城市大气中臭氧浓度控制的困难与挑战——以成都市为例

研究城市化、工业化和区域经济一体化进程的不断加快,对城市大气环境的影响是当前大气环境领域研究的热点问题。在此过程中,利用空气质量模型模拟系统研究大气环境污染问题成为大气环境研究中不可缺少的组成部分。在当前空气污染复杂的形势下,针对城市大气环境中臭氧的浓度尚未有效的控制措施。研究主要利用Models-3/CMAQ空气质量模式对成都市臭氧浓度数值通过不同的控制情景进行模拟,揭示城市大气中臭氧浓度控制的困难与挑战,并尝试性提出今后的研究方向,以期为控制城市大气中臭氧浓度提供建议。     

成都市气态污染物NO2、SO2与大气颗粒物相关性分析

以成都市为例,研究气态污染物NO_2、SO_2与大气颗粒物之间的相关性。以2014—2016年成都市8个监测站3种污染物(PM_(2. 5)、NO_2、SO_2)的监测数据做统计数据分析,包括趋势分析和相关性分析。分析结果表明:PM_(2. 5)与SO_2和NO_2的关系密切,3种污染物之间总体呈现一致的季节性变化规律,即春、冬高,夏、秋低,且呈现不同的空间变化规律;在重度雾霾条件下,PM_(2. 5)与SO_2的关系较其他污染物密切,但在空气质量条件较好的情况下,PM_(2. 5)与NO_2的关系较其他污染物密切。这说明SO_2对雾霾的形成有着关键作用,特别是在SO_2突然变化的情况下更为明显。因此,未来研究需重点关注SO_2的来源及其清单的准确估算,这对于雾霾的控制异常关键。     

现实工况下挖掘机尾气排放特征分析

为量化挖掘机在实际施工作业中尾气排放特征,研究选取成都市不同建设工地在用的8台挖掘机,利用便携式尾气测量系统对其进行现实工况下的尾气排放测量,测试按挖掘机的不同作业特点分怠速、行走和作业进行.测量的尾气排放污染物包括CO、HC、NO和PM_2.5.结果表明,挖掘机的尾气排放随工况的不同而不同,怠速时NO排放平稳,行走和作业时排放速率波动较大.满足不同尾气排放标准的挖掘机,其尾气排放也有所不同,例如,国Ⅱ阶段的挖掘机与国Ⅰ阶段的挖掘机相比,其在怠速、行走、作业工况下尾气排放的NO分别减小8%、35%和5%,PM_2.5分别降低88%、87%和80%.另外,本研究中挖掘机尾气排放的实测结果与我国非道路机械尾气排放因子技术指南中推荐的用于排放清单估算的排放因子相比,也均有显著不同.这说明,开展非道路机械尾气排放现实工况下的测量,对于提高尾气排放清单精准度具有重要作用.     

成都市城区大气细颗粒物水溶性离子污染特征

为了解成都市城区大气细颗粒物水溶性离子污染特征,在成都市城区四季采集PM_2.5有效样品共计102 个,测得颗粒物质量浓度以及水溶性离子质量浓度(NH₄⁺、Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、K⁺、F^-、NO₃^-、SO₄^2-、Cl^-),并分析其浓度变化特征,重点关注二次无机离子的污染特征及形成影响.结果表明,成都市城区水溶性离子与大气细颗粒物的污染浓度变化基本一致,其中二次无机离子(NH₄⁺、NO₃^-、SO₄^2-)是离子中最主要的组成部分,占总水溶性离子浓度的84.8%.大气细颗粒物春秋冬三季为酸性,其原位PH值分别为1.9、2.6和2.0.城区硫酸盐和硝酸盐化学特性存在差异,硫酸盐主要表现为非均相反应过程中形成的NH₄HSO₄,并主要受区域传输过程的影响;硝酸盐主要表现为均相反应过程形成的NH₄NO₃,并主要受局地排放的影响.     

基于PMF模型的PM2.5中金属元素污染及来源的区域特征分析

金属元素是大气PM_2.5的重要组成成分,对人群危害性极强且兼具源特异性,分析不同经济模式地区大气细颗粒物中金属污染状况及来源差异,可以为科学规划城市产业布局和保护大气环境提供参考.通过霾/非霾期大气PM_2.5采样,使用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）测定成都市及仁寿县样品中18种金属元素质量浓度,分析其污染水平,并基于正定矩阵因子分解模型（PMF）解析两地大气PM_2.5中金属元素的来源.结果表明,成都市扬尘源、移动源和燃煤源特征元素占元素总和的比值大于仁寿县,而仁寿县生物质燃烧源、工业源以及燃油源特征元素占比则较高.两地Cr、Cd和As元素浓度均超标,表明PM_2.5中重金属污染严重.随着霾污染加剧,两地PM_2.5中金属元素总量上升,但增幅远低于PM_2.5浓度增长.此外,不同元素在霾期和非霾期浓度比值存在差异,成都市变化范围为0.7（Al）~2.8（Ba）,仁寿县介于0.8（Al）~3.1（Mn）之间,但总的来说两地大致呈现出燃煤和工业活动排放元素增幅较大,机动车污染源次之,扬尘源增幅较缓的状况.受地区产业布局、经济规模和发展模式的影响,大气PM_2.5中金属元素污染水平及来源呈现出不同的区域特征.在重点发展第三产业的大型城市,如成都,更易遭受交通运输和城市建设等带来的大气污染,而在仁寿等第二产业占比不断增加的郊县,其污染主要受化石燃料燃烧和工业过程排放的影响.     

城市可持续性发展的不同分析方法对比研究

城市可持续性发展的分析方法有很多种。方法不同,结论也可能不同。文章旨在通过实例研究不同分析方法之间的差别,提出一种城市可持续性发展分析中能够应用的综合评价框架。并以成都市的发展为实例,重点比较分析2种方法,即熵值法和趋势分析方法。分析结果表明熵值法和趋势分析法在分析结果上有很大的区别。如前者侧重于经济发展,因而得出成都市的发展趋势是强可持续的;后者强调经济、能耗、及福利之间的相互关系,得出的结论是成都市的发展属于是能耗型发展,即社会福利和经济增长的同时,能耗也在增加。因而在分析判断城市是否可持续发展时,有必要采取不同类型的方法综合判定城市的可持续发展程度。并在制定政策以确保城市的可持续性发展时,综合考虑环境、经济、社会等各个方面的影响,并进行合理的调整,使之相互协调,共同发展。     

成都市公众典型生活方式分析及碳排放研究

本研究通过问卷调查,建立排放因子模型,数据统计分析等手段量化成都市居民的生活方式及其碳排放。结果表明,成都市居民每天在直接能源消耗和交通出行方面的碳排放为25.08Kg。其中,水、电、气等为主要贡献者;在交通方式中,私家车和飞机的使用贡献更多的碳排放;少数人(36%)的高碳生活贡献了大多数(71%)的碳排放。这意味着如何引导和改变高碳生活成为从生活方式方面进行节能减排的关键。研究结果有助于公众结合具体实际,倡导低排放、可持续的低碳生活方式。     

城区与县区不同空气质量下碳组分污染特征对比分析

为对比城区与相邻县区不同空气质量下的碳组分污染特征,分别在成都市和仁寿县采集霾期及非霾期PM_(2.5)有效样品共计88个,确定其相应质量和各碳组分浓度[有机碳(OC)、元素碳(EC)和二次有机碳(SOC)等],并进行各碳组分之间的相关性及主成分分析.结果表明,不同空气质量下的城区污染物浓度均高于县区.OC和EC密切相关,非霾期的相关性系数较霾期大.与城区相比,霾期县区的SOC/PM_(2.5)较大,说明其受二次有机物污染更为明显;但城区非霾期二次气溶胶占比明显高于霾期,表明霾期的一次排放是城区大气污染的主要原因.燃煤、机动车排放和生物质燃烧均是两个区域PM_(2.5)的主要来源.     

成都及其周边地区轻型载客汽车行驶里程调查与分析

研究目的是通过实地调查和统计分析及检验确定成都及其周边地区轻型载客汽车的活动水平(用行驶里程表征)及规律,并比较不同地区间的差异。统计表明,成都及周边城市轻型载客汽车的年均行驶里程为1.5~2.0万km/年。其中绵阳和其他城市间的差异比较显著,而其他城市间的差异在绝对值上较小。成都及其周边地区轻型载客汽车年均行驶里程随车龄呈递减趋势,以成都市最为明显,而周边其他地区稍差。结果表明,为提高机动车尾气排放清单的准确度,对城市差异较大的不同地区的轻型载客汽车的行驶里程进行分别调查是必要的。     

中国农业机械的使用特征及其尾气排放的时空分布

我国农业机械保有量巨大且其尾气排放不容忽视.了解其使用特征、分析其尾气排放的时空分布,对提高非道路机械尾气排放清单准确性、制定减排政策具有重要意义.本研究通过实际调研获取我国农业机械的活动水平,并在此基础上分析其活动水平与机械类型、车龄、分布地区之间的关系,以此量化其使用特征;使用BP神经网络的方法预测我国2020—2025年农业机械保有量,结合调研的活动水平和收集的排放因子数据,估算我国2020—2025年农业机械尾气污染物排放清单;基于各省份农业机械保有量、活动水平的差异,探讨我国农业机械尾气排放的空间分布.研究结果表明：①我国农业机械的使用因机械类型、车龄、分布地区等因素的影响存在较大的变化性.农业机械的年均工作时间可在217~1721 h·a^-1之间变化,单台机械年均耗油量可在0.2~10.5 t·a^-1之间变化.②据本研究预测,2020年后,我国农业机械保有量将持续增长,受排放标准提升、老旧机械淘汰等减排措施的影响,其尾气排放呈下降趋势,到2025年,农业机械CO、HC、NO_x和PM_2.5排放将比2020年下降0.1%~26.2%.③与地区的农业机械保有量密切相关,河南、山东、安徽的农业机械尾气排放量最大.与春季相比,秋季各省份农业机械尾气排放更为显著.