论文部分内容阅读
在工业化和城市化发展进程中,北京已经成为是我国发展最快、规模最大的城市。工业化为城市发展带来勃勃生机的同时也伴随着严重的环境污染,在国际社会绿色发展的背景下,在可持续发展理论的指导下,近10年北京在发展与改革、生产与治理中寻找着平衡。北京市政府近年采取了一系列污染措施,至2011年已进行到第16阶段。这些措施的制定都需要对大气污染物有一个明确的认识,大气中痕量挥发性有机污染物(VOCs)不仅是促发大气二次污染的前体物,而且对人体健康有直接危害,因此有必要对大气VOCs进行长期监测。
本文利用冷冻浓缩-气相色谱-质谱联用技术对2000～2010年北京大气中VOCs进行了监测分析,长期监测分析发现,近10年北京大气中饱和烷烃在大气VOCs中占比例最大,10年的平均比例是41.5%,比例居第二位的是芳香烃,27.8%,但2002年和2003年大气是芳香烃的体积百分含量超过了烷烃居第一位,大气中卤代烃占TVOCs的17.7%,平均比例比烯烃所占比例高4.7%,其中2000年和2004年烯烃所占比例超过卤代烃,10年间北京大气含量较高的化合物种类略有不同,但主要集中C4-C5的烷烃和苯系物,含量较高物种浓度排序发生了较大变化,对2000～2010年大气组成的分析表明,北京大气VOCs的排放源发生了较大变化。
对VOCs变化趋势分析发现,10年问北京大气VOC总体经历了先下降再上升又下降并稳定的过程,其中2000～2004年观测到的月平均浓度起伏较大,2004年后浓度起伏减小并且趋于稳定。大气中VOCs浓度的增加是同期经济增长的反应,而浓度的下降则与相应的环境政策具有很好的相关性。
城市发展是北京城市大气VOCs变化的主要原因。1999～2003年北京市机动车由150万辆上升至400万辆,动车数量的上升造成C5、C6的烷烃、苯和甲苯的浓度增大,1999年前后更换无铅汽油和给汽车安装三元催化器使得C5和C6的烷烃大幅下降,2005年后北京市提高车用汽油标准,要求车辆安装尾气过滤系统,整顿加油站,限号上路等举措有效抑制了C5、C6的烷烃、苯和甲苯浓度的快速上升。城市的能源结构的变化也是影响大气VOCs组成的重要原因。北京能源消费总量以5.4%/a的速度增长,但煤炭消费所占份额在逐年的下降,燃煤排放较多的甲基环戊烷、已烷和环已烷在北京冬季供暖期(11月～3月)呈现明显的单峰变化。2000～2010年供暖期甲基环戊烷、已烷和环已烷浓度下降,反应了北京能源结构清洁化的发展方向。溶剂应用产生的VOC是大气中人为排放物的主要贡献者。主要用做溶剂的乙苯和二甲苯在夏季常出现高排放,观测到的夏季乙苯和二甲苯的浓度为其它三季的10倍到30倍。乙苯和二甲苯的浓度在2003年达到峰值,2005～2010年乙苯和二甲苯的浓度为2003年浓度的60%并且保持基本稳定。城市植被和水体是大气VOC重要的天然源,植物排放的异戊二烯和主要由水体排放的氯甲烷均具有明显的季节性,2000～2010年以异戊二烯浓度的变化与绿地面积的增加基本一致,2006～2010氯甲烷在大气中浓度呈现上升趋势。本方法监测的CFC化合物在北京大气中含量有不同程度的下降,变化趋势与全球本底监测结果一致,控制说明氟氯昂类物质的生产可以有效减少大气中CFC类化合物的浓度。苯和甲苯的广泛来源反应了城市发展对大气VOCs和综合效应,2000～2010年B/T值逐年减小,2007年后观测到的B/T更多的出现在0.4～0.8范围内,反应出北京大气VOCs污染特点正由复合型污染向交通排放污染为主的方向发展。
本文利用PMF模型对北京大气中87%的NMHC进行解析,共解析出6个可能排放源,分析为植物排放(8.9～lO.0%)、机动车尾气(17.6～22.4%)、汽油挥发(25.2～28.9%)、涂料(13.8～17.O%、工业排放(10.9～16.5%)以及燃烧源(11.9～17.5%)。将2000～2010年为三个阶段进行解析,6个排放源在三个时期中都有解析出来,2001～2004年较2006～2007年和2009-2010年各排放源的贡献变化较大。200l～2004年相对2006～2007年排放源贡献比例上升的是汽车尾气排放、涂料和汽油挥发排放,分别上升了3.9%、3.2%和2.7%,排放源贡献比例下降的是工业排放和燃烧,分别下降了3.7%和4.6%,植物排放贡献变化不大三个时期植物排放的贡献比例分别是9.3%、8.9%和10.0%。城市发展引起的能源结构和生活结构的变化以及政府的调控政策是排放源变化的主要原因。
季节的排放源贡献变化较大,春季汽油挥发对大气NMHc的贡献最高为30.9%,燃烧排放贡献比例最低为8.9%。夏季涂料和溶剂挥发贡献都较高分别是26.6%和25.9%,夏季挥发类排放源的增加使得汽车尾气和工业排放的贡献较小,分别为18.6%和8.9%,夏季也是四个季节中汽车尾气和工业排放贡献最小的季节。秋季汽油挥发的贡献最高为24.9%,秋季解析的各排放源的各排放源贡献比例与2006～2010年的年解析结果最接近。冬季26.7%的贡献来自汽车尾气排放,冬季燃烧和工业排放的比例较其它季节高,冬季植物排放是四个季节中贡献最小的。