上海市夏季臭氧污染特征及削峰方案

随着大气污染治理措施的不断推进,近年来上海市PM_2.5浓度呈现明显的下降趋势,但O₃污染现象依然频发,因此分析O₃污染发生规律,科学制定O₃削峰方案是目前亟需解决的问题.本研究以2017年7月为例,期间长三角17个城市累计O₃污染天数165 d,其中上海最为严重,7月超标率为64.5%,分析前体物浓度和气象要素,主要是由于高温、低湿、小风不利气象条件和较高的前体物排放共同导致,期间上海市NO₂平均浓度为27.1 μg·m^-3,VOCs体积分数为22.5×10^-9.通过WRF-CMAQ情景模拟,仅上海进行前体物削减,对区域性O₃污染控制较为有限,建议多城市共同削减,上海及邻近周边9城市削减VOCs排放30%,上海O₃日最大8 h浓度可下降7.2%,如果扩大到17个城市削减,上海O₃日最大8 h浓度降幅为7.8%.同时建议严格控制前体物削减比例,VOCs ：NO_x削减比例应大于3 ：1,否则会导致部分地区O₃浓度反弹.     

上海市秋季典型大气高污染过程中颗粒物的化学组成变化特征

于2010年10月1日至11月30日在上海市城区对大气中颗粒物质量浓度及细粒子化学组分进行了在线连续观测,获得了秋季大气灰霾和沙尘等典型污染过程中颗粒物质量浓度和化学组成的变化特性.观测结果显示,在大气灰霾污染过程中PM₁₀和PM_2.5的日均最高浓度分别达到216~293 μg·m^-3和130~204 μg·m^-3,PM_2.5/PM₁₀的比值在65%以上,总的可溶性无机离子(TWSII)占PM_2.5质量浓度的50%以上,有机碳(OC)和元素碳(EC)的总和占25%~30%.二次可溶性离子(SO₄^2-, NO₃^-, NH₄⁺)占TWSII的83.3%~87.5%,OC/EC的比值在5左右,表明在灰霾污染过程中二次组分对PM_2.5的贡献较大;沙尘天气以粗粒子污染为主,TWSII、OC和EC分别仅占PM_2.5质量浓度的27.2%、13.4%和2.0%,二次可溶性离子(SO₄^2-, NO₃^-, NH₄⁺)占TWSII的55.7%,Ca²⁺、Mg²⁺等地壳组分的比例较灰霾天气明显升高.研究结果还显示,SO₄^2-和NO₃^-等二次离子组分的生成与颗粒物中硫与氮的氧化速率有关,在大气灰霾过程中硫转化率(SOR)和氮转化率(NOR)值较高,分别为0.24±0.10和0.15±0.06,说明SO₂通过二次反应生成SO₄^2-的能力较强,在污染的环境下高浓度的NO₂更有利于向NO₃^-转化.     

机动车尾气排放VOCs源成分谱及其大气反应活性

选取轻型汽油车、重型柴油车和摩托车等城市典型机动车种分别采用底盘测功机及实际道路实验,结合SUMMA罐采样的方法,获得了小轿车、出租车、公交车、卡车、摩托车和LPG助动车的尾气VOCs样品,利用气相色谱-质谱分析了各车型机动车尾气VOCs的浓度及其物种组成.结果表明,轻型汽油车尾气VOCs以甲苯、二甲苯等芳香烃为主,占43.38%～44.45%;重型柴油车以丙烷、n-十二烷及n-十一烷等烷烃组分为主,占46.86%～48.57%,还有13.28%～15.01%的丙酮等含氧特征组分;摩托车与LPG助动车的主要成分为乙炔,分别占39.75%和76.67%左右.各车型中,摩托车和轻型汽油车尾气VOCs的化学活性显著高于重型柴油车辆,以上海市为例,其大气化学活性贡献分别占55%和44%左右,是影响城市和区域大气氧化能力的关键污染源,其中以甲苯、二甲苯、丙烯、苯乙烯等关键活性物种的贡献最大.     

公交车使用废食用油制生物柴油的污染物排放及VOCs成分谱

以国三、国五柴油公交车为研究对象,在重型底盘测功机上运行中国典型城市公交循环,分析了国三、国五柴油公交车使用柴油、废食用油制生物柴油-柴油混合燃料(B10)的污染物排放及VOCs成分谱.结果表明:国五公交车的THC、CO、PM和固态PM2.5数量排放比国三公交车分别降低39.3%、19.9%、77.4%和28.4%,NO_x升高31.7%;国三、国五公交车排放的VOCs主要为烷烃、烯烃和含氧化合物,国五公交车的烷烃、烯烃、芳香烃、含氧化合物等VOCs排放较低,其VOCs大气反应活性降低,二次有机气溶胶的生成潜势较弱.与使用柴油比较,国三(国五)公交车使用B10的THC、CO、PM和固态PM2.5数量排放降低;国三公交车的NO_x排放增加,国五公交车的NOx排放降低;国三(国五)公交车使用B10的VOCs成分谱中含氧化合物降低,烯烃增加,VOCs大气反应活性增强.     

硫酸盐非均相机制对颗粒物污染的影响:上海典型污染事件的WRF-Chem模拟

硫酸盐气溶胶是大气中细颗粒物(PM_2.5)的重要组成部分,对霾的形成起着重要作用.传统的模式中硫酸盐生成机制主要包括SO₂与·OH的气相反应和SO₂·H₂O水合物产生的亚硫酸与O₃/H₂O₂的液相反应.SO₂非均相生成硫酸盐的机制（在高NH₃情景下,以NO₂为氧化剂,非均相摄取SO₂）非常重要,尤其成为重污染期间颗粒物浓度暴发性增长的原因之一.将硫酸盐非均相机制的参数化方案纳入WRF-Chem模式,模拟了2017年1月的长三角区域污染物浓度,评估了硫酸盐非均相反应对颗粒物浓度模拟的提高及其对长三角重污染的贡献.结果表明,传统WRF-Chem模式模拟的上海地区硫酸盐月均浓度为6.5μg·m^-3,较观测值低估33%;尤其是在重颗粒物污染期间,低估高达127%.加入硫酸盐非均相机制后,WRF-Chem对硫酸盐的模拟效果得到显著提升,...     

餐饮源挥发性有机物组成及排放特征

餐饮油烟是城市挥发性有机物（VOCs）的重要来源之一,对人体健康有较大的危害性,对室内外空气质量也有重要的影响,因此对其排放特征的研究具有十分重大的意义.本实验通过模拟油的加热及烹饪过程,利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）,以油品、调味料和菜品为变量,对不同情况下排放油烟中VOCs的排放特征及化学组成进行了分析.结果表明,油品的排放因子范围为0.81~2.53g·kg^-1,主要排放卤代烃和烷烃;调味料的排放因子范围为25.06~40.18g·kg^-1,主要排放烷烃;辣椒炒肉排放量远高于番茄炒蛋,辣椒炒肉主要排放卤代烃,番茄炒蛋主要排放芳香烃和烷烃.     

基于走航监测的长三角工业园区周边大气挥发性有机物污染特征

挥发性有机物（VOCs）是大气臭氧及细颗粒物污染的重要前体物.工业园区是我国VOCs排放的重要来源,但是其污染水平及特征尚不清晰.本研究采用两类VOCs走航监测技术,在长三角主要工业园区开展了108园区次的走航监测,系统分析了长三角不同工业园区VOCs的污染水平及示踪组分特征.结果表明,园区周边VOCs平均浓度变化范围为39~533 μg·m^-3（5%~95%分位值浓度）,平均值为183 μg·m^-3,是城市环境大气浓度的3倍左右;最大峰值浓度的变化范围为307~12006 μg·m^-3（5%~95%分位值浓度）,平均值为2812 μg·m^-3.所有园区周边监测到异常高浓度的频率为64%,其中异常排放频率出现较高的组分主要包括甲苯（32%）、二甲苯（18%）、苯（9%）以及含9个及以上碳数的芳香烃（19%）.不同工业类型的园区周边VOCs浓度水平及主要特征组分存在一定差异;纺织行业园区周边浓度最高,其次是化工、涂装和石化,电子工业园区周边浓度相对最低.鉴于现有走航技术对环境大气常见VOCs组分的覆盖率不足50%,因此上述走航结果相对于实际浓度应该有一定的低估.本研究有助于系统认识我国工业园区VOCs污染水平及特征,为园区VOCs监管及减排提供重要支撑.     

四种再分析资料与长江中下游地区降水观测资料的对比研究

为了获得对中国区域降水刻画能力较好的再分析资料，以长江中下游地区为例，将PREC/L、CMAP、GPCP及NCEP2四种再分析降水资料与台站降水观测资料进行了多年和逐年平均的年、季、月降水量距平的时空相关分析和方差分析，比较了再分析资料对该区降水刻画能力的差异。首先对该区域的观测资料、CMAP、GPCP及NCEP2资料进行插值，使所有资料具有相同的空间分辨率，在此基础上比较再分析资料与观测资料年、季、月平均的降水变化特征。结果表明，四种再分析资料与观测资料的距平相关系数（均方根误差）由大到小（由小到大）的变化次序为：PREC/L→CMAP→GPCP→NCEP2，四种再分析资料均能较好地刻画出长江中下游地区降水的时空分布特征，尤以PREC/L资料对该区域降水变化的时空演变规律描述得最好。最后，利用PREC/L资料与观测资料对该区域降水的时空特征进行了相关分析、EOF分析和功率谱分析，结果显示夏季平均降水量具有23和31年的显著周期，EOF分析的前两个模态的时间变化分别具有23和28年的显著周期，这些显著周期都通过了95％的红噪声检验.     

世博会期间上海市大气挥发性有机物排放强度及污染来源研究

基于VOCs在线观测数据,对世博会期间（2010年5月1日～10月31日）上海大气VOCs的排放进行了估算;采用后向轨迹模型和聚类分析法,研究了不同大气污染输送通道下上海市空气质量和观测站点VOCs的变化;基于受体模型对上海市城区大气VOCs进行了污染来源解析.结果表明,世博会期间,上海市每小时排放的VOCs导致大气中VOCs浓度的增加量为（5.98±3.18）×10-9,该值比2009年同期低1×10-9左右.世博会期间,上海大气主要受偏东方向气流的影响,所占比例超过40%;其次是偏西风（25%）;偏南和偏北风共占约20%.受同一大气输送通道影响,观测点VOCs浓度与上海API值呈正相关,R2=0.599.受西北方向大气输送通道影响,本市空气质量最差,API值在70左右;其次是西南方向大气输送通道,API值在60以上;当本市大气受东面海洋上空输送气团的影响时,API〈50,空气质量为优.世博会期间,与机动车有关的排放最大,包括尾气和油气挥发,对上海大气VOCs的贡献约40%;其次是生产工艺和燃煤等工业排放,占30%～40%;溶剂涂料使用导致的排放约20%;夏季天然源排放的贡献在6%左右,也不容忽视.     

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.