武汉市秋季PM2.5中硫酸盐、硝酸盐理化特征及影响因素

为了解武汉市秋季PM_(2.5)中硫酸盐、硝酸盐理化特征,2016年9—11月利用热还原法在线连续监测分析系统对此进行了采样分析,并同步收集气象因子和离子色谱方法监测结果。结果表明,硫酸盐、硝酸盐的热还原分析方法与离子色谱法的相关系数分别为0.88、0.94;PM_(2.5)中硫酸盐、硝酸盐的水溶性部分占比达92.5%,难溶性部分为7.5%;空气质量为优、良和轻度污染时,硫酸盐、硝酸盐与PM_(2.5)的占比分别为45%、42%、45%;硫酸盐、硝酸盐在降水日和非降水日平均质量浓度分别为(19.6±18.5)μg/m~3和(31.0±9.1)μg/m~3;硝酸盐与硫酸盐的质量比为1.1,高于国内其他城市,与武汉市机动车保有量大幅增加有关。     

大气细粒子(PM2.5)监测技术进展

大气细粒子(PM2.5)的污染对人和生态环境等影响巨大,迫切需要进行PM2.5质量浓度的监测;本文介绍了PM2.5国内外监测研究进展、监测网络应用情况以及监测技术;重点介绍了几种先进的技术:β射线法、振荡天平法和光散射法,并详细描述了各种监测设备的原理及结构,提出最好采用PM2.5在线监测仪进行日常监测。     

TAGE:一种新的大气污染物来源及输送情况的网格化分析方法

提出了一种新的大气污染物来源及输送情况的网格化分析方法.首先,不依赖于排放源清单,而是以预设的网格化排放源来运行空气质量模型,得到排放源的污染影响因子.然后,结合污染物监测数据,构建排放源总合排放强度求解方程组,并利用遗传算法进行求解.最后,基于排放源的污染影响因子和总合排放强度,计算出排放源的污染贡献占比,从而完成对大气污染物来源及输送情况的网格化分析.这一方法的提出,为缺少准确排放源清单情况下大气污染状况的分析与治理,提供了新的思路.利用此方法,对北京市、石家庄市、保定市2017年10~12月期间PM_2.5的来源及输送情况进行了验证性实验.     

基于大数据分析的大气网格化监测质控技术研究

基于对现阶段中国环境空气的污染特征及监测手段进行分析,研究了如何采用传感器技术进行大气污染防治网格化监测。对标物校准、训化校准、自适应校准、传递校准等校准质控技术进行了充分研究并基于此建立了自主学习神经网络算法的校准体系。为解决传感器应用过程中零点漂移、温度和湿度漂移、时间漂移等问题,利用大数据、基因算法成功开发出了智能数据修正模型,实现了低成本、高稳定、具有相当精度且可自动化运行的网格化监测体系。     

大气重金属污染监测技术现状及展望

大气重金属污染对人和生态环境影响巨大,迫切需要进行大气重金属含量的监测;文章列举了国内外测定大气重金属的标准及几种常用的测量方法及仪器,并比较了各种方法的优缺点;介绍了国内外大气重金属监测网络现状;提出应积极开发大气重金属在线监测仪,进行日常监测。     

方位聚散因子及其在PM2.5浓度预报中的应用

污染物浓度预报是应对大气污染问题的重要手段.现有的模式类预报方法受限于排放源清单的准确性,而在污染物排放源短期少变的条件下,基于气象要素的统计类预报方法是一种更具实用性的方法.但现有统计类预报方法的计算模型输入量缺乏对气象要素累积效应的表征,以及对气象因素影响大气污染物聚散过程的表征,严重影响了预报的精度.为此,本文提出了一种着眼于改善计算模型输入量的统计类PM_(2.5)浓度预报方法.该方法采用方位聚散因子作为计算模型输入量,既可表征出PM_(2.5)累积与消散的过程,又考虑了气象要素在一定时段内的累积效应,为提高预报精度奠定了良好的基础.同时,通过BP神经网络训练,本方法在方位聚散因子与PM_(2.5)浓度值之间建立起关联模型,从而完成对PM_(2.5)浓度值的准确预报.     

华北农村冬季细颗粒物元素组分的特征及来源

利用2018年11月21日~2019年2月8日期间的Xact元素仪观测数据,分析了华北农村地区望都站点秋冬季细颗粒物PM_2.5中的元素组分特征.结果表明,采样期间,望都站受到了严重的PM_2.5污染,PM_2.5的平均浓度为（186.6±142.0）μg/m³.PM_2.5中最主要的元素是S、Cl和K,其平均质量浓度分别为6230,8708,1780ng/m³;其次是Al、Si、Ca、Fe和Zn,其平均质量浓度在500~1000ng/m³;剩余元素的平均质量浓度均低于500ng/m³.使用Al作为参比元素计算各元素的富集系数判断来源,Si、Ca、Ti、Fe主要来自于地壳源,K、Cr、Mn、Ni、Se、Ba同时受地壳源与人为源影响,Cu、Zn、As、Ag、Cd、In、Sn、Pb主要来自于人为源;采用NMF（非负矩阵因子分解法）模型量化各种潜在排放源对本研究中PM_2.5的贡献,确认烟花爆竹源、扬尘源、机动车尾气源、燃煤/生物质燃烧源、二次源和工艺过程源是主要污染源,其贡献分别为2.6%、1.7%、6.5%、39.7、36.5%和13%.夜间燃煤/生物质燃烧源贡献与白天二次源贡献是造成PM_2.5重污染的主要成因.春节期间,烟花爆竹燃放源会造成农村地区重污染过程.Ba的富集因子适合作为烟花爆竹燃放的指征.本文研究结果可为华北农村冬季细颗粒物溯源和治理提供数据支持.     

基于机器学习利用低成本传感器数据构建城市近地面PM2.5浓度的高分辨率空间分布

PM_2.5是当前影响中国城市空气质量的一种重要污染物,它对人体健康有不利影响,高时空间分辨率的PM_2.5浓度分布是城市大气污染 精细化防控和健康影响评估的重要基础.低成本传感器在中国城市空气质量监测领域得到越来越多的应用,但由于其数据质量不够高,其价值没有得到充分的挖掘.本研究以在长三角地区蚌埠市城区作为研究案例,首先基于国控站监测数据对低成本传感器观测数据进行校准.接着通过6种机器学习模型的预测性能的比较选取随机森林作为本研究的核心方法.然后利用随机森林方法结合土地利用类型、人口密度和通过WRF模式模拟得到的气象数据、监测数据等多源数据,构建了时间分辨率为1 h、空间分辨率为0.005°（接近500 m）的近地面PM_2.5浓度的时空分布.最后对几种方法的结果进行了比较和评估.反演得到的高分辨率PM_2.5浓度的10倍交叉验证结果显示,空间R²=0.95,RMSE=9.32 μg·m^-3,时间R²=0.88,RMSE=9.24 μg·m^-3.结果表明,低成本传感器观测数据可以帮助人们构建具有更高精度的高时空分辨率的PM_2.5浓度 分布,使得低成本传感器数据的时空特征价值得到更好的利用,同时也可为低成本传感器更好地服务于空气质量精细化管理提供一种新的 应用思路.     

华北地区典型重工业城市夏季近地面O3污染特征及敏感性

基于邯郸市2018年5～8月近地面O_3及其前体物(NO_x和VOCs)小时浓度数据,结合温度、相对湿度和风向风速等气象资料,分析邯郸市夏季O_3污染水平以及气象因子、前体物对其的影响;采用VOCs/NO_x比值法和基于Model-3/CMAQ模式系统的强力关闭法探究O_3生成敏感性,并运用等效丙烯浓度法识别出VOCs关键活性组分.结果表明:①观测期间,邯郸市O_3日最大8 h平均浓度(MDA8 O_3)在38.0～238.0μg·m~(-3)之间,污染天(MDA8 O_3160μg·m~(-3))占比高达44.7%,说明邯郸市夏季O_3污染较严重;②O_3与温度呈正相关、与相对湿度呈负相关,且在污染天相关性更显著;当温度高于28℃、相对湿度低于60%时,容易出现高浓度O_3现象,说明高温、低湿有利于O_3生成,也突出了本地光化学反应对O_3的重要贡献;污染天中,风向为西南、东南、东和东北风,且风速大于2.25m·s~(-1)时,邯郸市更容易出现高浓度O_3,在风速低于1.00m·s~(-1)时,也出现高浓度O_3现象,说明本地光化学生成和传输叠加是导致邯郸市高浓度O_3的重要原因;③O_3与NO_x、VOCs浓度在污染天反相关关系更显著,突出了本地光化学反应对O_3的重要贡献;基于Model-3/CMAQ的模式研究显示,邯郸市O_3生成受VOCs控制,削减VOCs对降低MDA8 O_3有一定的积极作用,同时存在单独减排NO_x的不利效应,因此控制VOCs,并重点控制烯烃(尤其异戊二烯和反式-2-丁烯)和芳香烃(尤其间/对-二甲苯和甲苯)是降低邯郸市MDA8 O_3的有效途径.     

耐冷氨氧化功能菌群强化人工湿地低温脱氮

针对冬季低温条件下人工湿地脱氮效率低的问题,将富集得到的耐冷氨氧化功能菌群固定化后投加到人工湿地中,探究生物强化对低温下人工湿地脱氮的强化效果及其微生物作用机制.结果表明,5℃条件下,梯度降温（R1）和梯度降温耦合选择性抑制（R2）条件下富集培养的耐冷氨氧化功能菌群强化处理的人工湿地的氨氮平均去除率分别为84%和88%,比对照组湿地分别提高24%和28%.高通量测序分析表明,富集得到的耐冷氨氧化功能菌群中优势菌种（相对丰度高达19.2%）为具有氨氧化功能的硝化螺旋菌（Nitrospira sp.）,属于全程氨氧化菌,在氨氧化过程中起主要作用.微生物相对表达水平分析表明,两组生物强化人工湿地中氨氧化功能基因amoA的表达丰度分别为2.82×10⁸,8.22×10⁸拷贝数/克基质,显著高于对照组湿地的2.50×10⁷拷贝数/克基质.投加耐冷氨氧化功能菌群可以有效提高人工湿地脱氮效率.