2013～2020年北京市城区PM2.5及其化学组分正增长机制研究

作者：江琪; 张碧辉^*; 赵有龙; 王飞; 孙业乐

来源：大气科学, 2023, 47(02): 373-386.

• 爆发增长
• 化学组分
• 阈值
• 气象要素
• PM2.5
• 污染累积

2013年以来，北京市城区细颗粒物(PM2.5)质量浓度年均值呈逐年降低趋势，但PM2.5重污染事件仍旧频发，污染出现快速甚至爆发增长的成因和理化机制仍存在诸多不确定性。基于北京市城区2013～2020年常规气象要素、PM2.5及其化学组分观测资料，分析了PM2.5在缓慢、快速和爆发三种增长机制下的颗粒物浓度和组分的阈值及其与气象条件的相关关系。结果表明，2013～2020年，北京市城区PM2.5在增长时段(1～24 h间隔)中平均累积速率呈逐年放缓的趋势，大气污染累积阶段中缓慢增长的比重逐年升高。在判别标准逐渐严苛的前提下，爆发增长的比重逐年变化不大(4%～7%)。2013～2016年爆发增长的PM2.5浓度阈值为62μg m-3,2017年后，该阈值严苛至45μg m-3。82μg m-3为2018年以来极易出现PM2.5爆发增长的界限值，高于此值后爆发增长的概率将大幅提升。有机物(Org)在爆发增长中起到了至关重要的作用。同一时间间隔Org在亚微米气溶胶(PM1)增长浓度中的贡献缓慢增长<快速增长<爆发增长，其中一次有机气溶胶(POA)在快速和爆发增长中对Org增长浓度的贡献平均超过50%，高于研究时段40%的平均占比。无机组分中，硫酸盐(SO42-)在PM1增长浓度中的贡献爆发增长(13%)>快速增长(11.8%)>缓慢增长(11.1%)，硝酸盐(NO3-)的贡献相反。二次气溶胶(SPM)在累积阶段的贡献高于一次气溶胶(PPM)，但爆发增长中，PPM在污染增长中贡献(最高达45%)明显高于平均时段的33%,PPM在爆发增长中的贡献不可小觑。秋冬季的爆发增长开始后，温度和气压均有所降低，而湿度明显升高。北京城区爆发增长中主要的气团来向为偏南向(三个高度占比分布为69%～82%)，其次为偏东方向(12%～20%)。

• 单位
  中国科学院大气物理研究所; 大气边界层物理与大气化学国家重点实验室; 国家气象中心