天津市夏秋季O3-PM2.5复合污染特征及气象成因分析

天津市PM2.5-O3复合污染主要发生在夏秋季,本研究筛选出2017年夏季一次和秋季两次典型PM2.5-O3复合污染过程,系统分析污染物变化特征,探究天气形势和主要气象因子的影响.结果 表明,3次污染过程PM2.5与O3呈现不同程度的正相关性(日均值相关系数达到0.34～0.78),O3与PM2.5中硫酸盐和有机碳日均浓度存在较为一致的变化趋势.与非复合污染日相比,复合污染日无机盐占PM2.5组分的比重增加,增长率为1.9％～7.3％:而碳组分占比减小.复合污染过程发生时,天津地区处于低压槽前或高压后部,近地面弱的偏南风辐合造成较差的大气扩散条件,导致大气污染物的累积.研究结果发现,夏季和秋季PM2.5-O3复合污染过程需要适宜的气象条件,温度阈值分别为25～35℃和20～ 30℃,相对湿度分别为40％～70％和55％～100％.夏秋季复合污染过程关键无机组分及其形成机制有所差异.夏季,日间O3等强氧化剂对SO2的气相氧化过程和夜间高湿条件(大约60％)下液相化学反应可能是主导的化学机制,硫酸盐增长率为8.2％.秋季高湿环境(≥80％)不仅促进SO2向硫酸盐转化,秋季第一次复合污染过程硫酸盐增长4.7％,也促进夜间N2O5水解反应等,秋季第二次复合污染过程硝酸盐增长6.0％,两种机制成为秋季复合日PM2.5显著增长的关键机制.本研究揭示了驱动天津市PM2.5-O3复合污染过程发生的适宜气象条件、PM2.5关键化学组分及其化学过程,为复合污染的成因及协同控制提供了参考.