2014年北京市PM2.5质量浓度分析及比对研究

本研究选择污染严重的北京作为研究区域,自2013年12月起至2014年12月,通过设在北五环中国环境科学研究院(CRAES)内的定点监测,获得375天有效平行样品(T和Q)。统计结果表明,2014年北京市PM_(2.5)质量浓度从优良水平的6.9μg/m~3到极重污染的422.1μg/m~3,年均浓度值在100μg/m~3左右。T组和Q组线性相关,但T/Q并非定值,冬季最高,R~2=0.974,对应T/Q=1.014,可能由于冬季污染程度较重,滤膜性能差异可忽略。除春季外,其它三季的PM_(2.5)都是T组>Q组,与石英膜的纤维结构不够致密有关。以T组质量浓度数据为准,与国控监测点奥体中心点公报的日均PM_(2.5)进行比对,结果显示二者基本同步,在春冬季呈现较高的污染浓度,在夏季最低。在严重污染时(PM_(2.5)>250.0μg/m~3),在线监测可能低估PM_(2.5)而T组能更客观地记录实际污染状况。统计2014年全年污染等级分布,4~8月份基本未出现重度污染,而在冬季采暖期10~12月份,优良天数不足50%。综合分析风速、相对湿度对PM_(2.5)质量浓度的影响,证实冬季取暖燃煤和无风、高湿、逆温的静稳天气是霾频发的主要原因。     

2014年1月北京市大气重污染过程单颗粒物特征分析

利用在线单颗粒物气溶胶质谱仪(SPAMS)对2014年1月北京市典型大气重污染过程进行了连续监测,分析了具有正负离子质谱信息的颗粒物共2248225个.同时,利用ART-2a神经网络分类方法并结合Matlab统计分析,将具有质谱信息的颗粒物归为10类,分别为:矿尘类颗粒物(Dust)、元素碳颗粒物(EC)、有机碳颗粒物(OC)、元素碳和有机碳混合颗粒物(ECOC)、钠钾颗粒物(NaK)、富钾颗粒物(K)、含氮有机物(KCN)、高分子有机物(MOC,Macromolecular OC)、多环芳烃类颗粒物(PAHs)和重金属类颗粒物(Metal).结合PM_2.5质量浓度数据和HYSPLIT 4.0后向轨迹模型结果,将观测时间段划分为3个典型污染过程和1个清洁过程.结果显示,重污染期间OC、MOC和PAHs为最主要的颗粒物类型.最后,本文还比对分析了污染过程和清洁期间颗粒物的混合状态,结果表明,污染过程中硫酸盐和硝酸盐较清洁期间更容易与碳质颗粒物结合.     

大气颗粒物“二重源解析”技术的误差分析

"二重源解析"模型计算结果的误差是采样误差、样品处理误差、化学组分分析误差、数据处理误差以及数学模型误差等所有误差的积累。提出了"二重源解析"解析结果的相对误差和标准偏差表达式,并用之计算了某市利用"二重源解析"模型计算的源贡献值的相对误差和标准偏差,还针对从源排放出来的初始态颗粒物在传输过程中发生的扬尘态变化提出了扬尘转化率的概念和计算方法。     

灰霾的健康效应

灰霾是颗粒物和气体污染物导致的可察觉到的能见度降低的污染天气现象.近年来,随着城市化进程的快速发展,城市大气污染加剧,灰霾天气也随之增多.总结了灰霾这一污染型天气的特征,介绍了灰霾的化学成分、污染机制等,并从影响机制和流行病学角度出发,对国内外灰霾对人体的健康效应研究成果进行了综合评述,提出目前急需解决的科学问题和今后的研究方向.     

天津市土壤风沙尘元素的分布特征和来源研究

通过与土壤标准和背景值的比较分析了天津市土壤风沙尘元素的质量分数分布特征，通过富集因子法分析了天津市风沙尘元素的富集特征，进而说明天津市风沙尘元素的来源及其变化。结果表明，（1）Cr、Ni、Cu、Zn和As质量分数均有超过土壤标准的现象。（2）Ni、Cu、Pb、Zn和Ag超过背景值10倍以上，受到了人为污染。（3）粗颗粒中西青区的Pb元素，津南区的Ni元素和Pb元素以及细颗粒中东丽区的Ca元素和Zn元素，西青区的Cu、Pb，津南区的Cr、Ni、Pb等元素达到显著污染级别；各区粗细颗粒中的Ag元素污染级别最高，有的为极强烈污染；这些元素是典型的人为污染元素。（4）粗颗粒中只有Ca和Ni污染级别有所增加，细颗粒中只有Na、Ni、As等3种元素的富集因子略有增加。所以，天津市土壤风沙尘的治理重在控制人为来源的Ni、Cu、Pb、Zn、Ag、Cr和Ca等高污染元素。     

民用燃料燃烧排放PM2.5和PM10中碳组分排放因子对比

在实验室中模拟民用燃料在家庭炉灶中的燃烧,应用稀释通道系统采集颗粒物,获得玉米秸秆、薪柴、蜂窝煤和块煤四种常用民用燃料燃烧排放PM10,PM2.5及载带碳组分的排放因子.结果表明,民用燃料燃烧排放的颗粒物以细颗粒为主, PM2.5占PM10的70%~90%.颗粒物排放因子最大的为块煤,其PM2.5和PM10的排放因子分别为9.837和11.929g/kg,分别是蜂窝煤的12.6和13.7倍;玉米秸秆和薪柴PM2.5和PM10的排放因子稍低于块煤,为7.359~10.444g/kg.4种燃料燃烧OC排放因子块煤最高,其在PM2.5和PM10中分别为5.29和5.19g/kg.薪柴燃烧EC的排放因子最高,其在PM2.5和PM10 中的排放因子分别为1.065和1.126g/kg.块煤两种粒径上EC的排放因子略低于薪柴.蜂窝煤EC的排放因子最低,比薪柴低300倍左右,玉米秸秆EC的排放因子也要比薪柴低10倍左右.碳组分是块煤,秸秆,薪柴排放颗粒物的主要成分,其含量在40%~60%之间,该值比蜂窝煤高3倍.四种燃料对应的OC/EC比值差异很大,薪柴和块煤燃烧排放颗粒该值为3~6,秸秆和蜂窝煤燃烧排放颗粒其值高达30~50.     

住宅室内降尘中邻苯二甲酸酯污染特征及暴露评价

利用CH2Cl2和超声对天津市13户家庭住宅冬季和夏季26个室内降尘样品中6种邻苯二甲酸酯(DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP、DOP)进行提取分离,并采用气相色谱-质谱定量分析,研究了邻苯二甲酸酯污染变化特征和暴露风险.结果表明,冬夏两季,室内降尘样品均以DEHP 浓度最大,DBP第二,且DBP 和DEHP之和占ΣPAEs 的比例达到80.0%以上;冬季,各采样点6种邻苯二甲酸酯总含量(∑PAEs)浓度在1.498~32.587μg/g之间,平均浓度为(6.772±8.154)μg/g;夏季,∑PAEs浓度在1.981~40.041μg/g之间,平均浓度为(13.406±12.911) μg/g;PAEs浓度季节变化差异显著,夏季降尘样品中PAEs浓度高于冬季.暴露评价显示儿童和成人的夏季邻苯二甲酸酯总暴露量均大于冬季;经口暴露水平大于皮肤;平均儿童的暴露水平是成人的10倍左右;成人和儿童对4种物质(DBP、DEHP、DEP、BBP)的总暴露量最大值均出现在夏季;天津室内降尘暴露量与我国6城市室内降尘总暴露水平相当(除DEHP外),与德国和美国的暴露水平相比,天津儿童和成人的暴露量偏小.但是,室内环境中PAEs污染对人体健康的影响仍要引起重视,尤其是对低龄儿童的健康危害.     

海南五指山和福建武夷山降水离子组成及来源

分析海南五指山及福建武夷山大气背景点2008年1月—2009年12月的降水pH及离子组成,并探讨离子来源. 结果表明:海南五指山监测点降水年均pH约为564,呈中性;武夷山监测点降水的年均pH约为530,呈弱酸性. 2个监测点降水中的SO₄2-、NO₃-和NH₄+的浓度和占总离子浓度的59%左右,表现出与城市相似的组成特征,表明这2个监测点的降水已经受到人类活动的影响. 降水酸度除受SO₄2-和NO₃-的影响外,还受到NH₄+、Ca2+和Mg2+等碱性物质的中和作用. 相对酸度和中和因子的计算表明,五指山和武夷山监测点降水酸度分别有85%和76%被碱性物质NH₄+和Ca2+中和. 富集因子计算及来源定量分析表明,这2个监测点已受到人为源的影响,人为源的贡献大于海洋源及地壳源. 武夷山监测点88%的Ca2+和56%的K+均来自人为源,主要是受人为污染物长距离传输及生物质燃烧的影响.      

天津近岸海域大气颗粒物无机组分季节变化及源析

2006~2007年在天津近岸海域分4个季节走航采集了不同粒径大气颗粒物样品,分析了其质量浓度以及元素、离子和碳等化学组成,并应用富集因子以及特征化合物比值对其来源进行了探讨.结果表明,天津近岸海域TSP,PM10和PM2.5的质量浓度分别为(294.98±3.95),(279.87±17.53),(205.50±38.13)μg/m3,且呈现出明显的季节变化,秋季颗粒物浓度最高,冬季次之,夏季最低. TSP、PM10和PM2.5中总元素浓度分别为48.76, 47.94,32.08 μg/m3. TSP中含量最高的离子是Na+, PM10和PM2.5中含量最高的离子是Cl-. 3种不同粒径中OC浓度秋、冬两季均明显高于春夏两季. Al/Fe的比值分析结果表明,春季TSP的主要来源为土壤尘,秋、冬季PM10和PM2.5主要受燃煤的影响. Cu、Zn和Pb的富集系数较高,其中Pb在冬季PM10中富集达到最高为741.3. NO3-/SO42-的变化范围为0.28~0.85,春夏季该比值较高于秋冬季,反映了该海域同时受燃煤与机动车污染的影响.OC/EC变化范围为2.13~5.58,表明该海域气溶胶中存在着大量二次有机碳.     

利用LUR模型模拟天津市大气污染物浓度的空间分布

针对传统监测方法无法满足对大气污染物空间分布高分辨率的要求,以Arcgis为平台,利用LUR模型模拟天津市PM10和NO2年均浓度的空间分布.选取的回归变量为1~4km半径缓冲区内的道路总长度、不同土地利用类型的面积、人口密度、风向指数及距海距离,选取3个监测点的监测数据对方程进行了验证.结果表明,对PM10年均浓度影响最大的因素是缓冲区为1km的道路总长度(R2为0.560),而对NO2年均浓度影响最大的因素是人口密度(R2为0.414).多元线性回归方程计算结果显示,PM10和NO2的R2分别达到0.946和0.691;如果考虑风向的影响,R2可分别提高到0.980和0.849.对天津市中心城区建立5km′5km网格嵌套,根据多元线性回归方程计算每个网格交点的污染物浓度模拟值.通过kriging插值得到2种污染物在天津市中心城区的空间模拟分布图.PM10年均浓度分布以研究区中心最高,向四周逐渐降低;NO2的年均浓度以研究区中心最低,向四周逐渐升高.模拟结果与实际情况相符.