长三角地区PM2.5区域性污染时空变化特征

为定量分析长三角地区PM_2.5区域性污染的变化特征,建立适用于长三角地区的PM_2.5区域污染划分标准,基于2015—2020年长三角地区41个城市日均ρ(PM_2.5)开展区域污染变化趋势研究,并针对长三角PM_2.5重度区域污染开展了时空变化以及网络特征分析. 结果表明:①2015—2020年长三角三省一市年均ρ(PM_2.5)降幅均在25%以上,城市ρ(PM_2.5)分布呈北高南低的特征,南北城市之间ρ(PM_2.5)差异较大,ρ(PM_2.5)最高值与最低值相差35~46 μg/m3. ②2015—2020年长三角PM_2.5区域污染天数比例为16.9%~35.9%,以轻度污染为主,不同年份中度和重度污染天数比例差异较大,且主要出现在秋冬季,轻度、中度和重度污染天数均呈波动下降趋势. ③与2015年相比,2019年和2020年PM_2.5区域污染天数分别减少了38和69 d,且PM_2.5重度区域污染持续天数和重度及以上污染城市数量均呈减少趋势. ④PM_2.5重度区域污染日,长三角城市之间表现出较强的污染关联性,并可划分为4个子群. 以连云港市为代表的子群1位于长三角地区北部,PM_2.5污染相对较重,受长三角区域内输送影响较小,但对区域内其他城市有一定的输送影响;以宁波市为代表的子群2和以南京市为代表的子群4受长三角区域内输送影响较大,并指示了东路沿海和中路两条污染传输通道;以安庆市为代表的子群3位于内陆地区,污染独立性相对较强,受长三角区域内输送影响较小,同时对长三角其他城市影响也较小. 研究显示,长三角地区PM_2.5污染改善显著,但重度区域污染尚未消除,中北部城市的联防联控将对改善PM_2.5区域污染起积极作用.      

上海城区典型空气污染过程中细颗粒污染特征研究

采集了上海城区2009年10月10~21日期间2次空气污染过程的样品,在对污染过程分析的基础上,着重分析了PM2.5及其化学组分的变化,探讨了污染源及形成机制.研究表明,14日的灰霾过程主要由本地排放的污染物二次转化形成,PM2.5占PM10比重超过60%且PM2.5中离子组分含量高.17~19日的浮尘过程中,受北方沙尘影响本市粗颗粒浓度上升,PM2.5所占比重下降,二次离子组分从细颗粒物向粗颗粒物转移且Ca2+浓度上升,同时受到长江三角洲区域秸秆焚烧的影响,细颗粒物中K+, EC和OC含量高.因此,应在控制本地源排放的同时,加强对细颗粒尤其是二次细颗粒污染及其前体物的协同控制.     

上海市浦东城区二次气溶胶生成的估算

利用2010年5～10月不同日最高O3小时浓度(O3,max)下PM10浓度变化评估不同O3浓度水平下二次气溶胶生成量.CO作为一次颗粒物的标志物,O3作为光化学反应水平的指示物种.结果表明不同光化学水平条件下,PM10中一次与二次气溶胶浓度及比例存在较大差异.随着光化学水平的增加,PM10中一次气溶胶排放浓度增长不大(0.036～0.044 mg.m-3),二次气溶胶的生成量却呈数倍增长(0.018～0.055 mg.m-3);二次与一次气溶胶浓度的比例也从49.8%增加到124.5%.O3,max出现的时间也随着光化学水平的增强由13:00推迟到14:00,二次气溶胶生成的主要时段也从11:00～20:00增加到09:00～20:00;此外,PM2.5中主要组分SO24-、NO3-、OC等比例随着光化学水平(即O3,max浓度)的不同而存在一定差异,当O3,max<0.10 mg.m-3时,PM2.5主要由12.0%有机碳(OC)、18.7%硫酸盐、13.1%硝酸盐和4.5%元素碳(EC)组成,而O3,max>0.20mg.m-3时,PM2.5主要由20.0%有机碳(OC)、22.9%硫酸盐、23.1%硝酸盐和4.7%元素碳(EC)组成.说明SO24-、NO3-、OC受光化学水平影响较大.     

上海世博会环境空气质量状况和原因分析

通过2001—2010年世博会同期上海市环境空气质量变化趋势和特征分析,简析上海世博会期间环境空气质量改善和世博后空气污染反弹问题的原因。结果表明,世博期间上海市环境空气质量优良率高达98.4%,为历年同期最佳;大气污染防控措施成效显著,尤其是脱硫措施实施效果明显;世博后由于季节变换、沙尘影响和监管力度减弱等因素导致空气污染有所反弹。     

降雨对长三角区域PM2.5浓度的影响

利用WRF-CAMx模式分析首届中国国际进口博览会(简称进博会)期间一次降雨过程对长三角地区PM2.5浓度影响,结果表明,降雨量分布区域与因降雨造成的PM2.5浓度减少量分布区域并不完全一致,湿沉降量受降雨量、PM2.5浓度和风速等多个因素共同影响。数值模拟结果表明,降雨导致浓度下降幅度排前5位的组分分别是有机气溶胶、硫酸盐、硝酸盐、铵盐和细颗粒原生气溶胶,下降幅度分别为44. 28%、16. 55%、11. 55%、9. 53%和5. 23%。结合观测资料和数值模式模拟结果可知,首届进博会期间上海本地减排和周边区域协同控制作用使PM2.5日均质量浓度降低33. 23μg/m3,因降雨引起的湿沉降作用使上海市PM2.5质量浓度降低15. 88μg/m^3。     

相似案例比对法在空气质量精细化预报中的应用

2018年首届中国国际进口博览会期间,为开展精细化的空气质量保障预报,以2015年11月13-16日为相似案例,与2018年11月8-11日上海地区的天气要素和PM2.5浓度变化进行相似性分析。结果显示,2个案例中地表压强、地表温度、相对湿度、混合层高度和风向5项主要天气要素的相关系数为0. 66~0. 93,相似离度为0. 09~0. 26,PM2.5浓度的相关系数达0. 8左右,相似离度为0. 2。针对2015年案例的污染过程分析,不仅为2018年案例中的污染时段预报提供了参考,也为空气质量保障工作的管控决策提供了支持。     

上海城区PM2.5中有机碳和元素碳变化特征及来源分析

2010年6月~2011年5月间在上海城区点位采集了181组PM2.5样品,采用热光反射法(thermal optical reflectance,TOR)测定了样品中的有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elemental carbon,EC)含量.结果表明,上海城区环境空气PM2.5中OC和EC年平均浓度分别为8.6μg·m-3±6.2μg·m-3和2.4μg·m-3±1.3μg·m-3,两者之和占PM2.5质量浓度的20%.OC和EC的季节平均浓度值冬季最高,夏季最低,秋季OC和EC在PM2.5中的比例最高.全年OC/EC比值为3.54±1.14.采用最小OC/EC比值法估算二次有机碳(secondary organic carbon,SOC)含量得到SOC年均浓度为3.9μg·m-3±4.2μg·m-3,占OC含量的38.9%.夏季SOC浓度低且与O3最大小时浓度值相关性好,表明光化学反应是夏季SOC的重要生成途径,主导西风向的秋冬季SOC浓度高于静风条件下的浓度水平,存在输送作用.进一步对OC1、OC2、OC3、OC4、EC1、EC2、EC3和OPC进行主成分分析,结果显示上海城区PM2.5中OC和EC主要来自机动车尾气、燃煤排放、生物质燃烧和道路尘,这4个来源对含碳组分的贡献率达69.8%~81.4%,其中机动车尾气在4个季节中的贡献率均较高,生物质燃烧贡献约15%~20%,春季和秋季道路尘影响明显,冬季燃煤的贡献高于其他季节.     

上海城区典型污染过程VOCs特征及臭氧潜势分析

利用在线气相色谱-氢火焰离子化（GC-FID）监测系统对上海市城区典型污染前、污染中和污染后的55种挥发性有机物（VOCs）进行了自动连续监测,分析了各个阶段VOCs（C2～C12）体积分数、物种变化特征.结果表明上海市城区典型污染前VOCs平均体积分数为27×10-9;污染中VOCs体积分数迅速增加,比污染前高3倍,达到87×10-9;具体以烷烃最高（35.2×10-9）、芳香烃次之（30.0×10-9）、烯烃最低（21.6×10-9）;用最大臭氧生成潜势量（ΦOFP）对不同污染阶段污染VOCs大气活性进行了评估,结果表明不同污染阶段VOCs的ΦOFP均呈现污染前〈污染后〈污染中的变化特征.污染前期的ΦOFP依次是芳香烃（53.0%）〉烯烃（36.1%）〉烷烃（11.7%）;污染中期的ΦOFP依次是芳香烃（54.7%）〉烯烃（36.7%）〉烷烃（9.8%）;污染后期ΦOFP则依次是烯烃（52.7%）〉芳香烃（36.0%）〉烷烃（13.2%）.具体关键活性物种主要包括甲苯、间、对二甲苯、1,3-丁二烯、乙烯、丙烯等芳香烃和烯烃物种,具体以烯烃C2～C4为主,芳香烃C6～C8为主.不同污染阶段O3与ΦOFP之间存在典型的非线性负相关关系,并且ΦOFP转化为O3的量均小于20%,说明臭氧浓度仍有很大上升空间;这对定量评估大气中VOCs对臭氧的影响具有重要意义.     

精细化预报在首届中国国际进口博览会空气质量保障工作中的应用

重大活动保障预报不同于业务预报,其核心是服务管控,并注重提前预报的时效性和精细化。该文总结了首届中国国际进口博览会空气质量保障预报工作的实践经验:在历次保障预报联合会商组织架构的基础上,完善联合会商机制,强调预报保障主体单位与支持单位的预报工作内容和职责的区分,通过数值模式的优化改进、针对性开展关键气象因素专题等多种技术手段不断提升预报精准度,并创新应用历史相似污染案例库挖掘和匹配分析,注重预报效果评估以及时总结预报经验,不断提升预报的准确性,为管理决策提供强有力的技术支撑。     

手工法与自动监测法测定PM2.5质量浓度比对研究

采用小流量颗粒物采样器手工采样重量法和基于微振荡天平原理自动监测法监测PM2.5质量浓度。通过2010年9月至2011年8月期间两种方法的监测数据比对显示出季节差异,冬、春两季手工法获得质量浓度高于自动法,夏、秋两季手工法低于自动法,可能与两种采样方法下膜置于不同的温度有关。当受沙尘影响、持续污染或者高温污染时,两种方法结果偏差较大,可能与仪器的粒径切割效率改变有关。