近20年来中国典型区域PM2.5时空演变过程

近20年来PM_(2.5)污染严重制约了中国可持续发展.长时间序列历史监测数据的缺失阻碍了相关研究.为此,本文以四大典型区域2013~2016年的PM_(2.5)浓度监测值和2000~2016年MODIS AOD数据、边界层高度、温度等气象数据作为基础数据,将反向人工神经网络和支持向量回归机两种算法相结合,构建组合模拟模型,并利用地理空间分析技术实现近20年来PM_(2.5)浓度历史变化过程的情景再现.研究结果表明,组合模型具有较低的误差和更高的泛化能力;时空分析结果表明,2000~2010年京津冀和东三省PM_(2.5)浓度持续增长,珠三角PM_(2.5)浓度缓慢下降,3个研究区PM_(2.5)污染范围呈扩大趋势,长三角PM_(2.5)浓度值及污染范围基本保持稳定.2012年4个研究区PM_(2.5)浓度值降低且污染范围缩小,但2013~2016年PM_(2.5)浓度略微上升后又下降,高污染范围缩小,这与国家采取PM_(2.5)区域联防等治理措施有关.     

不同空气质量等级下环境空气颗粒物及其碳组分变化特征

为研究不同空气质量等级下环境空气颗粒物及其碳组分变化特征,于2016年3月在廊坊市对环境空气中PM_(10)、PM_(2.5)和PM1质量浓度及PM_(2.5)中碳组分质量浓度进行了在线监测.结果表明,监测期间廊坊市PM_(10)、PM_(2.5)和PM1质量浓度较高,其分别为204.1、107.9和87.8μg·m~(-3),日变化趋势呈双峰型分布.总体来说,当空气质量越好,PM_(10)、PM_(2.5)、PM1及其碳组分(OC、EC、SOC和POC)质量浓度越低,PM1/PM_(2.5)、PM1/PM_(10)和PM_(2.5)/PM_(10)比值越小.但"中度污染"时,PM_(10)质量浓度最高,且PM1/PM_(10)和PM_(2.5)/PM_(10)达到谷底值;同时OC质量浓度比"轻度污染"略低,而明显低于"重度污染",且主要出现在13:00~23:00,表明"中度污染"时细颗粒物和超细颗粒物占比下降,与其对应的首要污染物相一致.此外,OC/EC比值大于2.0,通过最小OC/EC比值法估算PM_(2.5)中SOC和POC,其浓度均值分别为12.2μg·m~(-3)和5.0μg·m~(-3).     

能见度与PM2.5浓度关系及其分布特征

利用相对湿度、能见度和PM_(2.5)质量浓度观测数据,针对不同相对湿度下,建立了消光系数与PM_(2.5)质量浓度之间线性关系,并分析了相关关系的全国分布特征.结果表明,我国中东部大部分地区在一定相对湿度区间内均可建立线性相关关系,而且相关性较好,相对湿度40%～90%区间内的平均相关系数高于0. 75,其中北京相关系数高达0. 9.北京、长三角和四川等地的PM_(2.5)单位质量消光效率在同等相对湿度下明显大于其他地区.不同地区湿度对能见度影响程度不同,北京等地在相对湿度大于90%时相对湿度对能见度作用大于PM_(2.5),而广州在相对湿度大于80%时相对湿度的作用明显增强.利用能见度反算北京地区PM_(2.5)浓度可知,1980～1996年,PM_(2.5)浓度年际变化不大,受采暖方式影响冬季PM_(2.5)浓度显著较高; 1997～2009年呈现缓慢下降趋势; 2010～2012年呈现上升趋势. 1980年以来,全国的PM_(2.5)浓度整体呈上升的趋势,尤其是华北地区,PM_(2.5)浓度始终高于全国其他地区.     

邯郸市PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)在线监测研究

对2015年3月—2016年2月邯郸市大气中的PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)进行了在线监测,探讨了其质量浓度的变化特征,并分析了其质量浓度与风速、风向的关系。结果表明:邯郸市颗粒物质量浓度水平较高,β射线吸收法所监测的PM_(10_WET)、PM_(2.5_WET)和PM_(1.0_WET)年均浓度值分别为202.5,114.8,81.1μg/m~3,PM_(2.5_DRY)/PM_(10_WET)和PM_(2.5_WET)/PM_(10_WET)分别为0.58、0.70,PM_(1_DRY)/PM_(2.5_WET)和PM_(1_WET)/PM_(2.5_WET)分别为0.58、0.71,PM_(2.5)为PM_(10)中的主要组成,PM_(1.0)为PM_(2.5)中的主要组成。邯郸市PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)质量浓度冬季最高;PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)日变化峰值为上午09:00左右,谷值为下午16:00左右,扬沙、降雨,霾和春节不同条件下PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)差异明显。邯郸市PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)的浓度高值主要分布在风向0°~100°和175°~225°、风速小于1 m/s的情况下。     

我国钢铁工业一次颗粒物排放量估算

针对我国钢铁工业生产工艺以及颗粒物控制技术的分类,建立了一个细化到排放节点的自下而上的颗粒物排放模型.结合我国钢铁工业各地区活动水平以及颗粒物控制技术分布的历史变化趋势分析,利用此模型计算了2006—2012年我国钢铁工业一次颗粒物的排放系数和排放量.模型计算结果显示,2006年以来,我国钢铁工业颗粒物控制水平不断提高,PM_(2.5)、PM_(2.5)~10和PM10的排放系数分别降低了21.2%、19.3%和19.0%.钢铁工业一次颗粒物排放量在2006—2011年间持续增长,2011年TSP排放量为602×104t,PM10排放量为200×104t,PM_(2.5)排放量为124×104t;2012年排放量出现下降,TSP排放量为561×104t,PM10排放量为187×104t,PM_(2.5)排放量为116×104t.2012年我国钢铁工业一次PM_(2.5)排放量中的有组织排放占39.5%,无组织排放占60.5%;除加严有组织源管控之外,减少颗粒物无组织排放,对于钢铁工业颗粒物排放控制也非常重要.我国钢铁工业颗粒物排放量分布不均衡,河北、山东、江苏、辽宁、山西5个省的排放超过全国总排放的50%.     

邯郸市PM_(2.5)化学组成特征及来源解析

该研究通过对邯郸市环境空气中PM_(2.5)样本进行采集和成分检测,分析了该地区PM_(2.5)的浓度及化学组成特征,利用相关性分析法和富集因子法定性判断了PM_(2.5)的主要来源,利用PCA模型定量计算了各类污染源的贡献率,最后将解析结果与已有的PMF模型结果进行了对比分析。结果表明,邯郸市PM_(2.5)日均浓度(2012年10月13日-2013年1月)为146.9 g/m3,是我国环境空气质量标准(Ⅱ级)的2倍。二次水溶性离子、OC、EC是邯郸市PM_(2.5)的主要成分,约占PM_(2.5)总质量浓度的71.5%,其中,OC是PM_(2.5)中含量最丰富的单个组分,大气有机污染特征明显。PCA模型源解析结果为:工业和燃煤33.3%,二次气溶胶和生物质燃烧21.7%,机动车为12.8%,道路扬尘9.1%。将PCA、PMF模型解析结果对比后发现2种模型对PM_(2.5)的来源有较为一致的判定,工业源和燃煤源是该地区PM_(2.5)的主要来源,两者的总贡献率分别为42.1%(PMF)和33.3%(PCA)。除此之外,PMF单独解析出了Ba、Mn、Zn源,K、As、V源和重油燃烧源,PCA单独解析出了生物质燃烧源,不同的解析结果一方面与模型本身有关,另一方面与模型选择的化学成分有关。     

南充市大气细颗粒物PM_(2.5)的监测及污染控制研究

针对南充市大气细颗粒物PM_(2.5)的监测及其污染控制探讨问题。首先对PM_(2.5)的监测进行了介绍,在这里介绍了南充市污染气象的数据、南充市高坪区环境空气污染气象的数据和南充市三区环境空气的状况,然后探讨了南充市PM_(2.5)监测站网的建设,在这里同时探讨了国外PM_(2.5)监测站网概况和中国对PM_(2.5)监测站网的建设,最后对PM_(2.5)对环境产生的影响进行了总结,对南充市PM_(2.5)对大气层及气候环境产生的影响和PM_(2.5)进行了探讨。     

基于地理加权模型的我国冬季PM2.5遥感估算方法研究

为了分析冬季我国区域范围内近地面PM_(2.5)质量浓度时空分布特征,根据卫星遥感反演PM_(2.5)质量浓度的基本原理,综合考虑我国不同地区的PM_(2.5)污染特征的空间差异性,基于卫星遥感、气象模式资料及同期地面观测的PM_(2.5)质量浓度数据采用地理加权模型进行回归分析,研究构建了我国区域范围内近地面PM_(2.5)遥感反演模型.结果表明:在冬季暗像元反演AOD算法受限制的情况下,深蓝算法产品可以一定程度上弥补暗像元算法的不足,将二者有效融合能同时提高AOD产品的精度和空间覆盖度;利用地理加权回归模型进行全国区域PM_(2.5)遥感估算,既能体现全国PM_(2.5)时空分布的全局变化特性,又能从局部体现全国PM_(2.5)组分、污染程度及垂直分布结构特征的空间差异特性,基于地理加权回归模型的PM_(2.5)遥感反演结果(R2=0.7)明显优于多元线性回归模型(R2=0.56);2013年12月—2014年2月份全国PM_(2.5)空间分布呈现明显的区域特征,PM_(2.5)浓度较高的地方主要分布在华北南部、长三角中部和北部、华中东部及四川东部等地,西部和北部地区PM_(2.5)污染相对较轻;从时间变化来看,全国冬季12月份PM_(2.5)污染最重,1月份次之,2月份相对最低.这可为全国PM_(2.5)区域联防联控提供有力的信息支撑.     

阜康市PM_(2.5)和PM_(10)的质量浓度变化特征分析

通过对阜康市2015年1个区控点的PM_(2.5)和PM_(10)的连续自动监测数据分析得出:2015年阜康市大气颗粒物中PM_(2.5)、PM_(10)浓度日均值和小时值的最大值均出现在4月,日均值均超过了环境空气质量标准的二级标准限值;月均值最大值均出现在12月;PM_(2.5)的年均值超过了环境空气质量标准的二级标准限值;PM_(2.5)和PM_(10)冬季的日变化浓度高于其他三季,夏季最低。超标天数高值出现在1、2、11、12月,PM_(2.5)的污染程度比PM10严重;PM_(2.5)和PM_(10)的比值1、11、12月较大。     

京津冀大气污染的时空分布与人口暴露

经济的快速发展和城市化导致京津冀地区的空气质量不断恶化,已经引起学术界广泛的关注.为了揭示近年来京津冀地区大气污染状况,本研究基于中国空气质量在线监测分析平台发布的PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、CO、NO_2和O_3_8 h_max长期监测数据,采用统计学的方法分析了2014—2018年京津冀13个市这6种污染物的时空变化特征,结合各城市人口数据,评估了在此背景下该地区PM_(2.5)和O_3_8 h_max的人口暴露风险.结果表明:京津冀地区PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、CO和NO_2近年来整体上呈下降趋势,而O_3_8 h_max则呈上升趋势.总体而言,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、CO和NO_2表现为冬季最高、春秋季次之、夏季最低的特征,而O_3_8 h_max则表现为夏季春季秋季冬季的特点,并在月变化上呈倒"V"型,从1月份开始逐渐上升,在6月份达到峰值,而后又逐渐下降.空间上,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、CO和NO_2呈现南高北低的分布特征,而O_3_8 h_max在2014—2016年呈现北高南低的分布特征,但在2017—2018年则呈现南高北低的分布特点.此外,京津冀北部地区PM_(2.5)的来源主要是一次气溶胶,而二次气溶胶是中部地区PM_(2.5)的主要来源.除秦皇岛、承德和张家口外,其他城市细粒子在颗粒物中占的比重较大.随着近年来PM_(2.5)浓度的降低,暴露于高浓度的PM_(2.5)中的人口比例逐年减少,但距离年平均浓度限值还相差很远.除2014年外,暴露在O_3浓度超标情况下的人口在2015—2017年逐渐上升.     

大气自动监测中PM_(2.5)和PM_(10)倒挂成因及处理方法研究

PM_(2.5)是指环境空气中空气动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物,PM_(10)是指环境空气中空气动力学当量直径小于或等于10μm的颗粒物。从理论上来讲,在PM_(2.5)和PM_(10)监测过程中,PM_(2.5)的1小时平均质量浓度应该低于PM_(10),但是实际数据中还是会出现PM_(2.5)天于PM_(10)的情况,这就是PM_(2.5)和PM_(10)倒挂,本文将针对出现PM_(2.5)和PM_(10)倒挂的成瘾进行分析,并提出相应的处理方法。     

东北辽中南基地城市群PM_(2.5)污染特征研究

基于中国环境监测总站"全国城市空气质量实时发布平台"2014年和2015年的PM_(2.5)数据,探讨分析东北辽中南基地城市群PM_(2.5)污染特征。结果表明:研究期间鞍山和沈阳两市的PM_(2.5)污染最为严重,2014年和2015年的超标率分别为31.8%、35.6%和26%、34.5%;城市群PM_(2.5)浓度呈现出显著的冬高夏低、春秋平稳的基本特征,冬季均值高达70.4μg/m3,是一级浓度限值的2倍,而夏季均值低为31.6μg/m3;因人类活动对PM_(2.5)的影响,周末浓度高于工作日;2015年较2014年相比,PM_(2.5)在可吸入颗粒物中比重增加,对大气污染物的贡献显著,但从整体来看辽中南基地城市群的空气质量出现了明显好转。     

包头城区大气PM_(2.5)污染特征及来源解析

为探讨包头城区大气PM_(2.5)污染特征及主要来源,在包头城区设立4个采样点,于2015年12月-2016年9月采集大气PM_(2.5)样品,共获得160个有效样品,分析了PM_(2.5)及其无机元素、水溶性离子、元素碳(EC)和有机碳(OC)的质量浓度和污染特征。同时采集了包头城区土壤风沙尘、建筑施工尘、道路扬尘、煤炭燃烧尘、装备制造尘和金属冶炼尘等6类污染源,建立了包头市大气PM_(2.5)排放源成分谱。应用非负主成分回归化学质量平衡(NCPCRCMB)模型分析了PM_(2.5)来源。结果表明:观测期间包头市PM_(2.5)的年均浓度为80.58μg/m3,是中国《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)年均PM_(2.5)二级标准限值的2.3倍;大气PM_(2.5)的季节变化特征为春、夏、秋三季低冬季高,且冬季显著高于其他三季;大气PM_(2.5)主要来源于二次离子和道路扬尘(贡献率分别为34.37%和15.98%),其他污染源贡献率相对较小。     

邯郸市PM_(1.0)、PM_(2.5)污染特征及在线水溶性离子分析

对2014年12月—2015年2月邯郸市大气中PM_(1.0)、PM_(2.5)以及PM_(2.5)中的硝酸根(NO-3)、水溶性有机碳(WSOC)和硫酸根(SO2-4)进行在线监测。结果表明,PM_(1.0)中干性成分(PM_(1.0)_DRY)和包含水分的PM_(1.0)(PM_(1.0)_WET)分别占PM_(2.5)的74.0%和81.4%,PM_(1.0)为PM_(2.5)中的主要组成。利用锯齿型方法估算本地源和区域源对PM_(1.0)、PM_(1.0)~2.5、PM_(2.5)的贡献,得出区域源对PM_(1.0)的贡献为40.6%,明显高于对PM_(1.0)~2.5与PM_(2.5)贡献的32.3%和37.7%,因为PM_(1.0)直径小,在大气中存在时间较长、传输距离远。根据NO-3、WSOC、SO2-4与PM_(1.0)、PM_(1.0)~2.5的相关系数,推断NO-3、WSOC可能在PM_(1.0)生成,而SO2-4可能在PM_(1.0)~2.5中生成。     

重庆市大气颗粒物污染特征及影响因素分析

利用重庆市17个大气自动站实时发布的数据,对PM_(2.5)与PM_(10)污染特征、变化规律与气象因子的相关性进行了分析。结果表明:2013年PM_(2.5)和PM_(10)的年均值分别为70,106μg/m3,均超过国家Ⅱ级标准。月均值、季均值变化明显,总体均呈两头高中间低的"U"型分布。2013年PM_(2.5)占PM_(10)的比例较大,均值为65.8%,PM_(2.5)和PM_(10)的Pearson相关系数为0.974,在0.01的置信水平上(双侧)显著相关。PM_(2.5)、PM_(10)的浓度与气温、大气压极显著相关;PM_(2.5)、PM_(10)的浓度与降雨量、日照时数(时)显著相关。     

惠州:智能手段抑制扬尘污染

<正>臭氧、PM_(2.5),这些空气污染的"元凶首恶",如今越来越为人们所熟知,防治力度也越来越大。与之相比,被人们逐渐忽视的PM_(10),在一些地方开始有抬头迹象,其对空气污染的"贡献"丝毫不逊色于其他两个污染物。2013年以来,惠州空气质量排名稳定在全国前十、珠三角前三。然而,与之不太匹配的是,惠州PM_(10)年均浓度在珠三角排名有所下滑。为了抑制这种势头,惠州向智能要支撑。     

近20年来中国PM2.5污染演变的时空过程

本研究基于国控监测网络的PM_(2.5)实测数据、MODIS AOD数据以及气象参数(温度、风速、风向、边界层高度和相对湿度),综合考虑AOD与PM_(2.5)关系的季节性和区域性差异,构建了基于支持向量回归机(ε-SVR)与思维进化算法优化后的BP神经网络(MEC-BP)的二阶段PM_(2.5)浓度组合估算模型.在此基础上,分析了2000～2017年中国PM_(2.5)浓度的时空变化过程.结果表明,本研究提出的二阶段组合估算模型提供了中国2000～2017年内空间分辨率为1°×1°的月度近地面PM_(2.5)浓度的可靠估算,有效地弥补了中国地面监测网络在时间和空间上的空白(模型的决定系数R~2为0. 838,均方根误差RMSE为11. 512μg·m~(-3),平均绝对百分比误差MAPE为14. 905%,均方百分比误差MSPE为0. 243%,绝对误差MAE为6. 476μg·m~(-3),均方误差MSE为132. 519μg·m~(-3)).时间变化过程分析结果表明:①2014年是2000～2017年内中国PM_(2.5)浓度从持续缓慢上升到快速下降的关键转折点,其中,从2014年开始,PM_(2.5)浓度较高的北部沿海、东部沿海和长江中游地区的PM_(2.5)污染情况改善较明显.②然而,在研究时间范围内,全国仍有超过65%的区域PM_(2.5)年均浓度超过了二级限值(35μg·m~(-3)),虽然全国PM_(2.5)污染情况有一定程度地改善,但是空气污染形势依然严峻.     

宝鸡市PM_(2.5)中水溶性离子组分污染特征及来源分析

本文通过对2012年3月至2013年3月宝鸡市大气PM_(2.5)中各个水溶性无机离子组分的质量浓度进行研究,获得了水溶性离子的时间变化特征,并结合主成分分析方法讨论了不同离子的来源。结果显示,宝鸡市PM_(2.5)中水溶性离子主要由、和组成,分别占总水溶性离子质量浓度的40.47%、30.75%和15.07%;PM_(2.5)整体偏酸性。/比值随API指数的升高而增大,当空气质量较好时PM_(2.5)中硫酸盐居多,而随着空气污染发生硝酸盐逐渐增多并占优势。主成分分析结果表明PM_(2.5)中水溶性离子的主要来源有二次气溶胶、生物质燃烧和土壤尘。     

以GDP-PM2.5达标为约束的东莞大气环境容量及承载力研究

东莞市计划到2017年PM_(2.5)年均浓度达到国家二级标准(35μg·m~(-3)),GDP年均增长率至少不低于7%.面对复合型为特征的PM_(2.5)大气污染,传统的环境容量和承载力计算方法具有局限性.因此,本文基于经济、气象、能源、环境等关键信息,利用系统动力学(SD)建立了GDPPM_(2.5)宏观动态统计模型.考虑到PM_(2.5)年均浓度等统计值本身就是污染物不断生成又不断扩散、沉降达到动态平衡的综合结果.因此,SD模型可不从理化角度去模拟复杂的大气传输和扩散过程,而是通过引入各污染物的比例系数μ,构建转化率η,建立GDP、PM_(2.5)年均浓度、五大污染物(VOCs、SO2、NOx、NH3、一次PM_(2.5))排放量等变量之间的逻辑联系,为分析和预测工作奠定基础.同时,本文梳理了大气环境压力、承载力和容量的定义,强调了三者之间的相互作用、密不可分的动态关系,建设性地提出了度量承载力的11项指标(5个显性、6个隐性).最后,利用模型模拟预测了"综合治理"模式下2012—2020年间以GDP-PM_(2.5)达标为约束的五大污染物的大气环境压力、容量和承载力.结果表明,预计PM_(2.5)浓度达标约在2017年上半年,对应的SO_2、NO_x、VOCs、NH_3、一次PM_(2.5)容量分别为84987、138849、100875、7751、17402 t;承载力隐性部分各项阈值分别为GDP总量7074亿元、新增绿色GDP 737亿元、煤炭2120万t(以标煤计)、石油552万t(以标煤计)、天然气663万t(以标煤计)、新能源630万t(以标煤计);承载力显性部分各阈值(相对于2012年5年累积减排量)分别为SO264271 t、NOx128831 t、VOCs 108337 t、NH34070 t、一次PM_(2.5)35863 t.本研究为东莞市大气减排提供了具体目标和参考数值.     

社论

<正>灰霾与近地表臭氧(O_3)是影响我国空气质量的主要因素,已成为当前科学研究与污染控制的重点。2005年以来,我国"十一五","十二五"规划持续推进PM_(2.5)与灰霾污染治理,"十二五"期间,我国大气污染取得显著成效,PM_(2.5)、SO_2和NO_x浓度有所下降。当前,二次污染物对空气质量的影响越来越重要,大气污染呈现出复合型污染特征,二次有机气溶胶和近地表O_3的环境影响尤为显著。大气污染控制需从一次排放源控制向二次污染前体物削减转变,近地表O_3污染主要受控于VOCs与NO_x排放影