太原市城区大气PM_(2.5)和PM_(10)时空分布特征

研究太原市城区大气颗粒物质量浓度时空变化规律,可以为实施更有效的大气污染综合治理手段提供科学依据。以太原市9个国家空气质量自动监测站的数据为基础,运用统计分析和Kriging插值法,对太原市城区2019年大气颗粒物的时空分布进行了分析。结果表明,2019年太原市城区PM_(2.5)和PM_(10)年均质量浓度分别为56μg·m~(-3)和107μg·m~(-3),是国家二级标准限值的1.60、1.53倍,以PM_(2.5)和PM_(10)为首要污染物占总超标天数的44.03%和12.58%;PM_(2.5)/PM_(10)年均值为0.52,PM_(2.5)对PM_(10)贡献较大;PM_(2.5)季平均质量浓度为冬季(87μg·m~(-3))秋季(50μg·m~(-3))春季(49μg·m~(-3))夏季(34μg·m~(-3)),PM_(10)为冬季(123μg·m~(-3))春季(120μg·m~(-3))秋季(98μg·m~(-3))夏季(64μg·m~(-3));PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度月变化呈U型,二者平均质量浓度1月最高,8月最低;PM_(2.5)和PM_(10)24h质量浓度变化呈"单峰单谷"型,峰值在10:00,谷值在17:00;取暖期PM_(2.5)与CO、SO2和NO_2相关性高于其他时段;太原市城区PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度空间分布总体上呈北低南高之势,PM_(2.5)春夏秋季的空间分布格局与太原市城区生产、生活、交通干道分布格局比较吻合。以上结果提示秋冬季是太原市城区颗粒物治理的关键时期,位于南部的小店和晋源区为重点防控治理区域。     

北京城市森林PM_(2.5)质量浓度特征及影响因素分析

以北京西山森林公园为林内观测点,北京海淀植物园为林外对照点,研究城市森林PM_(2.5)质量浓度变化特征,并对其影响因素进行分析。结果表明,林内外PM_(2.5)质量浓度日变化呈"双峰双谷"型,8:00和21:00左右是一天中的两个峰值,15:00和4:00左右是一天中的两个谷值,PM_(2.5)质量浓度林内(104.02μg·m~(-3))林外(82.52μg·m~(-3))。一年中PM_(2.5)质量浓度在冬季最高,春季次之,夏季最低,PM_(2.5)质量浓度年变化林内为冬季(115.46μg·m~(-3))春季(112.39μg·m~(-3))秋季(106.37μg·m~(-3))夏季(81.87μg·m~(-3)),林外为冬季(97.35μg·m~(-3))春季(94.07μg·m-3)秋季(93.17μg·m~(-3))夏季(61.86μg·m~(-3))。气温、降雨均与PM_(2.5)浓度呈负相关。晴天时,温度高、空气对流旺盛,PM_(2.5)浓度较低;降水对PM_(2.5)有很好的消减作用;风有驱散PM_(2.5)的作用。在高温高湿天气下,PM_(2.5)浓度高于其他天气情况。该研究可以丰富森林净化大气的理论,为环保部门相关政策的制定提供依据。     

广州市城郊森林公园雨季空气颗粒物浓度特征

城市森林公园作为人们游憩、运动的重要场所,其空气质量倍受市民关注。选择广州市城郊梯度上4个森林公园,采用定位对比观测方法,分析了雨季典型晴天森林公园林内空气颗粒物(TSP、PM_(10)、PM_(2.5)、PM_(1.0))质量浓度日变化特征及其在城郊梯度上的规律,结果表明,(1)雨季典型晴天,4个森林公园林内的TSP、PM_(10)与PM_(2.5)质量浓度日均值均达到国家环境空气质量一级标准,且PM_(2.5)浓度低于夏季晴天广州城区浓度。4个公园林内PM_(2.5)/PM_(10)的均值范围为0.31~0.45,也表明公园受污染程度均较轻。(2)公园林内各粒径颗粒物质量浓度均值在城郊梯度上均表现出显著差异(P0.05)。市区及市北缘的森林公园林内TSP、PM_(10)质量浓度显著大于郊区森林公园,而PM_(2.5)与PM_(1.0)质量浓度为游客人数最多的市北缘森林公园显著大于市区和郊区森林公园。(3)森林公园林内TSP、PM_(10)、PM_(2.5)、PM_(1.0)质量浓度的日变化趋势均呈先下降后上升,在14:00—16:00达到最小值,4个公园各粒径颗粒物质量浓度日变幅皆以白云山最大。(4)在监测时间范围内,大夫山森林公园空气颗粒物质量浓度受多气象因子共同影响,温度、湿度、气压等对其影响均达到极显著或显著水平。基于上述分析认为,雨季晴天城郊梯度4个森林公园皆适宜休闲游憩,远离市中心、游客人数适中以及有湖泊等水源多的公园为更好的选择。     

园林植被对交通排放PM_(2.5)浓度影响研究

已有研究发现汽车尾气和道路扬尘已成为城市大气PM_(2.5)的重要来源之一,植被拦截被认为是去除大气颗粒物的有效手段之一。为了解道路两侧园林植被对道路交通排放的PM_(2.5)浓度扩散的影响,选择园林植被生长最茂盛且雨水较少的9月,在北京北五环路旁的奥林匹克森林公园内沿平行五环路和垂直五环路进行了布点采样,并结合ADMS扩散模型进行研究。北五环是北京最繁忙的交通主干道之一,白天(7:00—18:00)每小时单方向机动车流量达5 000辆以上。研究结果表明,晴天、雨后晴天、污染天公园内大气PM_(2.5)质量浓度分别为(84.3±23.6)、(62.1±12.7)、(246.1±60.5)μg?m~(-3)。垂直五环路和平行五环路的各监测点PM_(2.5)质量浓度无显著差异,但在局地为弱南风条件下,PM_(2.5)质量浓度自南向北有略微降低的趋势。由道路汽车排放的PM_(2.5)随着与公路之间距离的增加而呈指数型下降。ADMS模拟表明晴天和污染天由道路汽车排放的PM_(2.5)对公园内环境大气PM_(2.5)质量浓度的直接贡献不超过2%;但雨后晴天道路交通排放的PM_(2.5)贡献较大,可达25%。园林植被对降低交通排放PM_(2.5)浓度的作用并不显著,其主要作用是对PM_(2.5)进行空间隔离,然后利用大气扩散稀释作用降低由交通排放的PM_(2.5)在环境大气中的质量浓度。     

乌鲁木齐大气细颗粒物PM_(2.5)水溶性离子浓度特征及其来源分析

大气细颗粒物PM_(2.5)是危害人体健康和环境最主要的空气污染物之一,对其水溶性离子的研究是一项非常必要而迫切的工作。文章对乌鲁木齐市中心区域树木年轮实验室和黑山头2013年1月-2014年2月期间采集的大气细颗粒物样品,利用离子色谱仪分析了其中的水溶性离子分布特征,采用硫转化率(SOR)、离子相关性分析等分析其可能来源,结果表明:年轮室和黑山头PM_(2.5)中总离子浓度平均值分别为88.03和65.11μg·m~(-3),分别占PM_(2.5)质量浓度的51.21%和33.8%。年轮室各种离子的季节变化明显:SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-和NH_4~+表现为冬季秋季春季夏季,Na~+表现为冬季秋季夏季春季,Ca~(2+)表现为秋季夏季春季冬季。SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+是PM_(2.5)中主要的离子,(NH_4)_2SO_4、NH_4HSO_4和NH_4NO_3是乌鲁木齐PM_(2.5)中水溶性组分的可能结合方式。Cl~-和K~+主要来源于化石燃料和生物质的燃烧排放,Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来自土壤、二次扬尘和燃煤。乌鲁木齐大气PM_(2.5)中ρ(NO_3~-)/ρ(SO_4~(2-))为0.40,说明目前固定排放源仍然是乌鲁木齐大气污染物的主要来源。本研究为更深入了解乌鲁木齐市颗粒物污染现状提供参考,同时为确定乌鲁木齐市大气污染治理重点、制定大气污染防治规划提供依据。     

太原市大气颗粒物PM_(10)和PM_(2.5)多时间尺度变化规律研究

选取太原市城区10个监测点2014—2016年PM_(10)和PM_(2.5)日变化数据,分析和探讨了其时空变化特征,及其与人类经济活动的同步性规律;采用小波连续变换的功率谱方法识别颗粒物周期变化特征,采用可视化主成分分析法识别不同时间尺度下颗粒物变化的影响因素。结果表明,太原市大气颗粒污染物PM_(10)和PM_(2.5)质量浓度的变化存在明显的时空差异,新兴经济发展区较传统老工业区污染严重,颗粒物污染程度在冬季较为严重。小波分析结果显示,PM_(10)和PM_(2.5)时间序列的变化周期均以4~8 d的短周期为主(P0.05),污染物的质量浓度变化与城市经济活动的周波动变化相一致;PM_(10)和PM_(2.5)质量浓度最大值出现在周波动的中间时段,最小值出现在周末。可视化PCA结果揭示,大气颗粒物PM_(10)和PM_(2.5)季节性波动均受冬季影响较强;周波动周期内均受周三影响最大;一天之内PM_(10)和PM_(2.5)质量浓度分别受夜晚和早晨影响最大,但白天颗粒物质量浓度变化是造成其日变化特征的主要因素。研究结果有利于从不同时间尺度辨析能源城市大气颗粒物污染的多变特征,有针对性地开展大气污染防控,也可为管理部门制定相关标准和规范提供科学依据。     

北京市中心城区PM_(2.5)长期变化趋势和特征

利用2008—2015年北京中心城区PM_(2.5)质量浓度数据,采用统计分析方法对其长期的污染变化趋势和特征进行了分析。结果表明,PM_(2.5)多年年均质量浓度为95.4μg?m-3,其总体变化趋势是改善的,各年改善程度不同,年均改善幅度约为2.85%,按照此速度,要解决北京的灰霾污染,尚需约18 a的时间。春季各年PM_(2.5)污染维持平稳的趋势,夏季和秋季呈逐年递减的趋势,而冬季则呈逐年上升的趋势,冬季的污染来源和排放控制应引起重视。从小时变化的特征看,春、夏、秋、冬各季的PM_(2.5)小时质量浓度最低值一般出现在日落前的2~3小时,而最高值分别出现在09:00、07:00、00:00和22:00点;春、夏季PM_(2.5)易在早晨累积,小时平均质量浓度日较差不甚明显,秋、冬季易在半夜累积,小时平均质量浓度日较差较明显;研究提示,为了健康,秋、冬季尽量不要在夜间进行户外运动。从健康暴露来看,"不健康"以上平均暴露水平占58.5%,处在非常严重的污染水平,暴露频率总体呈维持或改善的趋势;达到"警戒状态"的极端污染日平均暴露频率为4.4%,暴露频率呈不降反升的趋势。     

高原城市昆明PM_(2.5)中碳组分污染特征及来源分析

为研究昆明市大气细颗粒物(PM_(2.5))中碳组分特征,于2014年7月21—27日、2014年10月27—11月2日、2014年1月9—15日、2015年4月14—20日采集了昆明中心城区3个采样点的大气PM_(2.5)四季样品,采用IMPROVE热光分析法准确地测量了样品的有机碳(OC),元素碳(EC)及其中的8个碳组分含量,分析了OC和EC的时空变化特征、相关性关系及其比值特征,并采用因子分析方法研究了主要排放来源对总碳的贡献.结果显示,昆明城区的OC和EC年平均浓度分别为17.83±9.57μg·m~(-3)、5.11±4.29μg·m~(-3),OC浓度显示冬季≈春季秋季夏季的变化趋势,EC浓度显示冬季春季≈秋季夏季的变化趋势,OC与EC浓度季节分布的不一致反映了两种不同性质碳组分排放源之间可能存在差异.从空间分布上来说,OC和EC均呈现金鼎山(工业区)东风东路(交通密集区)西山森林公园(清洁对照区)的特点,与PM_(2.5)的空间分布规律保持一致.OC和EC的相关性在冬、春季较显著,而夏、秋季的相关性较弱.二次有机碳(SOC)对OC的贡献率在金鼎山、东风东路和西山森林公园的3个采样点分别为25.8%、23.7%和47.7%,SOC是总有机碳的重要组成部分.因子分析表明,4个季节燃煤、汽油车、柴油机排放及生物质燃烧对碳气溶胶贡献显著,都是碳组分的重要来源之一.其中,在常年尺度上,机动车排放和燃煤的混合贡献了碳组分的51.3%,是昆明城区碳气溶胶的最主要来源.     

采暖季4种结构的城市绿地对PM_(2.5)和PM_(10)的调控作用

为研究采暖季不同结构城市绿地对大气中PM_(2.5)和PM_(10)的调控作用及其与气象因子的关系,于2015年11月—2016年4月,选择滞尘效果较好的4种类型城市绿地和对照点,于07:00—21:00每隔2 h在4种绿地的中心位置同步观测其内部PM_(2.5)、PM_(10)、温度、相对湿度、风速以及光照强度,对比分析绿地内颗粒物质量浓度差异以及不同绿地类型对消减PM_(2.5)和PM_(10)的作用。结果表明:采暖期4种结构城市绿地内PM_(2.5)日均值大小表现为CK(112μg?m~(-3))乔灌草(108μg?m~(-3))大阔叶乔草(107μg?m~(-3))小阔叶乔草(106μg?m~(-3))针叶乔草(100μg?m~(-3)),PM_(10)为CK(23μg?m~(-3))乔灌草(226μg?m~(-3))小阔叶乔草(224μg?m~(-3))大阔叶乔草(223μg?m~(-3))﹥针叶乔草(211μg?m~(-3)),CK内PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度显著高于其他绿地类型(P0.05);PM_(2.5)和PM_(10)小时均值变化区间分别为81~133μg?m~(-3)和170~278μg?m~(-3),两者呈极显著相关(P0.01),都在09:00左右达到峰值,15:00左右达到最低值,而后至21:00一直呈上升趋势;采暖期PM_(2.5)和PM_(10)月均值稳步上升,但受大范围气象因素影响显著;观测期间,对PM_(2.5)和PM_(10)平均消减率按大小排序为针叶乔草乔灌草小阔叶乔草大阔叶乔草,且针叶乔草的消减率显著高于其他绿地类型(P0.05);4种结构城市绿地对PM_(2.5)和PM_(10)的消减率都与温度呈显著负相关(P0.05),仅有PM_(2.5)的消减率与湿度呈显著正相关(P0.05),与风速和光照相关性不显著。在城区绿地建设中,可加大针叶乔木的配置以降低大气颗粒物质量浓度。     

乌鲁木齐气溶胶粒径分布及细颗粒物(PM_(2.5))浓度变化分析

利用乌鲁木齐市中心区域气象局和黑山头2013年1月1日-2014年2月28日期间Grimm180在线监测数据,对乌鲁木齐市大气气溶胶数浓度和PM_(2.5)质量浓度的分布特征及其影响进行了分析,为深入了解乌鲁木齐市颗粒物污染现状,确定乌鲁木齐市大气污染治理重点,制定大气污染防治规划提供依据。结果表明,(1)气象局和黑山头气溶胶数浓度分布趋势一致,0.25~0.28μm之间的粒子数浓度最大;整体趋势表现为双峰型,第1峰出现在0.30~0.35μm之间,峰值分别为467.0和455.4 particle·cm~(-3);第2峰出现在4.0~5.0μm之间,峰值较小;粒径小于2.5μm的粒子数占到了粒子总数的99.88%;在粒径0.25~0.45μm范围内冬季气溶胶粒子数浓度最高,在粒径0.45μm范围内秋季气溶胶粒子数浓度最高;在粒径0.25~1μm范围内夏季气溶胶粒子数浓度最低,在粒径1μm范围内冬季数浓度最低;0.25~0.5μm粒径段内粒子占粒子总数的比例大小顺序为冬春夏秋;0.8~2.5μm之间不同粒径段的粒子占粒子总数的比例大小顺序为夏秋春冬;PM_(2.5)数浓度小时变化采暖期表现为双峰型,非采暖期为不太明显的三峰型。(2)观测期间气象局和黑山头PM_(2.5)平均质量浓度分别为61.77,43.42μg·m~(-3),日平均值超标率分别是30.81%和16.44%。采暖期气象局PM_(2.5)质量浓度小时变化呈现单峰,在19:00─21:00出现峰值;黑山头则呈现双峰,在6:00-8:00出现峰值,20:00出现一个不太明显的小峰;非采暖期气象局与黑山头PM_(2.5)质量浓度小时变化趋势一致,均表现为双峰型。两个站点PM_(2.5)质量浓度的季节变化均表现为冬季秋季春季夏季,特殊的地理位置和不同季节污染源的排放强度、气象条件是导致PM_(2.5)质量浓度随季节变化的主要原因。     

北京城区PM_(2.5)有机碳和元素碳的污染特征及来源分析

为研究北京城区PM_(2.5)中有机碳(OC)和元素碳(EC)的浓度水平、季节变化特征与主要来源,于2015年4月至2016年3月在北京西三环交通带附近采集4个季节PM_(2.5)有效样品95组,利用热光反射法测定了PM_(2.5)中OC和EC的质量浓度,并对OC/EC值、OC与EC相关性、二次有机碳(SOC)等特征及污染来源进行了分析.结果表明,采样期间PM_(2.5)平均质量浓度为(109.9±7.99)μg·m~(-3). PM_(2.5)中OC的年平均质量浓度为(13.49±4.32)μg·m~(-3),占PM_(2.5)的13.13%; EC的年平均质量浓度为(5.41±1.83)μg·m~(-3),占PM_(2.5)的5.2%.OC和EC平均浓度及OC和EC在PM_(2.5)中所占比例的季节变化特征均为冬季最高,秋季大于春季,夏季最低.4个季节PM_(2.5)中OC/EC比值均大于2.0,表明各季节存在二次有机碳(SOC)的生成,采用OC/EC最小比值法对SOC含量进行了估算,SOC年平均浓度为(6.88±1.10)μg·m~(-3),占OC含量的50.86%,冬秋季节的SOC浓度水平高于春夏季节.夏季SOC对OC的贡献率为62.22%,高于其他季节.相关性分析表明,OC与EC的相关性在春季(R2=0.9046)和秋季(R2=0.8886)高于夏季(R2=0.4472)和冬季(R2=0.6018),表明春秋两季OC与EC来源相似且相对简单.进一步对PM_(2.5)中8个碳组分质量浓度进行分析显示,北京城区大气碳质气溶胶主要来自汽油车排放和燃煤.     

广州大气PM_(2.5)中含碳组分的污染特征及来源解析

于2015年1月至11月在广州利用大流量大气颗粒物采样器采集细颗粒物(PM_(2.5))样品,并利用热光反射法(TOR)测定大气颗粒物中有机碳(OC)和元素碳(EC)浓度。结果表明,广州ρ(PM_(2.5))年均值为(69.5±35.6)μg·m~(-3),是GB 3095—2012《环境空气质量标准》中PM_(2.5)年均质量浓度二级标准限值(35μg·m~(-3))的2.0倍,表明广州大气细颗粒物污染严重。OC、EC和总碳气溶胶(TCA)的年均质量浓度分别为(8.31±4.53)、(3.56±2.72)和(16.85±9.60)μg·m~(-3),分别占PM_(2.5)质量浓度的13.2%、5.9%和27.0%,表明含碳组分是PM_(2.5)的重要组成部分。OC和EC浓度季节变化规律存在差异性,OC浓度在冬季最高,而EC浓度在秋季最高。OC和EC的相关性弱和比值高的特征结果表明冬季二次有机碳(SOC)污染最严重,其平均质量浓度为6.9μg·m~(-3),占OC质量浓度的62.4%。主成分分析结果表明,冬季和春季广州PM_(2.5)中碳组分来源较复杂,主要包括机动车尾气、燃煤和生物质燃烧,夏季碳组分的主导污染来源是燃煤和机动车尾气,而秋季碳组分主要来源于机动车尾气。     

合肥市主城区PM_(2.5)时空分布特征研究

城市PM_(2.5)时空分布特征研究对改善空气质量具有重要意义。利用2016年1月1日—2016年12月31日合肥市主城区10个国控空气质量监测站PM_(2.5)浓度、土地开发强度、道路交通等数据,基于Arcgis空间分析平台,探讨合肥市主城区PM_(2.5)时空分布特征及其与土地开发强度、道路交通的关系,可为地方政府改善空气质量提供科学依据。结果表明:(1)合肥市主城区PM_(2.5)浓度季节差异显著,由高到低依次为冬季、春季、秋季和夏季,秋、冬季PM_(2.5)浓度波动较大,而春、夏季PM_(2.5)浓度比较稳定;(2)污染天数呈现春冬多、夏秋少的规律,1月、2月、3月、11月和12月的污染天数比例均超过50%,重度以上污染天气主要出现在春冬季节,严重污染天气暂未出现;(3)1月PM_(2.5)浓度空间分布呈现"双峰多谷"的规律,庐阳区和滨湖新区是PM_(2.5)浓度高峰区,属于轻度污染;7月PM_(2.5)浓度空间分布呈现"双峰双谷"的规律,庐阳区和包河区是PM_(2.5)浓度高峰区,属于良好;(4)合肥市主城区PM_(2.5)浓度与绿地率、主干路长度和容积率有较强关联性;绿地率与PM_(2.5)浓度呈显著负相关,容积率与PM_(2.5)浓度有一定正相关关系,土地利用性质和其他因素综合影响PM_(2.5)浓度;交通流量大的主干路与PM_(2.5)浓度存在正向关系。中心城区通过增加公共绿地空间、合理控制容积率,加强公共交通和电动汽车的使用,可达到改善空气质量的目的。     

2017年春节期间北京市城区和郊区大气PM_(2.5)及其中多环芳烃的污染特征

为研究2017年春节期间北京市城区和郊区大气PM_(2.5)及负载多环芳烃(PAHs)的污染水平和污染特征,分别在北京城区和郊区各选一个监测点,采集大气中的PM_(2.5),采用重量法和超声提取-GC/MS对滤膜上的PM_(2.5)及多环芳烃的浓度进行测定.结果表明,春节期间城郊两地的大气PM_(2.5)和PAHs均呈多峰分布,PM_(2.5)均值分别为104.5μg·m~(-3)和104.6μg·m~(-3),无显著性差异;两地PAHs均值差异具有统计学意义(P=0.001).除夕日(CSFE)烟花集中燃放时段PM_(2.5)在城郊两地的日均浓度较前一日非集中燃放日均有明显升高.春节期间PAHs组成以4环和5环为主,二者之和占PAHs总量的80%以上,特征比值法显示城区污染主要来自燃煤和交通尾气的混合源,郊区燃煤占主导.     

高速公路PM_(2.5)中重金属季节变化特征及健康风险评估

以往的研究较多关注于城市环境空气PM_(2.5)的重金属污染特征和健康风险,而以交通源为主的相关分析较为匮乏。为探索高速公路环境空气PM_(2.5)中重金属季节变化特征,评价高速公路工作人员健康风险,于2018年3-10月分4次集中采集南昌市周边3条高速公路(昌樟、昌铜和温厚)服务区、收费站中环境空气的PM_(2.5)样品,运用电感耦合等离子体质谱联用仪(ICP-MS)监测了PM_(2.5)中6种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni)质量浓度,分析其季节变化特征,并利用地累积指数法(Igeo)、美国环保局推荐的健康风险评价模型,对环境空气PM_(2.5)中6种重金属的污染特征及人体健康风险进行评价。结果表明高速公路服务区和收费站环境空气PM_(2.5)质量浓度的季节变化特征表现为春季秋季夏季,PM_(2.5)中不同重金属元素质量浓度的季节变化表现出显著性差异。总体上,不同季节PM_(2.5)中重金属质量浓度表现为ZnPbCrCuNiCd,其中Cr的平均质量浓度为4.07×10~(-2)μg·m~(-3),远高于城市水平。地累积指数评价结果表明6种重金属均受到不同程度的交通源污染,其中Zn和Cd的污染程度分级为严重污染,而Cu、Cr和Ni在秋季表现出更为严重的污染程度。健康风险评价结果表明,高速公路收费站和服务区环境空气的PM_(2.5)中重金属不存在非致癌风险,而致癌风险评价中,PM_(2.5)中Cr的致癌风险评价值超过阈值10~(-4),具有致癌风险,Ni的致癌风险评价超过10-5,具有潜在致癌风险。环境空气PM_(2.5)中重金属的污染特征及致癌风险均表现为秋季高于春季和夏季,交通源引起的大气Cr和Ni污染应受到重视。     

云贵高原城市冬夏季PM_(2.5)与O_3相互作用机理——以贵阳市为例

在对环境细颗粒物进行治理的过程中,一些地区随着PM_(2.5)下降而出现O_3浓度增加的现象。分析两者的变化规律和影响因素,对云贵高原大气PM_(2.5)和O_3治理具有参考意义。利用贵阳2013—2017年PM_(2.5)与O_3监测数据及太阳辐射、温度等气象观测资料,采用对比观测方法分析大气复合污染中PM_(2.5)和O_3在不同季节相互作用的机理和变化特征。结果表明:不同气象条件下,PM_(2.5)和O_3的相互作用表现为:夏季,高浓度的O_3在较强的大气氧化条件下可促进二次颗粒物形成,增加环境中PM_(2.5)的浓度水平,两者表现为正相关(r=0.609,P0.01);冬季,较高浓度的PM_(2.5)削弱了太阳辐射,同时抑制O_3的产生,两者表现为负相关(r=-0.373,P0.01)。PM_(2.5)与O_3在不同季节的相互作用机理受温度和太阳辐射等气象因素影响,夏季光化学反应速率较高,O_3二次生成浓度相对较高,且多种污染物共存;冬季,采暖期细粒子排放增加,大气层结稳定促使PM_(2.5)在大气中累积,导致气溶胶光学厚度增大,削弱了到达地面的太阳辐射,加之贵阳冬季太阳辐射只相当于夏季的2/5,抑制了生成O_3的光化学反应,空气污染以PM_(2.5)为主。综上,贵阳大气复合污染的季节变化可由大气环境中PM_(2.5)和O_3的季节性相互作用决定。     

机动车排放对PM_(2.5)空间分布的影响研究

PM_(2.5)的大量存在已对人类生活和大气环境产生了重大影响,而机动车作为城市PM_(2.5)的主要污染源,已越来越受到人们的广泛关注。文章旨在研究机动车对道路两旁PM_(2.5)数浓度时空分布和影响情况。选取北京市西三环主干道旁校园、居民区、公园3类典型区域,分别在水平及垂直方向进行PM_(2.5)浓度连续监测,分析其分布规律,并采用相关分析方法讨论了交通主干道两旁车流量、车速与PM_(2.5)浓度分布之间的相关关系。结果表明,空间上,PM_(2.5)浓度在水平和垂直方向上的分布均呈现一定规律性。水平方向上,PM_(2.5)浓度变化整体的下降趋势明显。距离道路0~200 m之间平均下降幅度为5%,但0~50 m出现反常增大的现象,增大幅度高达8%,随着水平距离的继续增加,均匀下降,平均下降幅度为6.5%。垂直方向上,由于大气垂直结构复杂,不同垂直距离的PM_(2.5)浓度随高度递增变化不显著,呈波动趋势,其中1~10 m下降幅度为10%~11%,10~20 m的增大幅度为7%~11%,20~35 m的下降幅度不明显,PM_(2.5)浓度趋于稳定。时间上,PM_(2.5)浓度在7:00—9:00时间段受机动车流量影响大幅度上升,午间11:00-13:00 PM_(2.5)浓度变化不明显,13:00-15:00逐渐下降至白天的谷值点,19:00后受交通环境和逆温等大气条件两方面因素影响,PM_(2.5)又开始大幅度上升,达到峰值,约为白天最低浓度的2倍。数据显示,车流量与PM_(2.5)浓度在150 m处的相关性最好,0 m处相关性最弱;车流量变化与垂直高度上的PM_(2.5)浓度之间的相关性在10 m高处相关性最好,0 m处相关性最差。通过本文实验结果可知,水平方向50 m处的PM_(2.5)浓度值最高,垂直方向10 m处的PM_(2.5)浓度值最低,并且车流量的大小是影响道路两旁PM_(2.5)浓度高低的重要因素,尤其是在水平方向上相关关系更为明显,而车速的快慢与道路两旁PM_(2.5)浓度高低并无明显关系。     

济南市PM_(2.5)中金属元素的污染特征、潜在生态风险及来源分析

为探究济南市城区PM_(2.5)中金属元素的污染特征、潜在生态风险及主要来源,在济南市环境监测中心站开展为期一年不间断的PM_(2.5)样品采集,并对PM_(2.5)中的15种金属元素进行分析。结果表明,采样期间济南市城区PM_(2.5)的平均质量浓度为77.1μg·m~(-3),是国家《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级年标准的2.2倍,季节浓度由高到低为冬季秋季春季夏季。PM_(2.5)中15种金属元素的总质量浓度为3 751.0 ng·m~(-3),各金属元素浓度从高到低顺序为:CaFeKAlNaMgZnPbMnTiBaCuCrCdNi,其中前五位金属元素浓度之和占总金属浓度的88.0%。从季节变化看,Ca、Al和Mg3种元素浓度春季最高,夏季最低,Fe、K、Na、Zn、Pb、Mn、Ba、Cu、Cd和Ni浓度冬季最高,夏季最低。富集因子和地累积指数分析结果一致表明,济南市城区PM_(2.5)中Ca、Mg、Na、K、Fe、Ba、Ti、Ni、Cr和Mn主要来自土壤或地壳等自然源,Zn、Pb、Cu和Cd主要受人为活动影响。济南市城区PM_(2.5)中重金属总的潜在生态风险指数极强,其中Cd的潜在生态风险极强,Cu和Pb的潜在生态风险较强。主成分分析结果结合各类污染源特征排放因子分析表明,济南市城区PM_(2.5)中金属元素主要来自机动车尾气、燃煤、金属冶炼和自然源(地壳或土壤)四大源类。研究结果可为济南市PM_(2.5)中重金属污染风险评价和有效防控提供理论基础。     

华北典型城市PM_(2.5)中碳质气溶胶的季节变化与组成特征

2013年10月至2014年9月,在华北典型城市——河南新乡市市区采集4个季节大气PM_(2.5)样品,每个季节连续采样1个月,共获得样品124个。用热-光透射法(TOT)分析了PM_(2.5)中的碳质气溶胶组成,并用核磁共振(~(13)C-NMR)的方法测定了碳组分结构。采样期间PM_(2.5)、OC和EC的日平均质量浓度分别为(238±123)、(28.5±20.5)和(5.08±4.46)μg·m~(-3)。其中4个季节的TC与PM_(2.5)质量浓度高度相关,显示碳质气溶胶是新乡PM_(2.5)的重要组分,其季节平均质量浓度大小顺序为:冬季秋季春季夏季。OC/EC比值在2.78~16.20之间,平均值为6.33,说明新乡碳质气溶胶来源具有多样性。不同季节OC/EC比值的变化范围也有不同,其中春季变化范围最小,说明污染源相对比较稳定;冬季变化范围最大,最低值为2.78,最高值为16.2,显示了生物质燃烧贡献的重要性。核磁共振结果显示新乡市碳质组分的主要成分为烷基碳、羟基碳、烷基取代的芳香碳和芳烃或者酚醛树脂类碳。秋季羧酸类碳和氧取代芳烃或者酚醛树脂类碳明显增加,显示了生物质燃烧对城市秋季大气碳质气溶胶贡献的重要性;冬季羟基化合物增加主要来源于室内生物质燃烧;春季芳香类化合物增加,可能为汽车尾气排放源;夏季烷烃类碳明显增加,与植物生长和气候有关。     

郑州市大气PM_(2.5)中金属元素的污染特征

在郑州市区布设采样点,研究了郑州市PM_(2.5)中金属元素的污染特征、季节分布规律和富集因子。在1年的监测期中,PM_(2.5)的日平均质量浓度为87.4μg·m-3,日均质量浓度超过GB3095─2012日均值二级标准的天数占总监测天数的53%。PM_(2.5)的日平均质量浓度季节性特征表现为冬季秋季夏季春季。K、V、Mn等10种金属平均质量浓度与PM_(2.5)平均质量浓度呈明显正相关,相关系数范围为0.516~0.907。Na、Cr和Ti平均质量浓度与PM_(2.5)平均质量浓度呈明显负相关,相关系数均小于-0.6。郑州市大气PM_(2.5)中金属元素质量浓度较高的有Ca、Na、K、Mg、Al、Fe、Zn,质量浓度较低的有Cd、Hg、Ni、V等。冬季PM_(2.5)中Hg和Pb的平均质量浓度明显高于其他季节。金属元素总量中占比最高的是Ca、Na、K,这3种元素的比例和在4个季节中都大于65%。Cr、Cd、Pb和Hg的比例之和仅冬季超过2%。富集系数的研究表明郑州市大气PM_(2.5)中的Ti主要来自天然的土壤,K、Ca、Mg、Fe、V的来源是自然和人为因素的结合。Cu、Zn、Pb主要来源于人为排放,富集因子远远大于其它元素,是PM_(2.5)中主要的富集元素。Pb的富集因子在冬季最高,春季最低。对一次典型PM_(2.5)重污染情况进行分析,结果表明PM_(2.5)重污染时,金属元素的污染也相当严重,且其污染源相对复杂,非单一的污染来源。