我國一些城市大氣顆粒物污染形勢嚴峻，PM_(2.5)污染嚴重，遠高于國家新環(huán)境空氣質量標準GB3095-2012中規(guī)定的標準限值。城市大氣污染類型已由最初的煤煙型污染發(fā)展到復合型污染，大氣氧化性增強，細粒子濃度升高，導致能見度下降，灰霾天數增加。因此，研究灰霾天氣的影響因素，建立灰霾評估體系并對灰霾天氣下大氣能見度下降的來源進行解析，是灰霾污染進行防治的客觀需要。 顆粒物濃度、相對濕度和能見度之間存在著復雜的非線性關系，能見度受相對濕度、細顆粒物濃度的共同影響，二者對能見度的影響不是相互獨立的，并且存在明顯的地域差異。針對以上這些問題，本文提出能見度變化敏感性綜合評價模型，用以研究細顆粒物濃度、相對濕度對能見度變化的影響敏感性及程度，區(qū)分大氣能見度變化的不同控制區(qū)（細顆粒物濃度控制區(qū)、相對濕度控制區(qū)、二者影響作用相當區(qū)）及閾值，為建立灰霾定量判別方法提供依據。 根據細顆粒物濃度、相對濕度影響能見度變化的閾值研究結果，本文對灰霾進行了定義，并對灰霾表征的因子進行了篩選，同時結合環(huán)境質量監(jiān)測與氣象觀測體系以及環(huán)境質量管理的需求，建立了科學合理、便于操作的灰霾污染評估指標體系、分級標準及評估方法。 對灰霾天氣下能見度下降的來源進行解析是灰霾污染防治的重要基礎。現(xiàn)有方法可解析灰霾天氣下細顆粒物的化學組分對大氣消光的貢獻，但不能定量解析各類顆粒物排放源對能見度下降的貢獻。針對上述問題，本研究建立基于顆粒物來源解析模型和顆粒物消光模型的耦合模型，定量解析大氣能見度下降的細顆粒物來源及其貢獻，為灰霾污染防治提供更有針對性的依據。 基于上述模型及方法，本論文對天津市灰霾表征、評估及來源解析進行了應用研究，分析了PM_(2.5)濃度、相對濕度影響能見度變化的不同控制區(qū)及閾值，建立了天津市灰霾天氣的評估指標體系，并對天津市秋季灰霾天氣下大氣能見度下降的來源進行了解析，結果如下： 1.當能見度＜2km時，PM_(2.5)≥350μg/m~3，能見度的變化主要受PM_(2.5)濃度的影響，為PM_(2.5)濃度控制區(qū)；相對濕度≥85%時，能見度的變化主要受相對濕度的影響，為相對濕度控制區(qū)；同理，當2km≤能見度＜5km時，以PM_(2.5)≥220μg/m~3為PM_(2.5)濃度控制區(qū)，相對濕度≥80%為相對濕度控制區(qū)；當5km≤能見度＜10km時，以PM_(2.5)≥130μg/m~3為PM_(2.5)濃度控制區(qū)，相對濕度≥85%為相對濕度控制區(qū)；當10km≤能見度＜15km時，以PM_(2.5)≥80μg/m~3為PM_(2.5)濃度控制區(qū)，相對濕度≥80%為相對濕度控制區(qū)；當能見度≥15km時時，以PM_(2.5)≥10μg/m~3為PM_(2.5)濃度控制區(qū)，相對濕度則不存在明顯的控制區(qū)。 2.天津市灰霾天氣是指在相對濕度小于80%的情況下，由PM_(2.5)濃度控制區(qū)所造成的能見度低于10km的現(xiàn)象。當能見度≥10km，界定為無灰霾天氣，PM_(2.5)的濃度限值為80μg/m~3，灰霾等級為0；當5km≤能見度＜10km，界定為輕度灰霾天氣，PM_(2.5)的濃度限值為130μg/m~3，灰霾等級為1；當2km≤能見度＜5km，界定為中度灰霾天氣，PM_(2.5)的濃度限值為220μg/m~3，灰霾等級為2；當能見度＜2km時，界定為重度灰霾天氣，PM_(2.5)的濃度限值為350μg/m~3，灰霾等級為3。 3.研究期間，對于秋季灰霾天氣下，二次硝酸鹽是對能見度下降貢獻最大的源類，其次為二次硫酸鹽、機動車尾氣塵，三者對能見度下降的分擔率達70%以上，城市揚塵、燃煤塵對能見度下降的分擔率分別為13.57%、7.05%，二次有機碳對能見度的下降的分擔率為6.68%，六種源類對能見度下降的分擔率達98%以上，是能見度下降的主要源類。
【學位單位】：南開大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2012
【中圖分類】：X16;X823
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    第一節(jié) 研究背景
        1.1.1 我國城市大氣顆粒物污染形勢依然嚴峻
        1.1.2 我國細顆粒物污染所引起的灰霾天氣頻發(fā)
        1.1.3 我國城市灰霾問題嚴重，由此造成的損失巨大
        1.1.4 識別灰霾天氣來源、建立灰霾天氣評價體系是開展灰霾防治的客觀需要
    第二節(jié) 國內外相關研究綜述
        1.2.1 霾的定義
        1.2.2 灰霾天氣形成機制研究
            1.2.2.1 氣象因素對灰霾形成的影響
            1.2.2.2 細顆粒物的濃度、組分對灰霾形成的影響
        1.2.3 灰霾天氣下氣溶膠的光學性質
        1.2.4 灰霾天氣下大氣能見度下降的來源識別
            1.2.4.1 大氣消光系數與能見度
            1.2.4.2 大氣消光系數與顆粒物化學組分之間的關系
            1.2.4.3 大氣能見度下降的來源識別
        1.2.5 灰霾的評估與預警研究
            1.2.5.1 霾與輕霧（霧）的區(qū)分
            1.2.5.2 灰霾的分級標準
            1.2.5.3 灰霾的預測預警
    第三節(jié) 研究中存在的問題
    第四節(jié) 本論文的主要研究內容
    第五節(jié) 研究的技術路線
第二章 實驗部分
    第一節(jié) 采樣城市概況
    第二節(jié) 顆粒物樣品的采集
        2.2.1 源樣品的采集
            2.2.1.1 源樣品采集的原則
            2.2.1.2 源樣品的采集
            2.2.1.3 源樣品的處理及質量控制
        2.2.2 受體樣品的采集
            2.2.2.1 采樣地點
            2.2.2.2 采樣日期及時間
            2.2.2.3 采樣儀器
            2.2.2.4 采樣濾膜
            2.2.2.5 受體樣品的處理及質量控制
    第三節(jié) 顆粒物樣品的分析
        2.3.1 源與受體的質量濃度
        2.3.2 源與受體樣品的組分分析
            2.3.2.1 無機元素分析
            2.3.2.2 離子分析
            2.3.2.3 碳組分分析
    第四節(jié) 其它要素的觀測
        2.4.1 顆粒物數濃度的觀測
        2.4.2 氣象因子的觀測
第三章 低能見度下顆粒物污染特征研究
    第一節(jié) 不同季節(jié)顆粒物污染特征
        3.1.1 不同季節(jié)顆粒物濃度水平
2.5中組分的變化特征'>        3.1.2 不同季節(jié) PM_2.5中組分的變化特征
2.5中離子的變化特征'>            3.1.2.1 不同能見度下 PM_2.5中離子的變化特征
2.5中碳的變化特征'>            3.1.2.2 不同能見度下 PM_2.5中碳的變化特征
2.5中組分特征小結'>        3.1.3 不同能見度下 PM_2.5中組分特征小結
    第二節(jié) 不同季節(jié)顆粒物數濃度特征
        3.2.1 不同季節(jié)不同能見度下顆粒物的數濃度分布特征
            3.2.1.1 不同能見度下顆粒物的數濃度分布
            3.2.1.2 不同能見度下顆粒物數濃度的粒徑分布
        3.2.2 不同季節(jié)不同能見度下顆粒物數濃度譜分布
    第三節(jié) 本章小結
第四章 顆粒物濃度、相對濕度對能見度的影響閾值研究
    第一節(jié) 顆粒物濃度及相對濕度對能見度的影響特征
        4.1.1 顆粒物濃度與能見度的相關關系
        4.1.2 相對濕度與能見度的相關關系
        4.1.3 顆粒物濃度和相對濕度對能見度的綜合影響
    第二節(jié) 能見度變化敏感性綜合評價模型
        4.2.1 PROVSV 曲線
            4.2.1.1 輸入資料的處理
            4.2.1.2 繪制方法
        4.2.2 綜合評價模型的敏感性矩陣
        4.2.3 能見度敏感性綜合評價方法
    第三節(jié) 能見度變化敏感性綜合評價模型的應用研究
        4.3.1 數據資料來源
        4.3.2 PROVSV 曲線分析
        4.3.3 敏感性矩陣分析
        4.3.4 能見度變化敏感性的綜合評價
            4.3.4.1 當能見度＜2 km 時，顆粒物濃度及相對濕度閾值的確定
            4.3.4.2 當 2 km≤能見度＜5 km 時，顆粒物濃度及相對濕度閾值的確定
            4.3.4.3 當 5 km≤能見度＜10 km 時，顆粒物濃度及相對濕度閾值的確定
            4.3.4.4 當 10 km≤能見度＜15 km 時，顆粒物濃度及相對濕度閾值的確定
            4.3.4.5 能見度≥15 km 時，顆粒物濃度及相對濕度閾值的確定
            4.3.4.6 綜合評價模型的不確定性分析
        4.3.5 小結
第五章 灰霾分級及評估體系研究
    第一節(jié) 灰霾表征指標的篩選
        5.1.1 灰霾的定義
        5.1.2 灰霾表征指標的篩選
    第二節(jié) 灰霾指數及分級評估方法
        5.2.1 灰霾分級的方法
        5.2.2 構建灰霾污染指數
    第三節(jié) 灰霾指數及評估的應用研究
        5.3.1 數據資料來源
        5.3.2 確定分級標準
第六章 灰霾天氣下大氣能見度下降的來源解析研究
    第一節(jié) 顆粒物來源解析模型
        6.1.1 化學質量平衡（CMB）模型
            6.1.1.1 CMB 模型的基本原理
            6.1.1.2 CMB 模型的算法
        6.1.2 CMB 模型擬合優(yōu)度的診斷
            6.1.2.1 源貢獻值擬合優(yōu)度的診斷
            6.1.2.2 不定性/相似性組的診斷
            6.1.2.3 化學組分濃度計算值擬合優(yōu)度的診斷
            6.1.2.4 其余的診斷技術
        6.1.3 灰霾天氣下細顆粒物的來源解析模型
    第二節(jié) 顆粒物的消光模型
        6.2.1 Mie 理論
            6.2.1.1 Mie 理論中的主要特征參量
            6.2.1.2 Mie 理論中消光效率的計算
        6.2.2 Mie 理論模型對顆粒物消光特征的模擬
        6.2.3 顆粒物復折射指數及密度的確定
        6.2.4 細顆粒物的消光模型
    第三節(jié) 能見度下降的來源解析-耦合模型
        6.3.1 能見度下降的來源解析-耦合模型
        6.3.2 耦合模型的不確定性
    第四節(jié) 耦合模型應用研究
2.5的來源解析'>        6.4.1 灰霾天氣下 PM_2.5的來源解析
            6.4.1.1 源和受體成分譜的組成
            6.4.1.2 源的貢獻值和分擔率
2.5消光系數及不同化學組分對消光的貢獻'>        6.4.2 灰霾天氣下 PM_2.5消光系數及不同化學組分對消光的貢獻
        6.4.3 能見度下降的來源解析
第七章 結論、創(chuàng)新點及不足
    第一節(jié) 結論
2.5的濃度、組分、數濃度特征'>        7.1.1 低能見度下 PM_2.5的濃度、組分、數濃度特征
2.5的濃度、相對濕度對能見度影響的閾值'>        7.1.2 PM_2.5的濃度、相對濕度對能見度影響的閾值
        7.1.3 灰霾分級及評估體系研究
        7.1.4 灰霾天氣下能見度下降的來源解析
    第二節(jié) 創(chuàng)新點
    第三節(jié) 不足
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間發(fā)表學術論文與研究成果

【參考文獻】

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本文編號：2869615