上海市秋季典型大气高污染过程中颗粒物的化学组成变化特征

于2010年10月1日至11月30日在上海市城区对大气中颗粒物质量浓度及细粒子化学组分进行了在线连续观测,获得了秋季大气灰霾和沙尘等典型污染过程中颗粒物质量浓度和化学组成的变化特性.观测结果显示,在大气灰霾污染过程中PM₁₀和PM_2.5的日均最高浓度分别达到216~293 μg·m^-3和130~204 μg·m^-3,PM_2.5/PM₁₀的比值在65%以上,总的可溶性无机离子(TWSII)占PM_2.5质量浓度的50%以上,有机碳(OC)和元素碳(EC)的总和占25%~30%.二次可溶性离子(SO₄^2-, NO₃^-, NH₄⁺)占TWSII的83.3%~87.5%,OC/EC的比值在5左右,表明在灰霾污染过程中二次组分对PM_2.5的贡献较大;沙尘天气以粗粒子污染为主,TWSII、OC和EC分别仅占PM_2.5质量浓度的27.2%、13.4%和2.0%,二次可溶性离子(SO₄^2-, NO₃^-, NH₄⁺)占TWSII的55.7%,Ca²⁺、Mg²⁺等地壳组分的比例较灰霾天气明显升高.研究结果还显示,SO₄^2-和NO₃^-等二次离子组分的生成与颗粒物中硫与氮的氧化速率有关,在大气灰霾过程中硫转化率(SOR)和氮转化率(NOR)值较高,分别为0.24±0.10和0.15±0.06,说明SO₂通过二次反应生成SO₄^2-的能力较强,在污染的环境下高浓度的NO₂更有利于向NO₃^-转化.     

机动车尾气排放VOCs源成分谱及其大气反应活性

选取轻型汽油车、重型柴油车和摩托车等城市典型机动车种分别采用底盘测功机及实际道路实验,结合SUMMA罐采样的方法,获得了小轿车、出租车、公交车、卡车、摩托车和LPG助动车的尾气VOCs样品,利用气相色谱-质谱分析了各车型机动车尾气VOCs的浓度及其物种组成.结果表明,轻型汽油车尾气VOCs以甲苯、二甲苯等芳香烃为主,占43.38%～44.45%;重型柴油车以丙烷、n-十二烷及n-十一烷等烷烃组分为主,占46.86%～48.57%,还有13.28%～15.01%的丙酮等含氧特征组分;摩托车与LPG助动车的主要成分为乙炔,分别占39.75%和76.67%左右.各车型中,摩托车和轻型汽油车尾气VOCs的化学活性显著高于重型柴油车辆,以上海市为例,其大气化学活性贡献分别占55%和44%左右,是影响城市和区域大气氧化能力的关键污染源,其中以甲苯、二甲苯、丙烯、苯乙烯等关键活性物种的贡献最大.     

世博会期间上海市大气挥发性有机物排放强度及污染来源研究

基于VOCs在线观测数据,对世博会期间（2010年5月1日～10月31日）上海大气VOCs的排放进行了估算;采用后向轨迹模型和聚类分析法,研究了不同大气污染输送通道下上海市空气质量和观测站点VOCs的变化;基于受体模型对上海市城区大气VOCs进行了污染来源解析.结果表明,世博会期间,上海市每小时排放的VOCs导致大气中VOCs浓度的增加量为（5.98±3.18）×10-9,该值比2009年同期低1×10-9左右.世博会期间,上海大气主要受偏东方向气流的影响,所占比例超过40%;其次是偏西风（25%）;偏南和偏北风共占约20%.受同一大气输送通道影响,观测点VOCs浓度与上海API值呈正相关,R2=0.599.受西北方向大气输送通道影响,本市空气质量最差,API值在70左右;其次是西南方向大气输送通道,API值在60以上;当本市大气受东面海洋上空输送气团的影响时,API〈50,空气质量为优.世博会期间,与机动车有关的排放最大,包括尾气和油气挥发,对上海大气VOCs的贡献约40%;其次是生产工艺和燃煤等工业排放,占30%～40%;溶剂涂料使用导致的排放约20%;夏季天然源排放的贡献在6%左右,也不容忽视.     

上海市秋季大气VOCs对二次有机气溶胶的生成贡献及来源研究

2011年9月1日～11月21日在上海市城区对大气中颗粒物质量浓度和挥发性有机物体积分数进行了在线连续观测.期间共出现4次大气污染过程:PD1(9月20～23日)、PD2(10月5～9日)、PD3(10月13～18日)、PD4(11月10～14日).本测点大气PM2.5的平均浓度分别为(45±16)、(76±46)、(57±36)和(122±92)μg·m-3,VOCs的体积分数分别为(30.87±30.77)×10-9、(32.09±30.69)×10-9、(34.04±28.13)×10-9和(44.27±31.58)×10-9;烷烃、烯烃、芳香烃的体积分数分别占TVOC的53.58%、27.89%、10.96%;用OH消耗速率(LOH)和臭氧生成潜势(OFP)评估了VOCs大气化学反应活性.结果表明,烯烃和芳香烃是本测点秋季大气VOCs中对LOH和OFP贡献最大的关键活性组分.利用气溶胶生成系数FAC和OC/EC比值法估算上海市SOA的生成潜势,两种方法得出的SOA浓度值分别为1.43μg·m-3和4.54μg·m-3,比值法明显较高,这主要是本研究测得的SOA前体物偏少所致.其中芳香烃不仅是OFP的关键活性组分,而且也是SOA的重要前体物.应用PMF模型对VOCs进行源解析,确定了秋季上海市大气中VOCs的6个主要的污染来源,分别为汽车尾气(24.30%)、不完全燃烧(17.39%)、燃料挥发(16.01%)、LPG/NG泄露(15.21%)、石油化工(14.00%)、涂料/溶剂的使用(13.09%).汽车尾气和涂料/溶剂等源排放的VOCs中富含OFP关键活性组分和SOA重要前体物,它们对VOCs浓度的贡献占TVOC的37.39%,这些排放源应列入未来上海市大气复合污染控制的优先范围.     

2013年1月中国中东部大气重污染期间上海颗粒物的污染特征

2013年1月,我国中东部地区连续遭受多场大范围、长时间、高强度的灰霾天气.期间,本研究采用在线连续观测手段测量了上海市城区大气中气态污染物、颗粒物的质量浓度、细颗粒物的化学组分等,获得了高污染过程中颗粒物的污染特征.观测结果显示,1月份期间PM₁₀、PM_2.5与PM_1.0平均浓度分别为(125±75) μg·m^-3、(82±54) μg·m^-3和(44±27) μg·m^-3,PM_2.5/PM₁₀为65.0%±13.0%,能见度小于10.0 km的累计时间长达284 h,占整月小时数的38.2%.灰霾期间大气PM_2.5中SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺和OM分别占PM_2.5的21.5%±4.9%、22.8%±5.9%、15.9%±3.1%和20.4%±4.3%,其中,二次组分(SNA+SOA)占PM_2.5的65.7%±8.4%,表明灰霾期间二次组分对PM_2.5的贡献较大;灰霾期间还测得较高的SOR和NOR,分别为0.335±0.121和0.229±0.066,说明SO₄^2-和NO₃^-的生成效率较高;较高的/比值(1.137±0.438)表明灰霾期间机动车的污染较明显.研究发现,随着PM_2.5质量浓度不断地增加,SNA的比例明显上升,期间NH₄⁺对SO₄^2-、NO₃^-等酸性物质的中和发挥了重要作用.研究结果显示,灰霾期间,因受低温和高浓度颗粒物的影响,上海地区的大气对有机物的氧化能力明显减弱,昼夜OC/EC值差别不大.     

上海秋季典型大气高污染过程中有机碳和元素碳的变化特征

于2011年10月1日至10日在上海市城区对大气中细粒子的质量浓度和含碳气溶胶进行了在线连续观测,获得了秋季典型大气灰霾污染过程中含碳气溶胶的变化特征.观测结果显示,在大气灰霾过程中PM2.5中有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度分别为(20.38±7.11)μg·m-3和(4.07±1.97)μg·m-3,浓度显著高于非霾过程.以非霾天气的起始点作为参照点,得出灰霾期间OC和EC的增长率分别为641％±258％和409％±246％,本次灰霾过程中OC的污染累积与二次生成作用分别占63.8％和36.2％,污染过程以累积为主.灰霾期间OC/EC与O3具有良好的线性关系,且相关分析表明二者之间呈正相关,OC浓度的升高与含碳组分的光化学反应有关.采用EC示踪法估算短期大气过程中有机碳(SOC)含量,灰霾天气和非霾天气PM2.5中的SOC浓度分别为1.64～17.96 μg·m 3和0.25 ～2.83 μg·m-3,分别占OC的l0.7％～66.7％和9.2％ ～52.5％.     

长江三角洲地区人为源大气污染物排放特征研究

在收集整理长江三角洲地区（简称＂长三角＂）各城市人为大气污染源资料的基础上,采用以＂自下而上＂为主的方法建立了2007年长三角地区人为源大气污染物排放清单.清单结果显示,2007年长三角地区的SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5、VOCs和NH3等大气污染物排放总量分别达到2391.8、2292.9、6697.1...     

上海市城区VOCs的年变化特征及其关键活性组分

2010年在上海市城区开展了为期一年的连续观测,采用自动在线GC-FID方法定量测试了大气中56个VOCs物种的浓度.结果发现,上海市城区大气VOCs的全年小时体积分数为(2.47~301.48)×10^-9,平均体积分数为(26.45±23.36)×10^-9,其中,烷烃占46.72%,芳香烃占33.18%,烯烃占11.33%,乙炔占8.76%.T/B(甲苯/苯)为3.51±2.40,表明气团除受机动车影响外,受溶剂、油气和LPG挥发等其他VOCs排放的影响也比较突出;E/E(乙烷/乙炔)为0.98±0.68,表明气团存在老化现象,且春冬季节气团光化学年龄相对较短,夏秋季节光化学年龄相对较长.VOCs的浓度水平和组成在不同风向风速影响下存在一定差异,西南部石化和化工企业排放的VOCs对城区的影响明显,其主要物种为芳香烃和烯烃;该地区气团的OH消耗速率常数(K^OH)为8.05×10^-12 cm³·分子^-1·s^-1,平均VOCs最大O₃增量反应活性(4.00 mol·mol^-1)与乙烯相当,平均反应活性较强;对OH消耗速率(L^OH)贡献率最大的是烯烃(42.21%)和芳香烃(40.83%),对臭氧生成潜势(OFP)贡献率最大的是芳香烃(62.75%)和烯烃(21.70%),VOCs的关键活性组分是二甲苯、甲苯、乙苯、乙烯、丙烯、反-2-丁烯及异戊二烯.     

上海臭氧及前体物变化特征与相关性研究

于2010年1~12月期间,在上海城区内采用在线连续观测,分析该地区近地臭氧与其前体物的季节变化规律及相关性,探讨了臭氧浓度与OX和NO₂光解速率之间的关系。结果表明,观测期间,上海地区O₃总超标天数为13天,超标率为3.56%。O₃浓度变化呈现明显的秋冬低、春夏高的季节变化。O₃浓度日变化规律呈典型单峰变化,O₃各前体物呈双峰形分布,冬季O₃与NO_X的相关性最强。对OX的贡献中,秋冬以NO₂为主,春夏以O₃为主;夜间以NO₂为主,白天以O₃为主。臭氧浓度与OX和NO₂光解速率变化规律基本一致。