重庆城区PM_(2.5)化学组分特征及季节变化

2014年7月—2015年5月典型季节期间在重庆城区选择典型站点开展PM_(2.5)样品采集,并测量质量浓度,分析样品中水溶性离子、无机元素、OC和EC等组分,在此基础上对组分化学组成进行了质量重构。结果表明:观测期间PM_(2.5)年均值为76.4μg·m~(-3),浓度季节变化为冬季秋季春季夏季;组分方面,以二次转化为主的SO_4~(2-)、NH_4~+、NO_3~-和OC是PM_(2.5)组分中最主要成分,OC/EC比值4个季度均大于2,表明城区二次有机碳生成显著;硫氧化率(SOR)分析,气态污染物SO_2的二次转化效率较高,大气存在明显的二次转化过程。PM_(2.5)质量重构后主要组成为有机气溶胶(OM)、二次无机离子(SNA)和矿物尘,重庆城区应协同控制一次排放的颗粒物和气态污染物SO_2和NO_x,从而控制二次组分浓度。     

西安市冬、夏两季PM2.5中碳气溶胶的污染特征分析

为研究西安市冬、夏两季大气颗粒物PM2.5中碳组分的污染变化规律,利用TEOM系列RP1400a采样仪于2010年冬季和夏季进行采样,测定了样品中的有机碳(OC)、无机碳(EC)和水溶性有机碳(WSOA)的含量。结果显示,PM2.5中OC和EC的季节平均浓度值冬季较高,分别是夏季的2.62,1.75倍,这表明西安市冬季碳气溶胶污染严重。OC和EC日变化在不同季节均呈现双峰分布特征,这主要是由交通源的排放和不利的气象条件造成的。OC和EC在冬、夏两季都有较强的相关性(R2分别为0.823和0.543),且OC/EC平均值分别为5.36和3.58,均大于2,表明采样各时段有二次有机碳(SOC)生成。     

济南市PM2.5化学组分及污染特征分析

为探讨济南市大气PM_(2.5)主要化学组分和污染特征,2017年在济南市开展了PM_(2.5)样品采集工作,分析了PM_(2.5)中有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性离子浓度水平。结果表明:采样期间济南市PM_(2.5)中OC、EC年均质量浓度分别为9.10、2.68μg/m~3,全年OC与EC质量浓度的比值为3.4,二次有机碳污染严重;OC、EC季节分布特征明显,均为冬季浓度最高,且秋、冬季两者相关系数较高,表明秋季和冬季OC、EC来源较为一致。NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+年均质量浓度之和为34.29μg/m~3,占水溶性离子总量的88.9%,是济南市PM_(2.5)中最重要的组分;各水溶性离子浓度具有明显的季节变化特征,NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、Cl~-和K~+均冬季浓度最高,而Ca~(2+)春季浓度最高;PM_(2.5)中NO_3~-与SO_4~(2-)质量浓度的比值为1.10,说明相比于固定污染源,移动污染源对济南市PM_(2.5)影响更大。     

西安市燃煤锅炉排放颗粒物中PM_(2.5)和PM_(10)的组分研究

为了解西安市燃煤锅炉排放颗粒物的组分情况,采用稀释通道采样,用滤膜采集了西安市3台链条炉排放颗粒物中的PM_(2.5)和PM_(10),并利用离子色谱仪(IC)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和碳分析仪等分析了其中的主要组分。实验结果表明,燃煤锅炉排放颗粒物中PM_(2.5)和PM_(10)的主要组分有SO_4~(2-)、NH_4~+、Cl~-、有机碳(OC)、元素碳(EC)、Al、Si。Si、Ca等地壳元素在PM_(10)中所占比例多于PM_(2.5),而NO_3~-、NH_4~+、OC等二次生成物在PM_(2.5)中所占比例多于PM_(10)。对比PM_(2.5)和PM_(10)组分可以发现,同种组分在不同燃煤锅炉排放的PM_(2.5)和PM_(10)中分布差异很大,这可能与除尘、脱硝等工艺密切相关。研究内容对西安市大气颗粒物源解析工作具有重要的参考价值,为西安市颗粒物源解析项目积累了一定的经验。     

泰山景区冬季和春季PM_(2.5)的化学组分特征研究

为探究泰山景区PM_(2.5)的化学组分特征,于2015年2月(冬季)和4月(春季)在位于泰山景区中的南天门和位于泰山景区与泰安城区交界处的某学校2个点位采集PM_(2.5)样品,并分析其化学组分。结果表明,泰山景区冬季和春季的PM_(2.5)质量浓度分别为(65.14±42.21)、(54.32±25.96)μg/m~3,冬季高于春季,某学校高于南天门。SO_4~(2-)是泰山景区PM_(2.5)中浓度最高的水溶性离子,冬、春季的水溶性离子污染来源比较稳定。泰山景区存在一次有机碳向二次有机碳转化的反应。冬季,Ti、Na、K、Mg的富集因子(EF)介于1~10之间,为人为来源和自然来源的混合来源;Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Pb的EF10,主要来自于人为来源。春季,Na、K、Mg、Cr、Mn、Fe、Ni的EF介于1~10之间,为人为来源和自然来源的混合来源;Ca、V、Cu、Zn、Pb主要来自于人为来源(EF10);Ti主要来自于自然来源。     

万州城区空气污染过程中含碳气溶胶的变化特征

于2016年9月28日至10月15日在万州城区对气态污染物、颗粒物及其含碳气溶胶进行了在线连续观测,结合气象参数,分析了含碳气溶胶的污染特征。结果表明,此次持续污染过程主要由颗粒物污染造成,污染天PM_(10)和PM_(2.5)平均质量浓度分别为170.8、123.7μg/m~3,显著高于非污染天。污染天和非污染天PM_(2.5)、NO_x、有机碳(OC)及元素碳(EC)浓度的日变化都呈双峰,但污染天PM_(2.5)、NO_x和OC出现早峰值时间比非污染天推迟1～3h。污染天OC、EC的平均质量浓度分别为28.0、5.4μg/m~3,分别为非污染天的2.2、1.6倍。以非污染天的起始点作为参照点,得到污染天OC、EC的平均增长率分别为159.3%和73.0%,OC污染累积和二次转化贡献率分别为45.8%和54.2%,说明污染过程OC以二次转化为主。并用最小比值法估算了二次有机碳(SOC)含量,得到污染天和非污染天PM_(2.5)中SOC平均质量浓度分别为16.3、5.3μg/m~3,SOC在OC中的占比(以质量分数计)分别为56.1%和39.9%,污染天SOC占比增加,也证明污染过程OC以二次转化为主。污染天静风出现频率比非污染天高,在东南风的影响下,OC、EC易出现高浓度。     

邯郸市PM_(2.5)及其化学组分的季节性变化

利用2013年邯郸市4个大气环境监测站连续1年的在线监测数据,并结合离线采样成分数据,对比分析了不同季节大气中PM_(2.5)及其主要成分的浓度水平和污染特征。结果表明,PM_(2.5)和PM10四季均存在不同程度的超标现象;污染物在4个站点之间的空间差异不太显著,邯郸市的污染为区域性污染。PM_(2.5)中水溶性无机离子和碳组分的季节变化均较为明显。SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+三者浓度之和占PM_(2.5)浓度的39.8%,占PM_(2.5)中总水溶性无机离子浓度的86.2%;四季均存在较强的光化学反应,但硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)呈现出不同的季节变化规律,与SO2-4和NO_3~-的来源和去除机制明显不同有关。秋、冬季有机碳(OC)和元素碳(EC)污染较为严重,总碳气溶胶(TCA)浓度分别占PM_(2.5)质量浓度的24.0%和32.9%;研究显示高浓度的OC较多来源于二次有机碳(SOC),高浓度碳易发生二次污染。进一步对PM_(2.5)中各组分进行来源分析得出燃煤、汽油车尾气、生物质燃烧、二次气溶胶和扬尘源对邯郸市PM_(2.5)贡献显著。     

室内外PM_(2.5)污染特征、形貌及矿物组成

为掌握室内外细颗粒物(PM_(2.5))污染特性,监测采集西安市某办公场所室内外PM_(2.5)样品,统计分析PM_(2.5)质量浓度特征,探究室内外PM_(2.5)相关性、微观形貌以及矿物组成的差异。结果表明:室内外PM_(2.5)年均质量浓度分别为85.32和109.83μg·m~(-3),冬季污染尤为严重。室内PM_(2.5)受室外PM_(2.5)影响显著,室内外PM_(2.5)质量浓度的相关系数为0.890 0。室内PM_(2.5)多为粒径小于1μm的球状颗粒物,而室外颗粒物形状、大小不规则,室内外PM_(2.5)均含有大量的碳、氧元素,其他元素的种类和含量存在一定差异。室内PM_(2.5)中矿物多为非晶态物质,室外PM_(2.5)主要由石英、赤铁矿和碳酸钙等矿物质组成。     

杭州市不同高度大气PM_(2.5)的污染特征研究

为研究杭州市大气PM_(2.5)的污染特征,评估本地污染源和外来污染源对PM_(2.5)的影响,于2013年10月10日至11月2日对杭州市主城区两个不同高度的采样点进行采样,并定量分析大气PM_(2.5)中的化学成分。结果表明,采样期间20、84m高度的大气PM_(2.5)日均质量浓度分别为(80.5±28.9)、(80.3±29.3)μg/m3,不同高度的PM_(2.5)浓度及其化学成分无明显差异;PM_(2.5)主要成分质量分数按如下排序:SO_4~(2-)有机碳(OC)NO_3~-NH_4~+元素碳(EC);大气PM_(2.5)中二次粒子SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+平均质量浓度总和约为39.0μg/m3,二次转化是杭州市大气PM_(2.5)的主要来源,SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+贡献率为48%左右;20、84 m高度的大气PM_(2.5)中OC分别为(15.6±5.1)、(14.8±4.7)μg/m3,EC分别为(4.6±1.8)、(4.6±1.6)μg/m3,OC/EC(质量比)约为3.3。采样期间,杭州市大气PM_(2.5)在近地面垂直方向上分布较为均匀,表明杭州市大气PM_(2.5)受外来污染源的影响较小。而在本地污染源中,杭州市大气PM_(2.5)主要受到生物质燃烧、机动车尾气、燃煤和餐饮油烟等来源的影响,地面扬尘的作用不明显。     

天津冬季PM2.5与PM10中有机碳、元素碳的污染特征

研究了天津冬季PM2.5和PM10中碳成分的污染特征.结果表明,天津冬季PM2.5和PM10的平均质量浓度分别为(124.4±60.9)、(224.6±131.2)μg/m3;总碳(TC)、有机碳(OC)与元素碳(EC)在PM2.5中的平均质量分数比在PM10中分别高出5.0%、3.6%、1.2%;PM2.5中OC、EC的相关系数较高,为0.95,表明OC、EC的来源相对简单,可能主要反应了燃煤和机动车尾气的贡献.OC/EC的平均值在PM2.5和PM10中分别为3.9、4.9.次生有机碳(SOC)在PM2.55和PM10中的平均质量浓度分别为14.9、23.4/μg/m3,分别占OC的48.5%(质量分数,下同)、49.8%,OC/EC较高可能主要与直接排放源有关;PM2.5中的OC1与OC2的比例明显高于PM10,而聚合碳(OPC)的比例又低于PM10,同时PM2.5与PM10中的EC1含量均较高,表明天津冬季燃煤取暖和机动车尾气是重要的污染源.     

北京西山典型游憩林内PM_(2.5)质量浓度及水溶性离子特征分析

以北京西山森林公园为观测点,运用双通道颗粒物在线监测设备监测PM_(2.5)质量浓度,使用离子色谱仪测定样品中水溶性离子浓度,对北京西山油松林PM_(2.5)质量浓度及水溶性离子特征进行分析。结果表明:PM_(2.5)质量浓度为冬季(121.29±16.78)μg·m~(-3)春季(106.06±12.68)μg·m~(-3)秋季(88.01±17.44)μg·m~(-3)夏季(72.67±12.18)pg·m~(-3);SO-4~(2-)、Na~+、N0_3~-、HC0O~-是PM_(2.5)中最主要的水溶性离子成分,占所测水溶性离子浓度在四季分别为94.99%、72.66%,72.66%、89.52%,PM_(2.5)受SO_4~(2-)、Na~+、N0_3~_、NH_4~+影响较大基本呈正相关关系,SO_4~(2-)、Na~+、N0_3~-、NH_4~+、PM_(2.5)浓度季节变化一致,即在冬季最高,夏季最低春秋次之,且水溶性离子季节差异显著。SO_4~(2-)和N0_3~-、Na~+、NH_4~+的相关性极显著(r=0.85、0.80、0.92),NO_3~-和Na~+、NH_4~+之间关系也较大(r=0.87,0.66),Ca~(2+)和Mg~(2+)相关性极明显(r=0.98),其他水溶性离子间无明显的相关性,固定源和海洋源对水溶性离子贡献程度呈现出季节差异,秋季机动车尾气排放对空气硫和氮污染贡献达最高,春季最低,夏秋季海洋源对Cl~-影响明显。通过对森林植被区PM_(2.5)、水溶性离子特征及关系进行分析,更好地发挥植被的生态效益,提高空气质量。     

温州城区大气PM_(2.5)中多环芳烃的污染特征与来源解析

使用中流量采样器采集温州城区2015年4个季节的大气PM_(2.5)样品,利用气相色谱(GC)—质谱(MS)联用仪对PM_(2.5)样品中16种优先控制的多环芳烃(PAHs)进行分析,研究PM_(2.5)中PAHs的污染特征及其可能来源。结果显示,PM_(2.5)中总PAHs质量浓度为5.12~81.59ng/m~3,且表现为冬季秋季春季夏季,季节性变化特征明显。比值法和主成分分析显示,温州城区大气PM_(2.5)中PAHs的主要污染源是燃煤、机动车尾气以及生物质燃烧。总PAHs日均毒性当量浓度为0.44~11.28ng TEFs/m~3,平均值为3.44ng TEFs/m~3。成人和儿童的终生超额致癌风险(ILCR)年均值分别为7.11×10~(-7)、4.98×10~(-7),表明温州城区PM_(2.5)中PAHs对人体健康影响水平较低,在可接受范围内。     

天津大气PM_(2.5)中碳组分特征和来源分析

于2014年1—4月在天津城区采集PM2.5样品,采用热光反射法测定样品中有机碳(OC)、元素碳(EC)及8个碳组分(OC1、OC2、OC3、OC4、EC1、EC2、EC3、裂解碳(OP))的含量。结果表明,天津城区空气PM2.5中OC、EC质量浓度分别为(18.7±9.9)、(3.9±2.6)μg/m3,两者之和占PM2.5质量浓度的18.0%。采样期间OC与EC变化趋势一致,均呈现春节期间、普通采暖季浓度较高,非采暖季浓度较低的特点。对8个碳组分进行相关性分析,发现OC1~OC4及EC1~EC3分别来自相似的来源或受大气中类似的二次过程影响,主成分分析结果表明,燃煤、生物质燃烧和机动车排放对天津城区PM2.5中碳组分贡献显著。     

北京地铁车厢内PM_(2.5)和PM_(10)污染特征研究

地铁是人们出行的重要交通方式,车厢内颗粒物污染可影响人体健康。2016年春、秋、冬季对北京地铁1号、2号、4号、10号线进行现场监测,探讨北京地铁车厢内颗粒物污染特征。研究结果表明,北京地铁车厢内PM_(2.5)平均浓度超标率为83.8%~98.7%,地铁1号线PM_(10)平均浓度超标率为59.6%。地铁车厢内PM_(2.5)和PM_(10)浓度存在工作日和周末组间显著性差异,表明客运量对车厢内颗粒物浓度有较大影响。地铁车厢内PM_(2.5)和PM_(10)浓度存在季节性差异,冬季车厢内颗粒物平均浓度最高。不同线路车厢内PM_(2.5)和PM_(10)浓度存在组间差异,地铁通风空调系统、门系统和客运量是造成其差异的主要原因。     

海口市PM_(2.5)演变特征及其与气象因素的关系

利用海口市PM_(2.5)逐时数据、常规气象观测资料、FNL全球分析资料和HYSPLIT模式,对比分析海口市PM_(2.5)变化特征及其与气象因素的关系。结果表明:(1)2014年1月1日至2016年6月30日,海口市PM_(2.5)日均值以达到《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)一级标准为主;年均值为23μg/m~3,达到GB 3095—2012二级标准;月均值整体呈周期性波动,秋冬季高、春夏季低;季节均值排序为冬季秋季春季夏季。(2)降水对PM_(2.5)有清除作用;风速加大会使PM_(2.5)浓度减小。(3)污染个例分析表明,海口市PM_(2.5)浓度增大,是因为东北风将外地污染物传输经过本地,并配合有利的天气形势,最终造成大气污染事件的发生。     

贵阳市白云区大气PM_(10)和PM_(2.5)污染特征

使用β射线法在线监测仪连续监测了贵阳市白云区PM_(10)和PM_(2.5)浓度,分析了2014年6月1日—12月31日7个月内PM_(10)、PM_(2.5)的浓度水平、时变规律和PM_(2.5)/PM_(10)的变化情况。结果表明,监测时段内PM_(10)和PM_(2.5)的日均浓度平均值分别为76.8μg/m~3和40.0μg/m~3,均达到国家二级标准;浓度超标的天数占总观测天数的5.1%和9.3%,属污染轻微的地区。PM_(2.5)/PM_(10)在25.3%~78.8%之间周期性波动,平均值为52.1%。PM_(10)和PM_(2.5)的浓度变化具有很好的正相关性(r=0.919 8,p0.000 1);日均值在7个月中呈现明显的周期性变化,各月相对稳定,12月的PM_(10)和PM_(2.5)浓度最高且变化最为剧烈,6月最为平缓。PM_(10)和PM_(2.5)浓度小时变化总体上呈双峰型分布,最高值出现在出现在09:00—10:00和19:00—21:00前后,最低值出现在14:00—17:00之间。     

杭州市大气PM_(2.5)消光特性研究

为探究杭州市能见度下降的原因,2013年10月10日至11月2日,在杭州市进行了大气PM_(2.5)采样,并定量分析了其化学成分,通过消光系数和能见度的计算,确定了杭州市能见度与消光系数的关系。结果表明,杭州市PM_(2.5)日平均质量浓度为26.0~133.1μg/m~3,平均值为80.5μg/m~3,大气消光系数为145.9~657.7Mm~(-1),平均值为372.2Mm~(-1),消光系数的主要贡献因子为(NH_4)_2SO_4、NH_4NO_3、颗粒有机物(POM)和元素碳(EC)。二次粒子是影响杭州市大气能见度的最主要因素。Koschmieder公式能较好地描述能见度与消光系数的关系,得到杭州市的Koschmieder系数为1.81,可以用来预测杭州市的能见度水平。     

京津冀地区PM_(2.5)的时空效应研究

PM_(2.5)污染已成为当前经济发展中亟待解决的难题。从年、季、日变化及周末效应4个时间尺度和空间自相关分析研究了京津冀地区PM_(2.5)的时空效应,并构建空间回归模型量化分析相关社会经济因素对PM_(2.5)的影响。结果显示:(1)2013—2016年京津冀地区PM_(2.5)污染整体呈下降趋势,但污染程度依然很高,基本都没有达到《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准(35μg/m~3)。四季的达标天数夏季春季秋季冬季。中南部的石家庄、保定、衡水、邢台、邯郸为PM_(2.5)浓度高值区,日变化曲线为单峰型,受工业企业生产排放的影响较大;北部的张家口、承德、秦皇岛为PM_(2.5)浓度低值区,中东部的天津、北京、沧州、唐山、廊坊为PM_(2.5)浓度中值区,日变化曲线均为双峰型,受机动车尾气排放的影响较大。石家庄、北京的周末效应表现为白天PM_(2.5)浓度工作日高于周末,晚上周末高于工作日。(2)京津冀地区PM_(2.5)存在显著的空间正相关性,2013—2016年石家庄、衡水、邢台、邯郸始终表现出高-高集聚特征,张家口、承德、秦皇岛始终保持低-低集聚特征。汽车尾气排放是京津冀地区PM_(2.5)污染的重要影响因素,而能源消耗的影响不显著。     

长春春季PM_(2.5)及其水溶性离子特征分析

于2014年春季在长春采集大气PM_(2.5)样品,对PM_(2.5)及其水溶性离子特征进行了分析。结果表明,2014年长春春季PM_(2.5)质量浓度为34.9~237.5μg/m3,平均质量浓度为125.6μg/m3。9种水溶性离子的总质量浓度为24.3~71.2μg/m~3,平均质量浓度为39.8μg/m~3,平均浓度大小表现为SO_4~(2-)Ca~(2+)Cl~-NH_4~+NO_3~-Na~+K~+Mg~(2+)F~-。后向轨迹表明,长春春季PM_(2.5)污染主要来源于内蒙古西北方向和长春东南部渤海、黄海地区。     

深圳市近年来PM_(2.5)污染控制效果分析

基于深圳大学城站点的PM_(2.5)多年监测数据,对深圳市近年来PM_(2.5)浓度及其化学组成变化情况进行了分析,探讨了深圳市采取的主要大气污染控制措施的效果并提出了相应建议。结果显示:2007—2015年深圳大学城站点PM_(2.5)年均质量浓度由2007年的52.70μg/m~3降低至2015年的31.15μg/m~3,达到了《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级限值(35μg/m~3),大气污染控制取得了突出的效果;2015年与2009年的PM_(2.5)化学组成相比,下降最多的依次为SO_4~(2-)、有机物(OM)和元素碳(EC),分别降低4.44、3.03、1.99μg/m~3。对深圳市实施的综合污染控制措施分析表明,近年来深圳市PM_(2.5)浓度降低主要得益于机动车尾气控制、电厂脱硫及挥发性有机物(VOCs)排放重点行业治理等。OM在PM_(2.5)中的占比呈上升趋势并占据首位,未来应进一步加强对OM的一次来源以及二次来源的同步控制,并注重大气污染的区域联防联控。