北方工业城市郊区校园室内外大气二氧化氮时空分布特征

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wyt_2010
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二氧化氮(NO2)是一种常见的大气污染物,对人类健康和环境有诸多不利影响,化石燃料燃烧通常被认为是城市及其周边地区大气NO2的主要来源。现阶段,国内外对交通线源附近大气NO2浓度进行了深入的研究,但并没有仔细区分机动车在不同运行工况时排放NOx对局部大气NO2浓度的影响。考虑到中国部分城市地区的总氮沉积量较高,城市绿地的土壤NOx排放也可能是局部大气NO2的重要来源,但城市绿地土壤NOx排放对附近大气NO2影响的研究较少。除了室外大气NO2污染源,室内大气NO2的主要污染源来自燃气设备的燃烧、吸烟等。国外对此已经进行了比较细致的研究,而我国室内大气NO2监测研究工作较为零散,尤其缺乏对集中餐饮行业NO2污染特征的研究工作。本研究以沈阳化工大学为例,使用被动式Willems型大气NO2取样器在校园内开展四个季节的室内外大气NO2浓度的同步监测工作。测量12个室外采样点(后期调整为13个,以这些室外采样点为中心,半径为10 m的圆形区域内具有不同的绿地覆盖率,且与道路和停车场的距离各不相同),5个室内采样点的两周平均NO2浓度,同时同步记录沈阳环境空气质量监测站的NO2浓度。结果表明,除冬季外,校园绿地土壤NOx排放对其周围大气NO2浓度有显著贡献,进入春季后随着气温的升高土壤NOx排放引起的NO2增量与背景值的比值开始增高,于春季末期达最高值,然后依次降低,在秋季达最低值。春季末期增量与背景值的比值可达1.02~1.22,证实土壤源的贡献可超过其他人为源。虽然夏季的温度最高,但是土壤NOx排放引起的大气NO2浓度增量与背景值比值低于春季,可能是由于进入生长季后,土壤氮库不断通过微生物转化、植被吸收和土壤水淋溶等作用而不断损耗,至夏季土壤氮库显著低于春季。秋季土壤氮库小于春、夏季,且环境温度开始降低,所以秋季的大气NO2浓度增量与背景值的比值较低。土壤NOx排放引起的NO2增量则在春季初期达到了最高值(最高达25.3μg/m~3),然后依次降低,在秋季达到最低值。可见,除土壤源强外,大气对流作用的强度也是影响大气NO2浓度的主要因素。春季初期因土壤氮库充足,土壤NOx排放随环境温度升高而增大,同时大气对流作用较弱,污染源排放污染物的混合稀释作用较弱,使得各校园室外采样点大气NO2浓度于春季初期达到最大值,且该时期大部分采样点的浓度超过环境空气质量标准(GB 3095-2012)规定的年平均限值(40μg/m~3)。因此,除了直接减少人为源NOx排放外,在市区周围还应有效控制其他大气活性氮的人为排放,减少总氮沉降,以减少土壤NOx排放,从而减轻和缓解NO2污染。此外,机动车NOx排放也可能对附近大气NO2浓度有贡献,其引起的NO2增量与背景值的比值可达0.4~0.48,该比值显著受风速和风向分布的影响,并且机动车冷启动阶段高浓度NOx排放也会增大该污染源对大气NO2浓度的影响,仍需开展进一步的工作查明大型停车场附近大气NO2污染特征。相对于室外大气NO2浓度,校园室内食堂、南北门门卫室的NO2浓度显著提高,说明燃气灶和吸烟是重要的室内污染源。食堂和门卫室室内NO2浓度具明显的季节变化特征,基本呈现冬季>秋季和春季>夏季的特点。证明了通风条件是影响室内NO2浓度的重要因素。燃气燃烧和吸烟引起的较为严重的污染,可通过加强通风、改善能源组成,采用电能逐步替代燃气,提高燃气的行业标准,约束个人行为,例如禁止室内吸烟等来改善室内空气环境质量,保证人体健康。综上所述,对室内外NO2污染现状的评估,识别重要的污染源,以及评价室内外NO2浓度的主要影响因素至关重要,为以后的大气污染防治提供重要依据。
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