国家环境保护城市大气复合污染成因与防治重点实验室(筹)

正2014年2月1 9日,国家环境保护部批准以上海市环境科学研究院为依托单位,建设国家环境保护城市大气复合污染成因与防治重点实验室(环函[2014]30号)。建设目标通过实验室的能力建设,提高团队的研发能力和科技创新能力,为解决关系民生、涉及可持续发展的环境问题提供创新思想、关键技术、科技产品等重大科技支撑,在国家环境保护决策中发挥关键作用。     

2011年春季沙尘天气影响下上海大气颗粒物及其化学组分的变化特征

于2011年4月28日~5月18日对上海大气中颗粒物的质量浓度及细粒子中的化学组分进行了连续观测,获得了上海受春季沙尘天气影响下大气颗粒物质量浓度和主要化学组分特征.结果表明,沙尘天气中PM10和PM2.5的质量浓度显著高于非沙尘天,最高日均浓度分别达到787.2μg·m-3和139.5μg·m-3,PM2.5/PM10的均值为(32.9±14.6)%(15.6%~85.1%);总水溶性无机离子(TWSⅡ)占PM2.5的质量分数为(27.2±19.2)%(4.8%~80.8%),二次组分SNA(SO2-4、NO-3、NH+4)占TWSⅡ的(76.9±13.9)%(41.9%~94.2%),TWSⅡ和SNA对PM2.5的贡献均小于非沙尘天,而Ca2+的含量比却有明显上升.非沙尘天测得的OC/EC值高于强沙尘天,但低于弱沙尘天.此外分析还得到,沙尘中的高矿尘粒子具有酸性缓冲作用,使得沙尘天颗粒的碱性强于沙尘发生前.非沙尘天SO2-4、NO-3主要以NH4HSO4、(NH4)2SO4和NH4NO3的形式存在,沙尘天还会与其他矿物离子结合.     

国Ⅳ天然气公交车实际道路颗粒物排放特性

采用车载排放测试系统对国Ⅳ天然气公交车进行了实际道路排放测试,研究其颗粒物排放特征及粒径分布随车速、加速度及比功率的变化规律.结果表明,天然气公交车的颗粒物数量和质量排放率随车速的增加均逐渐升高,而排放因子均逐渐减小;怠速、低速、中速和高速工况下颗粒数量浓度均呈多峰对数分布,核态颗粒数在总颗粒数中占大多数比例.随加速度的增大,颗粒物排放率逐渐升高;快加速工况颗粒物排放率明显高于匀速和慢减速工况,而后二者之间相差不大.颗粒物的高排放集中在高车辆比功率(VSP)区间内,并随VSP绝对值的增大逐渐升高.     

我国环境空气中颗粒物达标统计要求研究

基于世界卫生组织(WHO)和美国制定颗粒物达标统计要求的原则,利用我国120个城市2005~2012年可吸入颗粒物(PM10)的实际监测数据,通过统计回归法、比例反推法和控制图法对我国不同地理区划城市的颗粒物达标统计要求进行了分析研究.结果表明,当我国城市PM10浓度达到年均值标准时,大多数城市PM10日均值的达标率均在95.0%以上,平均为97.1%;其中华北、西北地区城市的平均达标率为96.3%,东北地区城市平均达标率为96.6%,华东、中南地区城市平均达标率为97.2%,西南地区城市平均达标率为98.1%.当我国PM10达标统计要求等于97百分位数时,日均值标准和年均值标准的控制力度基本匹配,当达标统计要求高于97百分位数时,日均值标准成为控制性标准,反之年均值标准成为控制性标准.综合考虑我国城市PM10浓度统计特征、百分位数的稳健性和对人体健康的保护性等各方面因素,我国宜选择95百分位数作为我国目前的PM10和PM2.5的日均值达标统计要求.     

模拟不同排放源排放颗粒及多环芳烃的粒径分布研究

采用再悬浮箱模拟得到不同粒径的烹调油烟、生物质和塑料燃烧烟尘、汽车尾气和发电机烟气等颗粒,并用GC/MS对不同粒径颗粒中18种多环芳烃(PAHs)进行了分析.结果表明,烹调油烟中颗粒物存在0.44~1.0μm和2.5~10μm两个峰值,稻草和木材燃烧排放烟尘只有0.44~1.0μm一个峰值,塑料燃烧排放烟尘的峰值不明显,汽车尾气尘因含有大量的水汽导致其粒径峰值出现在2.5~10μm,而发电机排放的烟尘约93%集中在≤2.5μm的粒径范围.烹调油烟和汽车尾气尘中低环数PAHs在2.5~10μm范围内的峰值明显;随环数增加,0.44~1.0μm范围内的峰值变得明显;不同排放源亚微米颗粒中单一PAH占全部颗粒态中该PAH的比例都呈现随分子量的增大而增大的趋势.烹调油烟和燃烧排放颗粒中PAHs的组成以菲占主导,但汽车尾气和发电机烟尘中含量最高的PAHs分别是萘和苯并[g,h,i]苝.来源特征比值的比较显示,烹调油烟与生物质燃烧颗粒中PAHs的源特征较为接近,但两者都不同于汽车尾气和发电机烟尘.     

利用在线高分辨观测手段研究烟花爆竹燃放的大气污染物理化特征

利用在线多参数高分辨观测手段对2013年春节期间上海市的两场烟花爆竹燃放事件进行了观测,获得了烟花爆竹燃放期间大气中气态污染物和颗粒物(PM)的主要化学组成、质量浓度、数浓度、体积浓度及粒径分布等.结果表明,燃放烟花爆竹对PM和SO2的影响最为显著,对NOx和CO的影响较弱;烟花爆竹燃放期间,PM2.5中K+、Cl-、Mg2+的浓度增加最为显著,其次为SO2-4,OC、EC、Ca2+有一定增加,而对NO-3和NH+4影响尚不明确;燃放烟花爆竹产生的大气颗粒物以0.1~0.5μm的颗粒为主,其数浓度贡献率超过60%,其次为20~100 nm的颗粒,而在非燃放时段则以20~100 nm为主,其次为0.1~0.5μm;颗粒物体积浓度以0.1~0.5μm为主,其次为0.5~1.0μm,两者的贡献与非燃放时段没有明显差异.燃放时段具有较高的K/S质量比(1.20~4.33),远高于非燃放时段(0.10~0.80),与典型黑火药的K/S比相印证.     

天然水体中颗粒物吸附抗生素特征分析

为了研究抗生素在天然水体中的固、液相分配规律,分析了水体中颗粒物对7种典型抗生素的吸附特征,并通过环境扫描电镜测定了颗粒物的表面结构及元素组成.同时,采用高效液相色谱与质谱串联(HPLC-MS/MS)的检测方法对抗生素进行测定,以Simeton为内标物,得到抗生素的检出限为15~25 ng·L-1,定量下限为50~83 ng·L-1.连续吸附实验结果表明:初始的20 min颗粒物对抗生素的吸附比较快,达到过量吸附;吸附达到过饱和后会进行10 min的解吸反应;实验进行30 min后,吸附与解吸过程的变化会趋于稳定,2 h后达到吸附平衡.抗生素的平衡吸附量在1616~15568 ng·g-1之间,其吸附量及吸附曲线的变化与抗生素的pKa值密切相关.     

二次有机气溶胶估算方法研究进展

我国区域复合污染日趋严重,二次有机气溶胶(SOA)是细颗粒物PM2.5的重要组成之一.本研究总结了当前国内外定量估算SOA的主要方法,包括EC示踪法、WSOC法、受体模型法、示踪物产率法、数值模拟法等.通过对各种方法的原理介绍与比较,指出1)EC示踪法、WSOC法、受体模型法简单易行,与在线连续观测数据结合可估算高时间分辨率的SOA浓度,但受限于对当地源谱和特定物种的了解;2)示踪物产率法虽分析技术难度高,但可针对不同来源的SOA估算;3)数值模拟可获得大尺度SOA的空间分布.针对国内外的最新研究成果进行简单概述,不同方法的研究表明中国二次有机气溶胶是总有机气溶胶的重要部分,人为源VOCs对二次有机气溶胶发挥着重要贡献.本文旨在为未来我国二次有机气溶胶的研究提供基础信息和研究思路.     

基于细颗粒物来源追踪技术的2013年12月上海市严重污染过程中PM2.5的源贡献分析

近年来高浓度细颗粒物引起的大气灰霾污染已成为制约我国城市和区域可持续发展的重大环境问题之一,科学快速地诊断PM2.5及其关键组分的来源对于缓解当前严峻的污染形势具有极为重要的科学意义和现实意义.2013年12月上旬,我国东部特大型城市上海及其所处的长三角区域出现了历史上罕见的严重污染过程,PM2.5小时浓度一度高达640μg·m-3.本文以分析12月上旬上海市所出现的三次典型重污染过程为案例,利用颗粒物来源追踪技术,对严重污染期间上海市PM2.5及其关键化学组分(硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机碳和元素碳)开展了来源解析研究.结果表明,在上海市人为排放源中,工业锅炉和窑炉、移动源和电站锅炉是对细颗粒物中硝酸盐贡献最大的3类排放源;工业源和移动源是对硫酸盐贡献最大的两类排放源.在灰霾、湿霾和过境这3次污染过程中,上海本地排放对PM2.5的浓度贡献分别是35.3%、44.8%和22.7%;长距离输送分别达到了42.0%、41.1%和59.8%.在长三角模拟区域内,扬尘、工业过程、挥发类源、工业锅炉和窑炉及移动源是最主要的细颗粒贡献源,平均贡献占比分别是25.1%、14.9%、15.8%、13.7%和15.9%.研究表明,2013年12月这类极高的严重污染过程,并非单一城市所致,区域联防联控,特别是重度污染期间的联合减排对于缓解细颗粒物重度污染极为重要.     

结合激光雷达分析2014年春季南京地区一次大气污染过程

利用环境监测数据、气象数据以及数值模拟结果,结合激光雷达数据反演的气溶胶消光系数,分析了2014年5月26日至6月1日南京地区一次典型的大气污染过程.本次污染过程受到外源性沙尘和烟尘输入以及本地污染排放叠加影响.气象因素对污染物的生消起到了重要作用,低压、逆温等因素阻碍污染物扩散,最终强降雨的出现使本次污染过程终结.整个污染过程中大气边界层高度偏低且变化不大,大气形势稳定,污染物扩散困难.激光雷达可以有效探测气溶胶的垂直分层结构,能直观准确地反映出污染物的分布聚集情况以及时空变化,对大气污染监测具有重要意义.