【摘 要】
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城市大气污染是城市化进程中逐渐出现的环境问题,大气污染物因其对气候变化、能见度以及人体健康等方面的重大影响,受到广泛关注。本研究利用2015年至2017年逐小时大气污染物资料,对合肥市六种大气污染物(PM2.5、PM10、NO2、CO、SO2、O3)的空间分布以及不同时间尺度的特征进行研究;利用2015年至2017年夏季合肥市降水资料,结合雨滴谱数据,分析夏季降水发生时合肥市大气污染物浓度的变化特
【基金项目】
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国家自然科学基金（项目批准号:41771100）； 安徽省省级大学生创新基金（201810364204）；
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城市大气污染是城市化进程中逐渐出现的环境问题,大气污染物因其对气候变化、能见度以及人体健康等方面的重大影响,受到广泛关注。本研究利用2015年至2017年逐小时大气污染物资料,对合肥市六种大气污染物(PM2.5、PM10、NO2、CO、SO2、O3)的空间分布以及不同时间尺度的特征进行研究;利用2015年至2017年夏季合肥市降水资料,结合雨滴谱数据,分析夏季降水发生时合肥市大气污染物浓度的变化特征,并结合典型降水事件进行讨论。主要结论如下:1、气态污染物CO、SO2的年均浓度整体为下降趋势,2017年均浓度分别为0.87μg·m-3、12.43μg·m-3,明显低于2015、2016年的年均浓度。各个季节的浓度水平显示,冬季CO、SO2浓度最高,其次为春季、秋季,夏季浓度最低,夏季CO、SO2分别为0.78μg·m-3、10.49μg·m-3,浓度分布区间更为集中。CO的日浓度变化特征为双峰型,峰值通常出现在正午和夜间21:00至22:00,当天浓度的最低值一般出现在午后;SO2日浓度变化呈单峰型,夏季SO2日浓度约为10μg·m-3,明显低于其他季节,而在春季、冬季SO2浓度值相对较高,且两季节浓度水平接近,SO2日浓度变化整体较小,峰值浓度出现在上午10:00附近,且浓度波动的持续时间较短。2、2015年至2017年O3、NO2的年均浓度呈逐年上升趋势,2015年至2017年,合肥市历年O3的年均浓度分别为44.34μg·m-3、59.75μg·m-3、73.55μg·m-3;NO2为34.98μg·m-3、43.38μg·m-3、47.85μg·m-3。四季中夏季O3浓度最高,其次为春季、秋季,冬季浓度最低,夏季和冬季的平均为68.94μg·m-3、38.41μg·m-3;NO2浓度在夏季最低,冬季最高。O3的日浓度变化特征呈单峰型,日浓度在08:00至23:00存在明显的升降过程,O3日浓度峰值出现在15:00,在其他时段O3浓度维持较低水平,夏季降水能使O3日浓度变化范围缩小,而对日浓度均值影响不明显,夜间无降水条件下的O3浓度值为降水发生时的55～60%;NO2日浓度变化为双峰型,峰值分别在09:00和22:00,夜间峰值浓度明显高于白天,夏季降水期间NO2各个时刻浓度明显较低。3、PM2.5和PM10的年均浓度分别为59.52μg·m-3、93.53μg·m-3,并成逐年下降趋势。春季、夏季、秋季和冬季PM2.5平均浓度分别为17.10μg·m-3、10.19μg·m-3、13.55μg·m-3和18.51μg·m-3,PM10浓度分别为62.54μg·m-3、38.10μg·m-3、51.24μg·m-3和94.15μg·m-3,各个季节PM2.5、PM10浓度大小均为冬季>春季>秋季>夏季;合肥市各个季节PM2.5和PM10浓度的空间分布,均呈自北向南逐渐降低的趋势,但在局部地区会有突出,从季节变化上看,PM2.5、PM10浓度的在春季有北退趋势,而后继续向南推进,重新呈自北向南的周期性变化。PM2.5和PM10日浓度变化均呈典型的双峰型特征,峰值浓度时刻分别在上午08:00与晚上21:00,PM2.5和PM10日浓度最低值分别出现在17:00和14:00;各个季节的日浓度差别明显,相同时刻浓度大小为冬季>春季>秋季>夏季,其中夏季PM2.5浓度约为同时刻冬季浓度的35～40%,夏季PM10约为冬季的40～50%。夏季降水能够明显改变大气污染物的浓度水平,PM2.5、PM10在降水发生时碰并作用明显,其浓度变化特征容易受降水时段分布的影响,到晚上PM2.5、PM10均会降至相对稳定浓度;降水过程能够明显改变不同粒径颗粒物在白天时的质量占比,日落后的PM2.5/PM10在不同降水条件下均处于同一水平,表明当颗粒物在夜晚降至稳定浓度时,大气中不同粒径颗粒物的质量占比同样稳定。4、夏季降水对PM2.5、PM10具有显著影响。以观测中降水的分布时段来划分,当降水发生在上午和晚上时,降水过程中PM2.5、PM10浓度显著降低,降水结束后PM2.5、PM10质量浓度会维持在较低水平;而发生在午后的降水,由于PM2.5、PM10浓度在该时段正处于下降趋势,降水对其浓度变化的影响相对不明显。观测结果还表明,降水期间PM10、PM2.5质量浓度变化并不一致。同样,2.5-10μm、1.0-2.5μm粒径范围内的气溶胶质量浓度变化也不一样;不同粒径颗粒物质量浓度结构在降水时间前后变化特征明显。当降水发生时当日PM2.5/PM10明显小于无降水条件下该比值,在降水过程中PM2.5/PM10明显升高,特别是降水起始时刻PM2.5/PM10明显小于降水结束时刻,即降水过程中雨滴对PM2.5-10的清除效果更明显;当降水结束后PM2.5/PM10明显下降并维持较低水平,可能与降水结束后存在大粒径颗粒物生成过程。
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