七大区域不同温湿条件下臭氧浓度变化

近年来,我国臭氧（O₃）污染形势日趋严峻,在多地已超越PM_2.5成为大气环境的首要污染物.气象条件,尤其是温度和湿度对O₃生成的影响极大.因此,厘清并量化不同区域温度和湿度变化对O₃浓度的影响可为政府防治臭氧污染提供理论依据.通过分析2015年1月1日至2022年7月31日实测日最大温度（T_max）和相对湿度（RH）与臭氧日最大8 h滑动平均值（O₃-8h）的关系,发现臭氧污染严重的七大区域的O₃-8h与T_max呈线性正相关关系,温度惩罚因子范围为2.1~6.0 μg ·（m³ ·℃）^-1;O₃-8h与RH呈非线性关系,RH为55%时O₃-8h最高;不同区域对T_max和RH的敏感度稍有不同,总体上最适合O₃生成的气象条件为29℃≤T_max<38℃且40%≤RH<70%.长三角、苏皖鲁豫和长江中游地区在T_max≥35℃的极端高温条件下,O₃-8h停止随温度的上升而增长,反而出现下降现象,且往往伴随颗粒物浓度的小幅上升.这可能与部分前体物在水汽含量变高的情况下发生非均相反应及臭氧的非均相汇增加有关.     

支持向量机回归在臭氧预报中的应用

采用南京工业区2016年5月20日~8月15日这一高臭氧（O₃）期的O₃、O₃前体物和常规气象资料数据,利用支持向量机回归（SVMr）方法分别预报O₃的小时值、日最大值和最大8 h滑动平均值.结果表明,O₃小时值预报的相关系数（R²）为0.84,平均绝对误差（MAE）和平均绝对百分误差（MAPE）分别为3.44×10^-9和24.48,O₃前期浓度、紫外B波段辐射（UVB）和NO₂浓度是关键因子.O₃日最大值预报的主要因子是NO_x在07：00的浓度和UVB.预报O₃ 8 h时UVB和气温起重要作用.加入前体物项能够使O₃的预报精度提升10%~28%.与多元线性回归方法相比,SVMr对O₃浓度的预报有明显优势.     

南京北郊大气BTEX变化特征和健康风险评估

采用2013年3月21日~2014年2月28日GC5000在线气相色谱仪对南京北郊大气中的BTEX进行观测,利用EPA人体暴露分析评价方法对BTEX进行健康风险评估.结果表明,南京北郊大气中BTEX总量呈现春季冬季秋季夏季变化特征.BTEX浓度07:00~10:00与17:00~20:00时期较高,13:00~15:00之间最低;周末BTEX浓度高于工作日.BTEX来源包括交通源、工业源排放与溶剂挥发.BTEX四季HQ均表现为苯二甲苯乙苯甲苯,所有分析时段内HQ风险值都在安全范围.南京北郊R值呈现冬季秋季春季夏季的分布规律,R在所有分析时间都超安全阈值,存在致癌风险.     

南京工业区夏冬季节二次有机气溶胶浓度估算及来源解析

采用2015年6月15日~7月15日及2015年12月16日~2016年1月15日期间GC5000在线气相色谱仪得到的挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)数据、DRI-2001A热/光碳分析仪对膜采样分析得到的EC(elemental carbon)、OC(organic carbon)数据,使用气溶胶生成系数法(fractional aerosol coefficient,FAC)、EC示踪法及正矩阵因子分析(positive matrix factorization,PMF)对南京工业区二次有机气溶胶(secondary organic aerosol,SOA)浓度进行估算及来源解析.研究发现南京工业区SOA污染主要来源于芳香烃类物质,其对夏、冬季节SOA贡献率分别为80.39%、94.63%,主要贡献者为苯、甲苯、乙苯、二甲苯(benzene、toluene、ethylbenzene、xylene,BTEX);对南京工业区SOA浓度进行估算,得到夏季SOA浓度值为5.84~20.88μg·m~(-3),平均浓度为12.15μg·m~(-3),冬季为2.17~17.73μg·m~(-3),平均浓度为6.91μg·m~(-3),冬季SOA浓度平均水平明显低于夏季.SOA浓度值随风速及降水量的增大而减小;使用PMF受体模型对VOCs进行源解析分析得到夏季SOA污染主要来源于涂料使用、石油加工及石油化工源,SOA贡献值分别为0.65、0.21、0.18μg·m~(-3).冬季SOA污染主要来自于涂料使用,SOA贡献值为0.94μg·m~(-3).     

南京北郊冬季挥发性有机物来源解析及苯系物健康评估

采用2015年12月GC5000在线气相色谱仪对南京北郊大气中的挥发性有机物(VOCs)进行观测,结合PMF受体模型对VOCs进行来源解析分析其主要组成与变化特征.并利用美国环保署(EPA)人体暴露分析评价方法对VOCs中的苯系物进行健康风险评估.结果表明,南京冬季大气VOCs存在6种来源,天然气泄漏为32.05%,汽车尾气为18.99%,溶剂使用为13.67%,工厂排放2为13.20%,汽油挥发11.72%,工厂排放1(化工型)为10.36%.通过风向概率分析,发现排放源贡献高值区与观测点周边污染源分布较为一致.南京北郊B/T为0.74处于较高水平.非致癌风险危害商值(HQ)在06:00达到最高值.HQ风险值均在EPA认定的安全范围内.各来源HQ最高是汽车尾气排放为20.67×10-2,其次是溶剂使用为6.97×10-2和天然气泄漏为6.34×10-2.在6种来源中对于苯的致癌风险(R)中汽车尾气排放为4.11×10-6,天然气泄漏为1.09×10-6,均高于EPA规定的安全阈值.     

南京工业区挥发性有机物来源解析及其对臭氧贡献评估

在南京工业区连续测量了2014年5月1日~7月31日和2015年6月1日~7月16日夏季两个高臭氧期的大气中的挥发性有机化合物(VOCs).结合正交矩阵分解(PMF)模型和箱模式(OBM)分析VOCs来源对局部O3生成的贡献.2014年和2015年夏季VOCs浓度平均分别为(36.47±33.44)×10-9和(34.69±34.08)×10-9.PMF模型确定了7种源类别,其中包括汽车尾气、液化石油气(LPG)排放、生物源排放、家具制造业、化工业、化学涂料行业、化学材料工业排放源.在OBM模拟中评估O3与前体物的关系.南京工业区是VOCs控制区,VOCs具有正RIR值,NO的RIR值为负值.烯烃(1.20~1.79)和芳香烃(1.42~1.48)呈现较高的RIR值,控制这两类物种是控制O3浓度最有效的途径.烯烃排放量减少80%时烯烃RIR值达到最高.汽车尾气(1.01~1.11)、液化石油气(0.74~0.82)、生物源排放量(0.34~0.42)和家具制造业(0.32~0.49)是O3形成贡献最大的四大类VOCs来源;减少汽车尾气,生物排放,LPG和家具制造业排放应成为减少局地O3生成最有效策略.     

南京北郊水溶性离子污染特征及其光学特性

为了分析南京北郊水溶性离子污染特征及其消光贡献,于2017年3月15日~4月15日、7月和10月开展了PM_2.5观测实验,分析了南京春夏秋3个季节的PM_2.5及其组分浓度特征、水溶性离子及其前体物转化特征以及水溶性离子的光学特性.结果表明,采样期间PM_2.5的质量浓度为（93.8±40.3）μg/m³,其中54.2%为水溶性离子,其总质量浓度为（50.9±25.6）μg/m³,而二次水溶性离子（SNA）占水溶性离子的76.8%.各水溶性离子组分分布为：NO₃^- > SO₄^2- > NH₄⁺ > Ca²⁺ > Cl^- > NO₂^- > K⁺ > F^- > Mg²⁺ > Na⁺.在季节变化上,PM_2.5和主要水溶性离子均为春季高,夏季低,但夏季NO₃^-4^2-.硫转化率（SOR）和氮转化率（NOR）在采样期的均值分别为0.38、0.22,这说明南京有较强的二次转化过程.采样期间,平均[NO₃^-]/[SO₄^2-]的值为1,这说明水溶性离子主要来源于移动源的排放.通过IMPROVE公式计算的大气消光系数低于实际值,但能够较为准确的反映出南京消光系数的趋势.各组分消光贡献从大到小分别为（NH₄）₂SO₄（38.9%）、NH₄NO₃（36.7%）、POM（13.6%）、EC（9.3%）、NO₂（1.5%）.其中SNA的消光贡献占70%以上,春季的SNA消光贡献最大,而夏季的最小.