连云港不同功能区挥发性有机物污染特征及臭氧生成潜势

2018年夏季和秋季对连云港城区不同功能区开展大气VOCs采样,利用预浓缩系统和气相色谱质谱联用技术分析定量了107种VOCs物种,并利用最大增量反应活性(MIR)估算了大气VOCs的臭氧生成潜势(OFP).结果表明,连云港市城区大气VOCs平均体积分数为(22. 1±13. 1)×10~(-9),C2～C4的烷烃和烯烃、丙酮及乙酸乙酯是主要的VOCs物种,占TVOCs含量的59. 8%～75. 8%.不同功能区VOCs浓度排序为工业区[(28. 4±13. 5)×10~(-9)]风景区[(21. 7±4. 4)×10~(-9)]交通居民混合区[(20. 8±7. 2)×10~(-9)].秋季VOCs浓度显著高于夏季,秋季工业区浓度最高(35. 4×10~(-9)),夏季风景区VOCs浓度最高(21. 5×10~(-9)).烷烃、含氧硫化合物和卤代烃是最主要的VOCs组分,分别占TVOCs浓度的35. 3%、26. 9%和15. 6%,受工业排放影响工业区含氧硫化合物含量显著高于风景区和交通居民混合区.通过T/B(甲苯/苯)探讨VOCs的来源发现,机动车和溶剂使用是城区大气VOCs的主要来源.功能区的OFP排序为工业区交通居民混合区风景区,烯烃对OFP的贡献最高,其次为芳香烃.     

华北地区冬季和夏季大气甲醛污染特征分析

为探究华北地区大气甲醛的污染特征,应用自主设计的一套大气甲醛在线分析仪,于2017年冬季和2018年夏季在山东省德州市开展大气甲醛综合观测实验.结果表明,德州站冬季和夏季大气甲醛小时浓度范围分别为0.15×10~(-9)～9.89×10~(-9)和0.43×10~(-9)～10.42×10~(-9),平均值分别为(3.04±1.70)×10~(-9)和(4.32±2.06)×10~(-9),结合日变化特征可知,白天甲醛、过氧乙酰基硝酸酯(PAN)和臭氧(O_3)具有较好的一致性,表明光化学生成是甲醛的主要来源;冬季夜间检测出的高浓度甲醛则表明一次排放也具有重要的贡献.此外,大气甲醛的浓度变化受相对湿度、光照、风速和湿沉降影响较大,并且湿沉降是大气甲醛去除的重要途径.     

大气光化学反应高发季节NO、NO2和O3污染特征

文章通过对广州番禺大气成分站(GPACS)2010-2016年的历史观测数据进行分析,结果表明,2013年广州地区光化学高臭氧事件发生次数最多,且均发生在夏秋季。2013年日O_3最大均值和日均值在10月最大,分别为103.02×10~(-9)和53.81×10~(-9)。NO和NO_2浓度在7月最大,日均浓度分别为5.90×10~(-9)和16.03×10~(-9),7月NO对O_3化学滴定最明显。夏秋季O_3峰值出现时间较晚,在18:00左右。O_3浓度随着NO_2/NO比值升高而升高。选取夏季NO、NO_2、O_3与NO_x进行非线性拟合,发现当NO_x浓度19.35×10~(-9)或者87.71×10~(-9)时,O_3为光化学氧化剂O_x的主体;当NO_x浓度19.35×10~(-9)而87.71×10~(-9)时,NO_2为光化学氧化剂O_x的主体。秋季大量的气溶胶污染对辐射进行衰减,导致O_3生成在较低辐射范围内主要处于太阳辐射控制区。夏秋季的风速整体较小,有利于污染物的积累。     

浙江临安大气本底站CO浓度及变化特征

利用基于光腔衰荡光谱(CRDS)技术自组装的大气CO在线观测系统,于2010年9月~2012年2月在浙江省临安大气本底站对大气CO进行了在线观测.结果表明临安站四季CO日变化明显受人为活动影响,分别在每日07:00~10:00和19:00~20:00出现峰值,夏季CO日平均浓度和振幅均最低,分别为314.3×10-9±7.6×10-9(摩尔分数,下同)和50.1×10-9±47.9×10-9.该站全年大气CO浓度呈现冬春季高、夏季低的趋势,与北半球瑞士Jungfraujoch站、青海瓦里关等站基本一致,但平均浓度明显高于其他国际站点,全年CO月均值振幅约为286.8×10-9±19.2×10-9.后向轨迹聚类和地面风结果分析表明,临安站非本底CO浓度主要来自于N-NNE-ENE扇区内城市及工业等人为排放所引起.春、夏和冬季最大的浓度抬升均出现在ENE风向,冬季抬升值最大,约为106.3×10-9±58.0×10-9.     

上海市大气中非甲烷烃行为研究

经1993年7月～1994年4月对上海市区大气中非甲烷烃(NMHC)的测定,探讨了上海市大气中NMHC的浓度水平、浓度时间变化、浓度分布等状况。实验结果表明,上海市大气中NMHC的浓度日变化有比较明显的双峰形规律,即8:00～10:00和15:00～17:00各出现一次浓度高峰。上海市区大气中NMHC浓度,春季平均值为1.31×10~(-3)mg/m~3,夏季为2.00×10~(-3)mg/m~3,秋季为1.31×10~(-3)mg/m~3,冬季为1.29×10~(-3)mg/m~3,全年平均值为1.49×10~(-3)mg/m~3。根据对数正态分布检验的结果可以看出,上海市大气中NMHC并非来自单一类型的污染,而是多种类型的总体污染。     

杭州市臭氧污染特征及影响因素分析

为研究杭州市夏季臭氧(O_3)污染特征及其影响因素,统计分析了2013—2016年杭州市O_3监测数据与杭州市气象数据,并结合AIRS卫星O_3数据探讨了台风天气系统对杭州市近地面O_3浓度的影响.结果表明:2013—2016年,杭州市O_3污染逐年加重,O_3浓度高值持续时间延长.O_3浓度与太阳辐射、温度相关,每年5月和8月太阳辐射强、温度高,O_3污染最严重;全天O_3浓度呈单峰日变化,峰值出现在午后(~14:00)太阳辐射较强、温度最高时.杭州市在日降水为0且12:00—15:00太阳辐射通量均值高于200 W·m~(-2)天气条件下,风向为东、东北或东南风且风速低于3 m·s~(-1)时,O_3浓度相对较高,易出现超标情况.台风天气系统对杭州市近地面O_3浓度有明显影响,以2014年10号台风"麦德姆"为例,台风外围系统影响到杭州时,偏东气流可将杭州以东地区高浓度O_3输送到杭州,同时下沉气流导致污染物在近地层积聚不易扩散,造成近地层O_3浓度升高.     

广州番禺大气成分站复合污染过程VOCs对O3与SOA的生成潜势

通过对广州番禺大气成分站(GPACS)的历史观测数据进行分析,结果表明在P1(2011-09-02~2011-09-05)和P2(2012-06-12~2012-06-15)期间发生典型灰霾过程并伴有高臭氧(O_3)值事件的发生.在P1和P2复合污染过程中,日能见度变化范围分别为5.78~6.91 km和5.60~9.25 km,最大8 h O_3体积分数分别为92.14×10~(-9)和91.29×10~(-9).在检测到的55种挥发性有机物(VOCs)中,烯烃和芳香烃的活性最高,对等效丙烯浓度和最大O_3体积分数的贡献分别为41%、39%,28%、54%(P1过程)和35%、46%,22%、61%(P2过程).利用气溶胶生成系数(FAC)估算污染过程的二次有机气溶胶(SOA)的生成潜势,发现烷烃、烯烃、芳香烃对SOA的生成潜势分别占13.2%、21.4%、65.4%(P1过程)和4.6%、13.8%、81.6%(P2过程).甲苯、异戊二烯、乙苯、间/对二甲苯是对O_3与SOA生成贡献大的物种.污染物从城区的输送、持续静小风、高温低湿以及强烈辐射共同导致这两次灰霾过程中高臭氧浓度事件的形成.     

天津夏季边界层低层大气中PAN和O3的输送特征分析

采用在线仪器监测分析2017年夏季天津气象铁塔220 m观测平台大气中过氧乙酰硝酸酯(PAN)和O_3的体积分数,并结合气象观测资料和后向轨迹分析PAN和O_3的输送特征.观测期间PAN和O_3体积分数平均值分别为(0.73±0.56)×10~(-9)和(53±25)×10~(-9),最大小时体积分数分别为3.49×10~(-9)和137×10~(-9),PAN和O_3体积分数具有相似的日变化特征,白昼PAN和O_3浓度高于夜间,且PAN和O_3浓度相关系数(R2=0.52)显著高于夜间(R2=0.21).观测期间偏南风下PAN和O_3浓度最高,偏东风下最低,风玫瑰图和后向轨迹聚类分析都表明,来源于西南方向的气流轨迹对应的污染物浓度最高,途经渤海和河北、辽宁沿海地区的偏东气流对应的PAN和O_3体积分数最低,边界层内输送对PAN和O_3的体积分数分布起到了重要作用.     

长白山地区大气VOCs 的观测研究

为了解我国东北内陆背景大气中挥发性有机物(VOCs)的浓度水平和变化形式,采用3 步冷冻浓缩和GC/MS 联用技术对长白山地区大气中VOCs 进行了为期1 年的采样分析.结果表明,长白山地区大气中总挥发性有机物(TVOCs)年平均浓度为(181.7±69.6)×10-9C(碳单位体积比),其中烷、烯、芳香和卤代烃4 类物质的百分含量依次为43%、22%、31%和4%.烷烃类物质中异戊烷、2-甲基戊烷、正戊烷和3-甲基戊烷等机动车尾气或汽油挥发特征性物质浓度最高;芳香烃类物质中苯/甲苯的特征比值略高于机动车尾气排放特征比值0.5;烯烃类物质以植物排放的蒎烯、异戊二烯为主.从高浓度VOCs 种类分析,长白山地区大气VOCs 受汽车污染和森林排放双重控制.TVOCs 浓度年度峰值出现在春季,为(206.0±58.9)×10-9C;谷值出现在冬季,为(152.3±53.9)×10-9C.根据等效丙烯浓度的计算,烯烃对该地区O3 生成贡献最大,而含量丰富的烷烃、芳香烃则在光化学反应中贡献较小.     

华北农村夏季大气甲醛浓度变化特征

为研究华北农村大气污染状况,于2013年夏季和2014年夏季先后在华北两个农村站点——固城站、饶阳站,采用基于汉栖(Hantzsch)反应的在线甲醛荧光分析仪开展大气甲醛在线观测,结合同期φ(O₃)、φ(PAN)(PAN为过氧乙酰硝酸酯)、φ(CO)和光解速率系数等数据,分析φ(甲醛)日变化及其光解速率等特征. 结果表明:华北农村夏季大气甲醛污染较重. 固城站和饶阳站φ(甲醛)分钟均值范围分别为0.05×10-9 ~59.18 ×10-9和1.66×10-9 ~ 46.83×10-9,平均值分别为12.82×10-9±7.59×10-9和13.73×10-9±5.82×10-9,高于文献报道的国内外其他地区的观测值,与同期观测的φ(NO_x)相当. 两个站点φ(甲醛)具有典型的日变化特征,φ(甲醛)小时均值峰值(固城站为17.43×10-9,饶阳站为17.57×10-9)均出现在上午10:00左右,与φ(O₃)和φ(PAN)的日变化趋势相似,但峰值早1 h出现. 光解速率系数观测结果表明,两个站点甲醛光解过程主要发生在06:00—18:00,固城站甲醛小时光解量峰值(2.59×10-9)出现在11:00,饶阳站甲醛小时光解量于正午12:00达到峰值(3.00×10-9),甲醛光解成稳定分子的速率是光解成自由基速率的1.2~1.7倍. 研究表明,两个站点φ(甲醛)的变化主要受局地过程的影响,光化学生成是甲醛的重要来源.      

葫芦岛近地面臭氧变化特征分析研究

为进一步了解葫芦岛地区臭氧污染,以该市2014年-2016年臭氧(O_3)监测数据为基础分析了O_3浓度变化特征。结果表明:葫芦岛市O_3污染有明显的加重趋势;O_3污染天气集中出现在4～10月;O_3浓度的日变化特征呈现单峰分布,峰值出现在15:00,谷值出现在06:00; O_3前体物(NO、NO_2、CO)浓度休息日低于工作日,O_3浓度休息日高于工作日。日间为环境监测和预报的关键时期。     

大兴安岭南瓮河湿地类型对土壤中甲基汞分布的影响

甲基汞(methylmercury,MeHg)是所有汞(Hg)的化合物中毒性最强的有机物,其毒性远远大于无机Hg. MeHg可能通过食物链的传递进入人体,威胁人类健康.本研究以大兴安岭南瓮河国家自然保护区为研究对象,分析了中位沼泽、低位沼泽、岛状林、森林土4种湿地类型土壤样品MeHg含量分布差异以及土壤性质对MeHg含量的影响.结果表明:(1)总汞(THg)与MeHg含量变化趋势不一致,THg含量的高低顺序为:岛状林[(138. 76±101. 97) mg·kg~(-1)]森林土[(117. 57±32. 44) mg·kg~(-1)]低位沼泽[(71. 8±1. 42) mg·kg~(-1)]中位沼泽[(65. 11±26. 69) mg·kg~(-1)],而MeHg含量高低顺序为:岛状林[(1. 14±1. 15)μg·kg~(-1)]中位沼泽[(0. 87±1. 06)μg·kg~(-1)]低位沼泽[(0. 28±0. 06)μg·kg~(-1)]森林土[(0. 1±0. 05)μg·kg~(-1)];(2)岛状林和中位沼泽中MeHg的含量较高且随采样位点波动较大,低位沼泽和森林土中MeHg的含量较低,每个取样点之间变化较小;(3)沼泽湿地形成的时间越长,MeHg的含量越多,即中位沼泽[(0. 87±1. 06)μg·kg~(-1)]低位沼泽[(0. 28±0. 06)μg·kg~(-1)];土壤p H与MeHg的含量呈显著正相关(P 0. 05);含水率(WC)、有机质(OM%)、总碳(C%)、总汞(THg)含量在中位沼泽地区与MeHg含量呈显著的线性关系(P 0. 05);土壤p H、铵态氮(NH+4-N)含量在岛状林地区与MeHg含量呈显著的线性关系(P 0. 05).本研究阐明了不同湿地生态系统MeHg的分布特点及其影响因素,为全面评价湿地生态系统中MeHg积累及其环境风险提供了数据支撑.     

气相色谱-脉冲氦离子化检测法(GC-PDHID)分析大气中分子氢(H2)浓度

在商用Agilent7890A型气相色谱的基础上,通过自组装、集成及调试,建成了基于气相色谱-脉冲氦离子化检测器(GCPDHID,gas chromatography-pulsed discharge helium ionization detector)观测大气中H2浓度的高精度分析系统.系统采用保留时间定性,峰高定量,最低检测限约为1×10-9(摩尔分数,下同).对浓度约为600×10-9的标气重复进样140次用峰高定量的标准偏差优于0.3×10-9.系统对409.30×10-9~867.74×10-9浓度范围的大气H2具有较好的线性响应.系统使用2瓶标气定量,满足世界气象组织/全球大气观测计划(WMO/GAW)对本底大气H2观测的比对目标.2013年1~11月在广州城区开展大气H2采样观测,采集的样品运回北京实验室利用所建系统进行浓度分析,结果表明该城区大气H2浓度在450×10-9~700×10-9之间波动,观测到最低值出现在每日14:00(北京时,下同),最高值在20:00,其大气H2季节变化趋势与北半球同纬度站点情况类似.     

天气型对北京地区近地面臭氧的影响

臭氧(O3)是夏秋季北京城市大气光化学污染物中的首要气态污染物,气象因素是影响其浓度水平和变化规律的主要因子之一.2008年7月~2008年9月,在北京市4个站点进行了臭氧、氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)浓度的同步连续观测,并对同期天气型进行了分类比对分析.结果显示,观测期间,北京地区处于低压前部(主要是蒙古气旋)和高压前部的比例分别为42%和20%,分别是造成臭氧浓度高值和低值的主要背景场.处于低压前部控制时,高温、低湿以及局地环流形成的山谷风造成区域臭氧累积,小时最大值(体积分数)高达102.2×10-9,并随气压的升高以3.4×10-9Pa-1的速率降低,山谷风风向的转变决定了臭氧浓度最大值出现时间,峰值出现在14:00左右;处于高压前部控制时,低温、高湿以及系统性北风造成区域臭氧低值,小时最大值(体积分数)仅为49.3×10-9,系统性北风将臭氧峰值出现时刻推后到16:00左右.北京地区臭氧光化学污染呈现出区域一致性,并与天气型有较好相关,关注天气型结构和演变对预报大气光化学污染具有重要意义.     

上海市某化工区夏季典型光化学过程VOCs特征及活性研究

本研究基于夏季某化工区外5 km处观测点O_3及VOCs在线观测结果,分析了VOCs污染及光化学反应活性特征.结果显示,西南风向的VOCs平均体积分数为63.9×10~(-9)±28.6×10~(-9),高于其他风向42%(45.0×10~(-9)±28.0×10~(-9)),不同主导风向下的VOCs特征具有一定的相似性,均以烯烃、卤代烃和烷烃为主要组分,说明化工园区局地排放和累积对观测点VOCs影响较大.主要VOCs物种的日变化都具有夜间体积分数累积增多,白天逐步降低的特征;但是异戊二烯呈现日变化较小的特征,显示其受到人为源和天然源的双重影响.西南风向的臭氧生成潜势(Ozone Formation Potential,OFP)为242.1×10~(-9),远高于其他风向的OFP(174.1×10~(-9)),而平均MIR(Maximum Increment Reactivity)则较为接近;烯烃在VOCs总OFP中的贡献比例均在70%以上,其次是芳香烃.使用乙苯和间/对二甲苯的比值来表征气团光化学反应进程,计算得到观测点西南风向VOCs消耗量为(51.7×10~(-9)±38.8×10~(-9)),烯烃和卤代烃是最主要VOCs消耗组分.     

连云港市挥发性有机化合物的组分特征及来源解析

挥发性有机化合物(VOCs)是臭氧和颗粒物等的重要前体物,对空气质量的影响尤为显著.为研究连云港市VOCs的组分特征和来源,选择4个国控点开展春、夏和秋季典型日的VOCs采样和分析,计算VOCs不同组分对臭氧生成的影响,利用正交矩阵因子分解法(PMF)解析VOCs的来源.结果表明,春季VOCs浓度为27.46×10~(-9)～40.52×10~(-9),夏季为45.79×10~(-9)～53.45×10~(-9),秋季为38.84×10~(-9)～46.66×10~(-9);含氧化合物的浓度占比为41%～48%,在各个季节均为最高,浓度水平较高的VOCs物种是丙酮、丙烯醛和丙醛等,异戊二烯的浓度在夏季较高;一般而言VOCs浓度09:00高于13:00,其中丙烯醛、乙烯和二氯甲烷的变化较大;含氧化合物的臭氧生成潜势(OFP)最高,其次是芳香烃和烯烃类,烷烃的OFP最小,OFP较高的VOCs物种是丙烯醛、丙烯和乙烯等;影响连云港市VOCs的来源主要有工业源(49%)、溶剂使用源(23%)、交通源(14%)、涂料使用源(10%)和天然源(4%).需重点关注连云港市VOCs中浓度水平和OFP均较高的含氧化合物,重点控制工业源对VOCs的影响.     

郑州市冬春季大气VOCs污染特征及源解析

为摸清郑州市冬春季大气挥发性有机物(VOCs)污染特征及来源,对VOCs的浓度变化、SOAP(二次有机气溶胶生成潜势)及来源进行探究。结果表明,郑州冬春季VOCs平均浓度为45.05×10~(-9),其中烷烃20.62×10~(-9),含氧有机物(OVOCs)5.50×10~(-9),炔烃5.27×10~(-9),卤代烃5.15×10~(-9),烯烃5.05×10~(-9),芳香烃3.46×10~(-9);浓度排名前5物种为乙烷8.72×10~(-9)、乙炔5.27×10~(-9)、丙烷4.57×10~(-9)、乙烯3.77×10~(-9)、丙酮3.52×10~(-9)。观测期间上午09时VOCs浓度高于下午14时,VOCs与PM2.5呈明显正相关,冬春季高湿、高温、静稳等天气条件易引起本地VOCs和PM2.5累积和转化。郑州市SOAP为0.74μg/m~3,芳香烃占97.92%,对SOAP贡献较大的前5物种为甲苯、乙苯、间/对二甲苯、苯和邻二甲苯。运用正交矩阵因子(PMF)模型解析出郑州市冬春季VOCs来源为燃煤+生物质燃烧占27.1%、工业溶剂占12.6%、溶剂涂料使用占6.3%、机动车尾气排放占38.2%、燃料挥发占15.8%。建议后期郑州市冬春季重点关注机动车、燃煤及生物质燃烧源排放。     

冬季和夏季长江口及其邻近海域一氧化碳的分布、海-气通量和微生物消耗的研究

海洋是大气中一氧化碳(CO)的重要来源,河口区域在调节气候活性气体收支方面发挥着重要作用。本文旨在研究长江口作为典型河口在全球海洋CO生物地球化学循环中的地位,并进一步了解河口区域海水和大气中CO浓度的变化情况。本文基于2021年冬季和夏季在长江口及其邻近海域的现场调查,对该海域CO分布、海-气通量和微生物消耗速率进行了研究。结果表明,冬季和夏季调查海域大气中CO的体积分数平均值分别为(530.39±120.40)×10^-9和(416.91±102.01)×10^-9,大气中CO含量受人类活动影响较大;受光照强度和陆源输入有机物的影响,夏季表层海水中CO的浓度平均值[(4.52±2.13) nmol/L]显著高于冬季[(1.30±0.79) nmol/L];相应地,夏季海—气通量平均值[0.95μmol/(m²·d)]亦显著高于冬季[0.10μmol/(m²·d)]。冬季的微生物消耗速率常数(k_bio)的平均值[(0.46±0.31)/h]明显高于夏季[(0.26±0.07)/h...     

北京上甸子站大气CH_4数据筛分及变化特征

基于气团72h后向轨迹输送特征,结合数值统计方法,对北京上甸子站2010~2014年瓶采样样品大气CH_4进行污染/非污染数据筛分.结果表明约42%的数据筛分为污染数据,剩余数据则被认为是未受局地源汇污染、混合较为均匀的本底数据.基于这些本底数据对上甸子站大气CH_4本底浓度变化特征进行研究,结果表明:观测期间上甸子站大气CH_4本底浓度从1884.0×10~(-9)(2010年)增长到1916.4×10~(-9)(2014年),年均增长率为8.5×10~(-9)/a.其季节变化特征与北半球平均状况类似,冬春季高、夏秋季低,高值出现在1~2月,低值出现在6~7月,季节振幅达32.8×10~(-9),主要与·OH自由基浓度季节变化有关.此外,CH_4本底浓度年均值及平均季节变化月均值均高于同纬度带海洋边界层水平及全球大气本底站瓦里关站.     

北京及周边地区大气羰基化合物的时空分布特征初探

利用2,4-二硝基苯肼（DNPH）/HPLC方法,于2010年6月24日、7月22日、8月24日、9月14日（夏季）和2011年1月13日（冬季）,在北京及周边地区38个采样点组织5次同步观测,测定了大气中23种羰基化合物的浓度水平.观测结果表明,北京市各类站点夏季和冬季的总羰基化合物体积分数分别为（16.38±6.03）×10-9,（8.50±5.27）×10-9;周边城市夏季和冬季的体积分数分别为（13.19±5.71）×10-9,（13.05±2.44）×10-9.区域大气中最主要的羰基化合物是甲醛、乙醛和丙酮,三者约占总羰基化合物浓度的78%～91%.夏季羰基化合物的浓度水平明显高于冬季,并且上午09：00～12：00时段的浓度高于下午13：00～16：00时段的浓度.在空间分布上,北京市夏季羰基化合物的高值区主要集中在交通密集的主城区,而冬季受西北风影响呈现由西北向东南递增的趋势.夏季,机动车尾气对大气羰基化合物有显著的一次和二次贡献,同时在不利的气象条件影响下,造成城市地区羰基化合物的污染现象.冬季,大气羰基化合物以一次排放为主,燃煤和机动车可能是主要的污染源.