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北京城区冬春季过氧化氢浓度变化特征

宫艺姝 徐晓斌 徐婉筠 张根

宫艺姝, 徐晓斌, 徐婉筠, 等. 北京城区冬春季过氧化氢浓度变化特征. 应用气象学报, 2018, 29(4): 474-486. DOI: 10.11898/1001-7313.20180408..
引用本文: 宫艺姝, 徐晓斌, 徐婉筠, 等. 北京城区冬春季过氧化氢浓度变化特征. 应用气象学报, 2018, 29(4): 474-486. DOI: 10.11898/1001-7313.20180408.
Gong Yishu, Xu Xiaobin, Xu Wanyun, et al. Characteristics of atmospheric hydrogen peroxide at an urban site in Beijing during winter and spring. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(4): 474-486. DOI:  10.11898/1001-7313.20180408.
Citation: Gong Yishu, Xu Xiaobin, Xu Wanyun, et al. Characteristics of atmospheric hydrogen peroxide at an urban site in Beijing during winter and spring. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(4): 474-486. DOI:  10.11898/1001-7313.20180408.

北京城区冬春季过氧化氢浓度变化特征

DOI: 10.11898/1001-7313.20180408
资助项目: 

国家自然科学基金项目 41330422

国家重点研究发展计划 2016YFC0202300

中国气象科学研究院基本科研业务费专项 2016Z001

国家自然科学基金项目 41505107

中国气象科学研究院基本科研业务费专项 2016Y006

详细信息
    通信作者:

    徐晓斌, 邮箱: xiaobin_xu@189.cn

Characteristics of Atmospheric Hydrogen Peroxide at an Urban Site in Beijing During Winter and Spring

  • 摘要: 大气过氧化氢(H2O2)是一种重要的光化学产物,也是硫酸盐气溶胶生成及降水酸化过程的关键氧化剂。然而,我国对H2O2的观测研究较少,尤其对雾霾期间H2O2浓度变化特征认识不足。该文介绍了冬春时段(2016年12月-2017年4月)在北京城区中国气象局的H2O2观测结果,并结合同期O3,PAN,NOX,PM2.5等污染物和气象要素观测数据,分析H2O2浓度变化特征与影响因素。观测结果表明:观测期间H2O2体积混合比(简称为浓度)为(0.65±0.59)×10-9,其中,春季浓度(0.83±0.67)×10-9高于冬季浓度(0.51±0.47)×10-9;H2O2平均日变化基本呈现单峰特征,峰值出现在18:00-21:00,比其他地区峰值出现稍晚,并滞后于O3峰值时间4~7 h;相对湿度对H2O2日峰值时间和浓度水平有影响,小于55%时日峰值出现于18:00-24:00,平均峰值浓度1.52×10-9;大于65%时日峰值出现于11:00-16:00,日峰值浓度均小于1×10-9。H2O2,O3和PAN虽然同属光化学产物,但在不同污染状况下浓度水平和变化趋势差异明显;H2O2清洁日峰值浓度高于污染日,但11:00-15:00污染日浓度略高于清洁日。
  • 图  1  2016年12月—2017年4月观测到的H2O2,O3,NO,NO2,PM2.5,PAN,SO2及CO

    (其中PM2.5在海淀公园观测,其他污染物均在CMA站观测)

    Fig. 1  Hourly averaged H2O2, O3, NO, NO2, PM2.5, PAN, SO2 and CO concentrations from Dec 2016 to Apr 2017

    (with PM2.5 observed at Haidian Park and the other pollutants at CMA, Beijing)

    图  2  2016年12月—2017年4月观测期间北京市海淀公园站部分气象要素的变化

    Fig. 2  Hourly averaged air temperature, relative humidity, global radiation, wind velocity and direction from Dec 2016 to Apr 2017 at CMA, Beijing

    图  3  2017年1—4月CMA站H2O2,O3,PAN,PM2.5,NO和NO2平均日变化

    Fig. 3  Diurnal variations of H2O2, O3, PAN, PM2.5, NO and NO2 at CMA, Beijing from Jan 2017 to Apr 2017

    图  4  峰值时段(11:00—24:00)与非峰值时段(01:00—10:00)在清洁和霾污染条件下,H2O2和相对湿度的小时平均值分布和线性拟合结果以及相对湿度在55%—100%区间内H2O2最大值与相对湿度的线性拟合结果

    (填色代表对应PM2.5小时平均浓度)

    Fig. 4  Relationships between H2O2 and relative humidity for peak period(1100-2400 BT) and non-peak period (0100-1000 BT) under hazy and clean conditions including overall correlations between H2O2 and relative humidity for different conditions and correlations between the maximum H2O2 and relative humidity within 55%-100%

    (the shaded denotes the corresponding PM2.5 concentration)

    图  5  2017年1—4月H2O2峰值时刻与相对湿度日平均值关系

    (填色表示H2O2峰值浓度,圆圈为降水日)

    Fig. 5  Daily H2O2 peaking times under different relative humidity at CMA, Beijing from Jan 2017 to Apr 2017

    (the shaded represents the peak level of H2O2, circled points are data from rainy days)

    图  6  2017年1—4月H2O2早峰值时间(11:00—15:00)和晚峰值时间(19:00—24:00)各要素小时平均值日变化

    Fig. 6  Diurnal variations of different elements for H2O2 earlier peak(1100-1500 BT) and later peak(1900-2400 BT) at CMA, Beijing from Jan 2017 to Apr 2017

    图  7  2017年1—4月污染日和清洁日的污染物平均日变化

    Fig. 7  Averaged diurnal variations of pollutants for clean and hazy conditions from Jan 2017 to Apr 2017

    图  8  2017年1—4月清洁日和污染日的风速和风向平均日变化

    Fig. 8  Averaged diurnal variations of wind velocity and direction for clean and hazy conditions from Jan 2017 to Apr 2017

    表  1  不同观测时段H2O2浓度统计结果

    Table  1  Statistics of H2O2 concentrations for different observation periods at CMA, Beijing

    时段 H2O2浓度/10-9 样本量
    平均值 最大值 中值 标准偏差
    全时间序列 0.65 3.56 0.52 0.59 1489
    高浓度时段(13:00—24:00) 0.89 3.56 0.77 0.67 715
    低浓度时段(01:00—12:00) 0.44 1.92 0.33 0.39 774
    冬季(2016年12月27日—2017年2月28日) 0.51 2.78 0.40 0.47 831
    春季(2017年3月1日—4月28日) 0.83 3.56 0.70 0.67 658
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-17
  • 修回日期:  2018-05-25
  • 刊出日期:  2018-07-31

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