中国北京、天津、廊坊の2016-2017年暖房シーズンのPM汚染の原因

Cause of PM pollution during the 2016-2017 heating season in Beijing, Tianjin, and Langfang, China.

• Nini Pang
• Jian Gao
• Fei Che
• Tong Ma
• Su Liu
• Yan Yang
• Pusheng Zhao
• Jie Yuan
• Jiayuan Liu
• Zhongjun Xu
• Fahe Chai

抄録

中国北部平野（具体的には北京、天津、廊坊）の暖房シーズンにおける微小粒子状物質（空気力学的直径が2.5μm以下の粒子、PM）汚染の原因を調べるため、2016年11月15日から2017年3月15日までの間、PM中の水溶性イオンと炭素質成分を1時間分解能のオンライン測定器で同時に測定した。その結果、地域規模でのPM汚染の極端な深刻さが示された。二次無機イオン（SNA、すなわちNO+SO+NH）が水溶性イオンを支配し、PMの30～40％を占めていたが、全炭素（TC、すなわちOC+EC）は3都市でPMの26.5～30.1％に寄与した。有機物（OM）に比べて、PM汚染の増加の主な原因はSNAであった。水溶性イオンの中ではNOが最も多く含まれていたが、PM濃度の上昇にはSOの方がはるかに重要な役割を果たしていた。相対湿度(RH)とその前駆体であるSOが硫酸塩の生成に影響を与える重要な因子であった。硝酸塩の生成は、アンモニアが豊富な条件下では、硝酸塩の生成は主に硝酸塩によって制限されていた。二次生成と高濃度汚染地域からの地域輸送が、北京と廊坊におけるPM汚染の生成段階におけるPM濃度の上昇を促進した。北京と廊坊のPM汚染の進化段階では、二次生成に加えて、地域輸送や局所排気がPM汚染に大きく寄与した。好ましい気象条件と、比較的清浄な地域からの地域輸送の両方が、3つの都市での汚染物質の拡散を促進した。

To investigate the cause of fine particulate matter (particles with an aerodynamic diameter less than 2.5 µm, PM) pollution in the heating season in the North China Plain (specifically Beijing, Tianjin, and Langfang), water-soluble ions and carbonaceous components in PM were simultaneously measured by online instruments with 1-hr resolution, from November 15, 2016 to March 15, 2017. The results showed extreme severity of PM pollution on a regional scale. Secondary inorganic ions (SNA, i.e., NO+SO+ NH) dominated the water-soluble ions, accounting for 30%-40% of PM, while the total carbon (TC, i.e., OC + EC) contributed to 26.5%-30.1% of PM in the three cities. SNA were mainly responsible for the increasing PM pollution compared with organic matter (OM). NO was the most abundant species among water-soluble ions, but SO played a much more important role in driving the elevated PM concentrations. The relative humidity (RH) and its precursor SO were the key factors affecting the formation of sulfate. Homogeneous reactions dominated the formation of nitrate which was mainly limited by HNO in ammonia-rich conditions. Secondary formation and regional transport from the heavily polluted region promoted the growth of PM concentrations in the formation stage of PM pollution in Beijing and Langfang. Regional transport or local emissions, along with secondary formation, made great contributions to the PM pollution in the evolution stage of PM pollution in Beijing and Langfang. The favourable meteorological conditions and regional transport from a relatively clean region both favored the diffusion of pollutants in all three cities.

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