摘 要

随着国民经济的急速发展，近年来，面临日益严峻的大气污染问题。深圳市作为我国的重要城市，研究其大气污染状况有着重要意义。本文分析了深圳市2016年3月至2017年2月一年时间里，SO₂、NO₂、CO、O₃、PM10、PM2.5以及大气能见度监测数据，揭示深圳市大气污染的特征及变化趋势。通过美国NOAA获取的气象资料，利用HYSPLIT模式，进行后向轨迹聚类分析，研究深圳市不同季节区域传输对大气环境的影响，并进行成因分析，对比外来源和本地源的贡献差异。

研究结果表明：1）深圳市大气污染程度总体较轻，常规6项大气污染物浓度均达到国家二级标准，部分达到一级标准，SO₂、NO₂、CO、O₃、PM10、PM2.5的年均浓度分别为8.25ug/m³，32.6ug/m³，0.803mg/m³，89.5ug/m³，43.8ug/m³，27.8ug/m³，但PM2.5的年均浓度和日均浓度均超过美国环保局规定的浓度限值。2）研究期间，深圳市能见度平均值为13.6km，能见度一般。日均能见距变化显著，最佳时达到31 km，最恶劣时仅为4km。夏季能见度水平较高，春季、冬季较低。3）区域传输对深圳市大气环境的影响存在季节性差异。春夏季，大部分气团来自海洋，对深圳市的污染物起清洁作用。秋冬季，气团大部分来自陆地，污染物的输送过程中气团作用较强。4）深圳市大气污染主要受到汽车尾气排放、工业源排放、无组织排放源、气象条件和区域传输等影响。本地源的贡献率较大，约占70%以上，主要来自机动车尾气的排放。

关键词：大气污染；区域传输；HYSPLIT模式；成因分析

Abstract

With the rapid development of the national economy, in recent years, facing increasingly serious problems of air pollution. Shenzhen City, as an important city in China, to study its air pollution situation is of great significance. This paper analyzes the SO2, NO2, CO, O3, PM10, PM2.5 and atmospheric visibility monitoring data from March 2016 to February 2017 in Shenzhen, and reveals the characteristics and trends of air pollution in Shenzhen. Based on the meteorological data obtained by NOAA in the United States, the HYSPLIT model was used to analyze the influence of the regional transmission on the atmospheric environment in different seasons in Shenzhen, and the genetic analysis was carried out to compare the contribution of the external source and the local source.

The results show that: 1) The degree of air pollution in Shenzhen is generally light, and the concentration of 6 air pollutants has reached the national secondary standard. Some of them meet the primary standard, SO2, NO2, CO, O3, PM10 and PM2.5 years The concentration of PM2.5 is more than 8.25ug / m³, 32.6ug / m³, 0.803mg / m³, 89.5ug / m³, 43.8ug / m³, 27.8ug / m³, Bureau of the concentration limit. 2) During the study period, the average visibility of Shenzhen was 13.6km, and the visibility was normal. The average daily visible distance changes significantly, the best time to 31 km, the worst is only 4km. Summer visibility is higher, lower in spring and winter. 3) There are seasonal differences in the impact of regional transmission on the atmospheric environment in Shenzhen. Spring and summer, most of the air from the ocean, the pollution of the Shenzhen City from the role of pollution. Autumn and winter, most of the air from the land, the transport of pollutants in the process of strong role in air mass. 4) Shenzhen air pollution is mainly affected by automobile exhaust emissions, industrial source emissions, unorganized emission sources, meteorological conditions and regional transmission. The contribution rate of local sources is large, accounting for more than 70%, mainly from the exhaust emissions of motor vehicles.

Keywords：Air pollution; regional transmission; HYSPLIT model; genetic analysis

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状概述 1

1.3研究目的及意义 2

1.4 基本内容和技术方案 2

1.4.1 基本内容 2

1.4.2 技术方案 3

第2章 研究区域概况 4

2.1地貌水文 4

2.2气候条件 4

2.3大气污染概况 4

第3章 深圳市大气污染总体特征 7

3.1 气态污染物 7

3.1.1 二氧化硫（SO₂） 7

3.1.2 二氧化氮（NO₂） 8

3.1.3 一氧化碳（CO） 9

3.1.4 臭氧（O₃） 10

3.2颗粒污染物 11

3.2.1可吸入颗粒物（PM10） 11

3.3能见度水平变化特征 14

第4章 区域传输的影响研究 16

4.1资料与方法 16

4.1.1 HYSPLIT模式简介 16

4.1.2 扩散输送概率分布 16

4.1.3 后向轨迹聚类分析 16

4.1.4 数据资料 17

4.2 结果与分析 17

4.2.1 春季 17

4.2.2 夏季 18

4.2.3 秋季 19

4.2.4冬季 20

4.3小结 20

第5章 大气污染成因分析 22

5.1 机动车排放 22

5.2 工业源排放 22

5.3 无组织排放源 22

第6章 结论与展望 23

参考文献 24

致 谢 27

第1章 绪论

1.1研究背景

近年来，随着经济和科学技术的迅速发展，带来诸多环境问题，并且引起世界范围内的普遍关注，尤其是不容忽视的大气污染问题。大气污染是指由于自然因素或者人类活动的影响，导致一些污染物质进入大气中，其浓度达到一定程度，从而影响人类的舒适和健康，或者对环境产生一定影响的现象。大气污染物主要包括颗粒污染物和气态污染物。大气颗粒物又包括固态和液态污染物，所以大气颗粒物也叫做大气气溶胶。研究颗粒污染物的情况，主要是研究可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）的浓度。PM2.5是影响大气状况的主要因素，但气态污染物的影响也不容忽视。气态污染物主要包括SO₂、NO₂、CO和O₃。

我国面临较严峻的大气污染，城市大气污染的主要原因是大气颗粒物的浓度过高。急速下降的大气能见度，频繁发生的重霾锁城事件，并逐渐扩展至全国20多个省（区、市）^[1]。尤其是在一些经济比较发达的区域，如京津冀、长三角洲和珠三角洲等地区^[2-4]。随着国民经济的急速发展，污染物以颗粒物(PM10、PM2.5)为特征的雾霾天气在许多地区接连出现，大气颗粒物位居长期影响我国环境空气质量的污染物。由于我国以煤炭为主的能源消耗量大幅攀升，急速增加的机动车保有量，城市建设施工量巨大，不断增强的大气氧化性，使得我国环境空气颗粒物来源越来越复杂，在颗粒物污染防治工作方面将面临巨大挑战。

1.2国内外研究现状概述

世界上有许多的国家都曾经受到过细颗粒物的严重污染。例如，英国工业革命后，由于严重的空气污染，有很多人患上了严重的呼吸系统疾病。近几十年以来，国内外关于大气环境污染的研究取得了一定的进展。大气中常规的六项污染物（SO_{2 、}NO₂、CO、O₃、PM2.5、PM10）的浓度在不同的时间和空间中是不同的。尤其是化学组成比较复杂的颗粒污染物PM10和PM2.5。一般来说，大气污染物的时间变化研究通常包括季节变化、月变化和日变化。受气象条件的影响，在冬季大气颗粒物的浓度通常最高，最低季节在夏季。下午大气颗粒物浓度低于上午，晚上低于白天。潘竟虎等的研究表明，大气颗粒物浓度有空间异质性^[11]。同一个城市，不同的功能分区，大气颗粒物的浓度不同。例如住宅区和重工业区存在很大差异的污染特征。在城区和郊区，大气颗粒物污染特征也有较大的差异^[12]。Jones等的研究表明，气象因子对PM2.5和PM10均有重要的影响^[13]。影响PM2.5浓度的关键因素是相对湿度、温度和降雨^[14]。