北京市大气PM10环境背景值的计算方法探讨

为了消除或降低PM10环境背景值计算中城市局地污染的影响,并且提高背景值在污染过程模拟中的准确程度,紧密联系天气过程、通过监测和统计途径探讨了确定环境背景值的方法.北京市空气质量背景监测站点在地方性天气过程中明显受到城市污染的影响,文中根据天气形势场、垂直方向上风向一致性、系统影响持续时间等判别标准区分了系统性和地方性过程,筛选出受系统性过程影响的、"背景时段"的监测数据.背景时段监测数据统计计算时,将背景值视为变量,用百分位数、剪裁均值、最大概率密度值、50%概率区间等特征统计量来表达其概率分布.文中还将背景值细化,根据天气系统特征和区域自然环境、人类活动的差异将背景值区分为4类,以代表不同污染过程的背景水平.使用2003年11月至2004年12月北京市北部和南部共5个清洁站点的监测数据,计算了117个中尺度天气系统影响时,PM10浓度概率密度分布以及背景值特征统计量.结果表明,4类背景值差别很大,从小到大排序依次是:北风＞东风＞西风＞南风,剪裁均值依次为:24～34、58、89～110和105μg·m-3.对4类背景值综合运算,得到2004年PM10年尺度上的综合背景值为58～67μg·7-3,较好地扣除了局地污染的影响.     

广州市交通主干道空气中苯系物的测量

为了研究广州市道边空气中苯系物的污染状况,利用差分吸收光谱(DOAS)系统于2010年11～12月广州亚运会期间对广州市荔湾区黄沙大道道边空气中的苯系物(苯、甲苯、二甲苯等)及常规污染物NO2、O3等进行了监测.结果表明,在整个测量期间,苯系物在夜间显示了较高的浓度值,苯的平均浓度为15.9μg·m-3、甲苯为61.3μg·m-3、对-二甲苯为6.5μg·m-3、间-二甲苯为16.9μg·m-3、苯酚为0.88μg·m-3.甲苯与苯的平均浓度与国内其他城市的平均水平较为接近,两者的比值变化范围在1.2～6.16.通过比对甲苯与苯的相关性,在整个测量期间内其相关系数为0.86,在浓度值较高时段,其相关系数达到0.985,表明在该区域苯与甲苯存在同源性;以甲苯为例,分析其与CO的相关性,相关系数为0.78,表明交通排放是苯、甲苯的一个主要来源.结合风速风向等气象数据的分析得出气象条件是影响苯系物污染物浓度水平的一个重要因子,并给出了可能的点污染源.     

区域大气环境污染光学探测技术进展

环境污染物的形成、转化、输送和演变过程具有极强的时空相关性,研究和发展能适用于多组分环境污染物的快速、实时、动态监测技术是科学研究工作者面临的重大课题.基于光谱学原理的环境监测技术,由于其具有非接触、无采样、高灵敏度、大范围快速监测等特点,是国际上环境监测技术的主要发展方向之一,并被广泛应用于环境、气象和科学研究等领域.针对京津冀地区大气重污染发生-演变-消散全过程的核心科学问题,通过建立大气污染传输通道立体观测网,开展重污染时段和重污染过程的车载走航、机载观测地基遥感和卫星遥感观测,综合运用大气环境监测网以及超级站等观测平台,获取大气污染物的光学特性、环境气象信息等演变规律,从而推动京津冀及周边地区空气质量的持续改善.光谱学技术在环境监测领域的成功应用,为区域大气和全球环境状况奠定了技术基础.      

硫酸铵细粒子对苯二次有机气溶胶光学特性的影响

苯系物光氧化产生的二次有机气溶胶（SOA）能够散射、吸收大气辐射,扰动区域气候变化.硫酸铵（（NH₄）₂SO₄）是大气中常见的无机细粒子,其大的比表面积可作为半挥发性化合物凝结和反应中心,进而影响SOA的化学组分和光学特性.本文采用烟雾箱研究（NH₄）₂SO₄细粒子对苯SOA在200~600 nm范围内的平均质量吸收系数（mass absorption coefficient,MAC）的影响情况.实验结果表明,低浓度（小于100 μg·m^-3）（NH₄）₂SO₄细粒子仅作为凝结核心,不会影响苯SOA的光学性质.高浓度（大于100 μg·m^-3）（NH₄）₂SO₄细粒子对咪唑类吸光产物的形成有促进作用.苯SOA的MAC值随着（NH₄）₂SO₄细粒子浓度的增加而逐渐增大,却随着细粒子酸度的增大而逐渐减小.水分子的增加会产生更多的NH₄⁺,从而有利于咪唑类化合物的产生,苯SOA的MAC值则随着相对湿度的增加而逐渐增大.而当相对湿度高于70%时,乙二醛水合反应增强,四醇产物脱水、聚合形成的高分子量产物增多,从而导致MAC值减小.这为研究高浓度（NH₄）₂SO₄细粒子背景下,人为源SOA的光学特性提供了实验依据.     

紫外光诱导荧光分析仪结合多元线性回归算法在城市河流常规污染指标监测中的应用

为建立一种针对城市河流水体常规污染指标的快速原位监测方法,首次运用紫外光诱导荧光分析仪对扬州市60条城市河流进行水体三维荧光光谱(EEM)测量,形成了具有多样性的水质样本集合。利用峰值拾取法、相关性分析和主成分分析3种方式从三维荧光光谱中提取溶解性有机物(DOM)污染信息,结合多元线性回归算法(MLR),建立与化学需氧量(COD_Cr)、高锰酸盐指数(I_Mn)、氨氮(NH₃-N)和总磷(TP)4项常规水质污染指标相关的预测模型。研究结果表明,峰值拾取法结合相关性分析可以有效地反映水体EEM中的污染特征和状况,由此建立的4项水质指标预测模型训练集决定系数均>0.82,预测结果与国家及行业标准方法分析值之间具有较低的均方根误差,说明该预测方法具有较好的准确度和精密度,为城市广域水体的高效、原位监测提供了一种有效的解决方案。     

基于综合立体观测网的京津冀地区污染过程分析

为揭示大气污染的演变规律,推动京津冀及周边地区空气质量的持续改善,针对大气重污染发生—演变—消散全过程的核心科学问题,在京津冀及其周边地区建立大气污染传输通道立体观测网,围绕2017年秋冬季和2018年春、秋、冬三季开展重污染时段和重污染过程的地基和车载走航观测,评估区域大气污染输送和城市间大气污染的相互传输量.结果表明:北京市污染呈明显的区域性特征,春季主要受区域不利扩散条件及沙尘传输影响,秋季主要受西南通道传输影响,冬季主要受西南、南部、东南通道混合层内传输与区域扩散条件不利的共同影响.秋冬季京津冀地区NO₂、SO₂污染物垂直柱浓度整体低于西南、东南和南部输送通道区域,当弱南风静稳天气条件主导时,北京市易受到污染物输送的影响,形成局域污染过程.研究显示,北京市重污染时段外来污染物各类尺度输送通道中,西南通道污染传输为主导,部分时段还受到东南和东部通道污染传输的影响.      

PML系统性能测定及卷云偏振探测结果分析

偏振-米散射激光雷达(PML)是532 nm单波长激光雷达,可对气溶胶的消光特性及偏振特性进行定量探测.对PML探测性能从三方面进行验证:①对PML主要性能参数的测试结果表明,该系统性能可靠;②对比PML和拉曼-米散射激光雷达(RML)对气溶胶的测试结果发现,二者基本一致;③用激光雷达和太阳辐射计对同一大气光学厚度对比探测可知,二者探测值基本一致.用PML对2005年2─5月合肥地区卷云退偏振比的观测结果表明:合肥地区位于7～12 km高度区域的卷云退偏振比为0.25～0.50,其平均值为0.35±0.07.      

北京市部分地区土壤中二英类物质污染水平初探

采集北京市部分非污染区土壤样品16个,对样品中二(口恶)英类物质分布形态和浓度水平进行初步探讨.结果表明:空地土壤中的二(口恶)英类物质质量分数为0.229 1～3.332 pg/g(全文均指pg(I-TEQ)/g),平均值为1.478 pg/g,与美国农村背景值相当;林地质量分数为0.769 1～2.760 pg/g,平均值为1.329 pg/g;耕地质量分数为2.278～7.307 pg/g,平均值为4.462 pg/g.与国外数据对比可以看出:空地和林地土壤样品与欧洲国家的浓度水平相当,耕地土壤则高于欧洲国家,但比日本低很多.总之,耕地土壤样品中二(口恶)英类物质的质量分数较高,空地次之,林地土壤质量分数最小.对于形态分布而言,受某种主要因素影响的土壤中二(口恶)英类物质形态分布相似,受综合因素影响的土壤与大气中的二(口恶)英类物质形态分布类似.另外讨论了浓度异常采样点可能的污染来源.      

基于光学遥测技术的合肥市气溶胶参数观测

为了解合肥市气溶胶光学特性参数,采用太阳光度计CE318对雾霾期间气溶胶进行监测并分析了气溶胶光学厚度(AOD)、Angstorm波长指数(α)、体积谱函数等气溶胶光学特性参数。同时采用多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)反演了雾霾期间二次气溶胶前体物NO2柱浓度并和固定点测量的颗粒物(PM)浓度进行了对比。分析表明,雾霾期间的气溶胶光学厚度比晴天高,且随波长的增加而减少。Angstorm波长指数在雾霾天气时平均值较高,表明合肥雾霾天气期间气溶胶粒子以细粒子为主。气溶胶前体物NO2浓度变化与雾霾天气空气中颗粒物含量(PM10、PM2.5等)变化一致性较好,表明二次气溶胶可能对气溶胶颗粒浓度有一定影响。     

南京及周边区域亚青期间大气监控预警走航观测研究

2013年8月,为了解亚青会期间南京及周边地区大气污染物的来源、时空分布和输送规律,江苏省环境监测中心联合中科院大气物理所等15家单位,开展了为期一个月的夏季联合观测,监测区域覆盖江苏沿江8市以及安徽部分地区。该次联合观测,江苏首次利用空气质量数值预报模式指导开展走航观测,实现了动静、水平与垂直相结合的立体式巡航观测,并初步揭示了现阶段江苏省大气污染主要特征,观测结果直接服务于亚青空气质量会商,为保障南京市空气质量提供技术支撑,同时为2014青奥会空气质量保障积累经验。