天津市冬季近地层颗粒物垂直分布特征研究

为了解天津市冬季近地层颗粒物垂直分布特征,于2013年12月23日—2014年1月18日,利用Andersen撞击式采样器在天津大气边界层观测站采集10 m和220 m高度颗粒物样品,分析了水溶性离子、碳组分.结果表明,不同天气下不同粒径颗粒物质量浓度分布均呈双峰形,峰值出现在1.1~2.1μm和9.0~10μm粒径段.PM10浓度均随高度的增加而降低,污染日和清洁日最大浓度峰值分别出现在1.1~2.1μm、9.0~10μm粒径段.污染日SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+等二次离子质量浓度、百分占比及OC/EC的比值均随高度的上升而增加;清洁日二次离子质量浓度随着高度的上升而降低,但百分占比随着高度的上升而增加,OC/EC的比值均随高度的上升基本保持稳定.污染日SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-质量浓度及百分占比均较清洁日增加明显,燃煤、机动车及二次离子为颗粒物的主要来源,并在220 m高度二次污染较重.污染日和清洁日下NO_3~-/SO_4~(2-)的比值均随着高度的上升而增加,低层机动车排放对亚微米模态(1μm)贡献明显,而对于粗粒径段,燃煤源的贡献则大于机动车.污染日和清洁日二次离子、OC、EC主要富集于细粒子,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+等一次离子主要富集于粗粒子.     

天津市大气颗粒物污染特征与来源构成变化

对1985年、2001年和2011年天津市颗粒物的粒径、化学组分以及污染来源的变化趋势进行了对比分析. 结果表明:天津市PM₁₀中细粒子所占比重逐渐增加,由1985年的<0.51升至2011年的0.57. PM₁₀中化学组分发生了明显改变,主要组分由单一的地壳元素发展为二次粒子、碳和地壳元素并重,1985年以地壳元素(Si、Al、Mg、Ca等)为主要组分,2001年以TC、Si、SO₄2-、Al、Ca为主要组分,2011年主要组分除TC、Si、SO₄2-、Ca外,还新增了NO₃-. 各主要组分质量浓度及其占ρ(PM₁₀)比例的变化多样,ρ(Si)所占比例先显著下降后保持平稳,其由1985年的28.7%降至2011年7.6%;碳组分所占比例由2001年的24.9%降至2011年17.9%;二次粒子质量浓度〔即ρ(SO₄2-)、ρ(NO₃-)之和〕所占比例由2001年的10.2%升至2011年的18.3%. 煤烟尘对天津市PM₁₀的分担率由1985年的45%降至2011年的22%,而开放源、二次粒子和机动车尾气尘对PM₁₀的分担率有所增加,三者分别由1985年的29%、6%和3%升至2011年的35%、16%和16%. 环境空气中对颗粒物有重要贡献的源类越来越多,颗粒物的污染特征由煤烟型过渡为混合型再过渡到复合型.      

天津市大气降水化学组成特征及来源分析

为了解天津市大气降水的化学组成及其来源,2013年1—12月在天津市环境监测中心、天津市塘沽区环境保护监测站、天津市蓟县环境保护监测站采集降水样品,分析了pH、EC(电导率)和主要离子的分布特征. 结果表明:天津市降水的pH、EC雨量加权平均值分别为5.58、98 μS/cm. 降水中各离子雨量加权平均当量浓度(当量浓度＝质量浓度×离子价数/分子量)为Ca2+>SO₄2->NH₄+>NO₃->Cl->Mg2+>Na+>F->K+. 其中,Ca2+、SO₄2-、NH₄+、NO₃-和Cl-是降水中的主要离子,占总离子当量浓度的91.3%. 降水中SO₄2-/NO₃-(当量浓度比)为2.1,近10年来呈逐渐降低趋势,表明天津市大气污染向复合型转变趋势明显. 总离子当量浓度季节差异大,冬季高、夏季低;SO₄2-、NH₄+、NO₃-等当量浓度在冬季最高,Ca2+当量浓度在春冬季基本相当. 从空间分布上看,降水化学组成在天津市环境监测中心、天津市塘沽区环境保护监测站、天津市蓟县环境保护监测站分别表现为受综合源、工业源和海洋源、工业源和农业源的影响特征. 富集因子计算结果表明:降水中Ca2+和K+主要来自地壳;Mg2+主要来自地壳,同时也受海洋源的影响;Cl-的海洋源和人为源的贡献基本相当;但降水中的SO₄2-、NO₃-主要来自人为活动.      

京津冀区域PM2.5中碳组分污染特征研究

为了解京津冀区域PM_(2.5)中碳组分污染特征,于2015年7月和10月及2016年1月和4月在北京、天津、保定、石家庄、沧州5个城市同步采集PM_(2.5)样品,采用热/光分析法分析样品中有机碳(OC)和元素碳(EC),使用OC/EC最小比值法估算二次有机碳(SOC).结果表明:京津冀区域主要城市OC、EC和SOC的年均浓度分别为12.9~28.5、4.1~7.9和3.3~10.4μg·m~(-3),OC/EC和SOC/OC的比值分别为2.4~3.0和0.26~0.32.OC和EC的浓度呈现保定石家庄沧州天津北京的空间分布特点和夏季春季秋季冬季的季节变化特点.OC/EC的比值及OC和EC的相关性在夏季最低,冬季最高,这可能与京津冀区域冬季采暖燃煤有关,冬季不利的气象条件也加剧了碳质气溶胶污染.冬季较高的SOC浓度主要与低温、气态前体物的增加以及频繁出现的逆温、小风和混合层高度降低等不利气象条件有关.京津冀区域碳质气溶胶的污染特征具有空间相似性.     

APEC会议期间天津市PM_(2.5)中水溶性无机离子的污染特征

2014年11月6—11日,亚太经济合作组织(APEC)会议在北京市召开,京津冀区域采取了最高级别的空气质量保障措施。于2014年11月3—20日同步手动采集天津市PM2.5样品,对APEC会议期间(2014年11月3—11日,在此期间实施了空气质量保障措施)及会议后(2014年11月12—20日)天津市PM2.5中水溶性无机离子组分浓度、二次转化特征等进行了分析。结果表明,APEC会议期间,天津市PM2.5平均质量浓度为78μg/m3,而会议后达到87μg/m3;会议期间PM2.5中水溶性无机离子的浓度为NO-3SO2-4NH+4Cl-K+Na+Ca2+Mg2+,会议后,除Mg2+外,各项离子浓度均有不同程度的上升;会议期间,PM2.5中NO-3浓度最高,在水溶性无机离子中所占比例为38.9%,其次为SO2-4(为22.0%)、NH+4(为20.8%),3者所占比例合计为81.7%,会议后3者所占比例降至75.0%;会议期间的大气污染以流动源为主;会议后,硫氧化率和氮氧化率均不同程度减弱,说明会议期间的二次离子转化更为明显;会议期间的停工停产措施对PM2.5中一次离子来源有明显改变,城市扬尘得到明显抑制。     

天津市PM2.5-O3复合污染特征及来源分析

为了解天津市PM_2.5-O₃复合污染特征及来源,基于2017～2019年高时间分辨率PM_2.5、 O₃和挥发性有机物（VOCs）在线监测数据,对复合污染下天津市VOCs浓度水平、化学组成及O₃和二次有机气溶胶（SOA）生成潜势来源进行分析.结果表明,2017～2019年,天津市复合污染日为34 d,分布在每年的3～9月,年度变化呈现稳中略升趋势;小时ρ(PM_2.5)在75～85μg·m^-3时,小时ρ（O₃）存在峰值区(301～326μg·m^-3).复合污染下ρ（VOCs）为72.59μg·m^-3,烷烃、芳香烃、烯烃和炔烃质量分数分别为61.51%、 20.38%、 11.54%和6.57%; VOCs中浓度较高的前20种物种的浓度均上升,其中乙烷、正丁烷、异丁烷和异戊烷等烷烃类物种质量分数上升,烯烃和炔烃类质量分数略下降,芳香烃类中的苯和1,2,3-三甲苯质量分数略升....     

基于源反演和气溶胶同化方法天津空气质量模式预报能力改进

为提升天津空气质量数值模式精细化预报能力,基于高分辨率排放源清单,技术应用源反演技术和气溶胶三维变分同化方法开展2020年天津空气质量数值预测分析,评估不同技术对空气质量模式预报能力改进,并结合气象因素评估模式系统性误差,以期提升天津空气质量精细化预报能力,服务分区精细化大气污染防治.结果表明,基于高分辨率排放源清单、源反演技术和气溶胶三维变分同化方法,可有效改进天津空气质量模式预报能力,调整后天津PM_2.5、 PM₁₀、 SO₂、 NO₂和O₃浓度预报平均偏差均在2μg·m^-3以内,其中高分辨率排放源清单应用后PM_2.5平均偏差为1.80μg·m^-3,源反演技术和气溶胶三维变分同化技术应用后平均偏差分别为-1.45μg·m^-3和-3.98μg·m^-3,均显著小于原模式的18.75μg·m^-3; PM_2.5浓度预报和实况的相关...     

宁波市环境空气中PM10和PM2.5来源解析

2010年在宁波3个环境受体点采集不同季节的PM10和PM2.5样品,同时采集颗粒物源类样品,分析它们的质量浓度及多种无机元素、水溶性离子和碳等组分的含量.采用OC/EC最小比值法确定了SOC(二次有机碳)对PM10和PM2.5的贡献,据此重新构建了受体化学成分谱.使用化学质量平衡模型对宁波市区的PM10和PM2.5来源进行了解析.结果表明:城市扬尘、煤烟尘、二次硫酸盐和机动车尾气尘是环境空气中PM10的主要来源,其分担率分别为23.0%、15.9%、13.3%和12.3%;对PM2.5有重要贡献的源类是城市扬尘、煤烟尘、二次硫酸盐、机动车尾气尘、二次硝酸盐和SOC,其分担率分别为19.9%、14.4%、16.9%、15.2%、9.78%和8.85%.      

2019年天津市挥发性有机物污染特征及来源

为了解天津市环境空气挥发性有机物（VOCs）污染特征及来源,基于2019年城区点位高时间分辨率在线监测数据,对天津市VOCs浓度水平、化学组成及来源进行分析.结果表明,2019年天津市VOCs年均浓度为48.9 μg·m^-3,不同季节浓度水平依次为：冬季（66.9 μg·m^-3） > 秋季（47.9 μg·m^-3） > 夏季（42.0 μg·m^-3） > 春季（34.6 μg·m^-3）.化学组成包括烷烃、芳香烃、烯烃和炔烃,年均浓度占比分别为：65.0%、17.4%、14.6%和3.0%,其中烷烃、芳香烃和炔烃占比分别在秋季、夏季和冬季最高,烯烃占比在夏季和冬季均较高.春夏季烷烃、烯烃、芳香烃和炔烃的臭氧生成潜势贡献分别为：16.9%、48.6%、33.5%和1.0%,乙烯、丙烯、间/对-二甲苯、1,2,3-三甲苯、甲苯、异戊二烯、反-2-丁烯、顺-2-戊烯、邻-二甲苯和间-乙基甲苯的臭氧生成潜势较高;秋冬季芳香烃对二次有机气溶胶（SOA）生成潜势贡献高达91.5%,邻-二甲苯、甲苯、间/对-二甲苯、乙苯、邻-乙基甲苯和苯是主要贡献物种.PMF解析结果表明,春夏季VOCs主要来源分别为：机动车排放源、LPG/NG和汽油挥发源、溶剂使用源、石化工业源、燃烧源和天然源,贡献率分别为：29.2%、19.9%、16.4%、10.3%、7.3%和6.6%;秋冬季VOCs主要来源分别为：LPG/NG和汽油挥发源、机动车排放源、燃烧源、溶剂使用源和石化工业源,贡献率分别为：32.4%、21.9%、18.5%、13.3%和8.4%.与春夏季相比,秋冬季VOCs来源中LPG/NG和燃烧源贡献率分别显著上升62.8%和153.4%,其他源贡献率下降18.4%~25.0%.结合解析得到的各源类成分谱结果,春夏季石化工业源和溶剂使用源排放以烯烃和芳香烃为主,为臭氧防控重点管控对象;秋冬季燃烧源和溶剂使用源排放芳香烃类物质较多,为SOA重点防控源.     

常规净水工艺重金属净化模型及健康风险研究

为研究在常规处理单元中实现浊度和重金属污染物同时达标的可能性,基于表面络合(吸附)理论及物料衡算原理建立了重金属污染物在常规净水工艺单元的去除模型,分析了工艺参数与重金属污染物出水浓度及其健康风险的关系,提出了减少健康风险的工艺调控方法及基于健康风险的净水工艺选择原则。结果表明,当原水重金属超标时,应优先选择通过合理调整常规净水工艺的投药量、改变药剂种类和配比、调整滤池滤速等工艺参数使浊度与重金属污染物同时达标的方案,若调控工艺参数不能消除出水重金属的健康风险时,要考虑设置后序深度处理单元。