PM2.5
一次污染 多尺度污染（局地与区域） 相互作用 多种污染物综合控制
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复合型大气污染的概念
复合型大气污染：是指大气中由多种来源的多种污染物 在一定的大气条件下（如温度、湿度、阳光等）发生多 种界面间的相互作用、彼此耦合构成的复杂大气污染体 系。 复合的含义：1、煤烟型污染与机动车尾气污染及其他污 染相叠加，2、大气中均相反应和多相反应相耦合，3、 局地与区域污染相互影响。 结果：二次污染物，尤其是颗粒物细粒子大量增加。后 者是复合污染中具有综合信息的污染物，它可以来自于 燃煤、机动车排放、生产和生活过程以及大气化学反应 过程等。
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中国控制酸雨的策略：两控区
Critical loads for Europe, acidification eutrophication
Translation of sensitivity to acid deposition and eutrophication in critical loads in moles per hectare per year
城市群大气复合污染的特点
(在新标准下进一步凸显这些特点）
PM2.5 能见度降低 －阴霾 能见度降低 大气复合污染
O3
大气氧化性增强— 夏季出现光化学烟雾现象
多污染物污染 关键污染物
O3 PM2.5 以城市为中心 呈区域性 大气扩散
0.08 0.07
PM2.5年平均
PM 2.5浓度，mg/m3
0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 达标城市数
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中国城市大气环境问题的发展历程 Air Pollution in Urban Area in China 70s
Coal burning
80s
Coal burning
90s
Coal burning Traffic NOx SO2 TSP O3
Acid Rain
Smoke
TSP SO2
SO2 TSP
Acid Rain
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臭氧空气质量标准： 背景浓度高，无安全阈值
Europe (8-h avg.) Europe (seasonal) China (1-h avg.) US & China (8-h avg.) Japan Alert
0
20
40
60
80
100
120
240ppb
preindustrial present background
11月2日
January 2013, Beijing
November 2003, Guangzhou
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空气质量标准
世界卫生组织环境空气质量浓度 指导值
PM10 年均 第一阶 段目标 第二阶 段目标 第三阶 段目标 指导值 日均 PM2.5 年均 日均 O3 8h平均 NO2 年均
广州地区考虑富营养化作用的氮沉降、 硫沉降和碱性钙的临界负荷关系曲面图
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珠三角综合酸沉降控制区划
（BC沉降削减75%和95%生态保护率）
最大硫沉降临界负荷分布
硫沉降超临界负荷分布
最大氮沉降临界负荷分布
氮沉降超临界负荷分布
95%保证率下的11中国硫沉降临界 负荷图（郝吉明，谢绍东等，2001）
80年代 燃煤＋扬尘
SO2，TSP，PM10
90年代 燃煤＋扬尘＋机动车
SO2，TSP，PM10 NOx, VOC，O3 , PM2.5
大 气 复 合 性 污染
二次污染
细粒子，O3 上风向输送
Los Angles 天然源 Photochemica l Smog, O3, 10月18 日 PM
多种污染物 多种污染类型叠加 多种过程耦合
光化学 烟雾
大气复合污染机制的概念模型
多相反应 光化学 烟雾
酸雨
hv
Oxidants
(O3, OH)
HC、NOx
灰霾
Fine PM
(SO42-,NO3-)
更高浓度的细 粒子，O3 输送,影响
灰霾
SO2, NOx等
PM10、PM2.5
复合污染
沉降
酸雨
人为源
通 量
10月14 日
伦敦烟 雾 SO2， 关键污染物 TSP 2 O4 SO 3
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大气环境化学（3, 4）
大气化学组分的源汇与循环
大气污染
大气中某种物质的浓度超过正常水平而对人 类、生态、材料或其他环境要素（如大气性质、 水体性质、气候等）产生不良效应时，就构成了 大气污染。
正常水平：空气质量标准，临界负荷 空气质量标准分三级，对应于三类功能区： 一级功能区：自然生态（自然保护区，林区，风景名 胜区和其他特殊地区） 二级功能区：居民生活区、商业交通居民混合区、文 化区、一般工业区 三级功能区：特定工业区
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Potential acid deposition in Europe in moles per ha per year
F(potential acid)= 2F(SOx) + F(NOy) + F(NHx) F = Load
F(SOx) = F(sulfate) + F(SO2)
F(Noy ) = sum F(NHx) = sum
fluxes of nitric acid NOx fluxes NH3 and NH4
Correction for base cations:
F(corrected pot. acid) = 2F(SOx)+F(NOy) + F(NHx) - F(base cations)
Exceedence of critical loads in moles per ha per year Exceedence in Norway because of sensitive soil Exceedence in middle Europe because of high load No exceedence in South Europe because of insensitive soil
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灰霾天气
广州：123 香港：105
空气质量评价结果与公众实际感受基本一致
城市NO2、区域PM2.5 和O3污染十分严重
国家空气质量标准修订（2011）
增加PM2.5、8小时臭氧，收严PM10和NO2等浓度限值 新标准下PM2.5达标城市数只有21.2%，全部超过WHO指导值 （2009年PM10数据，PM2.5浓度按PM10的50%估算）
国家空气质量标准 ug/m3
污染物 SO2 现标准 60 100 80 200 新标准 60 70 40 200 35 160
70 50
150 100
35 25
75 50
PM10 NO2
160
O3（小时） PM2.5 O3（8小时）
30 20
75 50
15 10
37.5 25 100
40
首要污染物：PM10
U.S (seasonal) Japan (1-h avg.)
Canada (1-h avg.) 82 ppb
Mexico (1-h avg.) 110 ppb
U.S. (1-h avg.) Japan warning
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临界负荷
临界负荷代表生态系统得到保护或遭到破 坏的临界状态。基于剂量-响应关系而提 出。 临界负荷是一种或多种污染物暴露的定量 估计值，低于这个负荷时，对环境的特定 敏感部分不会造成显著有害的影响。 酸沉降 O3
140
115
400 PM2.5浓度平均
91 69 44 75 78 61 85 327
浓度，ug/m3
105 70 35 0
320
256 247
8小时O3最大浓度平均
270 270 263 231 208 214 139
浓度，ug/m3
240 160 80 0
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大气复合污染的临界水平指标和技术方法
大气酸沉降： 指标：综合临界负荷 方法：1、PROFILE模型和SMB （Simple Mass Balance); 2、珠江 三角洲的土壤实测 大气臭氧： 指标：植被暴露水平（AOT40） 方法：1、植被的AOT40临界水 平；2、珠江三角洲的植被分布 细颗粒物（PM2.5): 指标：颗粒物的人群暴露 方法：1、已有成果的meta分析； 2、珠江三角洲的人口分布情况
SUM06 AOT40
Time of the day/h
t exc t 2 t1 i
i 1
N
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珠三角臭氧超临界水平的区划
臭 氧 浓 度 臭 氧 暴 露
臭 氧 超 临 界 水 平 区 划
2006
2009
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大气污染类型
一次污染（煤烟型）； 二次污染（光化学烟雾型） 大气复合污染（兼有上述污染的特征）
SO2
?
NOx NO2 CO TSP PM10
4.00 10.00 60.0 150.0
6.00 20.00 150.0 500.0
!
O3
0.12
0.20
首要污染物：PM10
2
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0.80
浓度（mg/m 3 ）