运用模糊数学方法评价大气环境质量

运用模糊数学方法评价大气环境质量,选用SO_2(s)、NOx(N)、TSP(T)、降尘(D)为评价因子,得因素集μ;在确定PSI值与我国大气环境质量标准值之间关系的基础上,将大气环境质量分为五级,作为本评价的依据,于是得评价集y。由因素集μ与评价集y进行级别隶属度运算的结果建立总体模糊关系矩阵R。 采用污染物超标程度为计算权重值的依据,由计算,给出每个测点μ集合上四个污染物的权重值矩阵A。根据权重值矩阵A和总体模糊关系矩阵R,运用模糊数学综合评判理论,通过模矩阵复合运算,给出大气环境质量的模糊状态,依最大隶属原则得出结论。     

城市各类功能区大气环境质量的模糊评价

客观地评价城市各功能区的大气环境状况,是城市大气环境综合整治的基本依据。本文运用模糊集理论,论述了城市各类功能区大气环境质量的评价问题。并以安徽省马鞍山市为例,对该市各类功能区的大气环境质量分别进行了模糊评价,为马鞍山市大气环境的综合治理提供了科学依据。     

广东省大气环境质量的时空分布特征

随着社会经济的迅速发展、城市化进程的不断加快以及能源消费需求的增加,广东省大气污染问题日益成为人们关注的重要环境污染问题之一。为了进一步了解广东省主要大气污染物质量浓度的时空变化情况,以广东省21个地级市为研究对象,选用广东省生态环境厅历年发布的环境状况公报以及《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中的SO_2、NO_2、PM_(10)、PM_(2.5)、O_3~(-8) h,以及CO 24h平均第95%位数的质量浓度作为评价因子,基于ArcGIS 10.2软件分析平台,分析了广东省主要大气污染物的年际变化特征、空间分布特征及其变化原因。结果表明,1998—2017年间,广东省降水pH年均值由1998年的4.71提高到2017年的5.14,且大多年份维持在5.0-5.6之间,酸雨发生频率均属轻酸雨。除少数年份外,全省SO_2、NO_2、PM_(10)、PM_(2.5)、O_3~(-8)h和CO平均质量浓度均达到国家二级标准。空间分布上,全省大气主要污染物除NO_2上升,O_3~(-8)h波动变化外,SO2、PM10、PM2.5和CO的质量浓度均呈现下降趋势。近年来,珠三角地区的大气环境首要污染物主要为O_3~(-8)h,其次为PM_(2.5)和NO_2,粤东西北地区除O_3~(-8)h和PM2.5污染较重外,PM_(10)的污染也较为严重。总的来看,研究期间,广东大气环境质量逐年得到改善,主要原因在于全省在社会经济快速发展的同时,也加大了大气环境污染防治工作力度,取得了显著成效。     

桂林市秋季PM_(2.5)组分特征及高浓度硫酸根形成机制初探

为了揭示桂林市大气中PM_(2.5)组分特征,本研究于2015年秋季在桂林5个环境受体点采集了PM_(2.5)样品,分析了PM_(2.5)质量浓度及多种无机元素、水溶性离子和有机碳(OC)、元素碳(EC)的含量,并运用富集因子法、比值法等分别研究了PM_(2.5)中元素富集程度、颗粒物来源等情况,并探讨了PM_(2.5)中高硫酸盐(SO_4~(2-))的污染成因.结果表明,采样期间,桂林市PM_(2.5)的浓度为(57.0±35.8)μg·m-3,PM_(2.5)中以水溶性离子(56.7%)和有机物OM(22.6%)污染最为突出,其次是元素(7.2%)和EC(6.3%).PM_(2.5)中Se、Pb、As、Zn、V、Cu严重富集,表明燃煤源排放对桂林市大气中元素产生了较大的影响;[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]比值小于1,也进一步证明了固定燃烧源的主导作用.SO_4~(2-)/PM_(2.5)的比值为41%,高于国内其他城市报道值;而SOR均值0.51远高于一次排放源特征值(0.1),表明除本地和区域传输的一次SO_4~(2-)排放外,SO_4~(2-)主要来自SO_2的二次转化.因此,桂林市在控制本地燃煤源排放的同时,还应当注意区域污染传输对PM_(2.5)的影响.     

济南冬季大气重污染过程颗粒物组分变化特征

为研究济南市冬季大气重污染过程的颗粒物化学组分特征,于2017年11月15日—12月30日在市监测站及跑马岭清洁对照点同步采集PM_(10)和PM_(2.5),并对其质量浓度、水溶性离子及碳组分进行分析,结果表明重污染过程中PM_(2.5)/PM_(10)质量浓度比均超过0.6.NO_3~-(硝酸盐)、SO_4~(2-)(硫酸盐)、NH_4~+(铵盐)、OC(有机碳)浓度及百分占比与颗粒物浓度同步增加,其中NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、OC的浓度增加倍数远大于PM_(2.5)的浓度增加,重污染日市监测站NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、OC质量浓度分别是非污染日的5.1倍、8.8倍、8.3倍、7.0倍,跑马岭重污染日NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、OC质量浓度分别是非污染日的3.0倍、3.9倍、3.7倍、4.6倍;且SO_4~(2-)和NH_4~+质量百分占比涨幅比NO_3~-的大,说明重污染天气下SO_4~(2-)和NH_4~+对PM_(2.5)浓度增加的贡献更大.通过经验公式计算得出市监测站和跑马岭SOC质量浓度分别占OC的82.4%和92.3%,说明重污染期间SOC是OC主要组成部分.二次无机离子和二次有机碳是导致重污染的主因,表明在冬季重污染过程中,大气化学反应非常重要,这可能与空气静稳和湿度较大的气象条件、前体物的大量积累、液相非均相化学过程的加强紧密相关.重污染天气下需要重视NO_2对SO_2液相催化氧化作用,严格控制NO_2的排放.     

广州市城市森林土壤重金属污染状况及其评价

城市森林土壤能储淤城市环境中的重金属污染元素,影响土壤环境质量.文章对广州市的城市森林区域中土壤重金属的污染状况进行研究,应用单项污染元素指数和综合污染指数对广州市城市森林土壤进行环境质量评价,结果表明:广州市机场高速林带林区土壤中As、Pb、Cd三重金属污染元素超标,广深铁路林带林区土壤中Cd重金属元素超标, 其他各林区严格控制环境重金属污染物未超标;帽峰山森林公园土壤重金属综合污染指数最低,表明森林群落对重金属污染元素的消减作用明显.土壤酶活性可以表征森林土壤中重金属污染状况,森林土壤中As、Cu、Zn含量与过氧化氢酶活性呈显著负相关性;对可能影响城市森林土壤重金属含量因素的10个因子进行主成分分析,建立了城市森林土壤环境质量评价综合模型.     

西南地区降雨对大气中元素的清洗作用

探讨了西南地区城市、郊区和偏远地区降雨对大气中某些元素及SO_4~(2-),NO_3~-,HNO_3等的清洗作用,估算了不同地区元素的清洗削减率。结果表明,降雨时HNO_3和NO_3~-的清洗作用比SO_4~(2-)大,雨水中的S约有83％以SO_4~(2-)状态存在。     

广州市区大气污染特征与影响因子分析

以2000—2004年广州市国控测点的空气环境质量自动监测结果为基础数据,以我国《大气环境质量标准》的日平均质量浓度二级标准为依据计算广州市2000—2004年的各大气污染物的指数及污染负荷率,阐明广州市区主要大气污染物SO2、NO2、PM10、CO的地域分布特征、季节变化特征、年际变化特征以及由于大气中的酸性物质而形成的酸雨的变化特征并提出研究对策。结果表明:各污染物质量浓度存在明显的季节变化规律,除SO2春夏秋季污染最严重,其余几项污染程度由高到低的顺序均为冬季,春季,秋季,夏季。近5年来空气中的一氧化碳呈显著下降趋势,但二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物则呈显著上升趋势,综合污染指数也呈明显上升趋势;酸雨频率呈不显著上升且夏秋季污染大于春冬两季。广州市大气污染分布规律与风向频率以北和东北偏北方向较大,东和东南方向次之的分布基本一致。     

大气有机物在酸雨形成中的作用

作者对我国贵阳、重庆、成都等酸雨地区的大气环境及降雨中的有机成份和酸性物质进行了系统监测,研究了各种有机物质在促进SO_2向SO_3转化,进而生成硫酸以及各种碳氢化合物,在大气环境中经光化学反应生成有机酸中的作用。用计算机模拟贵阳地区大气化学反应过程,进行了模式计算和现场各种酸的实际测定,对主要酸性物质H_2SO_4,HNO_3及有机酸对酸雨的相对贡献率进行了估算。     

保定市日间、夜间大气PM_(2.5)中无机组分的特征及来源分析

以超声萃取/ICP-MS、微波消解/IC(离子色谱)检测技术对保定市(2016年1—4月)PM_(2.5)样品上的水溶性离子、无机元素等无机成分进行分析,并通过PM_(2.5)质量浓度、水溶性离子含量、无机元素相关性等对PM_(2.5)上无机污染物来源进行解析.结果发现:水溶性离子12种,占PM_(2.5)质量60%以上;除NO-2外,所有水溶性离子夜间浓度高于日间,其中NO-3的夜间最低浓度是日间的12倍,SO_4~(2-)、NH_4~+的夜间浓度也是日间的近2倍,此外所有样品中二次离子NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+含量最高,分别占水溶性离子的21.1%—60.5%、16.9%—40.0%、2.0%—24.1%;无机元素34种,其中重金属元素12种,其余为地壳、稀有金属及放射性元素,其中除地壳元素日间浓度高于夜间外大部分无机元素夜间浓度高于日间.5种有毒元素中,As超标率大于60%,Pb、Hg均未超出国家环境空气质量标准限值.总Cr日夜浓度分别为2.6—9.0、3.2—12.9 ng·m~(-3),超标率也大于60%.结果显示保定市大气PM_(2.5)上水溶性离子主要来源于机动车尾气排放,其次为燃煤,生物质燃烧及烹饪也有一定的贡献;无机元素主要来源于建筑及土壤扬尘,其次为燃煤及机动车等排放.     

广州市区植物叶片重金属元素含量及其大气污染评价

文章通过对广州市区植物叶片中重金属元素含量的分析,研究了植物大气环境污染指数,探讨了植物叶片重金属元素含量与城市大气环境污染之间的关系。结果表明,植物叶片中Cu,Pb,Cd,Cr元素污染都较严重,在重污染区这些元素的含量明显高于清洁对照区;用植物污染指数可以综合评价大气环境质量状况;利用植物叶片内的重金属含量变化,为大气污染生物监测和环境质量评价提供了科学依据。     

丽江-玉龙雪山地区大气降水化学特征

2014年6—8月分别对丽江-玉龙雪山索道区,甘海子,丽江市区,龙蟠镇等4个地区进行降水采集,共采集87个样品,对主要化学离子(Na~+、K~+、NH_4~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、Cl~-、NO_3~-)电荷浓度进行分析.结果表明,离子总浓度丽江市区龙蟠镇甘海子索道区.阳离子含量最高的为Ca~(2+)和NH_4~+,阴离子含量最高的为SO2-4.分析1997—2014年丽江降水离子含量,SO_4~(2-)与NO_3~-的比值逐年下降,表明旅游业和交通运输业对丽江大气环境质量影响显著.采用主因子分析法进行分析,NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-在第一因子中为高载荷,受人类污染的影响,Na~+与K~+、Cl~-在第二因子中高载荷,受海洋源影响.Ca~(2+)、Mg~(2+)在第三因子中高载荷,受陆地源影响.     

川东北大气沉降中水溶态重金属季节变化:自然和人为因素的影响

大气沉降地球化学研究对解释表生环境中元素地球化学行为具有重要意义.但以往对大气沉降地球化学的研究主要集中在城市或者受工业活动强烈影响的地区.本研究选择地处偏远、无明显工业活动影响的川东北地区,于2011年8月—2014年7月采集大气沉降样品,对其中水溶态重金属元素Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Cd和Pb进行了研究.结果表明,这些重金属元素的年平均沉降通量最大的为Zn,158μg·(10~2cm~2·a)~(-1),最小的为Ga,0.06μg·(10~2cm~2·a)~(-1),相差达到4个数量级.相对于我国城镇地区或受工业活动影响的偏远地区,川东北地区重金属元素沉降通量较低.总体上Co和Ni的沉降通量在冬-春季节较高,可能与这些季节的大气粉尘活动有关,Ga、Pb、Cr、Cd、Zn、As等则一般在夏季沉降通量较高,可能与降水增加和旅游旺季的人类活动加强有关.2012年12月—2013年9月的当地道路改建工程导致了重金属元素沉降通量的明显提高.     

典型城区山岳型风景区大气环境承载力分析

旅游环境承载力是表征旅游业发展与环境保护关系问题的主要标志,但是以往研究多从综合的角度来开展旅游环境承载力研究,单独针对特定类型旅游区的旅游承载力研究不多.以典型城区山岳型风景区-长沙市岳麓山风景名胜区为例,主要针对大气环境来开展旅游区的环境承载力研究.在确定影响岳麓山风景名胜区大气环境承载力发展变量和限制变量的基础上.运用对比研究方法、大气质量指数ORAQI指数模型以及环境承载力指数模型等研究方法,重点探讨了岳麓山大气环境承载力指数及其影响因素.研究结果表明,岳麓山风景名胜区大气环境的发展变量SO2、NOx和TSP,限制变量为相应的一级质量浓度限值;1999-2001的区域大气环境质量ORAQI指数平均为83,属于"坏"的等级,这表明岳麓山的大气环境质量整体上有待进一步改善;3年来区域大气环境承载力指数平均为19.5,处于"较高"承载等级,这表明岳麓山风景名胜区目前仍有比较高的大气环境承载能力.结论为岳麓山风景名胜区旅游业的进一步发展提供了理论依据,研究中提出的大气环境承载力计算思路和方法也为同类风景区环境承载力研究提供了思路.     

新疆若羌县土壤质量地球化学评价

参照《(DZ/T 0295—2016)土地质量地球化学评价规范》测定了土壤样品中17项元素指标,查明了土壤环境质量和土壤养分丰缺状况,综合评价得到土壤质量综合等级.结果表明,研究区农用地环境综合质量状况较好,地球化学等级以中等为主,面积占85.9%;土壤养分综合等级以稍缺为主,有机质、N、Fe和Zn较缺乏,Mo较丰富.土壤环境质量总体较好,轻度-重度污染面积不足8%,土壤污染主要受As、Cr和Cd的影响.同时,本次评价发现了占研究区面积5.3%的富硒土地资源,为当地发展富硒特色农产品提供了基础依据.     

西安市黑河上游水源地大气降水离子特征及来源分析

于2014年9月—2015年8月期间,对西安黑河上游水源地云龙沟站点大气降水样品进行采集,采用相关性分析和富集因子法对样品的离子特征及来源进行分析。黑河上游地区大气降水中主要阳离子为Ca~(2+)和NH_4~+,主要阴离子为SO_4~(2-)和NO_3~-,与国内大多数城市地区降水的离子特征相似。除NH_4~+和F-外,其他离子浓度的季节变化特征为冬季春季夏季秋季,表明离子浓度除了与发生源有关外,降雨量也是重要影响因素。离子间的相关性分析及离子来源的计算表明,SO_4~(2-)与NO_3~-相关性很强,且均主要受人为因素的影响;Na~+与Cl~-相关性很强且均来自海洋源;地壳元素Ca~(2+)、Mg~(2+)和K+两两间相关性也较高。所有离子的来源贡献结果显示:人为活动贡献率为52.90%,地壳来源和海洋来源贡献率分别为38.43%和8.67%。     

北京初冬季PM_(2.5)中无机元素与二次水溶性离子浓度特征

为研究北京城区初冬季大气颗粒物中水溶性二次无机离子及元素的组成特征,2016年11月,利用青岛明华MH-16型PM_(2.5)采样器在北京城区采样点进行大气颗粒物采样,样品采用离子色谱和电感耦合等离子体质谱分析.结果表明,NO_3~-、SO_4~(2-)和NH_4~+在观测期间平均浓度分别为20.5±11.4μg·m~(-3),13.4±12.1μg·m~(-3)和10.7±8.8μg·m~(-3),SNA(sulfate、nitrate、ammonium)总浓度为44.6±45.2μg·m~(-3).采样期间颗粒物中K、Fe、Na、Zn、Ca、Al、Mg及Pb元素的质量浓度比较高,占所分析元素总浓度的94.5%.采样期间Cr、Ni、Pb、Mn等元素的富集因子10,Zn、Cu、As、Mo等元素的EF值超过100.     

新疆独山子石化区域PM_(2.5)中水溶性无机离子的形成机制

2015年9月至2016年7月在新疆独山子区采集大气PM_(2.5)样品,对所含的水溶性无机离子和大气气态污染物的季节性变化进行了分析.其结果表明,PM_(2.5)、SO_2、NO_2和O_3的年均浓度分别为70.04、19.36、4.50、83.06μg·m~(-3); PM_(2.5)、SO_2、NO_2的浓度均出现冬季最高,夏季最低的趋势,而O_3浓度在春、夏季节偏高,冬季偏低;总水溶性无机离子的季节变化特征为冬季(68.99μg·m~(-3))秋季(14.23μg·m~(-3))春季(10.31μg·m~(-3))夏季(5.06μg·m~(-3)),其中SO_2~(-4)、NO_3~-、NH_4~+为水溶性无机离子的主要组成部分,占到水溶性总离子质量浓度的70%以上.对硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)的估算表明,全年SOR的值均大于0.1,表明SO_2~(-4)主要来自大气二次转化.夏季NOR值远低于其它季节. SO_2~(-4)浓度和SOR在冬季出现较高值,可能是由于冬季取暖导致SO_2排放量增加,同时较高的相对湿度又促进了SO_2的非均相转化.受相对湿度的影响,NO_3~-在冬季主要以非均相反应的方式生成,在春、夏、秋的3个季节主要以均相反应的方式生成;当PM_(2.5)的质量浓度大于75μg·m~(-3)时,NO_3~-/SO_2~(-4)、NOR/SOR和NOR值均显著增加,表明独山子区的硝酸盐污染较为严重.     

清洁能源政策下济南市采暖季PM_(2.5)中水溶性离子变化分析

为了评价清洁能源政策对济南市采暖季PM_(2.5)质量浓度及PM_(2.5)中水溶性离子的影响,于2016年11月—2017年3月(2016年采暖季)和2017年11月—2018年3月(2017年采暖季)济南市区清洁能源政策实施前后两个采暖季分别采集PM_(2.5)样品,采用离子色谱法得到了PM_(2.5)中的8种水溶性无机离子(F~-、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、Na~+、K~+、Ca~(2+)、NH_4~+)的质量浓度,并对PM_(2.5)不同污染等级水溶性离子进行了变化分析。结果表明:(1)采用清洁能源后,济南市采暖季的污染等级从轻度污染变为良,PM_(2.5)日均质量浓度从98.34μg·m~(-3)降到83.48μg·m~(-3),达标率上升了15.42%;(2)8种水溶性离子的总质量浓度从90.78μg·m~(-3)降到了67.72μg·m~(-3),对比两年采暖季各离子的质量浓度发现,实施后除污染天K+和Na+的质量浓度有所增长外,其余离子质量浓度均比清洁能源使用前要低;(3)NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+(SNA)在水溶性离子中占比最高,能源政策实施后,SNA的质量浓度降低了12.32%-31.71%;实施后SO_4~(2-)的占比降低,NO_3~-占比升高,NO_3~-是最主要的二次污染离子;(4)两年采暖季的硫氧化率SOR、氮氧化率NOR值均大于0.1,说明NO_3~-、SO_4~(2-)主要来自于大气中NO_2和SO_2的二次转化,随着污染等级的升高,SOR和NOR基本呈现上升的趋势,尤其是在重度污染下,由于NO_2对SO_2的氧化反应起到很好的催化作用,SOR是清洁天的2倍;(5)采用清洁能源前后阴阳离子电荷当量(AE/CE)分别为0.76和0.96,PM_(2.5)整体从弱碱性恢复到中性。清洁能源的使用,有效降低了各水溶性离子的质量浓度,减小了PM_(2.5)质量浓度,改善了颗粒物的酸碱性,提高了采暖季环境空气质量。     

SO_2与CeO_2超细颗粒非均相反应产物的细胞毒性效应

大气二次细颗粒物(secondary fine particulate matters,SFPMs)是我国城市大气PM_(2.5)的主要组成部分。然而由于PM_(2.5)组成成份复杂,其毒性产生的来源并不明确。在本研究中,我们以二氧化铈(CeO_2)超细颗粒物(UFPs)为大气细矿物质颗粒模型,研究了SO_2气体在模拟大气环境中,如湿度(RH)、紫外光照(UV)和NO_2存在条件下,在CeO_2UFPs界面经多相反应生成的二次无机细颗粒物的性质及与细胞毒性的构效关系。实验通过实时高通量细胞分析系统,实时观察了CeO_2-SFPMs暴露对小鼠单核巨噬细胞(RAW264.7)增殖的影响;并进一步检测了CeO_2-SFPMs对细胞膜通透性和细胞凋亡的影响。结果表明,SO_2与CeO_2UFPs作用后可转化为硫酸盐,在有NO_2存在下转化更为明显。CeO_2-SFPMs对细胞毒性效应与其生成的环境条件相关,并具有时间效应性。RAW264.7细胞暴露于CeO_2-SFPMs 8 h,细胞增殖无明显变化;暴露8~25 h后,CeO_2-SFPMs对细胞增殖的抑制率随CeO_2@CeO_2+SO_2@CeO_2+SO_2+RH≈@CeO_2+SO_2+RH+UV@CeO_2+SO_2+RH+NO_2的顺序显著升高。CeO_2-SFPMs对Raw264.7细胞膜通透性和细胞凋亡的影响研究也证明CeO_2-SFPMs@CeO_2+SO_2+RH+NO_2产生的细胞毒性最明显。