天津大气扩散条件对污染物垂直分布的影响研究

利用2017~2019年夏、冬季天津市大气污染物监测和气象观测数据,基于天津气象铁塔垂直观测,针对大气垂直扩散条件对PM_(2.5)和O_(3)的影响进行研究.结果显示:近地面PM_(2.5)浓度随高度的升高而下降,O_(3)浓度则随高度的升高而上升,受大气垂直扩散条件的季节和日变化影响,冬季,地面与120m PM_(2.5)质量浓度相关明显,与200m PM_(2.5)质量浓度无明显相关.夏季,120m和200m PM_(2.5)质量浓度相关系数为0.72,午后通常出现120m和200m PM_(2.5)质量浓度高于地面的情况.夏季,不同高度O_(3)浓度差异小于冬季,地面与120m高度O_(3)浓度接近.以大气稳定度、逆温强度和气温递减率作为大气垂直扩散指标,对地面PM_(2.5)和O_(3)垂直分布具有指示作用.冬季,TKE与PM_(2.5)质量浓度相关系数为到-0.65,夏季,TKE与ΔPM_(2.5)相关系数为-0.39.夏、冬季TKE与地面O_(3)浓度的相关系数分别为0.46和0.53,与ΔO_(3)的相关系数分别为0.73和0.70.弱下沉运动对地面O_(3)浓度影响较强,40m高度垂直运动速度与地面O_(3)浓度的相关系数在冬、夏季分别为-0.54和-0.61.对冬季典型PM_(2.5)重污染过程的分析发现,雾霾的生消维持和PM_(2.5)浓度的变化与大气稳定度、气温垂直递减率和TKE的变化有直接关系.对夏季典型O_(3)污染过程的分析发现,近地面的O_(3)污染的形成与有利光化学反应的气象条件密切相关,同时,垂直向下输送和有利垂直扩散条件对O_(3)污染的形成和爆发影响明显.