典型重工业城市空气重污染过程特征与来源解析

为揭示邯郸市空气污染过程及形成原因,以邯郸市环境监测中心为采样点,对采样滤膜进行离子和碳质组分测试,探讨PM_2.5组分浓度变化特征,并利用WRF-CAMx空气质量模型模拟分析2017~2018年秋冬季3次重污染前后邯郸市各个地区各类污染源大气污染排放对PM_2.5质量浓度的贡献.结果显示,重污染期间邯郸市水溶性粒子占PM_2.5质量浓度的62.4%,二次离子中呈现NO₃^- > SO₄^2- > NH₄⁺变化趋势.受地面均压场和高压底部控制及500hPa高空纬向环流影响,污染物水平方向和垂直方向传输受到抑制,同时边界层高度的降低进一步加剧PM_2.5污染浓度的升高,随着西伯利亚东部高压和欧亚大陆高压南下以及边界层高度的上升,3次重污染过程得以彻底清除.PSAT示踪模块结果表明复兴区,丛台区和永年区是邯郸市PM_2.5浓度贡献的主要区县,3个区县重污染贡献总和为66.8%~72.2%,重污染时段冶金,交通源和居民散煤燃烧是3大主要污染源.     

邯郸市PM2.5中碳组分的浓度、来源及其变化

为明确邯郸市PM_(2.5)中碳组分污染浓度、来源和近年来的变化,分别于2015和2017年1、4、7、10月在河北工程大学能环实验楼4层采集PM_(2.5)样品,采用热/光碳分析仪测定了样品中8种碳组分含量,并计算得到有机碳(OC)、元素碳(EC)、Char-EC和Soot-EC含量.结果表明,2017年PM_(2.5)中碳组分浓度较2015年下降约15%,质量分数下降约17%,季节变化均表现为冬高夏低的特点;2017年SOC浓度和SOC/PM_(2.5)、SOC/OC比值均低于2015年,SOC浓度和SOC/PM_(2.5)比值下降约36%,季节分布特征相似(秋冬高、春夏低).两年除夏季外,其余季节OC、EC相关系数均高于0.7,表明存在共同来源;2017年OC、OC1与EC相关性高于2015年,此外,两年中EC1～EC3、Char-EC和Soot-EC与各组分相关系数差异较大;两年中Char-EC与OC、EC的相关性(r=0.5～1.0)明显高于Soot-EC与OC、EC的相关性(r=0.1～0.6),这主要与二者形成机理有关.碳组分之间的关系和主成分分析结果表明,燃煤、生物质燃烧和柴油车尾气的混合源是2015年碳质组分的主要来源,而2017年则来源于燃煤和机动车尾气排放.     

邯郸市冬季大气PM2.5中金属元素空间污染特征及生态风险评价

为研究邯郸市大气细颗粒物(PM_(2.5))中金属元素的污染特征,选取城区4个功能区(工业区、工业生活区、教学区和交通区)分别布设采样点位,采集2017年冬季PM_(2.5)样品。采用电感耦合等离子体质谱仪分析样品中11种金属元素(V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、As、Cd、Ba和Bi)的含量,对其空间污染特征进行比较,并运用主成分分析、聚类分析和绝对主成分得分-多元线性回归模型对金属元素的来源及其贡献率进行模拟计算,对Cr、Ni、Cu、As和Cd的潜在生态风险进行评估。研究结果表明,邯郸市冬季PM_(2.5)污染较为严重,4个功能区的PM_(2.5)日均值远超《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准限值。对金属元素含量的分析表明,教学区大气PM_(2.5)中金属元素质量浓度的总和相对较低,尤其是Fe、Cr、Cd、Mn和Cu的含量均低于其他3个功能区,但是As的含量较高。富集因子计算结果显示,V、Co和Ba在邯郸市的富集系数小、污染程度低,其余金属元素尤其是As、Fe、Cd和Bi的富集系数大、污染程度高。对研究区大气PM_(2.5)金属元素的来源进行解析发现,金属元素的主要来源包括工业生产、自然源、化石燃料的燃烧及交通运输活动。其中,Cr、Mn、Fe、Cu、Cd和Ba主要来自工业活动,V、Co和Bi的主要来源是自然源,Ni和As主要来自化石燃料的燃烧及交通运输活动。潜在生态风险评估发现,邯郸市4个功能区金属元素的总生态风险指数均较高,尤其是As和Cd在各个功能区的潜在生态风险程度为极强,但Cr和Ni的潜在生态风险程度较低。     

衡水夏季典型时段VOCs污染特征及O3污染过程分析

选取臭氧（O₃）污染高发的7月为夏季典型月，采用自动观测设备，从前体物VOCs的浓度水平及O₃生成潜势（OFP），前体物、气象因素与O₃相关性等多方面研究了衡水市O₃污染影响因素，并剖析了一次典型的O₃污染过程，以期为衡水市夏季O₃污染防治提供科学参考。研究结果表明：衡水市VOCs主要组分浓度占比为烷烃 > 烯烃 > 芳香烃 > 乙炔，主要组分对总OFP的贡献为烯烃 > 芳香烃 > 烷烃 > 乙炔；O₃与前体物VOCs、NO₂存在负相关性，与温度存在正相关性；相对湿度低于48%时，O₃和相对湿度呈负相关性，相对湿度高于48%时，O₃和相对湿度呈正相关性；气团中VOCs化学组成稳定性较低，平均VOCs最大增量反应活性（MIR）较低，为4.855gO₃/gVOCs；衡水市7月2—4日重度污染过程受本地生成和区域传输叠加影响。     

邯郸采暖期环境污染特征及空气质量预报方法研究

利用河北邯郸气象和环境监测资料,分析了邯郸采暖期空气质量和环境气象条件特征;同时利用线性回归和BP神经网络统计方法对采暖期空气质量进行了预报研究。结果表明,PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2、NO_2、CO(95)(CO日均值的第95百分位数)的空气质量指数(AQI)在冬季最高,夏季最低,O_3-8(90)(O_3日最大8 h值的第90百分位数)的AQI则相反。邯郸采暖期首要污染物以PM_(2.5)和PM_(10)为主,除O_3-8(90)外,其他5种污染物采暖期AQI均高于其年均值;同时采暖期降水少,温度低,小风出现频率明显高于非采暖期,而且局地逆温强,静稳天气指数高,是全年环境气象条件最差的时期。邯郸采暖期的环境气象条件1月最差,且夜晚差于白天,尤其是局地5—7时。邯郸采暖期首要污染物浓度与前一日污染物浓度、静稳指数、逆温、相对湿度和露点温度等呈正相关,与气温、风速、能见度和混合层高度等呈负相关。BP神经网络模型对污染物浓度的预报效果优于线性回归模型,可尝试应用于邯郸空气质量预报工作。