长江三角洲地区O<,3>、SO<,2>和NO<,2>的观测和模拟研究

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本文利用差分吸收光谱系统(DOAS)对南京江北地区的污染物进行监测,并结合国家标准和DOAS自身的质控特点及统计学分析方法制定了较为可靠的观测质量控制措施,确保获得具有代表性、可靠的观测数据。在此基础上得到了2008年和2009年的O3、SO2和NO2的浓度年际变化特征:08年南京江北地区的O3浓度水平较高,且有春季浓度最高的特征,季节变化十分明显;09年O3浓度水平也较高,但浓度最高时间出现在6月,比08推迟了一个月,利用HYSPLIT模式及NCEP风场资料对此结果进行了验证。两年中SO2整体浓度偏高,波动较大,冬春季浓度高于夏季,浓度变化主要与人类活动和局地的高架排放源有关。NO2浓度也较高,变化平缓,冬春季浓度高于夏季,与光化学过程、局地排放源以及降水关系密切。O3的日变化曲线呈明显的单峰型,且与NO2浓度的日变化呈现负相关关系;NO2的日变化曲线是双峰型,SO2的日变化曲线随季节不同有差异,受局地人为排放和大气扩散条件影响显著。   08年O3、SO2和NO2三种气体的频率分布曲线浓度峰值分别出现在50-60μg/m3、20-30μg/m3和30-40μg/m3浓度范围内;而09年三种气体的频率分布曲线浓度峰值分别出现在30-40μg/m3、10-20μg/m3和20-30μg/m3浓度范围内。08年超过小时平均浓度限值的一级标准和二级标准的频率分别为:3.82%,0.74%(O3);14.24%,6.36%(SO2);7.17%,0.00%(NO2)。09年超过小时平均浓度限值的一级标准和二级标准的频率分别为:2.17%,0.34%(O3);6.53%,0.00%(SO2);4.57%,0.00%(NO2)。该地区SO2污染较严重,O3和NO2污染不容忽视。09年的污染程度比08年较轻。   利用区域大气动力-化学耦合模式WRF-Chem结合D.Streets2001年的0.1°×0.1°排放源数据对长江三角洲地区2008年1、5月和2009年8、10月四个月各选取了一次高浓度污染过程进行了数值模拟研究,并与观测结果进行了对比。验证结果表明,模式对O3和NO2的模拟效果比较好,而对SO2模拟的效果较差。O3的平均相关系数为0.57440,NO2的平均相关系数为0.53855,而SO2的平均相关系数为0.30314。O3浓度日变化趋势与观测结果较一致,SO2和NO2的模拟结果虽然日均值都低于观测结果,但变化趋势基本一致。   沿海城市因夜间由海面向内陆吹来的海风而使沿海地区较清洁,污染向内陆输送。大气层结的稳定性和局地风场的变化是影响污染物输送的主要因素。在高压系统控制下,天气晴好,太阳辐射强烈,并且在O3前体物丰富的情况下,很容易形成高浓度O3。O3垂直浓度廓线也有明显的日变化。
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