1. 研究目的与意义（文献综述）

当前我国雾霾现象频发，波及人民群众健康，引起国内外长久且密切的关注，在引起较差和及其严重的灰霾天气及类似事件的成因中，pm2.5对该天气现象有明显的关联和正贡献，在大气能见度、空气质量和人民正常生产生活需求均受到较大的影响和威胁的情况下，科学高效地对当下空气质量因子进行在线观测和记录，并且针对各个空气污染物种对极端灰霾天气的贡献率作出比较和分析，是非常具有实践意义的。除此之外，对于各个地区pm2.5对某地区极端灰霾天气的贡献不同，分析对象地区的极端天气发生成因的潜在源区以及各个源区对该地区的贡献率，在规划和分析地区建设、基础设施结构调整、相关政策和法规的制定等方面具有直接的影响，帮助地区发展以及人民生产生活健康和高效进行。

本次毕业论文以基于在线观测数据的灰霾成因分析与pm2.5的潜在源区研究为题目，旨在对湖北省武汉市为中心的观测点及其周边地区的灰霾天气进行形成机理的描述和分析，以及使用各种源解析方法对重点物种pm2.5对武汉市及目标地区灰霾天气的潜在源区的研究和解析，提出新旧源解析方法结合来开展颗粒物源解析工作，并且通过综合分析灰霾的生消过程和形成机理，有针对性的改造和解释研究地区消光性与某特定物种的定量联系。这对揭示雾霾形成机制的关键和地区规划建设有重要意义。

目前国内的大气化学国家重点实验室、污染控制与资源化国家重点实验室和江苏省环境监测中心以及南京大学环境学院共同研究的南京市雾霾天气的课题中，作者利用aerodyne气溶胶化学组分监测仪（acsm）对南京地区非难熔性亚微米细颗粒物化学组分进行实时在线监测，结合光声气溶胶消光仪（pax）表征大气颗粒物的消光性质和利用黑碳测量仪测定了黑碳的浓度。该项研究观测到了包括黑碳在内的nr-pm1的各个化学组分对pm1的贡献率，分别为有机物—32.3%、硝酸盐—26.0%、硫酸盐—17.9%、铵盐—13.2%、氯化物—2.8%和bc—7.8%。并且利用正定矩阵因子分析法((pmf)解析出3类有机气溶胶。得出了pm1的主要组分是二次气溶胶，日变化中烃类有机气溶胶在晚间受本地餐饮源和机动车排放高峰的影响在该时段急剧增加，导致有机物剧烈变化。该联合实验室研究的导致大气能见度降低的亚微米细颗粒物的组分，有机气溶胶生消机制和气溶胶的消光性质的研究成为了当今国内外的焦点，且本项研究中使用的化学组分检测仪比气溶胶监测仪成本低、使用和维护也更加方便，因此更有助于对大气中细颗粒物化学组分进行长期地观测，对我们之后进行类似的研究提供了借鉴意义。

2. 研究的基本内容与方案

内容：使用pmf、pscf、trastats等软件配合湖北省在线观测数据完成对武汉市以及周边地区的灰霾成因进行分析。对比分析灰霾期间和正常日大气污染物的分布特征；运用在线监测数据，综合分析灰霾的生消过程和形成机理；pm2.5潜在源区的分析；消光性与颗粒物质量浓度之间的定量关系。

目标：利用pmf（正交矩阵分解）找出、深入解释并分析武汉及周边地区近五年内的灰霾现象的贡献地区和贡献成因的比率，pm2.5以及气体分子对灰霾现象的贡献率，生物质燃烧、机动车、扬尘、燃煤等对于pm2.5的贡献率；利用hysplit模式计算目标地区的气团轨迹以及模拟大气复杂的扩散和沉积；利用trajstat技术，结合长期气团轨迹和站点观测数据，分析污染物传输路径和潜在源区。其中大气成分的源区分析使用pscf的源解析方法分析，即利用后向轨迹来计算描述可能源区地理位置空间分布的条件概率函数。利用improve公式和koschmieder公式等得到消光系数，并计算颗粒物的消光贡献以及季节变化，根据颗粒物质量消光效率和消光贡献得出其与浓度与能见度之间的定量关系。

3. 研究计划与安排

3.25-4.15学习使用pmf分析、hysplit、trastats、消光性公式理论学习。在用户手册上通过练习已有案例来熟悉pmf等软件的操作和分析方法。

4.15-4.30针对湖北省数据库的原始数据，进行处理和整合。

5.1-5.31对已经整合好的数据利用上述各项软件进行拟合，出图和分析。并且对上述所有整个数据以及分析内容进行系统地梳理，完成毕业论文的撰写。

4. 参考文献（12篇以上）

1 程真，清华大学，长三角城市群灰霆污染与颗粒物理化性质的关系，博士论文，2013年11月

2 耿柠波，郑州大学，郑州市高新区大气颗粒物pm2.s中金属元素分析及污染源解析，2012年5月

3 戚佳明，中国地质大学，基于hysplit模型的大气co₂传输研究，2014年6月