（环境科学专业论文）北京昌平跨奥运气溶胶无机水溶性离子的污染特征及其来源解析.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：翠 日 期：蛰坐l 哔 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件 和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 敝储躲粤聊虢进日期：坐塑 一i，0、 一jq 山东大学硕士学位论文 目录 摘要。 a b s t r a c t 符号说明 1 3 第一章绪论。 1 1 研究背景6 1 2p m 2 5 中水溶性离子的研究现状1 1 1 2 一p m 2 5 中水溶性离子污染特征的研究现状1 2 1 2 2p m 2 5 中水溶性离子来源解析的研究现状1 7 1 2 3p m 2 5 中水溶性物种对人体健康、能见度及气候的影响1 8 1 3 以往研究中存在的问题2 0 1 4 研究目的、意义与研究内容2 0 1 4 1 研究目的及意义2 0 1 4 2 研究内容。2 1 1 4 3 本研究的创新性2 1 第二章实验部分。2 2 2 1 实验情况简介2 2 2 2 采样点布设2 2 2 3 实验仪器2 3 2 3 1 气体分析和测定仪器2 3 2 3 2p m 2 5 在线离子色谱仪2 4 2 3 3 黑碳( b c ) 仪2 5 2 3 4 气象参数2 5 第三章p m 2 5 中水溶性离子的污染特征2 6 3 1 水溶性离子的时间变化特征2 6 3 1 1 总体污染状况2 6 3 1 22 0 0 8 年与2 0 0 7 年同期气溶胶光学厚度、s 0 2 和n 0 2 柱浓度比较3 1 3 1 3p m 2 5 中水溶性离子的浓度特征3 3 3 1 4 日变化特征3 7 3 2 水溶性离子间的相关性系数4 2 3 3 硫氧化率和氮氧化率4 4 3 4 n o s 。 s 0 4 厶】4 6 3 5 本章小结4 8 山东大学硕士学位论文 第四章p m 2 5 中水溶性离子的来源解析5 0 4 1 因子分析方法5 0 4 2 水溶性离子的来源解析5 2 4 3 本章小结j 5 4 第五章灰霾天气p m 2 5 中水溶性离子的污染特征及气象要素分析5 5 5 1 水溶性离子的污染特征5 5 5 1 1 灰霾天气概述5 5 5 1 2 灰霾天气与清洁天气污染物浓度的对比5 6 5 1 3 灰霾天气污染特征分析5 8 5 1 4 灰霾天气各种污染物与能见度的关系5 9 5 2 灰霾天气气象要素分析6 0 5 2 1 天气系统6 0 5 2 2 气团反向轨迹分析6 1 5 3 与山东典型地区( 济南) 的对比6 3 5 4 本章小结6 4 第六章结论与建议“ 6 1 结论6 6 6 2 建议6 7 参考文献6 9 致谢8 0 发表论文8 l ： t q 一 山东大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e 。1 a b s t r a c ti ne n g l i s h 3 a b b r e v i a t i o n 5 c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 1 1b a c k g r o u n d 6 1 2r e s e a r c hs t a t u so f w a t e r - s o l u b l ei o n si np m 2 5 1 l 1 2 1r e s e a r c hs t a t u so f p o l l u t i o nc h a r a c t e r i z a t i o n 1 2 1 2 2r e s e a r c hs t a t u so fs o u r c ea p p o r t i o n m e n t 17 1 2 3e f f e c t so nh u m a nh e a l t h v i s i b i l i t ya n dc l i m a t e 18 1 3e x i s t i n gp r o b l e m si nf o r m e rr e s e a r c h ：! ( ) 1 4r e s e a r c ho b j e c t i v e s i g n i f i c a n c ea n dc o n t e n t s 2 0 1 4 1r e s e a r c ho b j e c t i v e sa n ds i g n i f i c a n c e 2 0 1 4 2r e s e a r c hc o n t e n t s 2 1 1 4 3r e s e a r c hi n n o v a t i o n 2 1 c h a p t e r 2 e x p e r i m e n t ：! ：1 2 1o b s e r v a t i o ne x p e r i m e n ti n t r o d u c t i o n 2 2 2 2s a m p l i n gs i t e 2 2 2 3e x p e r i m e n t a la p p a r a t u s 2 3 2 3 1g a sa n a l y z i n ga n dm e a s u r i n ge q u i p m e n t 2 3 2 - 3 2a m b i e n ti o nm o n i t o r 2 4 2 3 3b l a c kc a r b o na n a l y z e r 2 5 2 3 4m e t e o r o l o g i cp a r a m e t e r s 2 5 c h a p t e r 3c ：h a r a c t e r i z a t i o no fw a t e r - s o l u b l ei o n si np m 2 5 2 6 3 1t e m p o r a l a t i o n 2 6 3 1 1t o t a lp o l l u t i o ns i t u a t i o n 2 6 3 1 2c o m p a r i s o no f a e r o s o lo p t i c a ld e p t ha n dc o l u m nc o n c e n t r a t i o no f8 0 2 a n dn 0 2i nj u l y ，a u g u s ti n2 0 0 7a n d2 0 0 8 。31 3 1 3c o n c e n t r a t i o n so fw a t e r - s o l u b l ei o n si np m 2 5 3 3 3 1 4d i u r n a l i a t i o np r o f i l e s 3 7 3 2c o r r e l a t i v ec o e 街c i e n t sb e t w e e nw r a t e r - s o l u b l ei o n s 4 2 3 3s u l f u ro x i d a t i o nr a t i oa n dn i t r o g e no x i d a t i o nr a t i o 4 4 3 4 n 0 3 。 s 0 4 2 4 6 3 5c o n c l u s i o n ：z 1 8 c h a p t e r4 s o u r c ea p p o r t i o n m e n to fw a t e r - s o l u b l ei o n s 5 0 4 1f a c t o r a n a l y s i s 5 0 4 2s o u r c e a p p o r t i o n m e n t 5 2 i l l 山东大学硕士学位论文 4 3c o n c l u s i o n 5 4 c h a p t e r 5c h a r a c t e r i z a t i o na n dm e t e o r o l o g i c a la n a l y s i so fw a t e r - s o l u b l e i o n s i np m 2 5i nh a z ed a y s 5 5 5 1c h a r a c t e r i z a t i n 5 5 5 1 1i n t r o d u c t i o nf o rh a z e 一5 5 5 1 2c o m p a r i s o no fc o n t e n tb e t w e e nh a z ea n dc l e a nd a y s 5 6 5 1 3c h a r a c t e r i z a t i o ni nh a z ed a y s 5 8 5 1 4e f f e c t so nv i s i b i l i t y “5 9 5 2m e t e o r o l o g i c a la n a l y s i si nh a z ec l a y s 6 0 5 2 1m e t e o r o l o g i c a ls y s t e m ”o u 5 2 2b a c k t r a j e c t o r i e sa n a l y s i s 6 1 5 3c o m p a r i s o no fb e i j i n ga n dj i n a n 内j 5 4c o n c l u s i o n 0 4 c h a p t e r6 c o n c l u s i o na n ds u g g e s t i o n 6 6 6 1c o n c l u s i o n 6 6 6 2s u g g e s t i o n o r e f b r e n c e s 。6 9 a c k n o w l e d g e m e n t s 8 0 p u b l i c a t i o n s 。8 1 一 彳 i 、 i 为评估2 0 0 8 年7 月9 日8 月2 9 0 0 0 b ) 、0 3 分析 象监测站，进行了为期一个多月的实时在线监测，分三个阶段分别对p m 2 5 中水 溶性组分的化学组成、浓度水平、时间变化规律、来源、对能见度的影响及其与 气态前体物和气象条件的关系进行了系统的研究。得到了以下有意义的结论： 1 2 0 0 8 年北京地区跨奥运时期空气质量比以往明显有所改善，污染控制措施 和气象条件对北京市污染物浓度的降低均有重大贡献。奥运会期间空气质量好于 奥运会前期，大气中所有污染物的平均浓度均明显低于奥运会前期。奥运会期间 p m 2 5 中总水溶性组分、s 0 2 、n 0 2 、0 3 和c o 的小时平均浓度比机动车单双号限行 阶段分别降低了5 5 、4 2 9 、3 0 8 和4 1 7 ，而s 0 2 、0 3 和c o 的小时平均浓度 分别比重型污染车辆限行阶段下降了3 8 5 、2 4 3 和3 2 4 。其中s 0 2 和n 0 2 的 小时平均浓度均达到了国家空气质量一级标准，而0 3 和c o 的小时平均浓度在重 型污染车辆限行阶段、机动车单双号限行阶段和奥运会期间的超标率分别为 4 1 7 、9 1 5 、1 3 1 和1 0 9 8 、2 9 0 6 、4 9 6 。 2 s 0 4 2 - 、n 0 3 一椰1 - - 1 4 + 是北京昌平大气p m 2 5 中的主要水溶性离子，三者之和占 p m 2 5 中总无机水溶性组分浓度的9 1 3 4 。奥运会期f 司s o l - 、n 0 3 一栅 i - 1 4 + 的小时浓 度均明显低于机动车单双号限行阶段，分别下降了5 5 4 、6 1 4 和5 6 0 。 3 机动车单双号限行阶段和奥运会期间p m 2 5 中无机水溶性组分的昼夜变化 趋势基本一致，p m 2 5 中大部分水溶性组分均表现为日间浓度高于夜间。奥运会 期i 茸q s 0 4 2 。、n 0 3 和n i - h + 的昼夜浓度均明显低于机动车单双号限行阶段，分别下 降了5 0 0 、3 3 1 ，5 6 1 、4 2 9 和5 0 0 、4 2 1 。 4 奥运会期间硫氧化率( s u l f u ro x i d a t i o nr a t i o ，简写s o r ) 和氮氧化率 ( n i t r o g e no x i d a t i o nr a t i o ，简写n o r ) b 凋显低于机动车单双号限行阶段，分别为 o 6 8 和0 4 1 ，说明s 0 2 和n 0 2 发生二次转化。奥运会期间 n 0 3 。 5 0 4 2 。】平均值为 o 4 4 ，明显低于机动车单双号限行阶段的0 5 3 。 5 因子分析表明北京昌平跨奥运时期p m 2 5 中水溶性无机物种的主要来源是 二次源( 3 8 6 9 ) 、燃烧源( 2 4 1 4 ) 和土壤源( 2 3 4 5 ) 。 山东大学硕士学位论文 6 灰霾天气有利于一次污染物的富集和二次气溶胶的生成。对各种污染物 与能见度的相关关系分析发现，s 0 4 2 、n 0 3 和黑碳对能见度的影响较大。天气 系统分析表明灰霾天气发生时北京地区地面气压场大多以弱高压为主，出现持续 静稳天气，大气层结稳定，不利于污染物稀释扩散。奥运会期间北京地区处于受 频繁东移的西风槽影响，受低压北部偏东气流控制，华北地区降水增多，同时加 上污染源控制措施的严格执行，北京污染物浓度明显降低。后推气流轨迹分析表 明观测期间北京地区两次灰霾事件均受到污染较重的天津、廊坊、石家庄、太原、 长治、郑州和济南等地气团的影响，加之昌平北面连绵不断的群山阻隔，造成局 地污染物累积浓度升高。 灰霾 2 关键词：北京昌平：奥运会；p m 2 _ 5 水溶性离子；污染特征；来源解析； 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t t oa s s e s st h ei m p a c to fp o l l u t i o n - c o n t r o lm e a s u r e so na i rq u a l i t yb e f o r ea n d d u r i n go l y m p i c s ，m o r et h a no n em o n t hf i e l ds t u d yw a sc a r d e do u ti nc h a n g p i n g ，a r u r a ls i t ei nb e i j i n g t h ew a t e r - s o l u b l ef r a c t i o n si np m 2 5 ，t r a c eg a s e s ( s 0 2 ，n 0 2 ，0 3 ， a n dc o ) ，a n dm e t e o r o l o g i c a lf a c t o r sw e r eo n l i n em e a s u r e df r o m9j u l yt o2 5a u g u s t i n2 0 0 8 t h ec h e m i c a l c o m p o s i t i o n s ，t e m p o r a la n dd i u r n a lv a r i a t i o n s ：s o u r c 圮 a p p o r t i o n m e n to fw a t e r - s o l u b l ei o n i cs p e c i e si np m 2 5w e r es t u d i e dd u r i n gt h r e e d i f f e r e n tp e r i o d si nd e t a i l f u r t h e r m o r e ，t h ei m p a c t so fm e t e o r o l o g i c a lc o n d i t i o n so n p m 2 5a n dw a t e r - s o l u b l ei o n so nv i s i b i l i t yi nh a z ec a s e sw e r ea l s oi n v e s t i g a t e d t h e r e s u l t sw e r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 a i rq u a l i t yb e f o r ea n dd u r i n go l y m p i c si nb e i j i n gw a sb e t t e rt h a nt h a to ft h e c o r r e s p o n d i n gp e r i o d i n2 0 0 7 r e d u c t i o no f p o l l u t a n t s c o n c e n t r a t i o n sa n d i m p r o v e m e n to fa i rq u a l i t yw e r ec o n t r i b u t e dt op o l l u t i o n - c o n t r o lm e a s u r e m e n ta n d m e t e o r o l o g i c a lc o n d i t i o n sb e f o r ea n dd u r i n go l y m p i c s t h ep o l l u t a n t sc o n c e n t r a t i o n s d u r i n go l y m p i c sw e r eo b v i o u s l yl o w e rt h a nt h a tb e f o r eo l y m p i c s c o m p a r e dw i t h a l t e r n a t i v e d a y d r i v i n gs c h e m ep e r i o d ，t h eh o u r l yc o n c e n 仃a t i o n so ft o t a l w a t e r - s o l u b l ei o n s ，s 0 2 ，o sa n dc od u r i n go l y m p i c sp e r i o d ，w e r er e d u c e db y5 5 ， 4 2 9 ，3 0 8 a n d4 1 7 ，r e s p e c t i v e l y t h eh o u d yc o n c e n t r a t i o n so fs 0 2 ，0 3a n dc o w e r er e d u c e db y3 8 5 ，2 4 3 a n d3 2 4 c o m p a r e d 谢t hh e a v i l y d u t yv e h i c l e s p e r i o d ，r e s p e c t i v e l y e x c e p ts 0 2a n dn 0 2 ，t h ea v e r a g eh o u r l yc o n c e n t r a t i o n so fo s a n dc oo f t e ne x c e e d e dt h en a t i o n a ls t a n d a r do fa i rq u a l i t y t h e i re x c e s sr a t i o s d u r i n gt h r e ed i f f e r e n tp e r i o d sw e r e4 17 ，9 15 ，1 31 a n d10 9 8 ，2 9 0 6 ，4 9 6 ， r e s p e c t i v e l y 2 s 0 4 2 - , n o s a n dn h 4w e r et h ed o m i n a n tw a t e r - s o l u b l ef r a c t i o n si np m 2 5i n c h a n g p i n gs i t e ，a c c o u n t i n gf o r91 3 4 o ft o t a lw a t e r - s o l u b l ei o n sc o n c e n t r a t i o n s t h e h o u r l yc o n c e n t r a t i o n so fs 0 4 tn 0 3 一a n dn h 4 + d u r i n go l y m p i c sp e r i o dw e r es i g n i f i c a n t l y l o w e rt h a nt h o s ed u r i n ga l t e r n a t i v ed a y - d r i v i n gs c h e m ep e r i o d ，谢吐l5 5 4 ，6 1 4 a n d 5 6 0 r e d u c t i o n , r e s p e c t i v e l y 3 m o s to ft h ew a t e r - s o l u b l ei o n si np m 2 5i nb o t hp e r i o d si nd a y t i m ew e r eh i g h e r t h a nt h a ti nn i g h t t i m e d a y t i m ea n dn i g h t t i m ec o n c e n t r a t i o n so fs 0 4 2 ，n 0 3 一a n dn h 4 d u r i n go l y m p i c sp e r i o dw e r e5 0 0 ，3 3 1 ；5 6 1 ，4 2 9 a n d5 0 0 ，4 2 1 l o w e rt h a n t h o s ed u r i n ga l t e r n a t i v ed a y d r i v i n gs c h e m ep e r i o d 3 山东大学硕士学位论文 4 s o ra n dn o r d u r i n go l y m p i c sp e r i o dw e r eo 6 8a n d 0 41 w h i c hw e r el o w e r t h a nt h a td u r i n ga l t e r n a t i v ed a y - d r i v i n gs c h e m ep e r i o d ，i n d i c a t i n gt h et r a n s f o r m a t i o n o fs 0 2a n dn 0 2 t h ea v e r a g e 【n 0 3 5 0 4 2 。】d u r i n go l y m p i c sp e r i o di s0 4 4 ，w h i c hi s s m a l l e rt h a n0 5 3d u r i n ga l t e r n a t i v ed a y d r i v i n gs c h e m ep e r i o d 5 t h em a i ns o u r c e so fw a t e r - s o l u b l ef r a c t i o n si np m 2 5a r es e c o n d a r y f o r m a t i o n ( 3 8 6 9 ) ，c o m b u s t i o n ( 2 4 1 4 ) a n ds o i l ( 2 3 4 5 ) a c c o r d i n g t of a c t o r a n a l y s i s 6 h a z ea l w a y sp r o m o t e dt h ea c c u m u l a t i o no fp r i m a r yp o l l u t a n t sa n df o r m a t i o n o fs e c o n d a r yp o l l u t a n t s s 0 4 厶，n 0 3 a n db cw e r et h em a i ns p e c i e st h a th a ds t r o n g e f f e c t so nv i s i b i l i t y m e t e o r o l o g i c a la n a l y s i ss h o w e dt h a th a z ew a sa l w a y sc o m b i n e d w i t hw e a k - h i 曲p r e s s u r es y s t e m ，w h i c hw o u l dl e a dt os t a b l ew e a t h e ra n dp r e v e n t p o l l u t i o nd i s p e r s i o n h o w e v e r , l o wp r e s s u r ew a st h ed o m i n a t i n g f a c t o rd u r i n g o l y m p i c sp e r i o d ，w h i c hw a sa f f e c t e db yt h em o t i o no fw e s tg r o o v e sf r e q u e n t l y c o m b i n e d 丽t l lt h eh a r dp o l l u t i o n c o n t r o lm e a s u r e sd u r i n go l y m p i c sp e r i o d ，t h e c o n c e n t r a t i o n so f p o l l u t a n t s d e c r e a s e do b v i o u s l y t h eb a c k - t r a j e c t o r i e sa n a l y s i s s u g g e s t e dt h a td u r i n gt h e s et w oh a z ec a s e s ，a i rq u a l i t yi nb e i ji n gw a sm a i n l ya f f e c t e d b yt h ea i rm a s s e sf r o ms e v e r ep o l l u t e du r b a na r e a s ，i n c l u d i n gt i a n ji n ，l a n g f a n g ， s h i j i a z h u a n g ，t a i y u a n ，c h a n g z h i ，z h e n g z h o ua n dj i n a n a tt h es a m et i m e ，t h es p e c i a l t e r r a i nc o n d i t i o no fn o r t h e mo fc h a n g p i n gs i t e ，w h i c hw a sb l o c k e db ym a n yh i l l s ， w o u l d1 e a dt ot h ea c c u m u l a t i o no fp o l l u t a n t s k e y w o r d s ：b e i j i n gc h a n g p i n g ；o l y m p i c sg a m e s ；p m 2 5 ；w a t e r - s o l u b l ei o n s ； c h a r a c t e r i z a t i o n ；s o u r c ea p p o r t i o n m e n t ；h a z e 4 一 f l 、 山东大学硕士学位论文 s 0 2 n o x n 0 2 0 3 c o t w s i s o r n o r b c v i s c c n t r h d p t k m k g a o d a p i v o c s n m m c d m s 符号说明 s u l f u rd i o x i d e n i t r o g e no x i d e n i t r o g e nd i o x i d e o z o n e c a r b o nm o n o x i d e t o t a l f e r - s o l u b l ei o n s s u l f u ro x i d a t i o nr a t i o n i t r o g e no x i d a t i o nr a t i o v i s i b i l i t y c l o u dc o n d e n s a t i o nn u c l e i r e l a t i v eh u m i d i t y d i a m e t e r t o n k i l o m e t e r k i l o g r a m a e r o s o lo p t i c a ld e p t h a i rp o l l u t i o ni n d e x v o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d s n o n m e t h a n eh y d r o c a r b o n d i m e n t h y ls u l f i d e 二氧化硫 氮氧化物 二氧化氮 臭氧 一氧化碳 总水溶性离子 硫氧化率 氮氧化率 黑碳 能见度 云凝结核 温度 相对湿度 直径 吨 千米 千克 气溶胶光学厚度 空气污染指数 挥发性有机物 非甲烷碳氢化合物 二甲基硫 5 山东大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 随着经济的高速发展和人口的急剧膨胀，对能源、工业、交通等需求也快速 增长，从而也造成了一系列的大气污染问题。其中大气颗粒物是大气中的重要污 染物之一，在许多城市已经成为首要污染物。二十世纪四十至六十年代在世界上 不同地区的城市中发生的几起著名的空气污染事件，如1 9 4 6 年的洛杉矶烟雾事 件、1 9 5 2 年的伦敦烟雾事件和1 9 6 1 年四日市的哮喘病事件，都与颗粒物污染有关 1 1 】。大气颗粒物中对人体健康危害最大的是细颗粒物。细颗粒物也称p m 2 5 ，指空 气动力学直径2 5 岬的大气颗粒物。近年来，大量研究发现，与粗颗粒物( 空 气动力学直径在2 5 1 0g m 之间) 相比，p m 2 5 对人体健康危害更大1 2 】。而且p m 2 5 及其组分对能见度、全球气候环境都有重要影响，因此上世纪9 0 年代后，越来越 重视大气中细颗粒物的研究。 我国是煤炭、氮肥、钢铁和水泥产量世界第一大国，煤炭消耗量逐年上升， 同时机动车保有量也以每年超过1 5 的增长速度高速发展。这几大国民经济支柱 产业在高速发展的同时每年向大气中排放大量的一次烟尘、二氧化硫( s 0 2 ) 、氮 氧化物洲q ) 和挥发性有机物( v o c s ) ，以及由各种气态前体物经过光化学反应生 成的二次颗粒物，对大气环境造成了非常严重的污染。城市细颗粒物的污染问题 也日益突出，主要原因是常规消烟除尘技术和设备不能有效控制细颗粒物排放， 同时一些城市机动车排放的细颗粒物和气态前体物也大幅度增加。由图1 1 可见， 从2 0 0 0 - 2 0 0 7 年，全国各种污染物排放量整体增长趋势明显。 6 口生产工艺废气捧放量( 亿标立方 米) 置燃料燃烧废气捧放量( 亿标立方 米) 2 0 0 0 2 0 0 12 0 0 22 0 0 3 2 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 7 图1 12 0 0 0 年 2 0 0 7 年全国废气、s 0 2 、烟尘和粉尘等污染物的排放量 山东大学硕士学位论文 北京是我国的首都，处于北纬3 9 0 2 6 - 4 1 0 0 3 和东经1 1 5 0 2 5 1 1 7 。3 0 ，位 华北平原与太行山脉、燕山山脉的交接部位，东距渤海1 5 0 公里。它的东南部 平原，属于华北平原的西北边缘区，西部山地为太行山脉的东北余脉，北部为 山山脉的西段支脉。由于北京被太行山、军都山及燕山山脉环抱，造成形似“海 湾 之势，故自古就有“北京湾 之称。 北京气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，夏季炎热多雨， 冬季寒冷干燥，春、秋短促。风向有明显的季节变化，冬季盛行西北风，夏季盛 行东南风。北京市全年平均气温1 0 - 1 4 。1 月为7 一4 ，7 , 9 为2 5 - - 2 6 。 年平均降雨量为4 8 3 9i 姗，降水季节分配很不均匀，全年降水的8 0 都集中在夏 季的6 、7 、8 三个月，7 、8 月常有暴雨。而且北京盛夏季节的高温往往伴随着高 湿和静风( 即湿热“桑拿 天气) ，由于受“静稳型”天气控制，不利于污染物扩 散易形成局地【3 1 。北京及华北地区曾经在春季多发生沙尘暴天气，现在沙尘暴情 况有所好转。 由于北京西部和北部是连绵不断的群山，在特定的天气背景下，周边地区污 染源对北京的贡献较大，在没有大的天气系统过境的情况下，北京自身的影响较 大，其特有的地形条件直接影响该地区的地面天气形势1 4 1 。京津冀地区火电厂分 别密集( 如图1 2 所示) ，共分布了4 9 个火电厂。同时由图1 3 可知，北京周边省份 的废气排放量、s 0 2 排放量、烟尘排放量和粉尘排放量较大，在全国属于污染较 为严重的地区，而北京地理位置恰好被天津、河北、辽宁、内蒙、山西、河南和 山东等省环抱。有研究表明”】，除北京本地污染源排放外，北京重污染过程与 南部周边城市群落污染影响相关显著，北京周边向南开口的“马蹄型地形可以 导致周边地区污染物中远距离输送产生“滞留 ，加之北京夏季盛行东南风，北 面群山似一道天然屏障形成阻隔，以及北京周边地形的“山谷风 和“海陆风 等局地环流作用，共同导致了北京严重的大气污染状况。张志刚等【8 】通过对华北 地区城市间大气污染监测资料的分析发现，2 0 0 2 年北京市大气环境中2 0 的p m l 0 及2 3 左右的s 0 2 都来自北京周边地区，而且影响输送量的主要因子是风速和风 向。由此可见，城市之间大气污染的相互影响和输送是一个区域性的环境问题。 治理和改善北京地区的大气环境，需要考虑周边地区的影响，并实施综合性的污 染控制和治理对策。 7 山东大学硕士学位论文 图1 2 京津冀地区火电厂分布图( 北京5 个，天津1 1 个，河北3 3 个) 金 羞 r 、一 醚 装 客 蒜 贮 倏璐景目+ n 小长证 氍 鲁嫩定弓翟鼎弓庭 园工业粉尘排放量( 万吨) 图二氧化硫排放总量( 万吨) 固烟尘排放总量( 万吨) 图1 3 ( a ) 北京及周边地区各种污染物排放量 桨 钕 科 鉴 8 、_ ， 躜 翅 啦 r 巡 爿 h 佞赞菩目帽伽长惺 联 菩k 定弓程赠弓定 图1 3 c o ) 北京及周边地区工业废气捧放总量 北京作为我国政治、经济、文化和国际交流中心，其综合经济实力始终保持 在全国前列。由于人口急剧增长，在带动经济增长的同时，也加大了能源的消耗。 8 卯 如 卯 o 1 ， 3 2 2 l l 一 一 一 一 一 脚 。 山东大学硕