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烟花爆竹燃放对天津市空气质量的影响研究

操晚 唐邈 薛鹏 刘子锐 王莉莉 陈魁 唐贵谦 吉东生

操晚, 唐邈, 薛鹏, 刘子锐, 王莉莉, 陈魁, 唐贵谦, 吉东生. 烟花爆竹燃放对天津市空气质量的影响研究[J]. 气候与环境研究, 2018, 23(2): 210-220. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2017.16109
引用本文: 操晚, 唐邈, 薛鹏, 刘子锐, 王莉莉, 陈魁, 唐贵谦, 吉东生. 烟花爆竹燃放对天津市空气质量的影响研究[J]. 气候与环境研究, 2018, 23(2): 210-220. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2017.16109
Wan CAO, Miao TANG, Peng XUE, Zirui LIU, Lili WANG, Kui CHEN, Guiqian TANG, Dongsheng JI. Analysis on the Characteristics and Formation Mechanisms of Air Pollution Episodes in Tianjin during Spring Festival of 2015[J]. Climatic and Environmental Research, 2018, 23(2): 210-220. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2017.16109
Citation: Wan CAO, Miao TANG, Peng XUE, Zirui LIU, Lili WANG, Kui CHEN, Guiqian TANG, Dongsheng JI. Analysis on the Characteristics and Formation Mechanisms of Air Pollution Episodes in Tianjin during Spring Festival of 2015[J]. Climatic and Environmental Research, 2018, 23(2): 210-220. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2017.16109

烟花爆竹燃放对天津市空气质量的影响研究

doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2017.16109
基金项目: 

国家重点研发计划 2016YFC0202701

北京市科技计划 ZL171100000617002

详细信息
    作者简介:

    操晚, 女, 1993年出生, 硕士研究生, 主要从事大气环境方向研究。E-mail: caowan@dq.cern.ac.cn

    通讯作者:

    吉东生, E-mail: jds@dq.cern.ac.cn

  • 中图分类号: P402

Analysis on the Characteristics and Formation Mechanisms of Air Pollution Episodes in Tianjin during Spring Festival of 2015

Funds: 

National Key Research and Development Program of China 2016YFC0202701

Beijing Municipal Science and Technology Project ZL171100000617002

  • 摘要: 为了研究烟花爆竹燃放对空气质量的影响,利用动态滤膜校准系统-微量震荡天平法颗粒物分析仪、大气细颗粒化学组分在线离子色谱监测仪、有机碳(OC)/元素碳(EC)在线分析仪、气态污染物分析仪、常规自动气象站并结合云高仪和微波辐射计等设备于2015年2月18日至3月7日对天津市细颗粒物(PM2.5)及其主要化学组分,气态污染物(SO2、NO2、CO和O3)和气象参数进行连续观测。本文选取3个污染事件作为研究重点进行分析,研究发现:烟花爆竹禁放和限放政策导致除夕夜烟花爆竹燃放量减少,PM2.5峰值与2014年相比明显下降;烟花爆竹禁放和限放区的设立导致天津市PM2.5质量浓度在烟花爆竹密集燃放期间存在明显的空间差异;站点之间小时平均值差异最高达到394 μg/m3。受烟花爆竹燃放的影响,距地面80 m以下颗粒物后向散射强度相近,表明80 m以下颗粒物呈均匀分布。污染事件1是由于烟花爆竹密集燃放引起的,PM2.5主要化学组分为K+、SO42-和Cl-,同时SO2和CO质量浓度显著升高;但EC和OC质量浓度并未明显增加。污染事件2的形成是由于不利的气象条件(逆温、逆湿、下沉气流和较高的相对湿度)促进了SO2和NOx在烟花爆竹排放的颗粒物表面发生非均相化学反应,导致SO42-和NO3-浓度快速增加。污染事件3由元宵节烟花爆竹燃放引发,而后呈现二次无机组分与臭氧协同增长的复合型污染特征;此外区域传输对污染事件3也有重要贡献。
  • 图  1  天津市空气质量自动监测站点分布

    Figure  1.  Distribution of air quality monitoring sites in Tianjin

    图  2  2015年(a)EP 1、(b)EP 2和(c)EP 3过程中天津各站PM2.5质量浓度变化

    Figure  2.  Variations in PM2.5 concentration during (a) air pollution episode for 18-19 Feb (EP 1), (b) air pollution episode for 21-22 Feb (EP 2), and (c) air pollution episode for 5-6 Mar (EP 3)

    图  3  2015年(a)2月18日、(b)2月19日、(c)2月21日、(d)3月5日和(e)3月6日混合层高度圆点和后向散射强度(填色)变化

    Figure  3.  Variations in the mixed layer height (dots) and attenuated backscatter density (shadings) on (a) 18 Feb, (b) 19 Feb, (c) 21 Feb, (d) 5 Mar, and (e) 6 Mar

    图  4  (a1、a2)EP 1、(b1、b2)EP 2和(c1、c2)EP 3过程中风速、风向、相对湿度(左列)和气压、温度(右列)变化

    Figure  4.  Variations in wind speed, wind direction, relative humidity (left panel) and pressure, temperature (right panel) during (a1, a2) EP 1, (b1, b2) EP 2, and (c1, c2) EP 3

    图  5  (a1、b1)EP 1、(a2、b2)EP 2和(a3、b3)EP 3过程中(a1、a2、a3)主要水溶性盐、(b1、b2、b3)EC和OC的浓度变化(C表示各物质浓度值)

    Figure  5.  Variations in (a1, a2, a3) ionic species and (b1, b2, b3) OC and EC of PM2.5 during (a1, b1) EP 1, (a2, b2) EP 2, and (a3, b3) EP 3

    图  6  2015年(a)2月19日、(b)2月21日和(c)3月6日风廓线。等值线表示垂直风速,正值表示下沉运动(绿色),负值表示上升运动(蓝色)

    Figure  6.  Profiles of wind on (a) 19 Feb, (b) 21 Feb, and (c) 6 Mar. Contours show vertical wind speed (m/s), negative values represent ascending motion (blue), and positive values represent descending motion (green)

    图  7  2015年(a1、b1)2月19日、(a2、b2)2月21日和(a3、b3)3月6日温度(左列)和相对湿度(右列)廓线

    Figure  7.  Profiles of temperature (left panel) and relative humidity (right panel) on (a1, b1) 19 Feb, (a2, b2) 21 Feb, and (a3, b3) 6 Mar

    表  1  研究时段天津市空气质量指数(AQI)和首要污染物

    Table  1.   Air quality indexes and primary air pollutants in Tianjin during the study periods

    日期 AQI 首要污染物 空气质量
    2月10日 168 PM2.5 中度污染
    2月11日 122 PM2.5 轻度污染
    2月12日 62 NO2
    2月13日 119 PM2.5 轻度污染
    2月14日 239 PM2.5 重度污染
    2月15日 160 PM2.5 中度污染
    2月16日 152 PM2.5 中度污染
    2月17日 67 PM10
    2月18日 94 PM2.5
    2月19日 105 PM2.5 轻度污染
    2月20日 84 PM2.5
    2月21日 144 PM2.5 轻度污染
    2月22日 190 PM10 中度污染
    2月23日 97 PM10
    2月24日 140 PM10 轻度污染
    2月25日 108 PM2.5 轻度污染
    2月26日 63 PM10
    2月27日 49
    2月28日 82 PM2.5
    3月1日 107 PM10 轻度污染
    3月2日 104 PM10 轻度污染
    3月3日 70 PM10
    3月4日 57 PM10
    3月5日 74 PM10
    3月6日 134 PM10 轻度污染
    3月7日 150 PM10 轻度污染
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  • [1] Chen K, Xie S, Luo B, et al. 2014. Characteristics and origins of carbonaceous aerosol in the Sichuan basin, China[J]. Atmospheric Environment, 94 (94):215-223, doi: 10.1016/j.atmosenv.2014.05.037.
    [2] 范小花, 蔡治勇, 易俊, 等. 2008.烟花爆竹用氧化剂的研究进展[J].中国安全科学学报, 18 (6):80-83. doi: 10.3969/j.issn.1003-3033.2008.06.014

    Fan Xiaohua, Cai Zhiyong, Yi Jun, et al. 2008. Research and progress of oxidants used in fireworks and firecrackers[J]. China Safety Science Journal (in Chinese), 18 (6):80-83, doi: 10.3969/j.issn.1003-3033.2008.06.014.
    [3] 韩珏靖, 陈飞, 张臻, 等. 2015. MP-3000A型地基微波辐射计的资料质量评估和探测特征分析[J].气象, 41 (02):226-233. doi: 10.7519/j.issn.1000-0526.2015.02.011

    Han Juejing, Chen Fei, Zhang Zhen, et al. 2015. Assessment and characteristics of MP-3000A ground-based microwave radiometer[J]. Meteorological Monthly (in Chinese), 41 (02):226-233, doi: 10.7519/j.issn.1000-0526.2015.02.011.
    [4] 洪也, 马雁军, 李潮流, 等. 2011.沈阳冬季灰霾日大气颗粒物元素粒径分布特征[J].环境科学研究, 24 (6):637-644. doi: 10.13198/j.res.2011.06.53.hongy.008

    Hong Ye, Ma Yanjun, Li Chaoliu, et al. 2011. Elemental size distribution characteristics of atmospheric particles on hazy days during winter in Shenyang[J]. Research of Environmental Sciences (in Chinese), 24 (6):637-644, doi: 10.13198/j.res.2011.06.53.hongy.008.
    [5] 李令军, 王英, 李金香, 等. 2008.北京市冬春季大气颗粒物的粒径分布及消光作用[J].环境科学研究, 21 (2):90-94. doi: 10.13198/j.res.2008.02.95.lilj.019

    Li Lingjun, Wang Ying, Li Jinxiang, et al. 2008. The characteristic of atmospheric particle size distribution and their light extinction effect in Beijing during winter and spring time[J]. Research of Environmental Sciences (in Chinese), 21 (2):90-94, doi: 10.13198/j.res.2008.02.95.lilj.019.
    [6] 刘丽丽, 王莉莉. 2015.天津冬季重霾污染过程及气象和边界层特征分析[J].气候与环境研究, 20 (2):129-140. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2014.14096

    Liu Lili, Wang Lili. 2015. Characteristics of winter heavy pollution episodes and meteorological causes and structures of boundary layer in Tianjin[J]. Climatic and Environmental Research (in Chinese), 20 (2):129-140, doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2014.14096.
    [7] 刘庆阳, 刘艳菊, 赵强, 等. 2014. 2012年春季京津冀地区一次沙尘暴天气过程中颗粒物的污染特征分析[J].环境科学, 35 (8):2843-2850. doi: 10.13227/j.hjkx.2014.08.001

    Liu Qingyang, Liu Yanju, Zhao Qiang, et al. 2014. Chemical characteristics in airborne particulate matter (PM10) during a high pollution spring dust storm episode in Beijing, Tianjin and Zhangjiakou, China[J]. Environmental Science (in Chinese), 35 (8):2843-2850, doi: 10.13227/j.hjkx.2014.08.001.
    [8] 刘咸德, 董树屏, 李冰, 等. 2005.沙尘暴事件中大气颗粒物化学组分的浓度变化和硫酸盐的形成[J].环境科学研究, 18 (6):12-17. doi: 10.3321/j.issn:1001-6929.2005.06.003

    Liu Xiande, Dong Shuping, Li Bing, et al. 2005. Concentration variation of atmospheric aerosol constituents and sulfate formation during an Asian dust event[J]. Research of Environmental Sciences (in Chinese), 18 (6):12-17, doi: 10.3321/j.issn:1001-6929.2005.06.003.
    [9] Sarkar S, Khillare P S, Jyethi D S, et al. 2010. Chemical speciation of respirable suspended particulate matter during a major firework festival in India[J]. Journal of Hazardous Materials, 184 (1-3):321-330, doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.08.039.
    [10] Tang G Q, Zhu X W, Hu B, et al. 2015. Impact of emission controls on air quality in Beijing during APEC 2014:Lidar ceilometer observations[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 15 (21):12667-12680, doi:10. 5194/acp-15-12667-2015.
    [11] Tang M, Ji D S, Gao W K, et al. 2016a. Characteristics of air quality in Tianjin during the spring festival period of 2015[J]. Atmospheric and Oceanic Science Letters, 9 (1):15-21, doi:10.1080/16742834.2015. 1131948.
    [12] Tang G Q, Zhang J Q, Zhu X W, et al. 2016b. Mixing layer height and its implications for air pollution over Beijing, China[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 16 (4):2459-2475, doi: 10.5194/acp-16-2459-2016.
    [13] Wang Y, Zhuang G S, Xu C, et al. 2007. The air pollution caused by the burning of fireworks during the Lantern Festival in Beijing[J]. Atmospheric Environment, 42 (2):417-431, doi:10.1016/j.atmosenv. 2006.07.043.
    [14] 王占山, 张大伟, 李云婷, 等. 2015. 2014年春节期间北京市空气质量分析[J].环境科学学报, 35 (2):371-378. doi: 10.13671/j.hjkxxb.2014.0798

    Wang Zhanshan, Zhang Dawei, Li Yunting, et al. 2015. Analysis of air quality in Beijing City during Spring Festival period of 2014[J]. Acta Scientiae Circumstantiae (in Chinese), 35 (2):371-378, doi: 10.13671/j.hjkxxb.2014.0798.
    [15] 姚青, 蔡子颖, 张长春, 等. 2010.天津城区大气气溶胶质量浓度分布特征与影响因素[J].生态环境学报, 19 (9):2225-2231. doi: 10.3969/j.issn.1674-5906.2010.09.036

    Yao Qing, Cai Ziying, Zhang Changchun, et al. 2010. Variety characteristics and influence factors of aerosol mass concentrations in Tianjin city[J]. Ecology and Environmental Sciences (in Chinese), 19 (9):2225-2231, doi: 10.3969/j.issn.1674-5906.2010.09.036.
    [16] 赵亚南, 王跃思, 张凯, 等. 2008.工作日、双休日和春节期间PM10中水溶性离子浓度变化特征[J].环境科学研究, 21 (5):150-153. doi: 10.13198/j.res.2008.05.152.zhaoyn.024

    Zhao Yanan, Wang Yuesi, Zhang Kai, et al. 2008. Concentration variation of water-soluble Ions of PM10 on workday, weekend and spring festival period[J]. Research of Environmental Sciences (in Chinese), 21 (5):150-153, doi: 10.13198/j.res.2008.05.152.zhaoyn.024.
    [17] Zheng G J, Duan F K, Su H, et al. 2015. Exploring the severe winter haze in Beijing:The impact of synoptic weather, regional transport and heterogeneous reactions[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 15 (6):2969-2983, doi: 10.5194/acp-15-2969-2015.
    [18] 周变红, 王格慧, 张承中, 等. 2013.春节期间西安市南郊细颗粒物中水溶性离子的污染特征[J].环境化学, 32 (3):498-504. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2013.03.024

    Zhou Bianhong, Wang Gehui, Zhang Chengzhong, et al. 2013. Pollutions characteristics of water-souble ions of fine particle during spring festival over Xi'an southern[J]. Environmental Chemistry (in Chinese), 32 (3):498-504, doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2013.03.024.
    [19] Zhu X W, Tang G Q, Hu B, et al. 2016. Regional pollution and its formation mechanism over North China Plain:A case study with ceilometer observations and model simulations[J]. J. Geophys. Res., 121 (24):14574-14588, doi: 10.1002/2016JD025730.
    [20] 邹强, 姚玉刚, 丁铭, 等. 2014.春节烟花爆竹燃放期间苏州市区PM2.5中水溶性离子特征分析[J].环境监测管理与技术, 26 (2):26-29, 62. doi: 10.3969/j.issn.1006-2009.2014.02.009

    Zou Qiang, Yao Yugang, Ding Ming, et al. 2014. Characteristics of water-soluble ions bounded in PM2.5 during spring festival in Suzhou City[J]. The Administration and Technique of Environmental Monitoring (in Chinese), 26 (2):26-29, 62, doi:10.3969/j.issn.1006-2009.2014.02. 009.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-05-26
  • 网络出版日期:  2017-10-21
  • 刊出日期:  2018-03-20

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