南京北郊黑碳气溶胶污染特征及影响因素分析

利用2015年1~10月黑碳小时平均质量浓度、PM2.5浓度、污染气体及常规气象观测资料,对南京北郊黑碳气溶胶的时间序列演变特征、污染特征及其影响因子进行了分析.结果表明,观测期间南京北郊黑碳浓度均值为(2 524±1 754)ng·m~(-3).黑碳浓度具有明显的季节变化,冬季最高,平均值达到(3 468±2 455)ng·m~(-3),春季平均值最低,为(2 142±1 240)ng·m~(-3);其日变化也具有明显的双峰结构,峰值出现在上午07:00~08:00和夜间21:00~22:00.黑碳气溶胶与NOx的相关性较好,说明黑碳浓度受机动车尾气排放的影响较大;但观测期间ΔBC/ΔCO比值较低,表明生物质燃烧可能是黑碳气溶胶的又一个重要来源.黑碳浓度随风速增加呈下降趋势,所有季节中小于2 000 ng·m~(-3)的低黑碳浓度主要集中在正西风及相邻风向上,秋冬季大于6 000 ng·m~(-3)的高黑碳浓度则多出现在偏东风下.灰霾和重度霾天气下的黑碳浓度平均值呈较高水平,是非霾天气下的2~2.3倍.     

乌鲁木齐河源区黑碳气溶胶浓度特征及其来源分析

利用七波段黑碳仪对2016年8月—2017年7月乌鲁木齐河源区大气中黑碳气溶胶进行了实时监测,并结合同时期气象资料对该区域黑碳气溶胶浓度变化特征、影响因子和可能来源进行了分析.结果表明,观测期间乌鲁木齐河源区黑碳浓度在102～1525 ng·m~(-3)之间变化,均值为520 ng·m~(-3).春季、夏季、秋季和冬季的浓度分别为425、536、686和427 ng·m~(-3),呈秋季最高,夏季次之,冬、春季低的季节变化特点.日内变化具有明显的双峰双谷特征,在当地时间8:00—9:00(与北京时间的时差为2小时,即为北京时间10:00—11:00,下同)和16:00—19:00有两个明显的峰值,可能与当地的排放和气象因素有关.乌鲁木齐河源区黑碳的本底浓度在春季、夏季和秋季分别为253、271和290 ng·m~(-3),而冬季黑碳的本底浓度仅为162 ng·m~(-3).与其他偏远地区相比,乌鲁木齐河源区因受较多排放源影响,黑碳浓度本底值较高.黑碳气溶胶浓度与气象因素相关性显著,当风速小于2 m·s~(-1)时,黑碳的平均浓度明显偏高,当相对湿度大于55%时,黑碳浓度明显偏低.由浓度权重轨迹分析和波长吸收指数(AAE)可知,乌鲁木齐河源区的黑碳浓度,除了受本地化石燃料燃烧和生物质燃烧排放的影响以外,还可能受到中亚地区远距离传输的影响.     

兰州远郊区黑碳气溶胶浓度特征

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)2007年1月1日至2009年8月28日黑碳气溶胶浓度和同期常规气象资料,分析了兰州远郊区黑碳气溶胶浓度特征.结果表明,该区黑碳气溶胶日平均浓度为1568ng/m3,低于东部地区区域本底站浓度,表明该地区污染较轻;黑碳浓度具有明显的季节变化,从春季到冬季平均浓度依次增大,分别为1234.74,1290.23,1669.06,2088.73ng/m3,日变化具有明显的双峰结构,最大值出现在09:00,最小值出现在17:00.黑碳浓度的变化特征与本地区的盛行风向、人类活动及天气过程有密切关系.沙尘气溶胶对黑碳浓度的影响取决沙尘过程的强度、沙尘携带的人为污染物的种类及数量、黑碳颗粒被其他气溶胶混合和包裹的程度.统计分析得出该地区大气黑碳气溶胶本底浓度约为1000ng/m3.     

成都市黑碳气溶胶污染特征及与气象因子的关系

为系统了解成都市黑碳气溶胶(BC)的污染特征,利用四川省环境监测站提供的成都市人民南路四段2013年9月至2014年7月逐时BC监测数据,对其浓度进行了统计分析。结果表明:1)BC小时平均浓度变化范围较大,介于0.01~57.83μg/m3,浓度中值(5.17μg/m3)小于平均值(7.32μg/m3),即BC小时浓度具有偏态分布特征。2)BC日均浓度变化范围为2~28.2μg/m3,其浓度日变化在四季均呈明显的单谷型,谷值出现在16:00时附近,表现为从凌晨到10:00时变化较平稳,10:00—16:00时浓度急剧下降,16:00到夜间浓度急剧上升;浓度季变化呈现出冬高夏低,春秋平稳的基本特征。3)秋、冬、春、夏四季BC本底浓度值分别为2.49,5.05,2.89,2.43μg/m3。4)BC质量浓度与PM2.5和PM10变化趋势一致,BC浓度相对颗粒物浓度变化较快,在0.01水平上与PM2.5和PM10均呈显著正相关,相关系数分别为0.657、0.638,与温度、降水和风速均呈负相关,相关系数分别为-0.334,-0.338,-0.202。     

南京市黑碳气溶胶时间演变特征及其主要影响因素

为了研究南京市黑碳(black carbon,BC)气溶胶的时间演变特征及其主要影响因素,使用多波长Aethalometer(AE-33)每个季节选取典型月份观测了BC质量浓度,结合大气污染物数据、气象要素和边界层探测数据,分析了BC的季节变化、日变化、周末效应和来源特征.结果表明,南京的BC浓度具有明显的季节变化,春季[(3 351±919) ng·m^-3]>冬季[(3 234±2102) ng·m^-3]>秋季[(3 064±967) ng·m^-3]>夏季[(2 632±1 705) ng·m^-3]. 4个季节BC日变化均为双峰型分布,峰值分别位于06:00～08:00和21:00～23:00. BC不同季节的早晚高峰分布特征不同.早高峰春季BC浓度最高,晚高峰冬季浓度最高.冬季早高峰出现时间要比其他季节滞后2 h,而夏季晚高峰时间反而比其他季节提前2 h.风速对BC日变化季节分布差异的影响远大于相对湿度(relative humidity,RH).逆温层结对大气污染物浓度的影响...     

黑碳气溶胶研究现状

简单介绍了黑碳气溶胶的来源、生成机理、一般性质及危害,概括介绍了国内外相关领域的研究现状,指出黑碳气溶胶在气候变化以及大气环境等领域中具有重大的研究价值和意义.     

邯郸市黑碳气溶胶浓度变化及影响因素分析

根据2013年3月—2017年2月邯郸市河北工程大学站点的黑碳气溶胶、PM2.5、大气污染物的小时浓度数据及常规气象数据,对邯郸市黑碳浓度的时间变化特征及影响因素进行分析.结果表明,4年来邯郸市黑碳浓度呈逐年下降的趋势:与2013年相比,2014—2016年黑碳气溶胶浓度分别下降了5%、16%、24%;邯郸市黑碳气溶胶浓度的季节变化趋势基本一致且季节变化特征明显,冬季黑碳气溶胶浓度最高,秋季次之,春夏两季最低,其中,冬季平均浓度分别是春、夏、秋季的2.07、2.77、1.49倍;其日变化呈单峰单谷状,且4个季节的日变化趋势相同,峰值均出现在6:00—8:00,谷值均出现在14:00—15:00.黑碳与PM2.5的相关系数r为0.860,相关性显著,说明黑碳气溶胶和PM2.5的来源大部分是一致的;风速和风向对黑碳气溶胶浓度也有影响,黑碳气溶胶浓度随风速增加而降低;4个季节高频风向为南-西南方向,且该风向下黑碳气溶胶浓度均较高,冬季南-西南风向下的黑碳浓度最高;应用后向轨迹对研究时段内4段重污染期间的气流轨迹进行模拟发现,邯郸市黑碳气溶胶浓度较高的主要原因是本地源排放和近距离传输,远距离传输贡献较小.     

兰州城市和远郊区黑碳气溶胶浓度特征

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)2010年9月至2011年8月的黑碳气溶胶观测资料,分析了兰州市区和郊区黑碳气溶胶的浓度变化特征.结果表明:市区的年平均黑碳浓度要远大于郊区.日变化都呈明显的双峰结构,最大值出现在08:00~10:00,最小值出现在16:00左右;对于月最大频数浓度的年变化,市区和郊区均是5月黑碳浓度最小,其值分别为1143和932ng/m3,1月黑碳浓度最大,分别为10230和5063ng/m3;市区的周变化较郊区明显;沙尘条件下黑碳气溶胶浓度值低于当月的日均值.     

石家庄南郊黑碳气溶胶污染特征与来源分析

利用十波段黑碳仪实时监测石家庄南郊2018年9月—2019年7月大气中黑碳（Black Carbon，BC）质量浓度，并与同期CO、NO₂、SO₂质量浓度进行相关性分析，结合后向轨迹模型研究了该地区的BC质量浓度变化特征及潜在来源.结果表明，观测期间BC平均质量浓度为（4.35±3.59）μg·m^-3，最大频数浓度法估算的BC本底质量浓度为1.0 μg·m^-3，不同季节BC平均质量浓度变化趋势为：冬季>秋季>春季>夏季.BC质量浓度日变化具有双峰特征，高峰时段为6：00—9：00和19：00—22：00.BC气溶胶ngström指数α的分析及BC与CO、NO₂、SO₂相关性分析表明，以化石燃料为能源的工业源和交通源对石家庄南郊BC的贡献占主导地位.后向轨迹分析表明，石家庄南郊各季节BC主要受东向、东南向河北省内气团（占比35.46%~48.40%）和西向、西北向途经内蒙古、陕西北部、山西中部气团（占比15.60%~23.19%）的影响.浓度权重轨迹分析表明，BC潜在源区主要集中在河北南部、山西中部和河南北部.     

东莞与帽峰山黑碳气溶胶浓度变化特征的对比

将东莞(海拔30m,位于平原地区)与帽峰山(海拔550m,位于山地地区)的黑碳气溶胶(BC)浓度进行对比,结果表明,东莞地区BC浓度年均值为5.27mg/m3,帽峰山BC浓度值为2.43mg/m3,两个站点的浓度都比位于珠三角核心区的南村站浓度(8.42μg/m3)低.雨季,东莞与帽峰山BC浓度的日变化特征在中午呈现反位相,这是因为两站近地层受上升气流控制,热对流把地面的BC气溶胶带至高空,地面浓度下降,东莞出现谷值,而高空有了地面的垂直输送补充,帽峰山出现峰值.旱季,华南地区受高压控制,微弱下沉气流对于BC的垂直输送不利,BC的扩散以平流扩散为主,两地日变化情况相近.此外,受BC源远近的影响,东莞的逐月变化(标准差为0.60μg/m3)大于帽峰山(标准差为0.14 μg/m3).通过分析BC吸收系数的波长幂指数α探讨可能的污染来源,发现两地的α值均接近于1,说明两地BC的污染来源相同,均来自于化石燃料的燃烧.     

半干旱地区黑碳气溶胶和含碳气体特征及来源

利用2009年9月~2010年6月兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)多角度吸收分光光度计(MAAP-5012)观测数据、CO和CO2气体成分混合比数据,分析了西北半干旱地区黑碳气溶胶和含碳气体特征、影响源地,以及影响黑碳浓度的排放物类型.结果表明BC、CO、CO2平均浓度分别为1.75μg/m3、601.71×10-9、387.78×10-6.利用后向轨迹模式将从观测站西部和东部输送过来的气流区分开,气流从东部来时,BC、CO、CO2浓度分别为1.38μg/m3、462.79×10-9、383.03×10-6;气流从西部来时,BC、CO、CO2浓度分别为2.2μg/m3、768.38×10-9、393.47×10-6.对500m、1500m、3000m高度气流来向的发源地进行聚类分析,发现3个高度上气流从中东、中亚及欧洲区域传输过来时,BC、CO、CO2浓度较高,△BC/△CO、△CO/△CO2值较大,说明燃料燃烧效率较低;气流从我国华北华中地区传输过来时,BC、CO、CO2浓度较低,△BC/△CO、△CO/△CO2值较小,表明燃料燃烧效率较高.     

稻田耕层土壤黑碳分布特征及影响因素

为探究我国稻田土壤黑碳含量分布特征及其影响因素,本研究采用苯多羧酸法(Benzene polycarboxylic acid,BPCA)对稻田耕层土壤黑碳(Black carbon,BC)含量及稳定性进行测定与分析,以完善国内农田土壤黑碳研究,并为农业可持续发展提供理论依据.结果表明:(1)黑碳含量为(0.70±0.08)~(4.57±1.63)g·kg-1,平均值为(1.63±0.18)g·kg-1;黑碳储量为(1.55±0.18)~(6.18±2.39)t·h m-2,平均值为(2.71±0.27)t·hm-2.(2)黑碳含量排序:西南区东北区华南区华东区华北区西北区,黑碳储量排序:西南区东北区华北区华南区华东区西北区.(3)在苯多羧酸含量特征方面,西南区表现为苯四甲酸(∑tetracarboxylic acids,B4CAs)苯六甲酸(mellitic acid,B6CA)苯五甲酸(benzenepentacarboxylic acid,B5CA)苯三甲酸(∑tricarboxylic acids,B3CAs),华北区表现为B6CAB4CAsB5CAB3CAs,其它耕作区表现为B6CAB5CAB4CAsB3CAs.B5CA/B6CA、B6CA/B4CAs分别为(0.73±0.06)~(0.98±0.18)、(1.07±0.14)~(1.38±0.10),平均值分别为(0.92±0.02)、(1.23±0.03).研究发现,稻田土壤黑碳分布特征是人为因素、黑碳结构特性及环境因素等综合作用的结果.土壤黑碳主要来自稻田作物燃烧,并且黑碳含量与pH及容重间的相关性不显著,而与土壤有机碳、黏粒呈显著正相关.     

Observation of black carbon aerosol in Beijing,2003

The objective of this study was to determine the black carbon concentration in Beijing in 2003. The aerosol properties were measured using an Aethalometer and a tapered element oscillating microbalance (TEOM) on the roof of the Physics Building of Peking University (39.99° N, 116.31° E) from July to August 2003 and from November 2003 to January 2004. The average black carbon (BC) concentrations in the summer and winter were 8.80 and 11.4 μg/m³, respectively. During winter, two different cyclone cut offs were installed at the inlet of an aethalometer. The BC mass concentration in TSP, PM₁₀, and PM_2.5 were obtained. The results indicated that in winter aerosol, 90% of BC exited in PM₁₀ and 82.6% of BC exited in PM_2.5. The BC in PM₁₀ accounted for 5.11% of the PM₁₀ mass. Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2005, 25(1): 17–22 [译自: 环境科学学报]     

中国地区黑碳气溶胶的气候效应模拟

RegCM模式对于中国区域气候要素模拟的准确性已得到本地化验证,但系统默认的数据源往往不具备本地化的特征,尤其是气溶胶排放清单设定的生物质源具有季节变化性,人为源为固定值,大大降低了人为源的气溶胶气候效应影响。采用多尺度排放清单模型(MEIC)计算的2013年黑碳气溶胶排放清单,设置不同试验情景,对比分析了人为黑碳气溶胶的气候效应。结果表明:黑碳气溶胶的加入使中国地区的辐射强迫、温度、降水以及黑碳气溶胶柱含量都产生明显变化,且有显著季节变化特征;随着季节变化,气候要素的增减效应范围不同,温度呈由南向北的增长趋势,降水量呈南增北减的趋势,黑碳气溶胶柱含量高值区集中出现在南方工业聚集区。     

黑碳气溶胶发生器的设计与性能测试

为获得一定尺寸、浓度、流量范围的稳定的黑碳气溶胶用于实验研究,设计了一种基于倒置式共流扩散火焰燃烧的黑碳气溶胶发生器;与文献已有设计相比,本设计改进了流量控制、点火操作,并采用催化氧化器去除有机物.本研究设计的发生器产生的颗粒物总数浓度在3 h内的偏差为8.33%,峰值粒径的浓度偏差小于10%,能够产生稳定的黑碳气溶胶,且产生的黑碳气溶胶粒径主要集中在30~300 nm;当燃烧当量比φ由0.60上升至0.90时,黑碳气溶胶数浓度由1.31×10⁷#·cm^-3增大到8.16×10⁷#·cm^-3,峰值粒径从109.4 nm增大到145.9 nm;黑碳气溶胶尺寸、浓度有较大的变动范围.采用催化氧化器能够有效去除不同黑碳气溶胶浓度范围内的有机物质,获得有机物含量低于3%的黑碳气溶胶,且催化氧化器能在6 L·min^-1流量范围下工作.产生的黑碳气溶胶以链状结构的聚合体为主,分形维数为2.01,该聚合体主要由球型小单体聚集组成,黑碳气溶胶的吸收波长指数为1.04.     

无锡市大气PM2.5中黑碳的粒径分布与混合态特征

针对长江三角洲地区PM2.5中的重要组分黑碳(BC)气溶胶,2010~2011年利用单颗粒黑碳光度计(SP2),对江苏省无锡市夏冬两季BC气溶胶的质量浓度、粒径分布及单颗粒混合态进行了连续在线观测.结果表明,无锡市冬季BC质量浓度(6.1μg/m3)是夏季(2.5μg/m3)的2.4倍,内混态BC比例(NIB)冬季(64.8%)也显著高于夏季(44.6%),说明冬季BC污染与来外来污染传输有关.反向轨迹分析表明,来自华北平原的污染气团输入是冬季高浓度BC污染的首要原因. NIB的日变化趋势与BC质量浓度的完全相反.午后BC质量浓度最低时NIB最高,反映了二次光化学产物包覆在BC颗粒外层的老化过程.此外,夏冬两季BC粒径分布保持稳定,其质量浓度峰值对应粒径在225nm左右,数浓度峰值对应粒径在120nm左右.     

杭州黑碳气溶胶污染特性及来源研究

2011年7月~2012年6月对黑碳气溶胶(BC)、PM2.5、污染气体及气象因子进行同步观测,以评估杭州市BC污染特征、来源分布及对大气能见度的影响.结果表明:杭州市大气BC日均浓度范围为1.3~16.5μg/m3,年均值达到(5.1±2.5)μg/m3.BC呈明显的季节变化趋势,秋冬季高,夏季低.BC也呈典型的日变化趋势,交通高峰期高,下午低,同时与NOx呈较好的相关性,表明城市中BC受到机动车尾气排放的重要影响;而BC/CO低于其他城市则表明生物质燃烧排放可能是杭州BC的另一大重要来源.BC随风速下降呈上升趋势, BC超过10μg/m3的高浓度事件中,风速基本低于2m/s,北-西北-西风对高浓度BC的输送作用明显.观测期间BC的吸收系数为(44.8±23.0)Mm-1,占到总消光比例的10.4%.灰霾和重度灰霾天气下,吸收系数分别为(66.2±30.1),(100.2±49.2)Mm-1,达到非霾天气的2.2和3.4倍, 表明BC吸收消光作用是影响杭州市大气能见度下降和灰霾天气发生的重要因素之一.