长春市大气细颗粒物中碳组分分布特征及其来源研究

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1、摘要近年来，大气细颗粒物（PM2.5）已成为我国城市大气中的首要污染物，而有机碳（OC）、元素碳（EC）作为PM2.5的重要组分，受到了广泛的关注。对于大气中细颗粒物及其碳组分含量的研究，国外起步较早，我国起步相对较晚。目前，大气颗粒物的研究从粗颗粒物逐渐转向对人类健康危害更大的细颗粒物，因为颗粒粒径越小，碳组分越多，所以碳组分的研究也着重于PM2.5等细颗粒物。许多学者对PM2.5中碳组分对人体的危害、时空分布和污染特征等方面做了大量的研究。由于PM2.5体积小、重量轻，具有远距离传输的特点，容易受到

2、其他区域排放的污染物的影响。本论文研究长春市2014年大气PM2.5中OC和EC的污染分布特征，并应用逐步聚类分析和网格化分析方法确定长春市大气PM2.5中OC、EC的主要来源地域。通过分析，最终得出以下结论：（1）长春市大气中PM2.5的OC、EC质量浓度变化范围分别是33339.08-31.96μg/m和0.28-14.52μg/m，其年均浓度分别为17.07μg/m和6.32μg/m，TC在PM2.5中的占比范围是26.61-71.95%，年均值为42.79%，与国内的其它城市相比，OC浓度的年均

3、值属于中等水平，而EC相对偏高。（2）从季节角度，长春市OC和EC浓度值由高到低的次序分别为：春季>秋季>冬季>夏季，春季>秋季>夏季>冬季。从空间角度，不同季节的空间分布有所差别。其中春季PM2.5中的OC、EC浓度空间分布变化最显著，最高浓度出现在北部，原因是来自北部的沙尘在长春市周边防护林和市内高大建筑的阻挡下，随着向南部移动ECOC呈下降趋势。3（3）长春市二次有机碳（SOC）年均质量浓度为5.32μg/m，占OC的35.88%，这说明SOC是OC的主要成分。SOC季节均值呈现这样的变化规律：春

4、季>冬季>秋季>夏季。而SOC/OC季节均值变化规律有所不同：夏季>冬季>春季>秋季。这说明夏季时最容易生成SOC，通过计算得知夏季时SOC浓度与O3浓度呈显2著相关（R=0.73），表明夏季时光化学反应是SOC生成的重要途径，而在其他季节可能存在其他的反应机制。（4）应用逐步聚类分析方法将2014年的8736条逐时后向48h气象轨迹进行聚类，得到了8类平均轨迹。途径区域包括俄罗斯、蒙古、内蒙古、辽宁省、I黑龙江省、山东省、渤海以及吉林省等区域，东部与南部无污染来源区域。来自辽宁省和俄罗斯的气流出现的概

5、率是最高的，分别为16.21%和15.66%。（5）应用网格化分析方法研究结果发现，对长春市PM2.5贡献最大的地域包括内蒙古东北区域、辽宁省、黑龙江省的短距离传输作用和俄罗斯与中国接壤的东南部地区的长距离传输作用。关键词：PM2.5，有机碳，元素碳，污染来源IIAbstractInrecentyears,atmosphericfineparticulatematters(PM2.5)hasbecometheprimarypollutantinurbanair,andorganiccarbon(OC),

6、elementalcarbon(EC)asimportantcomponentsofPM2.5,havedrawnwidespreadattention.ChinesescientistsstartedtoinvestigatePM2.5andcarbonaceousaerosolintheatmosphererelativelylatecomparedtoUSandEuropeanscientists.Currently,theresearchofatmosphericparticulatematte

7、rsfromcoarseparticulatesgraduallyturntofocusonfineparticulatesasitismoreharmfultohumanhealth.Thesmallerparticulatemattersize,themorecarbonaceouscomponents.SotheresearchoncarbonaceouscomponentsalsofocusesonfineparticulatessuchasPM2.5.Manyresearchershavein

8、vestigatedthehealtheffects,spatialandtemporaldistribution,andpollutedcharacteristicsofcarbonaceouscomponentsinPM2.5.BecausePM2.5issmallinsizeandlightinweight,ithasalong-distancetransmissioncharacteristicsandpollutantsfromo