关于雾霾课件.pptx

1、 关 于 雾 霾 l雾与霾l细颗粒物（PM2.5）与霾l霾的形成机制内因与外因l需要注意的问题 在我国改革开放以前,经济相对欠发达时期,都市霾是极少见到的,因而并未引起人们的注意。由于经济规模的迅速扩大和城市化进程的加快,大气颗粒物污染日趋严重,由颗粒物造成的能见度恶化事件越来越多,因而在观测实践中,常常会碰到和视程障碍相关联的天气现象定名问题,即当能见度小于10km时,造成视程障碍的天气现象称为霾（Haze）。雾：近地面层空气中悬浮的大量水滴或冰晶微粒的乳白色集合体，水平能见度1km，相对湿度接近100%（饱和）霾：大量极细微的干尘粒、烟粒、盐粒等均匀地游浮在空中，使水平能见度10km的空气

2、普遍浑浊的现象。出现霾时，空气一般来说比较干燥，相对湿度在80%以下。雾霾雾与霾的定义引自中国气象科学院 雾（Fog）与霾（Haze）的区别 霾与雾的区别在于发生霾或雾时的相对湿度 一般相对湿度90%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是雾造成的 相对湿度介于80%90%之间时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾和雾的混合物共同造成的,但其主要成分是霾。霾的厚度比较厚，可达13km左右，与晴空区之间没有明显的边界，霾粒子的分布比较均匀，因而在霾中能见度非常均匀；霾粒子的尺度比较小，从0.001m到10m，平均直径大约在12m 左右,肉眼看不到空中飘浮的颗粒物。由灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾

3、，易散射波长较长的光，因而霾看起来呈黄色或橙灰色 在城市严重空气污染地区，霾可以频繁出现，又主要呈橙灰色，而且城市污染大气气溶胶中有许多黑碳粒子,因而也将其称之为灰霾。2013年1月1日至10月31日全国霾日数分布图我国中东部地区霾日数异常偏多 2013年全国平均霾日数为35.9天，为1961年以来最多。中东部地区雾和霾天气多发，华北中南部至江南北部的大部分地区雾和霾日数范围为50100天，部分地区超过100天。江苏超过100天，与常年同期相比，河北、北京、山东、河南、江苏、浙江等地偏多40天以上。引自中国气象科学院8四季霾日变化缓慢上升平稳阶段快速上升快速上升平稳阶段缓慢上升春季夏季秋季冬季

4、 1961-2011年不同季节全国平均霾日数的历年变化（单位：天）(黑色粗实线为1981-2010气候平均；红色虚线表示9点平滑曲线)（丁一汇，柳艳菊等，2013）1961-2011年全国平均能见度的历年变化（单位：级）(黑色粗实线为1981-2010气候平均；红色虚线表示9点平滑曲线)（丁一汇，柳艳菊等，2013）能见度近20年能见度恶化4-10kml雾与霾l细颗粒物（PM2.5）与霾l内因与外因l需要注意的问题大气颗粒物（气溶胶）大气中含有大量气溶胶粒子（颗粒物）可高达107108粒子/cm3 粒径大小可覆盖四个量级，几个纳米（nm)到100微米(m)环境大气颗粒物粒径分布02468100

5、.010.1110100颗粒物空气动力学直径(m)Relative Concentration细粒子粗粒子PM 10PM 2.5TSPPM 0.1扬尘 海盐、花粉等 硫酸盐 硝酸盐氨盐 有机物 碳黑 重金属等 碳超细粒子CondensationDroplet总悬浮颗粒物可吸入颗粒物细颗粒物超细颗粒物PM10,PM2.5,和超细颗粒物 PM0.1的比较 人发(60 mm 直径)三者直径的比较（引自 M.Walsh）2000年冬季能见度和PM2.5质量浓度趋势图02468101200-1-2300-1-2400-1-2500-1-2600-1-2700-1-2800-1-29时间能见度（km）05

6、0100150200250300质量浓度（ug/m3）能见度细粒子质量浓度1999年夏季能见度和PM2.5质量浓度趋势图01020304050607099-6-2099-6-2199-6-2299-6-2399-6-2499-6-2599-6-2699-6-2799-6-2899-6-29时间能见度（km）050100150200250质量浓度（ug/m3）能见度细粒子质量浓度主要研究成果证实大气灰霾主要来自PM2.50.101.0010.00100.00Visual Renge(Km)0.010.101.0010.00Mass Concentration(mg/m3)Visual Range

7、&Mass Can.100mg/m3（来源：2014中国环境状况公报，环保部）全国161各城市监测结果：l PM2.5年均浓度超标 177%l 达标城市比例：11.2%l雾与霾l细颗粒物（PM2.5）与霾l霾的形成机制内因与外因l需要注意的问题 污染物排放是造成重污染日的根本原因内因污染物的一次排放（量）；二次污染物的生成（转化量）在污染物排放总量变化不大的情况下，不利的气象条件是重污染日的主导因素外因大气细颗粒物的来源工业、交通、电力、其他生产和生活活动以及天然源排放的一次粒子由气体向颗粒物转化而生成的二次粒子混合物 大气细颗粒物由天然和人为活动产生，目前后者为主。我国各地的PM2.5占PM

8、10的份额约50-80%由气体向颗粒物转化而生成的二次颗粒物 混合物城市大气细颗粒物PM2.5的来源 工业、交通、电力、其他生产和生活活动以及天然源排放的一次颗粒物 各种尘（沙尘、风尘、扬尘、建筑、道路尘）各种燃烧过程和工业过程产生的尘等 硫酸盐、硝酸盐、铵盐 及有机颗粒物PM2.5主要化学组成 大气氧化剂可以将直接排放的一次污染物转化成细颗粒物(PM2.5)大气氧化剂(O3,OH)SO2等细粒子VOC、NOx尾气、工业、燃煤hv大气氧化剂(O3,OH)SO2等细粒子VOC、NOx尾气、工业、燃煤hv 一次排放的气态污染物 SO2，NOx，VOC （挥发性有机物）大气氧化性 O3 ，OH NO

9、x +VOCPM2.5复合型污染煤燃烧煤燃烧汽车尾气汽车尾气扬尘等扬尘等当前大气污染的特征大气氧化剂(O3,OH)hv二次污染复合污染通量天然源沉降SO2,NOx等HC、NOx PM10、PM2.5细粒子(SO42-,NO3-)复合性大气污染的机制及特征p多种污染物p多种污染类型叠加p多种过程耦合p多尺度污染（局地与区域）相互作用p多种污染物综合控制 上风向输送 细粒子,O3上风向输送细粒子,O3上风向输送细粒子,O3上风向输送细粒子,O3上风向输送细粒子,O3上风向输送细粒子,O3上风向输送更高浓度细粒子,O3输送关键物种大气氧化性 氮氧化物NOx二氧化硫SO2氮氧化物NOx硫酸、硫酸盐硝酸

10、、硝酸盐细颗粒物Aerosol有机物VOC酸雨VOCsNOxO3+PM2.5光化学烟雾+大气氧化性：地球大气环境是氧化性介质氧气含量很高(21%O2)热力学属性 氧化性Khalil and Rasmussen,1993观测证据CO的大气寿命大约2个月。如果没有氧化过程，地球大气中CO的浓度会在50年内达到毒性水平（30 ppmv）。(Kulmala et al.,Science,2003;Dal Maso et al.,BER,2005)新粒子生成事件的判定出现新的模态(3-10 nm)数浓度急剧增加存在一段时间并呈现增长趋势NucleationInitial GrowthFurther Gr

11、owthWiedensohler A et al,J.Geophys.Res.,2009Carebeijing 200600020406081012141618202200051015202530350002040608101214161820220005101520253035 Mass Concentrationof Inorganic Ions in PM1 g m-3 SO42-NH4+NO3-Cl-b Local Time on 23 Aug 2006 Mass Concentrationof OC,WSOC or EC in PM1 g m-3 POM=1.6*OC from Su

12、nset EC/OC online POM from AMS WSOC from PILS&TOC EC from Sunset EC/OC onlinec00020406081012141618202200050100150200 Mass Concentration of PM1 g m-3 Calculated PM1 mass from TDMPS(8 min)1 hour average of PM1 mass from TDMPS Summation of Chemical Analyses =POM+EC+SO42-+NH4+NO3-+Cl-a伴随着二次转化03060901201

13、501800002040608101214161820220002040608010004590135180225270315360310100800 dN/dlogDp cm-3 Dp nm 1.0E21.7E23.0E25.3E29.3E21.6E32.8E34.9E38.6E31.5E42.6E44.6E48.0E4a 19 g m-3 h-1 Peak Diameter nm&PM1 Mass Concentration g m-3 6 nm h-1b 13 g m-3 h-1 RH WS Local Time on 23 Aug 2006Wind Speed *10-1 m s-1&

14、RH%c WDWind Direction Degree PM1.0浓度快速增加Secondary formation受强静稳天气影响的重污染日统计主要特征 高空为暖脊，低空形成较强逆温，不利于污染物垂直方向的扩散；地面气压梯度弱，持续出现小风或静风，不利于污染物水平方向的扩散；气温较常年平均偏高，湿度偏大，经常伴有“雾”，北京大气氧化性强，有利于气态污染物如SO2等转化为二次粒子，形成灰霾天气，成为重度污染。北京的气候属于暖温带半湿润大陆性季风气候。春季干旱多风，经常遭受外来沙尘影响；夏季炎热多雨；秋季凉爽湿润，但时有静风大雾天气；冬季干燥寒冷，通常逆温持续时间较长。另外，平原地区西、北和东

15、北方向环山，山脊连成平均海拔1000米左右的弧形屏障，地形呈簸箕状，大气污染物不易向外输送，大气自净能力不强。总体上看，北京每年出现有利和一般气象条件约占60%，不利的气象条件约占40%，其中部分可能出现重污染日。造成城市重污染的天气过程通常是大-中尺度的，在同一天气过程影响之下的天津、河北的石家庄、保定、邯郸以及 山西和内蒙等部分地区一般也易同时出现重污染状况，形成大范围的区域污染。建 议有效利用外因条件协助内因控制：建立常态化的天气及气象预测、预报及预警体系;结合气象条件，划分不同天气过程影响城市空气质量的源区，有针对性地根据不利天气系统开展分区、分源控制，以达到预防和减缓重污染出现的频率

16、。持续改善空气质量、预防和减缓重污染过程l雾与霾l细颗粒物（PM2.5）与霾l霾的形成机制内因与外因l需要注意的问题2013年8月，南通市臭氧超标率达40%南通市2013年8月臭氧最大小时平均浓度可达350 g/m3长三角地区臭氧超标问题热电厂机动车工业炉窑生活中国的NOx 排放NOx 的主要来源(2010)中国NOx排放情况u NOx排放持续增长，面临挑战(Richter et al.,Nature,Sept 1,2005)u2011年工业VOCs排放量约1550万吨.u2011年，包括炼油厂，基础化学材料生产和印刷等，贡献91.4%.uVOCs 排放量大，种类多u控制VOCs排放任重道远中

17、国VOCs排放情况1978-2012年我国排放VOCs量的年际变化主要的石化工业分布050100150200250300350Crude oil and natural gasPetroleum refiningBasic chemical raw materialStorage and transportmanufacture of paintmanufacture of printingprimary form of plasticsynthetic rubbersynthetic fibremanufacture of Adhesivemanufacture of food&drinkC

18、hemical raw materialschemical pesticidemanufacture of CommoditytyreTextile Dyeingsynthetic leathershoemaking industryPrinting Industrywood processingFurniture Manufacturingchinery equipmentTransportation Equipmentarchitectural ornamentdry cleaning of clothingElectronic ComponentCoke productionpaper

19、productionGarbage Pollution TreatmentVOCs emissions（10kt）VOCs生产储运使用VOCs作为工业原料的生产过程使用含NMVOC产品的生产过程u2011VOCs 的工业排放约为1541万吨。VOCs工业排放（2011）石油炼制&石油化工木器涂料(家具制造)印刷业机械设备制造油品储运建筑装饰焦炭生产食品饮料生产大气细粒子主要特点 来源复杂涉及污染源广 成因复杂非线性化学过程 组分复杂一次和二次 二次PM2.5生成速度块 PM2.5在PM10中占较大比例PM2.5污染问题标志着大气污染的特征由主要控制一次污染向加强防治二次污染转变 以控制一次污染为主转变为控制一次污染物和二次污染物并存的历史新阶段；以控制局地污染为主转变为区域污染控制；以粗放性控制的手段转变为精细化管理的新的时期结束语此阶段还将持续较长的一段时间（经济继续增长、城市化发展、城市群扩大）防和治要一起考虑复合污染的复杂性使问题解决的难度增大（一次污染物的浓度即使达标由于大气的氧化性仍可能产生二次污染、天气过程的影响）要有足够的估计对可能产生的环境影响认识或掌握要加强，使过程中负面影响尽量减少（健康、生态、局地和区域气候）控制战略和措施必须考虑到污染物的内在联系 谢谢谢谢