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1、DOI：10.13209/j.0479-8023.1998.116北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),第34卷,第2-3期,1998年4月ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisPekinensis,Vol.34,No.2-3(Apr,1998)1)中國(guó)城市光化學(xué)煙霧污染研究張遠(yuǎn)航邵可聲唐孝炎(北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)中心,大氣環(huán)境模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京,100871)李金龍(北京大學(xué)技術(shù)物理學(xué)系,北京,100871)摘要根據(jù)在蘭州西固石油化工區(qū)、北京燕山石油化工區(qū)、北京地區(qū)和廣州地區(qū)開(kāi)展的光化學(xué)煙霧
2、研究,討論我國(guó)城市光化學(xué)煙霧的污染狀況及其污染特征,探討光化學(xué)煙霧的形成機(jī)制,并預(yù)測(cè)城市光化學(xué)煙霧的發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)果表明,上述地區(qū)存在嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧污染,控制我國(guó)光化學(xué)煙霧污染的有效途徑是降低NOx排放;北京中關(guān)村大氣O3最大小時(shí)濃度不僅逐年遞增,而且出現(xiàn)O3最大值的時(shí)間也提前,說(shuō)明大氣光化學(xué)活性增強(qiáng);隨著機(jī)動(dòng)車保有量的迅猛增加,一些大城市的大氣污染已逐漸由煤煙型轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)車尾氣污染型,或成為具有二者綜合的污染特征。關(guān)鍵詞光化學(xué)煙霧;臭氧;空氣質(zhì)量中圖分類號(hào)X5150引言城市大氣污染一般分為煤煙型和光化學(xué)煙霧型,前者因燃煤排
3、放引起,其主要污染物為顆粒物和二氧化硫SO2;后者因汽車和石油化工排放氮氧化物NOx和揮發(fā)性有機(jī)物VOCs等前體污染物引起,其特征污染物為臭氧O3等強(qiáng)氧化劑。光化學(xué)煙霧具有很強(qiáng)的氧化性,可使橡膠開(kāi)裂,對(duì)眼睛和呼吸道有很強(qiáng)的刺激性,損害人體肺功能和傷害農(nóng)作物,并使大氣能見(jiàn)度降低。1952年在美國(guó)洛杉磯首次發(fā)生了光化學(xué)煙霧污染,后來(lái)在日本東京和墨西哥的墨西哥城等也發(fā)生了光化學(xué)煙霧,至今仍是歐洲、美國(guó)和日本等國(guó)家的主要環(huán)境問(wèn)題。我國(guó)城市大氣污染雖受以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)的制約,目前仍呈現(xiàn)出明顯的煤煙型污染特征,但早在70年代末就在
4、蘭州西固石油化工區(qū)首次發(fā)現(xiàn)了光化學(xué)煙霧并開(kāi)展了大氣物理和[1,2]大氣化學(xué)的大規(guī)模綜合研究,1986年夏季在北京也發(fā)現(xiàn)了光化學(xué)煙霧的跡象,近10年來(lái)日[3～5]趨嚴(yán)重。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國(guó)中、南部特別是沿海城市均已發(fā)生或面臨光化學(xué)煙霧的威脅,上海、廣州、深圳等城市也頻繁觀測(cè)到光化學(xué)煙霧污染的現(xiàn)象。蘭州西固和北京燕山均為石油化工區(qū),石油化工企業(yè)將排放出VOCs、部分NOx和所屬動(dòng)力廠將排放大量NOx;北京市和廣州市機(jī)動(dòng)車保有量分別居全國(guó)第一和第二,北京1980—1)國(guó)家教委“跨世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃基金”(1995年)和國(guó)家科
5、委中法先進(jìn)項(xiàng)目基金(E96-05)資助項(xiàng)目收稿日期:1997-12-08第2-3期張遠(yuǎn)航等:中國(guó)城市光化學(xué)煙霧污染研究3931996年增長(zhǎng)速率為16.4%,1996年達(dá)112萬(wàn)輛,廣州市1984—1994年增長(zhǎng)速率為17.3%,1994年達(dá)47萬(wàn)輛,機(jī)動(dòng)車排放出的NOx已分別于1993年和1985年成為北京和廣州地區(qū)大氣污染的主要來(lái)源。因于這些地區(qū)擴(kuò)散條件差致使污染物易于集聚在近地面大氣中,在太陽(yáng)紫外線照射下便發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),形成氧化性極強(qiáng)的二次污染物。可見(jiàn),我國(guó)光化學(xué)煙霧的發(fā)生主要集中在石油化工區(qū)和機(jī)動(dòng)車保有量較大的大、
6、中城市。由于我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量增長(zhǎng)較快,且機(jī)動(dòng)車的[6,7]增長(zhǎng)相對(duì)集中在城市,因此部分城市的大氣污染也正從煤煙型向光化學(xué)煙霧型轉(zhuǎn)化。本文給出北京大學(xué)在蘭州西固石油化工區(qū)、北京燕山石油化工區(qū)、北京地區(qū)和廣州地區(qū)開(kāi)展的光化學(xué)煙霧研究,討論我國(guó)城市光化學(xué)煙霧的污染狀況及污染特征,探討光化學(xué)煙霧的形成機(jī)制,預(yù)測(cè)城市光化學(xué)煙霧的發(fā)展趨勢(shì)。1實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)污染物的時(shí)空變化,并同時(shí)觀測(cè)大氣環(huán)境物理特征,表1列出了各次實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)、時(shí)間及所采用的測(cè)量大氣O3,NOx和VOCs濃度的方法和儀器設(shè)備。為了研究影響光化學(xué)煙霧形成的化學(xué)因素,在西固和
7、北京還建立了室外光化學(xué)煙霧箱,以模擬大氣光化學(xué)反應(yīng)。為了研究O3的時(shí)空分布、評(píng)價(jià)源和受體間的關(guān)系,還開(kāi)發(fā)了空氣質(zhì)量模式,以模擬光化學(xué)煙霧的時(shí)空變化。表1O3,NOx和VOCs的測(cè)量方法和儀器設(shè)備Table1MeasurementmethodsofO3,NOxandVOCs測(cè)量方法與儀器地點(diǎn)日期O3NOxVOCs蘭州西固1982和1983年夏硼酸碘化鉀法[8]鹽酸奈乙二胺GC北京燕山1997-08TE-49TE-42GC,VOCs分類北京地區(qū)1986-06,1987-06硼酸碘化鉀法GC1993-06IDS[9]GC,VOC
8、s分類1996-04TE-49TE-421996-05TE-49TE-421997-06TE-49TE-42廣州地區(qū)1995-10IDSGC,VOCs分類注TE:美熱電子環(huán)境儀器公司;TE-49:TE公司49型紫外光電法O3分析儀;TE-42:TE公司42型化學(xué)發(fā)光法NO-NO2-NOx分析儀;GC:氣
