2017年广东省台风期间O3污染过程特征及影响因素分析

2017年7月25日至8月2日台风"纳沙"和"海棠"影响期间,广东省出现大范围O_3污染过程,分析了其变化特征和影响因素。结果表明,台风登陆前城市O_3污染逐渐加重,而台风登陆后O_3污染逐渐缓解,污染较重城市集中分布在广东省中部,主要是广州市、佛山市、江门市、东莞市、中山市、汕尾市和清远市。造成台风期间O_3污染的主要原因是:(1)双台风影响期间,广东省总体受海平面高压控制,以高温晴热天气为主,太阳辐射强、气温高、降水少,相对湿度较低,有利于本地光化学反应进行;(2)受台风外围下沉气流影响,垂直方向扩散条件不利,而平流层O_3有可能向下运输;(3)台风登陆阶段,近地面风向以偏北风为主导,且风速小,导致O_3浓度出现明显的上升。     

嘉兴市大气污染特征及区域传输影响研究

对嘉兴市2013—2017年的大气污染特征进行了分析,同时研究了区域传输对其PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2和SO_2的影响和嘉兴市O_3生成的主要原因。结果表明,自2013年以来嘉兴市PM2.5逐年下降,重度污染及以上天数逐年减少,环境空气质量总体呈逐年好转趋势。截至2017年,PM_(10)、NO_2、SO_2和CO均已达到《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准,但PM_(2.5)和O_3仍未达标。2017年,周边地区(苏州市、湖州市、上海市、杭州市、绍兴市和宁波市)对嘉兴市PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2和SO_2的传输贡献分别为36.2%、31.9%、25.6%、26.7%,季节差异较大,建议根据区域传输的季节性变化,制定针对性的联防联控措施。嘉兴市O3污染主要受挥发性有机物(VOCs)控制,应重点控制VOCs排放,辅以控制NO_x排放。     

基于后向轨迹的平潭大气污染输送来源研究

利用全球资料同化系统(GDAS)数据和拉格朗日混合单粒子轨道(HYSPLIT)模式,分析了2016年12月至2017年11月平潭不同季节和O_3超标日的气流后向轨迹。结合聚类分析和平潭空气监测数据,分析各季节不同气流类型对污染物浓度的影响,利用潜在源贡献因子(PSCF)法和浓度权重轨迹(CWT)法分析O_3污染潜在源区。并以2017年4月28—30日平潭O3_污染为例研究O_3污染过程。结果表明:影响平潭的气团来源季节差异性较大,受内陆地区气流影响时O_3浓度明显高于受海洋型气流影响。平潭O_3潜在源区主要集中在江苏、上海,其次为江西及福建内陆。江西中部、福建中北部及沿海地区的污染物外来输送对2017年4月28—30日期间平潭O_3污染具有一定的贡献。可见,加强大气污染区域联防联控对O_3污染防治具有重要的意义。     

杭州市G20峰会保障期间PM2.5和O3污染特征与区域传输影响研究

分析了2016年杭州市G20峰会保障期间(8月24日至9月6日)的环境空气质量,利用WRF-CMAQ模型研究了区域传输对杭州市G20峰会保障期间PM_(2.5)和O_3污染的影响。结果表明,G20峰会保障期间,杭州市PM_(2.5)日均质量浓度平均值为31.3μg/m~3,逐日浓度均达到《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准(75μg/m~3)的要求,8月31日出现PM_(2.5)浓度上升趋势,9月1日达到最高47.0μg/m~3;O_3最大8h质量浓度平均值为159.9μg/m~3,8月24日至25日和8月28日至31日两个时段O_3浓度出现了超过GB 3095—2012二级标准(160μg/m~3)的情况。杭州市本地减排对PM_(2.5)浓度下降贡献70%,浙江省其他地市贡献16%,江苏省、上海市以及安徽省与江西省分别贡献了8%、4%、2%,区域联防联控对杭州市PM_(2.5)浓度的改善具一定的作用。精准控制上风向O_3前体物排放可在一定程度上缓解杭州市的O_3污染。     

西安城区大气O3及其前体物的周末效应季节差异

利用2015—2017年西安城区4个环境空气质量监测自动站的O_3和NO_x观测数据及2015年夏秋季挥发性有机物(VOCs)的观测数据,分析了O_3和NO_x周末效应的季节差异及其产生原因。结果表明,西安城区春季、夏季和秋季存在O_3周末大于工作日而NO_x周末小于工作日的周末效应,且夏季和秋季在p0.05的水平下差异显著;冬季出现了O_3工作日大于周末而NO_x工作日小于周末的周末效应,但在p0.05的水平下差异并不显著。在不考虑平流层垂直输送的情况下,近地面O_3的产生取决于NO_x和VOCs前体物的共同光解速度。西安城区属于VOCs敏感区,周末机动车出行数量下降造成NO_x排放减少使NO对O_3的抑制效应减弱,这是西安城区夏秋季周末效应的主要原因。     

不同气氛下微米捕集器的离线再生

基于NO_2、NO_2/O_2以及O_3与PM的化学反应模型,探究了气氛对微粒捕集器(DPF)离线再生效果的影响。研究结果表明,NO_2/N_2的气氛下,PM的起燃温度为250℃,而在NO_2/O_2/N_2气氛下,PM的起燃温度降至150℃左右,但在O_3/N_2气氛下,PM可在低于100℃的再生温度下起燃。在3种气氛下,DPF的再生效率受再生温度的影响均较为明显。当再生温度较低(≤250℃)时,O_3/N_2气氛下,DPF的再生效果最好,且实现完全再生的时间最短;当再生温度较高(250℃)时,NO_2/O_2/N_2气氛下,DPF再生效果最好,且温度越高,实现完全再生的时间越短。在所选的再生温度范围内,O_3/N_2气氛下的壁面最大温度梯度峰值均高于NO_2/N_2和NO_2/O_2/N_2气氛,但远小于DPF安全的温度梯度极限。     

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。     

APEC会议前后内蒙古重点城市的污染物特征及历史同期对比研究

利用2013年、2014年10月1日至11月13日的污染物浓度监测资料,重点研究了APEC会议前后内蒙古重点城市呼和浩特市.包头市的污染物特征,并与历史同期进行对比。结果表明:(1)APEC会议期间(11月1—12日),呼和浩特市污染日为0d,包头市污染日为2d,比2013年同期分别下降100%、75%;(2)研究期间、呼和浩特市、包头市各污染物日均浓度随时间的变化趋势相似。2014年10月25日政府启动防控措施,两城市各污染物日均浓度明显下降,大幅低于2013年同期;(3)减排前,2014年10月22—24日为呼和浩特市、包头市持续污染期。主要污染物PM_(10)、PM_(2.5)的小时浓度特征与2013年同期相似;(4)不利的气象条件造成2013年10月22日至11月上旬内蒙古重点城市持续空气污染。2014年同期气象条件更差,但10月25日实施减排后,空气污染物迅速消散。     

珠江三角洲PM_(2.5)高污染天气的区域污染特征分析

利用珠江三角洲(简称珠三角)58个监测点位2013—2015年的CO、SO_2、NO_2、O_3、PM_(10)、PM_(2.5)浓度数据,对珠三角PM_(2.5)高污染天气的污染物分布特征进行研究,以期更深入地揭示珠三角PM_(2.5)的污染特征。结果表明:珠三角PM_(2.5)高污染天气主要发生在秋季(10月)和冬季(1月、12月);相对于冬季,秋季珠三角大气污染光化学反应更活跃;秋季珠三角PM_(2.5)高污染天气由一次污染和二次污染同步加强导致,污染防治难度大;冬季珠三角大气污染体现了高污染区域传输影响的特征,PM_(2.5)污染由高污染区域传输背景下的本地污染积累加强导致,佛山和广州一带尤为明显,是重点防治地区。     

绵阳重污染天气机动车限行对空气质量的影响研究

为应对2017年底绵阳出现的一次重污染天气,绵阳政府于2017年12月25日0时至29日12时首次实行了机动车尾号限行措施。利用2017年12月20日至2018年1月2日绵阳4个国控环境质量监测站点的CO、NO_2、SO_2、O_3、PM_(2.5)、PM_(10)的数据分析限行前后的污染物浓度变化特征,并结合气象数据进行污染成因分析。结果表明,大气颗粒物PM_(2.5)和PM_(10)是此次重污染天气的首要污染物,机动车尾号限行措施对PM_(2.5)和PM_(10)有一定的减排效果。机动车尾号限行措施对NO_2、SO_2、O_3具有明显的减排效果,而对CO几乎没有减排效果。限行前和限行期大气颗粒物主要来源于化学转化形成的二次颗粒物,而限行后则转为沙尘、扬尘等一次颗粒物。江油对绵阳大气颗粒物PM_(2.5)、PM_(10)影响很大,气流轨迹出现频率高,大气颗粒物浓度也高,有必要考虑进行区域联防联控。     

广州PM2.5污染特征及与气象因子的关系分析

基于2014—2016年广州PM_(2.5)浓度逐时观测数据,研究了广州PM_(2.5)污染变化特征及其与气象因子的关系,确定了影响广州大气能见度的PM_(2.5)浓度阈值。结果表明:(1)2014—2016年广州PM_(2.5)质量浓度平均为32.7μg/m3,广州1月PM_(2.5)污染最重,轻度、中度、重度污染频率合计达20.16%;(2)PM_(2.5)浓度与风速、降水、气温、能见度呈负相关,与相对湿度、气压呈正相关;(3)广州地区在南风的条件下PM_(2.5)浓度最低,风速小于2m/s的偏北风下易出现污染;(4)PM_(2.5)浓度与相对湿度共同影响广州能见度的变化,随着相对湿度的增加,PM_(2.5)浓度的敏感阈值不断减小,通常当PM_(2.5)高于37.3μg/m3时,控制PM_(2.5)对改善城市能见度成效相对缓慢,而当PM_(2.5)浓度低于此阈值时,降低PM_(2.5)将显著提高大气能见度。     

香港港口氮氧化物和臭氧的变化特征和周末效应

为了研究香港港口氮氧化物和臭氧(NO_2、NO_x和O_3)的周末效应,本文收集香港港口15年的污染数据进行统计分析。首先分析污染物的日变化特征,结果发现工作日NO_2和NO_x浓度高于周六,周六浓度高于周日的情形。与此相反,工作日O_3浓度低于周六,周六浓度低于周日。其次分析污染物年变化,结果表明近些年NO_2和NO_x呈降低趋势,O_3呈增加趋势。还发现NO_2、NO_x和O_3的周末效应减弱。然后使用线性回归分析光化学氧化剂(O_X,O_3+NO_2)的局地和区域贡献,结果发现受港口作业周期性变化的影响,O_X的局地贡献表现出工作日高于周六,周六高于周日的周末效应现象。最后分析了O_X局地贡献的昼夜差异,结果显示白天O_X局地贡献的周末效应明显强于晚上。     

台风登陆前珠三角地区近地面O_3浓度升高的原因初探

利用粤港澳珠三角地区空气质量监测网络的近地面大气污染物浓度观测数据,风、气温、气压和相对湿度等气象观测数据及水平分辨率为1°×1°的由美国国家环境预报中心(NCEP)提供的FNL全球分析资料中的再分析气象场数据,从前体物和光化学生成、水平传输、垂直传输的角度,对台风"妮妲"登陆前,珠三角地区近地面出现的O_3浓度高峰进行原因分析。结果表明:台风登陆前,珠三角地区云量较低,气温升高,相对湿度较大,同时前体物浓度升高,有利于本地O_3光化学生成,造成O_3浓度升高;但珠三角地区近地面风速很小,且以辐散为主,故水平传输不是造成O_3浓度大幅升高的原因;在台风靠近珠三角地区的过程中,珠三角地区受台风外围下沉气流控制,造成高层大气向近地面输送O_3,同时本地生成的O_3等各类大气污染物无法向上扩散而逐渐累积。以上因素最终导致台风"妮妲"登陆前珠三角地区近地面O_3浓度升高。     

重庆市主城区冬季PM_(2.5)空间分布模拟

PM_(2.5)以其对环境空气质量及人类健康的巨大威胁而逐渐引起了专家学者的关注。以西南地区典型山地城市——重庆市主城区为研究区,利用多元线性回归方法和地理信息系统(GIS)技术,基于2013—2017年冬季(1、2、12月)原重庆市环境保护局发布的17个空气环境监测站点实测数据,同时考虑自然及社会经济因素,构建了基于多因素的多元回归模型,模拟了重庆市主城区2013—2017年冬季PM_(2.5)平均浓度的空间分布状况。结果表明:PM_(2.5)浓度受多因素的影响,其中缓冲半径1 500m内建设用地面积、1 000m内林地面积、2 500m内产业点密度、1 500m内道路长度及高程影响较大;通过多因素与PM_(2.5)浓度的相关性建立的回归模型,能有效模拟PM_(2.5)浓度的空间分布特点,重庆市主城区冬季PM_(2.5)平均浓度的空间分布呈现中西部高、北部和东南部较低的格局;2013—2017年冬季PM_(2.5)平均浓度有下降的趋势,2015年冬季下降幅度尤为明显。此研究结果对探讨PM_(2.5)浓度的空间分布特点有一定的应用价值,可为减轻空气PM_(2.5)污染及提高城市空气质量提供重要的科学依据。     

环鄱阳湖城市群空气质量时空分布

为探索近两年环鄱阳湖地区12个城市(即环鄱阳湖城市群)空气质量时空分布,运用统计学和地理信息系统(GIS)方法对2015年1月至2016年12月共24个月的空气质量监测数据进行分析,结果表明:(1)整体上,黄山污染天数最少,宣城最多,其余10个城市均存在不同程度的污染现象;O_3、PM_(10)、PM_(2.5)超标(超过《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准限值)天数分别占非优良天数的50.29%、32.37%和93.99%。(2)空气质量指数(AQI)呈环湖核心区高,环湖上围区和环湖下围区低的分布格局,且冬季AQI明显高于春夏秋三季。(3)环鄱阳湖城市群首要污染物在夏季主要为O_3,其余季节主要为PM_(2.5)。(4)环鄱阳湖城市群AQI与PM_(2.5)相关性最显著,且PM_(2.5)与O_3、NO_2、SO_2均呈正相关,体现了前体物的二次转化对PM_(2.5)的显著影响。     

杭州市主要温室气体浓度变化特征

通过在线观测获得2012年杭州市华家池环境空气测点的两种主要温室气体(CH4和CO2)数据,以研究杭州市CO2、CH4的浓度变化规律及源与汇对其的影响。结果表明:(1)2012年,华家池环境空气测点CO2、CH4年日均值分别为835、1.47mg/m3。(2)CH4和CO2呈现较明显的日变化趋势,7:00左右达到最大值,15:00左右达到最小值。(3)CO2月均值较低的月份为7—9月,较高的月份为11—12月;CH4月均值较低的月份为7—8月,较高的月份为10月。CO2浓度在冬季最高,而CH4浓度在秋季最高,两者浓度在夏季均最低。CO2浓度变化主要受光合作用影响,而CH4浓度变化主要受·OH浓度影响,两者均受大气对流作用影响。(4)Spearman相关性分析表明,CO2和CH4浓度变化趋势较一致;CO2与气温具有显著负相关性,与SO2、NO2、PM10具有显著或极显著的相关性;CH4与风速具有负相关性,与PM10具有显著相关性。     

汾渭平原采暖期与非采暖期大气环境质量时空变化特征研究

采暖期重污染天气频发,成为大气环境质量改善的难点。汾渭平原刚被划为中国环境治理的重点区域,大气污染形势十分严峻。基于2014—2018年PM2.5、SO_2、NO_2、O_3和CO等污染物监测数据及空气质量指数,分析了汾渭平原采暖期和非采暖期大气环境质量的时空变化特征。结果表明:(1)采暖期PM_(2.5)、SO_2、NO_2和CO浓度均高于非采暖期,非采暖期PM_(2.5)相比采暖期低42%～54%,采暖期SO_2、NO_2和CO的平均浓度分别是非采暖期的2.7、1.5、1.6倍,而非采暖期O_3平均浓度是采暖期的2.2倍;(2)PM_(2.5)和SO_2为采暖期首要污染物,O_3为非采暖期首要污染物;(3)采暖期和非采暖期三省交界处和临汾的PM2.5浓度均较高,采暖期气态污染物的空间分布与非采暖期基本相似,其中SO_2浓度的空间分布为山西境内河南境内陕西境内;(4)采暖期PM_(2.5)与SO_2、NO_2、CO浓度均呈正相关,与O_3呈负相关,非采暖期SO_2、NO_2和CO随PM_(2.5)浓度呈一致变化趋势,均先上升后下降,与采暖期的变化趋势并不相同;(5)采暖对PM_(2.5)和SO_2的年平均贡献率分别为34.9%和42.1%。     

无锡市区大气污染物污染特征及影响因素研究

利用2014年无锡市区的6种大气污染物浓度和气象因子等监测数据,研究了无锡市区各种大气污染物的污染特征及其影响因素。结果表明:(1)无锡市区PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度的季节变化特征为冬季最高,夏季最低;O_3浓度表现为夏季最高,冬季最低。就全年的综合情况而言,颗粒物污染,尤其是PM_(2.5)污染最严重。(2)PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度间两两呈正相关;PM_(2.5)、SO_2、NO_2、CO浓度均与O_3浓度呈负相关。(3)温度与PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度呈负相关,与O_3浓度呈正相关;相对湿度与PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、O_3浓度呈负相关,与CO浓度无相关性;风级与PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度呈负相关,与O_3浓度无相关性。降水有利于PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、O_3浓度的降低,但对CO浓度影响不大。(4)无锡市区空气质量周末比工作日差。NO_2、SO_2浓度周末低于工作日,O_3浓度周末高于工作日,呈现明显的"周末效应";PM_(2.5)、CO浓度周末高于工作日,未出现"周末效应"。     

O_3/H_2O_2体系降解水中青霉素G的效能及其降解机理

为探讨O_3/H_2O_2体系降解水中青霉素G(PCN)的效能及其降解机理,分别考察了在降解过程中pH、O_3投加量和H_2O_2投加量对PCN和COD去除效果的影响,通过实验数据得出了PCN降解动力学方程;并采用傅里叶红外光谱和液相色谱-质谱联用分析探讨了PCN在O_3氧化过程中的中间产物变化及其降解规律。结果表明:在初始ρ(PCN)为25 mg·L~(-1)、pH=10、O_3投加量为1.48_(g·)L~(-1)、H_2O_2投加量为7.84 mmol·L~(-1)、温度为20℃的条件下,反应10 min后PCN可全部被降解,反应3h后COD的去除率达到71.9%;O_3的反应级数为0.697 3,在降解过程中,O_3初始浓度对反应速率的影响最大;反应活化能为E_a=27.59 kJ·mol~(-1)该反应活化能较低,说明此反应容易发生;经氧化降解后,PCN的抑菌结构被破坏,并且产物中可能含有羧酸类和胺类化合物。以上研究结果对解决水体中PCN污染问题具有参考价值。     

静稳气象条件下的细颗粒物垂直结构特征研究

基于Mie散射激光雷达探测数据及地面细颗粒物(PM2.5)观测资料和常规气象观测资料,利用logistic曲线计算了混合层顶高度,进一步分析了边界层内混合层以上区域大气消光系数廓线在静稳气象条件下的垂直结构。结果表明:(1)通过高斯误差函数构造数学模型可以将边界层内混合层以上区域进一步细分;(2)成都在轻度污染、中度污染、重度污染和严重污染4类静稳气象条件下大气消光系数廓线自下而上一致呈现出混合层、缓降层、过渡层和自由大气的垂直结构特征;(3)分析一次典型灰霾过程发现,PM2.5对混合层顶高度有显著影响,两者之间存在显著的负相关关系,而对缓降层顶高度和过渡层顶高度影响不大。