北京及周边地区大气污染初步研究

为了系统研究北京大气污染特征,探索京津冀城市群区域污染形成的原因,本文利用中科院大气物理研究所325m铁塔2005-2006年PM2.5和PM10和2004.8-2007.8大气O3、NO、NO2、NOx的垂直分层观测资料及2007年夏季中国科学院建立的北京地区大气环境观测网实测数据,结合北京及7周边城市2004-2006年API指数和部分时段的气温、气压、露点温度、能见度、风速风向等资料,对北京及周边地区近年来的大气污染现状进行分析讨论研究。结果表明: （1）北京及其周边城市首要污染物均是可吸入颗粒物,且污染严重。2006年北京PM10年平均浓度为162.1±92.3μg·m-3,PM2.5年平均浓度为77.4±53.7μg·m-3,PM2.5/PM10的年平均比值为50.5%。春季受沙尘天气影响,3,4月PM10平均浓度高达215.6±125.9μg·m-3;北京市夏季细粒子污染也十分严重,8月份PM2.5浓度在距地面8、120、240m上依次分别为66.8±40.3、64.4±40.7、58.8±39.3μg·m-3,均超过WHO阈值1倍以上,表现为厚厚的霾层笼罩在北京的城市上空。 （2）8月份细粒子在垂直上分布有明显的分层现象,240m的浓度低于其它两层,且呈现双峰形的日变化,低层的日变化呈现单峰形变化。15∶00,由于午后湍流运动和对流发展,将近地层的污染物向上输送,240m的浓度高于其它两层。 （3）2005-2006年,北京大气氮氧化物年均值分别为66.5±71.4、48.6±42.1ppb;臭氧的年均值分别为19.0±23.7和18.3±22.3ppb,而2007年前8个月臭氧平均浓度达到了24.0±26.8ppb,和前三年相比有上升迹象;奥运时段的8月份,北京2004-2006年大气臭氧浓度依次分别为22.4±21.9、29.7±31.6、27.7±29.6ppb,且在垂直梯度上存在明显高污染“层结”。2007年8月,8m臭氧夜间浓度最低约为10ppb,120m夜间臭氧浓度约为20ppb,而280m约为30ppb,表现为夜间臭氧较高层贮存,造成对下一天臭氧白天高值的明显影响。 （4）2007年8月17-20日北京车辆限行期间,NO日平均为5.1±9.3ppb,NO2日平均为26.7±13.5ppb,与前后非限行期相比,NO约下降43.9%,NO2下降约25.1%;但限行时段O3日平均为41.0±31.4ppb,高出前后非限行期10.8ppb,上升约36%;由于静稳天气有利于污染物积累,细粒子上升显著,日平均增长量约为11.5μg·m-3,但车辆限行在一定程度上缓解了可吸入颗粒物的上升。 （5）2007年夏秋季节,北京325米气象塔8、80、240m平台梯度观测结果表明,雾、霾、晴三种典型天气状况大气细粒子质量浓度垂直分布各有其特点,11.5-6日的雾天低层浓度明显偏高,6日从低到高3层PM2.5日均值分别为352.6±79.3、224.7±69.0、214.8±32.8μg·m-3;霾天的8.19-20日细粒子上下混合均匀,19日从低到高3层PM2.5浓度都在89.8±29.3、88.9±29.8、90.0±31.7μg·m-3:8.22-23日晴天细粒子昼夜变化明显,夜间在80m高度出现明显分层,23日80m以下平均值为32.6±13.1μg·m-3,240m平均值为27.4±13.5μg·m-3。雾天细粒子主要形成于局地,霾天细粒子污染表现为时空分布十分均匀的城市群区域污染特征且污染物积累;连续晴天则存在明显的细粒子清除。