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本文利用TH-150C型中流量大气综合采样仪采集了太原市冬季灰霾天气下5个点位的环境空气PM2.5和PM10样品,通过Elementar Analysensysteme GmbH vario EL cube 型元素分析仪测定有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elemental carbon,EC)的质量浓度,研究了 TCA(total carbon aerosols)、OC、EC的浓度水平、空间变化特征、OC/EC比值及其相关性,分析了碳组分与气象因素的相互关系,同时对太原市灰霾天气污染过程的气象场进行初步诊断和模拟分析,研究结果为有效控制太原市环境空气碳组分的污染提供科学依据。太原市冬季灰霾天气下碳气溶胶浓度排放污染特征:PM2.5中TCA、OC、EC 质量浓度平均值分别为 133.56土41.8μg·m-3、53.27±17.71μg·m-3、48.33±16.07μg·m-3,PM10中TCA、OC、EC质量浓度平均值分别为150.93±46.85μg·m-3、62.96±20.86μg·m-3、50.19±15.07μg·m-3。PM2.5 和 PM10中TCA浓度分别占总浓度的38.73%-54.84%、21.87%-34.50%,碳气溶胶是太原市空气颗粒物的重要组分。PM2.5中TCA、OC、EC质量浓度JY采样点最高,YZ最低,PM10中JY最高,SD最低,区域性污染特征存在差异;OC/EC均值小于2且两者比值相差不大,一次污染为主;PM2.5中OC和EC质量浓度相关性较好(R2=0.81),二者来源相对简单,主要是燃煤和机动车尾气排放对碳气溶胶的贡献,相比之下PM10中OC和EC质量浓度间的相关系数(R2=0.69)较低,说明其来源相对复杂,易受排放源结构、外界输送以及气象因素等的影响。碳气溶胶浓度和各气象因素关系密切:碳气溶胶浓度的增加能够导致大气能见度下降,PM2.5中能见度与TCA两者的相关系数(r=-0.49)优于PM10中两者的相关系数(r=-0.38),主要由于OC对光的散射作用以及碳气溶胶表面附着的不同来源和化学成分的粒子对光的散射、吸收、折射能力的不同影响;湿度对太原市冬季空气颗粒物中碳组分浓度影响最显著,与OC、EC浓度成正相关,PM2.5中湿度与OC、EC浓度的偏相关系数都为0.60,PM10中湿度与OC、EC浓度的偏相关系数分别为0.45、0.41;风速与OC、EC浓度呈负相关,PM2.5和PM10中风速与OC偏相关系数分别为-0.46、-0.34,与EC偏相关系数都为-0.22,相关性较弱;温度与OC、EC浓度成正相关,PM2.5中温度与OC、EC偏相关系数分别为0.44、0.46,PM10中温度与OC、EC偏相关系数分别为0.43、0.31,温度对颗粒物中碳组分浓度变化也有一定影响,并且各气象因素对粗细颗粒物中碳组分的影响不同;通过HYSPLIT后向轨迹模型对太原市灰霾天气污染过程的气象场进行诊断和模拟分析表明,太原市灰霾天气产生的原因不仅受本地排放的污染源影响,还可能源于西北远程输送的沙尘的影响。太原市冬季灰霾天气碳组分污染较严重,控制燃煤、机动车尾气等一次排放源是控制太原市碳气溶胶污染的关键。