楊孝文,周　穎,程水源,王　剛,王曉琦 (北京工業(yè)大學(xué),區(qū)域大氣復(fù)合污染防治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100124)

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北京冬季一次重污染過(guò)程的污染特征及成因分析

楊孝文,周穎,程水源*,王剛,王曉琦 (北京工業(yè)大學(xué),區(qū)域大氣復(fù)合污染防治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100124)

摘要：為了研究北京冬季重污染過(guò)程的污染特征及形成原因,選取2013年1月9～15日一次典型重污染過(guò)程,對(duì)污染期間氣象要素、大氣顆粒物組分特征和天氣背景場(chǎng)進(jìn)行綜合研究.結(jié)果表明,此次大氣重污染過(guò)程中P M(10)和PM(2.5)平均質(zhì)量濃度分別為347.7μg/m3和222.4μg/m3,均超過(guò)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-2012)中規(guī)定的日均二級(jí)濃度限值.重污染時(shí)段PM(2.5)中NH4+、NO3-和SO4(2-)質(zhì)量濃度之和占PM(2.5)質(zhì)量濃度的44.0%,OC/EC的平均比值為5.44,說(shuō)明二次無(wú)機(jī)離子和有機(jī)物對(duì)此次污染過(guò)程中PM(2.5)貢獻(xiàn)較大.穩(wěn)定的大氣環(huán)流背景場(chǎng)、高濕度低風(fēng)速的地面氣象條件和低而厚的逆溫層導(dǎo)致北京地區(qū)大氣層結(jié)穩(wěn)定,加上北京三面環(huán)山的特殊地形結(jié)構(gòu),是造成此次大氣重污染過(guò)程的主要原因.

關(guān)鍵詞：重污染；PM(2.5)；化學(xué)組分；污染特征；北京市

* 責(zé)任作者, 教授, chengsy@bjut.edu.cn

中國(guó)北方城市在過(guò)去20年中,伴隨著大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)和城市化的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了前所未有的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),然而經(jīng)濟(jì)的繁榮卻帶來(lái)了城市區(qū)域空氣質(zhì)量的普遍下降[1-3].嚴(yán)重的空氣污染問(wèn)題頻繁發(fā)生,特別是高濃度的大氣顆粒物污染導(dǎo)致的灰霾天氣已經(jīng)引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[4].研究表明,大氣重污染天氣的發(fā)生不僅會(huì)影響大氣能見(jiàn)度和人體健康,甚至?xí)?duì)全球的氣候變化造成影響[5-7].

一般而言,在本地污染源沒(méi)有得到明顯控制和改善的情況下,污染物濃度的高低主要受外來(lái)污染源的傳輸和本地?cái)U(kuò)散能力的影響[8].國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了許多關(guān)于重污染過(guò)程相關(guān)的研究, Watson[9]研究發(fā)現(xiàn),多數(shù)的灰霾天氣是由于包括人為源直接排放和氣態(tài)到顆粒態(tài)的轉(zhuǎn)換形成的大量顆粒物造成的;Huang等[10]通過(guò)結(jié)合地面觀測(cè)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)和激光雷達(dá)觀測(cè)的方法分析了灰霾期間各染物濃度比例及形成機(jī)制,發(fā)現(xiàn)PM2.5中主要成分為硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽, 且其總和占到了PM2.5質(zhì)量濃度的77%;周敏等[11]通過(guò)分析上海一個(gè)月內(nèi)多次灰霾天氣顆粒物的質(zhì)量濃度和化學(xué)組分,發(fā)現(xiàn)PM2.5/PM10的比例平均達(dá)到60%以上,并且PM2.5中和所占比例大致相當(dāng),說(shuō)明灰霾天氣下細(xì)顆粒物貢獻(xiàn)較大且其化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定;楊素英等[8]通過(guò)對(duì)北京一次重污染過(guò)程的天氣背景場(chǎng)的研究得出,較強(qiáng)的海平面高壓和均壓場(chǎng)的控制及三面環(huán)山的地形特點(diǎn)是造成北京地區(qū)易發(fā)生污染天氣的主要影響因素.但是,上述研究大多側(cè)重于對(duì)單一影響因素的分析,而近年來(lái)通過(guò)結(jié)合氣象要素、顆粒物化學(xué)組分和天氣背景場(chǎng)對(duì)重污染過(guò)程及其形成機(jī)制進(jìn)行的研究相對(duì)較少.

2013年1月,我國(guó)中東部地區(qū)出現(xiàn)了大范圍、長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度的大氣重污染過(guò)程,共涉及10個(gè)省市自治區(qū),影響面積達(dá)到了100多萬(wàn)km2,受此影響最嚴(yán)重的華北地區(qū)多個(gè)城市的大氣PM2.5濃度超過(guò)了500μg/m3[12].京津冀地區(qū)共計(jì)發(fā)生了5次重污染過(guò)程,期間北京只有4d晴好天氣,這也是21世紀(jì)來(lái)北京受大氣污染最嚴(yán)重的一次[13].此次出現(xiàn)的長(zhǎng)時(shí)間大范圍穩(wěn)定的天氣條件及其引起的顆粒物組分特征變化,對(duì)于大氣重污染特征及形成原因,是非常具有研究?jī)r(jià)值的大氣污染案例[11].本研究選取2013年1月份北京地區(qū)顆粒物平均質(zhì)量濃度最高的重污染過(guò)程(1月9～15日)為研究對(duì)象,對(duì)污染期間氣象要素、大氣顆粒物組分特征和天氣背景場(chǎng)進(jìn)行綜合研究,分析此次重污染特征并探討其形成原因,以期為北京市及我國(guó)城市和區(qū)域的大氣污染物防控提供科學(xué)依據(jù).

1　采樣與分析方法

1.1樣品采集

采樣地點(diǎn)位于北京市北三環(huán)附近的北京師范大學(xué)科技樓樓頂,距離地面高度約35m.該采樣點(diǎn)位于校園內(nèi),周邊交通較為密集,無(wú)明顯工業(yè)大氣污染源,基本可以代表北京市城區(qū)的空氣質(zhì)量狀況.采樣時(shí)間為2013年1月4日至2月2日,采用24h連續(xù)采集方式(9:00至次日9:00)對(duì)環(huán)境PM2.5和PM10樣品進(jìn)行采集,如遇特殊情況(雨雪天氣、設(shè)備故障等)臨時(shí)調(diào)整采樣時(shí)間.采樣儀器選用武漢天虹儀表有限公司生產(chǎn)的大氣顆粒物采樣器,采樣流量設(shè)置為100L/min.采樣濾膜為直徑90mm的纖維素濾膜(英國(guó)Whatman公司)和特純石英纖維濾膜(英國(guó)Whatman公司)分別用于水溶性離子和碳質(zhì)組分測(cè)試分析.樣品采集后立即放入聚四氟乙烯塑料袋內(nèi)密封并置于-18℃冰箱內(nèi)保存.濾膜使用前后均需在潔凈室[溫度:(20±5)℃,濕度:40%±2%]內(nèi)平衡48h,用電子天平(型號(hào):Sartorius-Denver TB-215D,精度: 0.01mg)進(jìn)行稱量.

1.2樣品分析

1.2.1水溶性離子分析剪取1/4的纖維素大氣采樣膜,稱量后剪碎,放入容積20mL的試管中,加入10mL高純水,密封后置于超聲波清洗器振蕩40min,用聚丙烯無(wú)菌注射器經(jīng)0.45μg一次性針頭微孔濾膜注入離子色譜系統(tǒng).如樣品濃度較高,則稀釋10倍后再進(jìn)行測(cè)定.同時(shí)采用3張空白膜做相同的處理,采用離子色譜儀(型號(hào):瑞士萬(wàn)通861Advanced Compact IC型)分析Na+、K+、 Ca2+、Mg2+、NH4+、F-、Cl-、、、、共11種離子的質(zhì)量濃度[14].

1.2.2碳質(zhì)組分分析利用美國(guó)沙漠所開(kāi)發(fā)的DRI Model 2001A熱光碳分析儀對(duì)石英濾膜樣品進(jìn)行有機(jī)碳OC和元素碳EC的分析.由于 OC 和EC在不同溫度下發(fā)生氧化的順序不同,如140℃(OC1)、280℃(OC2)、480℃(OC3)、580℃(OC4),EC1、EC2、EC3分別于580℃、740℃、840℃釋放出來(lái),故采用程序升溫的方法對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試.由于OC在碳化過(guò)程中會(huì)形成裂解碳OP,因此根據(jù)IMPROVE協(xié)議OC=OC1+OC2+ OC3+OC4+OP,EC=EC1+EC2+EC3-OP[15].空白實(shí)驗(yàn)采用空白膜做相同的處理,每次做三組空白試驗(yàn),取其平均值作為空白值,本研究所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均已扣除空白值.

2　結(jié)果與討論

2.1污染過(guò)程特征

2.1.1污染物濃度變化特征圖1顯示了北京市2013年1月9～15日氣態(tài)污染物和顆粒物日均質(zhì)量濃度.結(jié)果表明,PM10和PM2.5質(zhì)量濃度日均最大值出現(xiàn)在2013年1月12日,分別為672.3μg/m3和445.2μg/m3,觀測(cè)期間平均質(zhì)量濃度分別為347.7μg/m3和222.4μg/m3,均超過(guò)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-2012)[16]中規(guī)定的PM10和PM2.5日均二級(jí)濃度限值(PM10:150μg/m3; PM2.5:75μg/m3)數(shù)倍.計(jì)算污染過(guò)程中PM2.5/PM10發(fā)現(xiàn),PM2.5占PM10的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于60%,表明此次重污染天氣主要是由細(xì)顆粒物污染引起的,而整個(gè)一月份采樣期間在非污染日的情況下,這一比例為49%.同時(shí),受穩(wěn)定的氣象條件影響,SO2和NO2的日均濃度也在12日到達(dá)峰值,日均濃度分別為152μg/m3和200μg/m3,分別高于環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-2012)[16]中規(guī)定的SO2和NO2的日均二級(jí)濃度限值(SO2:150μg/m3; NO2:80μg/m3).

有研究表明,在不同的氣象條件下SO2、NO2和PM10的濃度變化趨勢(shì)有很大不同.當(dāng)區(qū)域受沙塵天氣影響時(shí),由于沙塵天氣帶來(lái)的堿性顆粒物有利于SO2和NO2的吸收,所以通常SO2和NO2的濃度會(huì)隨PM10濃度的上升而下降[17].如表1所示,基于北京市12個(gè)國(guó)控監(jiān)測(cè)站點(diǎn)收集的污染物濃度數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)2012年和2013年4次由沙塵導(dǎo)致的重污染天氣,平均SO2/PM10和NO2/PM10均小于或在0.1左右.而2013年1月12日SO2/PM10和NO2/PM10為0.23和0.30,這一比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于沙塵影響的重污染天氣.

圖1　觀測(cè)期間氣態(tài)污染物和顆粒物日均濃度變化Fig.1　Daily changes of the concentration of gaseous pollutants and particulates during sampling period

表1　重污染天氣下氣態(tài)污染物與PM10的比例Table 1　Ratio of gaseous pollutants and PM10on the heavily polluted days

2.1.2氣象要素變化特征表2為研究期間(9～15日)北京市的氣象參數(shù).與采樣期間非污染日相比,重污染時(shí)段(10～13日)氣象要素特征表現(xiàn)為:氣溫偏高,重污染時(shí)段均值為-5.3℃,非污染日均值為-6.1℃;風(fēng)速較小,重污染時(shí)段均值為1.7m/s,非污染日均值為2.8m/s,大氣擴(kuò)散能力弱,有利于局地污染物的累積;氣壓較弱,重污染時(shí)段均值為1024.5hPa,非污染日均值為1031.2hPa,且重污染時(shí)段氣壓變化幅度較小;相對(duì)濕度較高,重污染時(shí)段均值為77.9%,非污染日均值為50.2%,較大的相對(duì)濕度有利于二次粒子轉(zhuǎn)化,容易造成顆粒物的吸濕性增長(zhǎng)和積累[18];能見(jiàn)度較差,重污染時(shí)段均值為2.2km,非污染日均值為10.6km. 對(duì)PM2.5質(zhì)量濃度與氣象要素進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),重污染時(shí)段PM2.5質(zhì)量濃度與相對(duì)濕度的相關(guān)性較好,相關(guān)系數(shù)為0.73,而在非污染日其系數(shù)為0.43.能見(jiàn)度與PM2.5質(zhì)量濃度在重污染時(shí)段也表現(xiàn)出很好的負(fù)相關(guān)性,重污染時(shí)段為-0.70,非污染日為-0.49.這與很多研究組的研究結(jié)果相一致[19-21].

表2　重污染過(guò)程日均氣象條件參數(shù)Table 2　Daily meteorological conditions during heavily pollution episode

2.1.3化學(xué)組分變化特征觀測(cè)期間大氣顆粒物PM2.5中主要化學(xué)組分情況如表3所示.重污染時(shí)段(10～13日)總水溶性離子(TWSI)平均質(zhì)量濃度為155.16μg/m3,占PM2.5相對(duì)比例的49.5%,其中污染最嚴(yán)重的1月12日總水溶性離子質(zhì)量濃度達(dá)到236.51μg/m3,而采樣期間非污染日總水溶性離子平均質(zhì)量濃度僅為20.21μg/m3.重污染時(shí)段PM2.5中的、和的質(zhì)量濃度分別為(36.03±14.18)μg/m3、(39.07±17.82)μg/m3和(62.70±41.14)μg/m3,3種離子之和占到PM2.5質(zhì)量濃度的44.0%,而這一比例在非污染日為35.2%,表明二次無(wú)機(jī)離子,主要是硫酸鹽、硝酸鹽和銨鹽易在重污染天氣下形成,且對(duì)PM2.5貢獻(xiàn)較大.重污染時(shí)段Ca2+和Mg2+質(zhì)量濃度分別為(1.01±0.23)μg/m3和(0.32±0.14)μg/m3與非污染日[(0.63±0.52)μg/m3和(0.19±0.12)μg/m3]差異不大,主要是由于重污染時(shí)段氣象條件穩(wěn)定,揚(yáng)塵輸入的土壤塵顆粒物對(duì)重污染形成過(guò)程貢獻(xiàn)不明顯[22].

有研究表明,當(dāng)OC/EC比值大于2時(shí),大氣中有二次有機(jī)氣溶膠生成[23].通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn),重污染時(shí)段OC/EC平均比值為5.44,說(shuō)明此次大氣重污染過(guò)程中存在明顯的二次有機(jī)氣溶膠污染.

2.2重污染成因分析

2.2.1天氣形勢(shì)分析大氣重污染的形成過(guò)程往往與大尺度的大氣環(huán)流背景場(chǎng)密切相關(guān).天氣形勢(shì)決定了氣象要素的變化,從而決定了大氣的穩(wěn)定度和擴(kuò)散能力[24].本研究根據(jù)此次重污染過(guò)程的發(fā)展變化情況對(duì)500hPa的高空和地面天氣形勢(shì)進(jìn)行分析.

從1月1日08:00 500hPa圖[25][圖2(a)]上可以看出,歐亞大陸中高緯度環(huán)流呈典型的兩槽一脊天氣型,兩個(gè)低壓槽分別位于歐洲東部和亞洲東部,兩槽之間是范圍較大的高壓脊,這一大規(guī)模的天氣型會(huì)阻礙冷氣團(tuán)向亞洲中低緯度地區(qū)移動(dòng),削弱冷空氣對(duì)我國(guó)東部地區(qū)的影響[26].之后在亞洲中緯度地區(qū)逐漸形成了以緯向環(huán)流為主的平穩(wěn)西風(fēng)帶,經(jīng)向風(fēng)弱,冷空氣入侵少,一直持續(xù)到1月13日[圖2(b)].這一高空天氣背景場(chǎng)是形成長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)大氣重污染的典型天氣形勢(shì).

表3　PM2.5中主要化學(xué)組分情況(μg/m3)Table 3　Concentration of water soluble ions, EC and OC in PM2.5(μg/m3)

分析地面天氣形勢(shì)發(fā)現(xiàn),大氣重污染過(guò)程中我國(guó)中東部地區(qū)大部分時(shí)間為弱氣壓場(chǎng)控制,從1月12日海平面氣壓圖[27][圖3(a)]可以看出,我國(guó)中東部地區(qū)為明顯的低壓均壓地帶.北京地區(qū)處于均壓帶的控制之下,地面和低空風(fēng)速較小,甚至?xí)霈F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間靜風(fēng)天氣,不利于污染物的水平擴(kuò)散.12日的探空數(shù)據(jù)[28](圖4)顯示了近地面明顯的逆溫現(xiàn)象,表明了850hPa以下穩(wěn)定的氣象條件.逆溫層的出現(xiàn)不僅不利于天氣尺度擾動(dòng)的發(fā)展,而且會(huì)減弱低層大氣的垂直混合,不利于污染物垂直擴(kuò)散[29].在這種天氣條件下,加上北京三面環(huán)山的地形特點(diǎn),造成污染物逐漸累積.另外,從圖4可以看出,左邊的曲線(代表露點(diǎn))與右邊的曲線(代表溫度)在近地面非常接近,說(shuō)明空氣相當(dāng)潮濕,促進(jìn)了大氣中氣態(tài)污染物向顆粒態(tài)的轉(zhuǎn)化.

圖2　2013年1月1日08:00和2013年1月13日08:00 500hPa天氣Fig.2　500hPa height field in the Eurasian region at 8:00 on January 1, 2013 and 8:00 on January 13, 2013

不利的擴(kuò)散條件一直持續(xù)到1月15日夜間[圖3(b)],北京地區(qū)從均壓場(chǎng)轉(zhuǎn)為冷高壓前部,冷空氣帶來(lái)的西北氣流對(duì)區(qū)域污染物有一定的清除作用,污染物得以擴(kuò)散.

圖3　2013年1月12日03:00和2013年1月15日20:00地面天氣Fig.3　Surface weather patterns over the Asia at 3:00 on January 12, 2013 and 20:00 on January 15, 2013

2.2.2區(qū)域傳輸影響利用美國(guó)國(guó)家海洋和大氣局(NOAA)研發(fā)的后向軌跡模型(HYSPLIT),對(duì)影響此次北京地區(qū)重污染天氣的氣團(tuán)來(lái)源及軌跡變化進(jìn)行分析.追蹤到達(dá)北京地區(qū)污染最為嚴(yán)重的1月12日的48h后向氣流軌跡(圖5).

從圖中可以看出區(qū)域高空以西北氣流為主,而近地面則以偏弱的西南風(fēng)為主.1500m處氣團(tuán)11日02:00從蒙古國(guó)移動(dòng)到我國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū),途徑寧夏回族自治區(qū)、山西省和河北省于12日14:00到達(dá)北京.該氣團(tuán)的高度隨著傳輸距離的增加逐漸下降,從10日20:00的2000m下降到11 日20:00的1000m,到達(dá)混合層以下,可見(jiàn)該氣團(tuán)攜帶的污染物可能會(huì)對(duì)北京地區(qū)造成影響. 1000m處氣團(tuán)途徑內(nèi)蒙古自治區(qū)、山西省和河北省于12日02:00到達(dá)北京并下降到近地面,氣團(tuán)帶來(lái)的污染物對(duì)北京地區(qū)影響較大.500m處氣團(tuán)起源于北京市西南方,途徑山西省和河北省保定市于11日20:00到達(dá)北京,由于保定市是2013 年1月京津冀地區(qū)污染最為嚴(yán)重的城市之一,11 日PM2.5小時(shí)質(zhì)量濃度最大值達(dá)到400μg/m3以上[30],并且氣團(tuán)一直近地面移動(dòng),所以氣團(tuán)攜帶的污染物對(duì)北京市有很大影響.由此可見(jiàn),外來(lái)污染源的貢獻(xiàn)也可能是造成本次大氣重污染天氣的原因之一.

圖4　北京2013年1月12日08:00探空曲線Fig.4　T-lnP diagrm at Beijing at 8:00 on January 12, 2013.

2.2.3硫酸鹽與硝酸鹽的貢獻(xiàn)SO2和NO2是形成和的重要?dú)鈶B(tài)前體物,通?？梢杂昧蜓趸?SOR)和氮氧化率(NOR)來(lái)表示二次轉(zhuǎn)化的程度[31].SOR和NOR越高,表示氣態(tài)污染物的氧化程度越高,大氣中二次顆粒物含量越高[32].SOR 和NOR可通過(guò)以下公式計(jì)算得到[33].

表4為計(jì)算得到的研究期間重污染時(shí)段(10～13日)和采樣期間非污染時(shí)段SOR和NOR的平均值.重污染時(shí)段SOR和NOR平均值為(0.21 ±0.10)和(0.15±0.04),污染最為嚴(yán)重的1月12日達(dá)到0.31和0.17,這一比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采樣期間非污染時(shí)段.早期研究表明,受一次污染物影響時(shí), SOR比例一般低于0.1[34].當(dāng)SOR比例大于0.1時(shí),說(shuō)明大氣中的SO2發(fā)生了光催化氧化作用[35].根據(jù)這一結(jié)果可以推斷出此次重污染過(guò)程中SO2和NO2的二次轉(zhuǎn)化對(duì)于高濃度PM2.5貢獻(xiàn)很大.

圖5　北京2013年1月12日48h后向軌跡圖(圖中為UTC時(shí)間)Fig.5　48-h backward trajectory of air mass in Beijing, January 12, 2013

表4　SOR和NOR平均值Table 4　Average value of SOR and NOR

3　結(jié)論

3.1此次大氣重污染過(guò)程中PM10和PM2.5質(zhì)量濃度日均最大值分別為672.3μg/m3和445.2μg/m3,平均質(zhì)量濃度分別為347.7μg/m3和222.4μg/m3,均超過(guò)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-2012)中規(guī)定的日均二級(jí)濃度限值. PM2.5占PM10的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于60%,表明此次重污染天氣主要是由細(xì)顆粒物污染引起的.

3.2重污染時(shí)段PM2.5中總水溶性離子平均質(zhì)量濃度為155.16μg/m3,占PM2.5相對(duì)比例的49.5%,、和的質(zhì)量濃度和所占比例明顯高于非污染時(shí)段,說(shuō)明二次無(wú)機(jī)離子對(duì)此次污染過(guò)程中PM2.5貢獻(xiàn)較大;重污染時(shí)段Ca2+和Mg2+質(zhì)量濃度與非污染日差異不大,說(shuō)明揚(yáng)塵輸入的土壤塵顆粒物對(duì)此次重污染形成過(guò)程貢獻(xiàn)不明顯;OC/EC平均比值為5.44,說(shuō)明此次重污染過(guò)程中存在明顯的二次有機(jī)氣溶膠污染.

3.3穩(wěn)定的大氣環(huán)流形勢(shì)、高濕度低風(fēng)速的地面氣象條件和低而厚的逆溫層導(dǎo)致北京地區(qū)大氣層結(jié)穩(wěn)定,加上北京三面環(huán)山的特殊地形結(jié)構(gòu),極其不利于污染物的擴(kuò)散,是造成此次大氣重污染過(guò)程的主要原因.另外,在低壓均壓場(chǎng)控制下北京周邊省市污染物的輸送也可能是造成本次大氣重污染天氣的原因之一.

參考文獻(xiàn)：

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Characteristics and formation mechanism of a heavy winter air pollution event in Beijing.

YANG Xiao-wen, ZHOU Ying, CHENG Shui-yuan*, WANG Gang, WANG Xiao-qi (Key Laboratory of Beijing on Regional Air Pollution Control, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China). China Environmental Science, 2016,36(3)：679～686

Abstract：In order to study the characteristics and formation mechanism during a heavy air pollution episode in Beijing during 9～15January in 2013, the weather conditions, chemical characteristics of particulate matter and atmospheric environmental background were analyzed. The results showed that the average daily mass concentrations of PM(10)and PM(2.5)were 347.7μg/m3and 222.4μg/m3, respectively, exceeding the corresponding ambient air quality standards (GB3095-2012) of China. During the pollution episode, NH4+, NO3-and SO4(2-)made a combined contribution of 44.0% to PM(2.5)concentration. The average ratios of OC/EC were 5.44. This indicates a large contribution from secondary ions and organic matters to PM(2.5). The atmosphere was relatively stable during the study period in Beijing because of the stable atmosphere circulation, the adverse near-ground meteorological conditions of high humidity and low wind speed as well as the lower and deeper inversion layer. The stable atmospheric condition and the land structure surrounded by mountains on three sides in Beijing restrained the dispersion of pollutants, and these were the main causes of this heavy pollution process.

Key words：heavy pollution；PM(2.5)；chemical composition；pollution characteristics；Beijing

作者簡(jiǎn)介：楊孝文(1989-),男,北京市人,博士,主要從事環(huán)境規(guī)劃管理與污染防治研究.

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(91544232);國(guó)家環(huán)保公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201409006);北京市科技計(jì)劃(Z141100001014002)

收稿日期：2015-06-26

中圖分類號(hào)：X513

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-6923(2016)03-0679-08