污染物分布特点
近年来随着北京市机动车的急剧增加,北京市空气污染类型由煤烟型污染转化为混合型污染,其中包括原来的煤烟型污染和汽车尾气、地面扬尘污染、工业污染及外来沙尘暴等。
交通污染源排放影响最大、受害最严重的当然是交通繁忙地区(如城中心区、交通干线周边和交通路口周围)。在南京、大连、本溪等市的研究也表明,交通干线两侧受交通污染影响,空气质量明显劣于城市总体空气质量,临街商用楼内的空气中污染物浓度也明显高于城市总体空气污染物浓度。
根据中国环境科学研究院大气所对北京市典型交通路口大气颗粒物的污染特征及影响因素的研究表明,交通来源颗粒物是影响交通路口污染水平的首要因素,尤其在夜晚城区内柴油车放行后,细粒子和部分气态污染物的浓度急剧增加,与远离交通干线的对照点相比,颗粒物的质量浓度、离子、元素、多环芳烃和非烃等化学成分的浓度均远远高于对照点。这说明机动车排放的大量有毒有害污染物在局部区域可以达到高浓度,严重影响了环境空气质量并会造成明显的健康影响效应。另外,北京大学环境学院同步采集并分析了非取暖期北京大学住宅小区和教学楼室内和室外大气样品中气态多环芳烃(PAHs)含量,发现道路交通车辆可能是非采暖期室内和室外空气中PAHs的主要来源,PAHs的含量随距道路的距离增大而减小。
空气污染物浓度的空间分布及其随时间的变化,主要决定于空气污染源的排放条件和污染物在大气中扩散的气象条件。北京市位于华北平原西北边缘,东南距渤海约150千米。地势是西北高、东南低。西部是太行山余脉的西山,北部是燕山山脉的军都山,两山在南口关沟相交,形成一个向东南展开的半圆形大山弯,人们称之为“北京湾”,它所围绕的小平原即为北京小平原。“北京湾”的地理特征使得北京在天气气候上形成它固有的特点。在东南风作用之下北京地区可以形成不利于空气污染物扩散的天气,冬春季西北风大,虽有利于污染物扩散,但也可能造成频繁的扬尘天气。
城市热岛效应明显也是北京气候特色之一。北京市年平均气温的热岛强度为2.0℃,即城郊温差为2.0℃。由于热岛效应,城市低空较郊区同高度的空气为暖。因此,当天气情况比较稳定时,大范围风场较弱时,随着城市热空气的不断上升,郊区的近地面空气必然从四面八方流入市区,此时郊区的近地面空气流失,于是热岛中心上升的空气又在一定高度上流回郊区,形成热岛环流。这使得城郊之间污染物形成恶性往复循环。
北京众多高耸的建筑物,使得空气流动受阻,风速减小,涡流增加,城市向空气中排放的污染物不易扩散;再加上北京三面环山的簸箕型地理特点,容易在北京市上空形成逆温,即地面气温比上空低(或相等)。这样就破坏了空气上下对流,使得地面含有污染物质的空气不能及时与上空空气交换,进一步加剧了北京市的空气污染,因此,当风力较小的时候,北京市上空就像罩上了一个污浊的大“锅盖”。
北京近年的监测结果表明,细粒子的污染水平呈现上升趋势。专家研究发现细粒子的质量浓度不仅与环境条件有关而且与气象条件也有着密切的关系。
(l)北京市PM2.5的污染水平严重超标,有明显的季节特征。
(2)无论是夏季还是冬季,细粒子质量浓度日变化与北京的天气气候特征相吻合,具有夜间大、白天小的特征。其中夏季日出前最大,冬季前半夜最大,早晨车辆高峰期有一个次大值,最小值均出现在午后。
(3)细粒子与气象条件的关系可以总结为:①细粒子质量浓度与风速呈负相关关系。②细粒子质量浓度与湿度呈正相关关系。③雨量对细粒子质量浓度有雨洗作用。小雨对细粒子有一定的雨洗作用。大雨对细粒子的雨洗作用较大,大雨过后,PM2.5质量浓度迅速下降。④天气过程对细粒子质量浓度影响很大。在天气过程来临之前,偏南风或小风时,细粒子污染较严重,过程过后转北风,PM2.5质量浓度迅速下降。
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