留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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
    下载: 导出CSV
  • [1] 汤洁, 张晓山, 郑向东, 等.青海瓦里关山地区大气过氧化氢的观测与分析.自然科学进展, 2002, 12(2):161-165. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zrkxjz200202009
    [2] Logan J A, Prather M J, Wofsy S C, et al.Tropospheric chemistry:A global perspective.J Geophys Res, 1981, 86:7210-7254. doi:  10.1029/JC086iC08p07210
    [3] Sakugawa H, Kaplan I R, Tsai W, et al.Atmospheric hydrogen peroxide.Environ Sci Technol, 1990, 24(10):1452-1462. doi:  10.1021/es00080a002
    [4] Gnauk T, Rolle W, Spindler G.Diurnal variations of atmospheric hydrogen peroxide concentrations in Saxony (Germany).J Atmos Chem, 1997, 27:79-103. doi:  10.1023/A:1005895414216
    [5] Chen X, Aoki M, Zhang S, et al.Observation of hydrogen peroxide concentrations in a Japanese red pine forest.J Atmos Chem, 2008, 60:37-49. doi:  10.1007/s10874-008-9107-0
    [6] Watkins B A, Parrish D D, Trainer M, et al.Factors influencing the concentration of gas phase hydrogen peroxide during the summer at Niwot Ridge, Colorado.J Geophys Res, 1995, 100(D11):22831-22840. doi:  10.1029/95JD00514
    [7] 贾诗卉. 华北地区O3和PAN的同步观测与分析. 北京: 中国气象科学研究院, 2015. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-85101-1015305970.htm
    [8] Dollard G J, Jones B M R, Davies T J.Measurements of gaseous hydrogen peroxide and PAN in rural southern England.Atmos Environ, 1991, 25A(9):2039-2053. http://cn.bing.com/academic/profile?id=855b2b5dfa36990c3189c4f1d4d027c2&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
    [9] Charlson R J, Lovelock J E, Andreae M O, et al.Oceanic phytoplankton, atmospheric sulfur, cloud albedo and climate.Nature, 1987, 326:655-661. doi:  10.1038/326655a0
    [10] 徐婉筠. 华北平原SO2的变化机制及其与气溶胶的相互作用. 北京: 北京大学, 2014. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y2668098
    [11] 徐晓斌, 唐孝炎.微量过氧化氢分析方法的发展概况.环境科学情报, 1985(6):14-18. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10200-2010179350.htm
    [12] 徐晓斌, 王美蓉, 邵可声, 等.大气降水中H2O2的测定方法.环境化学, 1990, 9(1):25-31. http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?filename=hjhx199001004&dbname=CJFD&dbcode=CJFQ
    [13] 缪萍萍. 大气中过氧化物监测方法的研究及其应用. 杭州: 浙江工业大学, 2013. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=Y2411432
    [14] Das M, Husain L.Photochemical and dynamical processes affecting gaseous H2O2 concentrations in the lower troposphere.J Geophy Res, 1999, 104(D17):21367-21383. doi:  10.1029/1999JD900284
    [15] Sun Q, Tang X, Wang M, et al.Hydrogen peroxide in the atmosphere and its effect on acidification of precipitation.China Environmental Science, 1993, 4(2):47-56.
    [16] He S Z, Chen Z M, Zhang M, et al.Measurement of atmospheric hydrogen peroxide and organic peroxides in Beijing before and during the 2008 Olympic Games:Chemical and physical factors influencing their concentrations.J Geophys Res, 2010, 115:D17307. doi:  10.1029/2009JD013544
    [17] Hua W, Chen Z M, Jie C Y, et al.Atmospheric hydrogen peroxide and organic hydroperoxides during PRIDE-PRD'06, China:Their concentration, formation mechanism and contribution to secondary aerosols.Atmos Chem Phys, 2008, 8:6755-6773. doi:  10.5194/acp-8-6755-2008
    [18] Wang Y, Chen Z M, Wu Q Q, et al.Observation of atmospheric peroxides during Wangdu Campaign 2014 at a rural site in the North China Plain.Atmos Chem Phys, 2016, 16:10985-11000. doi:  10.5194/acp-16-10985-2016
    [19] Zhang Q Y, Liu J Y, He Y L, et al.Measurement of hydrogen peroxide and organic hydroperoxide concentrations during autumn in Beijing, China.J Environ Sci, 2018, 64:72-81. doi:  10.1016/j.jes.2016.12.015
    [20] 丁国安, 孟昭阳, 于海青, 等.北京城区大气边界层空气污染特征观测研究.应用气象学报, 2002, 13(特刊I):82-91. http://www.cqvip.com/qk/97586X/2002U01/5977052.html
    [21] 贾诗卉, 徐晓斌, 林伟立, 等.华北平原夜间对流天气对地面O3混合比抬升效应.应用气象学报, 2015, 26(3):280-290. doi:  10.11898/1001-7313.20150303
    [22] Huang R J, Zhang Y L, Bozzetti C, et al.High secondary aerosol contribution to particulate pollution during haze events in China.Nature, 2014, 514:218-222. doi:  10.1038/nature13774
    [23] 李阳, 徐晓斌, 林伟立, 等.基于观测的污染气体区域排放特征.应用气象学报, 2012, 23(1):10-19. http://qikan.camscma.cn/jams/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20120102&flag=1
    [24] 蒲维维, 赵秀娟, 张小玲, 等.北京地区夏末秋初气象要素对PM2.5污染的影响.应用气象学报, 2011, 22(6):716-723. doi:  10.11898/1001-7313.20110609
    [25] 徐晓斌, 刘希文, 林伟立.输送对区域本底站痕量气体浓度的影响.应用气象学报, 2009, 20(6):656-664. doi:  10.11898/1001-7313.20090602
    [26] 姜江, 张国平, 高金兵.北京大气能见度的主要影响因子.应用气象学报, 2018, 29(2):188-199. doi:  10.11898/1001-7313.20180206
    [27] 徐晓斌.我国霾和光化学污染观测研究进展.应用气象学报, 2016, 27(5):604-619. doi:  10.11898/1001-7313.20160509
    [28] Zhong J T, Zhang X Y, Dong Y S, et al.Feedback effects of boundary-layer meteorological factors on cumulative explosive growth of PM2.5 during winter heavy pollution episodes in Beijing from 2013 to 2016.Atmos Chem Phys, 2018, 18(1):247-258. https://www.researchgate.net/publication/319861774_Feedback_effects_of_boundary-layer_meteorological_factors_on_explosive_growth_of_PM25_during_winter_heavy_pollution_episodes_in_Beijing_from_2013_to_2016
    [29] Lin W, Xu X, Ge B, et al.Gaseous pollutants in Beijing urban area during the heating period 2007-2008:Variability, sources, meteorological and chemical impacts.Atmos Chem Phys, 2011, 11:8157-8170. doi:  10.5194/acp-11-8157-2011
    [30] Zhang H, Xu X, Lin W, et al.Wintertime peroxyacetyl nitrate (PAN) in the megacity Beijing:The role of photochemical and meteorological processes.J Environ Sci, 2014, 26(1):83-96. doi:  10.1016/S1001-0742(13)60384-8
    [31] 颜鹏, 刘桂清, 周秀骥, 等.上甸子秋冬季雾霾期间气溶胶光学特性.应用气象学报, 2010, 21(3):257-265. doi:  10.11898/1001-7313.20100301
  • 加载中
图(8) / 表(1)
计量
  • 摘要浏览量:  3317
  • HTML全文浏览量:  1289
  • PDF下载量:  183
  • 被引次数: 0
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

目录

    /

    返回文章
    返回