北京夏季灰霾天臭氧近地层垂直分布与边界层结构分析

后奥运时期首都北京的空气质量被更加关注,尤其是对于灰霾天与光化学复合污染的状况,而近地层数百米高度内的大气污染物与大气物理参数垂直分布观测对于空气质量变化过程评估至关重要.因此,本研究于2009年8月1-16日,在北京市325 m气象塔进行了相应的立体观测,观测平台垂直分布在距离地面高度8、47、120和280 m四层中.同时,在近地面320 m高度以内,分15层分别观测了大气温度、湿度、风速、风向.另外,使用气溶胶后向散射云高仪观测了边界层2.5 km内气溶胶后向散射系数.利用垂直分层的O3数据与边界层物理观测数据并结合天气形势、后向轨迹模式等方法,综合分析了本次观测数据之间的相互关系和内在联系.结果表明:夏季西北部低压槽控制的北京区域不利于低空大气扩散,容易形成光化学污染叠加灰霾污染,污染形成时白天地面小时最大φ(O3)可达120×10-9,280 m高度处可达155×10-9;来自西北偏西的气流一般较为干净,有利于北京污染物的清除,而来自西南和偏南的气流使北京的O3污染加重,导致区域性高浓度O3污染;在稳定天气条件下,夜间残留层与地面的φ(O3)差别越大,次日光化学生成的φ(O3)起点越高,表明残留层O3在次日混合层抬升过程中卷夹到地面,影响地面空气质量;300 m以内的近地层,在50 m高度左右存在φ(O3)变化程度剧烈层,这是城市冠层界面与大气化学反应共同作用的结果.     

2008年奥运期间华北区域大气污染物本底浓度变化与分析

为了解华北区域的大气背景状况,评估污染源限排对区域空气质量的影响以及污染物输送在区域污染中的作用,在2008年奥运期间(6～11月),对华北区域兴隆大气本底监测站主要污染物NOx、SO2、O3和PM2.5进行了连续在线观测,对不同时间段的污染物的浓度水平和日变化特征进行了比较分析,结合地面气象资料和后向轨迹模式初步探讨了污染物的区域传输过程,并对区域不同站点的污染情况进行了初步比较.结果显示,2008年夏季兴隆本底站NOx、SO2、O3与PM2.5平均浓度分别为8.4、10.5、126.0和59.8μg·m-3,秋季平均浓度分别为11.7、17.2、97.5和30.7μg·m-3.奥运时段(2008-08-08～2008-08-24),兴隆NOx、SO2、O3和PM2.5平均浓度分别为6.6、6.8、100.5和33.3μg·m-3,较奥运时段前后平均浓度分别降低了29.0%、46.9%、18.6%和36.5%,与2007年奥运时段同期观测结果相比,NOx浓度下降了62.5%,PM2.5浓度下降了29.0%,奥运时段华北区域空气质量明显改善.在污染物限排之前,兴隆主要污染物的日变化形势都是夜间浓度低,白天浓度不断升高,在傍晚17:00～20:00之间达到峰值,显示了污染物区域输送在兴隆的累积,而污染源排放控制期间污染物白天的积累过程明显减弱,区域输送的污染物含量降低,这些结果表明北京及周边地区污染源的联合控制取得了明显效果.兴隆夏秋季节主要受偏南方向的季风影响,在此方向上对应的污染物浓度值最高,偏南方向上的区域污染输送对兴隆影响较大.将京津冀区域不同站点间的污染物浓度进行比较分析发现,华北区域夏秋季NOx和SO2污染较轻,O3污染不容乐观,PM2.5污染严重,需要引起足够重视.     

酸和热处理对海泡石结构及吸附Pb2+、 Cd2+性能的影响

通过X射线衍射、傅里叶变换红外光谱及比表面积分析等研究了酸和热处理对天然海泡石结构的影响,并考察不同处理后的海泡石样品吸附重金属Pb2+、Cd2+性能.结果表明,海泡石比表面积均随盐酸浓度、处理时间的增加而略有增大,而结构无明显变化,0.5 mol·L-1 HCl处理时,天然海泡石中的CaCO3未能被完全去除,6.0 mol·L-1 HCl处理72 h时,海泡石比表面积达到最大301.47 m2·g-1.盐酸热处理并不能提高海泡石的比表面积,也不会使海泡石结构产生明显变化.不同类型酸处理对海泡石比表面积提高顺序依次为:HCl>HNO3>H2SO4;海泡石经焙烧后比表面积迅速下降,由100℃的21.44 m2·g-1下降到900℃的0.17 m2·g-1.重金属吸附实验表明,盐酸处理浓度和时间对海泡石吸附Pb2+、Cd2+离子性能无明显影响;不同酸处理对海泡石吸附Pb2+、Cd2+离子性能存在一定影响,H2SO4处理后海泡石对Pb2+、Cd2+离子吸附量明显高于HCl和HNO3处理.海泡石焙烧处理后对Pb2+离子吸附量无明显影响,但对Cd2+离子吸附量在焙烧700℃以上时增加明显.     

天然黏土联合磷肥对农田土壤镉铅污染原位钝化修复效应研究

为研究天然黏土联合磷肥对农田土壤镉铅污染的原位钝化修复效应,在天津市某地开展了田间示范实验,以油麦菜、油菜和萝卜为模式作物,以海泡石、膨润土和磷肥等作为钝化修复材料,研究其对蔬菜可食部位生物量、镉铅含量和土壤中镉铅形态分布的影响,考察其对土壤镉铅污染的原位钝化修复效果.结果表明:磷肥、海泡石/磷肥复配、膨润土/磷肥复配...     

城市复杂环境下涡度相关通量观测的适用性分析

利用涡度相关技术,于2008—2009年对北京325 m铁塔47 m、140 m和280 m高度处CO2和能量通量进行了观测.研究了涡度相关技术应用于城市环境通量长期观测中的理论问题和方法适用性.结果表明,平面拟合方法受地面建筑物的影响明显,不同的坐标旋转方法所计算CO2通量差异在15%以内,这种差异随着观测高度的增加而减小.稳态检验表明,城市环境下低质量的数据分布没有明显的日变化趋势.CO2通量在各自通量贡献区内明显受到平流输送的影响,47~140 m之间的平流约占140 m日累计CO2通量的33%.白天对流混合,污染物浓度梯度很小,垂直平流不大,水平平流占据了平流输送的绝大多数,夜间水平平流和垂直平流则具有相同量级.     

北京地区一次大气环境持续严重污染过程中SO2的垂直分布分析

在2004-09-27～2004-10-12期间,以325m气象与环境观测塔为平台,使用43CTL型高精度脉冲荧光SO₂分析仪,分别布置在观测塔8m、47m、120m和280m 4层观测平台,对大气中的SO₂气体浓度、PM₁₀和PM_2.5粒子质量浓度及同步气象因素进行了垂直梯度、连续观测.结合气象数据分析了观测期间大气中SO₂气体浓度的垂直梯度分布及变化形势,进行了SO₂浓度与混合层高度变化、海平面气压变化,风速、风向变化等要素的相关分析,观测到在实验期间大气边界层中SO₂浓度由上向下递减分布的现象.由于地形与污染源分布的影响,北风最有利于污染扩散等状况.观测期间捕捉到一次主要由气象因素造成的大气环境严重持续污染及污染清除的全过程.     

北京市与香河县大气臭氧及氮氧化合物的变化特征

于2005年春、夏之交,在北京市及河北省香河县两地同时开展了臭氧和氮氧化合物的连续监测.结果表明,香河县和北京市的臭氧统计日变化形式基本一致,北京市大气臭氧平均浓度比香河低,分别为28×10-9V/V和43×10-9V/V;大气中0x浓度北京市高于香河县,分别为72×10-9V/V和60×10-9V/V.观测期间,两地臭氧的月最高值出现时间一致,其中6月21日北京市的臭氧浓度最高达到200×10-9V/V,香河县也达到149×10-9V/V.在三次臭氧严重超标事件发生的前一天,两地都伴随有氮氧化合物的高浓度积累;南风时北京市和香河县的Ox浓度都比平均值高25%.     

2013年成都财富论坛期间空气质量状况分析研究

利用2013年5月20日-6月20日成都市区7个环境质量监测站点可吸入颗粒物(PM₁₀)、细颗粒物(PM_2.5)、SO₂、NO₂、CO和臭氧的实测资料及地面气象观测资料,对成都举办财富全球论坛期间及前后的空气质量变化特征和成因进行分析.结果表明,由于市政府采取交通管制措施,使机动车尾气排放的NO₂浓度与财富论坛前后相比降幅达27.2%;财富论坛期间臭氧前体物质浓度的降低,使地面臭氧日均浓度在相同太阳日辐射值下与财富论坛前后相比较低;对城区扬尘控制和周边重污染企业限产停产,分别对PM₁₀和SO₂的排放起到了明显的削减作用;后向轨迹分析表明市区SO₂浓度累积与来自东南部低空的气团有关.当相对湿度小于60%时颗粒物容易吸湿增长,而当相对湿度大于60%时降雨概率增大,颗粒物容易被清除.综合分析,成都市区财富论坛期间空气质量改善是政府减排举措的有效实施和较好的气象条件共同作用的结果.     

北京大气中BTEX的观测分析与研究

采用二步深冷浓缩与气相色谱/质谱联机对北京大气中的苯类物质(BTEX) 进行了长期连续观测.最近4年观测数据表明:日变化有双峰和3峰变化,冬、春季呈现与交通高峰期吻合的双峰变化,即上午08:00至10:00和下午17:00前后各出现一个高值;秋季日变化中,夜间22:00出现第3峰值;夏季日变化呈3峰型,最大峰值在正午前后.2000～2002年BTEX月平均总浓度为(44.1±24.5) nmol/mol(碳单位),季变化峰值出现在夏季.年际变化趋势中,北京大气BTEX的总平均浓度从 1999 年到2002年大幅度下降.     

天然黏土矿物原位钝化修复镉污染土壤的研究

采用盆栽试验,研究了海泡石、膨润土和高岭土对镉污染土壤的钝化修复作用.结果表明,投加3种天然黏土矿物均未能显著提高油菜的生物量,但从变化趋势来看,海泡石处理的增产作用优于高岭土和膨润土处理.供试矿物均能有效降低油菜体内Cd质量比,其中海泡石处理对油菜地上部Cd质量比降低效果最为显著,降低率最大为27.88%; 而膨润土处理对油菜根部Cd质量比降低效果最好,降低率最大为25.94%; 高岭土对油菜体内Cd质量比的降低效果最差.投加海泡石显著提高土壤pH值,使土壤有效态Cd质量比显著降低; 而添加高岭土则使土壤pH值略有下降,对土壤有效态Cd质量比无显著影响; 投加膨润土对土壤pH值无显著影响,但可以显著降低土壤有效态Cd质量比.施加海泡石和膨润土后,土壤交换态和碳酸盐结合态Cd质量比显著降低,残渣态Cd质量比显著升高; 而施用高岭土仅使碳酸盐结合态Cd质量比显著升高.综合试验结果,3种天然黏土矿物钝化修复土壤Cd污染的能力从大到小依次为海泡石、膨润土、高岭土.