北京地区天气事件对大气pm

北京地区天气事件对大气pm

0环境污染物的排放源2.5又称细颗粒，是指空气中的压缩量小于2.5m的悬浮颗粒。颗粒的粒径小，比表面大，易于收集空气中的有毒和有害物质。随着粒径的减小，细颗粒在空气中的储存时间和呼吸系统的渗透率也会增加，与人的呼吸一起进入体内，进入肺泡和血液，并导致各种疾病。PM2.5作为各种光化学反应的载体，促进城市大气光化学反应的发生，其对环境的污染及对人体健康的危害在颗粒物中尤为突出，它还是造成环境能见度降低的主要原因。中国环境监测总站从2008年开始进行的PM2.5试点监测结果表明，PM2.5已成为国内一些大中型城市大气的首要污染物，PM2.5逐步成为国内外气溶胶研究的热点和前沿。美国在1997年首次制订出大气中PM2.5的环境质量标准，我国也于2012年修订环境空气质量标准时，将PM2.5正式纳入我国空气质量评价指标体系，旨在进一步加强对PM2.5的监测和治理。PM2.5的主要来源为火力发电、工业生产、汽车尾气、生物质燃烧、二次生成、道路扬尘等过程。日常观测中发现，PM2.5在环境中的浓度除了和各种排放源有关外，还和区域内的气象要素诸如风向、风速、湿度、降雨、降雪等紧密相关。本文通过对北京地区几次典型天气过程中PM2.5质量浓度的变化情况进行分析，研究了降水、降雪、大风等气象要素对PM2.5的去除效应。1北京某市3次降雨过程中2.5质量浓度的变化典型事例1:2012年6月24日22∶00至25日06∶00，北京市出现一次较强降水，城区平均降水量58.0mm，北京市北苑家园监测点位降雨开始前1h的PM2.5质量浓度为161μg/m3，降雨过程中PM2.5质量浓度最低降至53μg/m3，此次降雨过程对PM2.5的最大去除效率为67.1%，随后PM2.5质量浓度开始缓慢上升，至25日16∶00达到了160μg/m3，再次接近降雨前的浓度水平。典型事例2:2012年7月8日20:00至9日06:00北京市出现一次明显降水过程，城区平均降水量38.3m，北京市北苑家园监测点位降雨开始前PM2.5质量浓度为193μg/m3，降雨过程中PM2.5质量浓度最低降至105μg/m3，此次降雨过程对PM2.5的最大去除效率为45.6%，随后PM2.5浓度开始逐步回升，至9日09:00PM2.5质量浓度升至183μg/m3，再次接近降雨前的水平。典型事例3:7月10日18时至21时北京市出现一次较强降水过程，城区平均降水量35mm，监测点位附件最大雨强出现时间为19:00～20:00，降雨开始前1h的PM2.5质量浓度为68μg/m3，降雨过程中PM2.5质量浓度最低降至29μg/m3，时间为20:00，对PM2.5的最大去除效率为57.4%，随后PM2.5浓度开始缓慢上升，至11日07:00超过了降雨前的质量浓度达到了85μg/m3。3次降雨过程中PM2.5质量浓度变化情况见图1～图3。降雨量、降雨前PM2.5初始质量浓度、降雨后PM2.5最低质量浓度、降雨对PM2.5去除效率见表1。从3次典型降水过程中PM2.5浓度变化情况分析，降水过程可以对大气PM2.5起到明显的去除效果，去除效率在45.6%～67.1%，但降水过后大气中PM2.5又迅速回升到了降水前的水平，其原因为降雨前后空气中相对湿度一直维持在较高水平（80%～90%），较高的湿度条件表明发生降雨后大气扩散条件依然较差，不利于PM2.5的水平扩散和稀释净化，并且高湿度的环境条件容易导致颗粒物再次累积和吸湿长大，因此导致颗粒物浓度出现短暂降低后，又迅速回升至降雨前的水平。2颗粒物4.5质量浓度降水总体变化典型事例1:1月6日至7日北京小雪，降水量0.1mm,颗粒物PM2.5质量浓度从降雪前的199μg/m3，最低降为31μg/m3，此次降雪过程对颗粒物PM2.5的最大去除效率为84.4%，随后PM2.5质量浓度开始逐步升高，至7日17:00，达到了204μg/m3，达到了降雪前的浓度水平。典型事例2:3月1日至2日北京小雪，降水量0.3mm，颗粒物PM2.5质量浓度从降雪前的304μg/m3，最低降到64μg/m3，此次降雪过程对颗粒物PM2.5的最大去除效率为78.9%，随后至2日23:00PM2.5质量浓度迅速上升至213μg/m3。典型事例3:3月17日傍晚至18日06:00，北京雨夹雪，城区平均降水量16.4mm,颗粒物PM2.5质量浓度从降雪前的206μg/m3，最低降低到16μg/m3，此次降雪过程对颗粒物PM2.5的最大去除效率为92.2%，随后PM2.5浓度逐步上升，至20日03:00达177μg/m3，接近降雪前的浓度水平。3时间浓度、降水过程对2.5的去除效率5质量浓度变化情况见图4至图6，降水量、降雪前PM2.5初始质量浓度、降雪中PM2.5最低质量浓度、降雪过程对PM2.5去除效率见表2。从气象观测结果分析来看，在降雪过程中伴随着冷空气的活动，空气中的相对湿度也出现明显下降，表明空气扩散条件较好，有利于污染物稀释和削减，因此降雪过程对颗粒物的去除效果明显。3日生时期颗粒物利用特征分析2.5在低浓度下的去除效率典型事例1:2月6日至7日北京市出现大风天气，最大风速达到11.2m/s，大风过程中颗粒物PM2.5质量浓度从200μg/m3最低降至1μg/m3，大风过程对颗粒物PM2.5去除效率达到99.5%，此后颗粒物浓度一直维持在低浓度水平，直至11日日均浓度再次超过了国家二级标准，达到93μg/m3。典型事例2:3月22日至23日北京市出现大风天气，最大风速达到13.4m/s，大风过程中颗粒物PM2.5质量浓度从307μg/m3最低降至5μg/m3，大风过程对颗粒物PM2.5去除效率达到98.4%，此后颗粒物浓度一直维持在低浓度水平，直至26日日均质量浓度再次超过了国家二级标准，达到152μg/m3。典型事例3:6月9日12:00～23:00北京市出现大风天气，最大风速达到6.6m/s，大风过程中颗粒物PM2.5质量浓度从219μg/m3最低降至4μg/m3，大风过程对颗粒物去除率达到98.2%，此后颗粒物浓度一直维持在低浓度水平，直至18日日均质量浓度再次超过了国家二级标准，达到201μg/m3。3大风过程对pm.5的去除效率5浓度变化情况见图7～图9，最大风速、大风前PM2.5初始质量浓度、大风后PM2.5最低质量浓度、大风过程对PM2.5去除效率见表3。4对4种气象要素的处理效果从3类不同的气象要素类型各3次典型事例统计结果（见表4）来看，降雨、降雪、风等气象要素对颗粒物PM2.5均有较强地去除效果，平均去除效率依次为56.7%，85.2%，98.7%，对颗粒物PM2.5去除效率的高低依次排列为大风>降雪>降雨，且大风天气过程对颗粒物的PM2.5的净化效果最为彻底，大风过程之后，PM2.5可以较长时间维持在低浓度水平。从统计结果来看，3种气象要素对PM2.5的去除效率存在较大差异，其原因主要为3种气象要素对PM2.5的去除机理不同以及发生3种气象现象时的大气自然扩散条件不同所致。降水对颗粒物的清除过程分为云内清除和云下清除，云下清除中降水对于PM2.5的去除作用主要是在雨滴降落过程中通过惯性碰并过程和布朗扩散作用，捕获气溶胶粒子，使之从大气中清除，北京地区降水多发生在夏季（6月至8月），夏季北京地区风力不足，来自东南方向的暖湿气流与北方南下的冷空气在华北地区相遇，形成降雨，如果冷空气与暖湿气流势均力敌，将造成持续多日的阴雨天气，在这段时期内大气相对湿度较长时间保持在较高水平，不利于污染物的稀释和扩散，因此虽然降雨过程对PM2.5有一定的去除效果，但由于扩散条件不佳致使颗粒物浓度较快得以回升。大风和降雪对颗粒物的去除机理主要为稀释和输出，北京地区降雪和大风天气主要发生在冬、春两季，冬、春两季北方冷空气活动剧烈，频繁的冷空气过境往往造成大风降温，特定条件下还会带来降雪，大风带来的清洁空气对颗粒污染物有着明显的水平输送和稀释扩散效应，因此对于PM2.5的去除效果比较明