基于MERRA-2资料的PM2.5主要组分污染特征及与气象条件的相关性分析

利用MERRA-2再分析数据,对1980～2020年中国区域黑碳、有机碳和硫酸盐质量浓度的空间分布特征、多时间尺度变化规律进行了分析,并进一步探讨了典型区域黑碳、有机碳、硫酸盐浓度与大气自净能力指数之间的可能联系.结果显示:中国黑碳、有机碳、硫酸盐浓度都呈西部低、中东部高的空间分布特征,且京津冀、川渝、江浙沪、两广等4个区域的污染特征具有代表性;中国黑碳、有机碳、硫酸盐浓度均呈现阶段性的年代际变化特征,1980—2020年期间经历了缓慢增加、快速增加和缓慢下降的过程;4个区域3种组分的季节变化规律有较大差异,其中黑碳浓度呈夏季低、冬季高的“U”型变化规律,有机碳和硫酸盐浓度无显著的一致性特征;大气自净能力指数与黑碳、有机碳、硫酸盐浓度的长期变化趋势上有显著的负相关关系,即大气自净能力指数越大(小),污染物浓度越低(高).     

杭州市环境空气中黑碳质量浓度变化特征

采用2013年环境空气自动监测数据,分析杭州市空气中黑碳质量浓度的变化规律,并对变化特征的产生原因进行探讨。结果表明:黑碳测定年均值为4.10μg/m3,日变化有明显双峰结构,峰值出现在早7时和晚8时左右;从季节看,黑碳质量浓度冬季高(5.20μg/m3)、夏季低(3.00μg/m3);黑碳质量浓度与NO2、CO、PM10、PM2.5显著相关,与O3、风速、气温呈负相关,降水对黑碳的清除作用明显。     

上海城区交通干道黑碳污染调查

采用设置在上海市中心城区交通主干道旁空气质量自动监测站2018年1—12月的观测数据,分析黑碳气溶胶(BC)污染特征及其与PM_(2.5)、SO_2、NO_x、CO、O_3、苯、甲苯、乙苯、二甲苯和气象参数的相关性。结果表明,观测期间内,BC小时均值为(3 038±22) ng/m~3,ρ(BC)在ρ(PM_(2. 5))中占比为(11. 48±0. 12)%。日内ρ(BC)变化呈双峰型,各月份之间ρ(BC)变化不大。ρ(BC)与风速呈负相关,与PM_(2. 5)、NO_x、CO、苯、甲苯、乙苯和二甲苯呈正相关。     

杭州黑碳气溶胶污染特性及来源研究

2011年7月~2012年6月对黑碳气溶胶(BC)、PM2.5、污染气体及气象因子进行同步观测,以评估杭州市BC污染特征、来源分布及对大气能见度的影响.结果表明:杭州市大气BC日均浓度范围为1.3~16.5μg/m3,年均值达到(5.1±2.5)μg/m3.BC呈明显的季节变化趋势,秋冬季高,夏季低.BC也呈典型的日变化趋势,交通高峰期高,下午低,同时与NOx呈较好的相关性,表明城市中BC受到机动车尾气排放的重要影响;而BC/CO低于其他城市则表明生物质燃烧排放可能是杭州BC的另一大重要来源.BC随风速下降呈上升趋势, BC超过10μg/m3的高浓度事件中,风速基本低于2m/s,北-西北-西风对高浓度BC的输送作用明显.观测期间BC的吸收系数为(44.8±23.0)Mm-1,占到总消光比例的10.4%.灰霾和重度灰霾天气下,吸收系数分别为(66.2±30.1),(100.2±49.2)Mm-1,达到非霾天气的2.2和3.4倍, 表明BC吸收消光作用是影响杭州市大气能见度下降和灰霾天气发生的重要因素之一.     

苏州地区黑碳气溶胶季节变化研究

通过对2011年7月至2012年4月苏州地区黑碳气溶胶浓度的季节变化与气象条件的关系进行分析研究,主要得出以下结论:水平风场、大气环流形势决定黑碳扩散条件;秸秆焚烧是秋季黑碳浓度增加的主要来源;降水是导致冬季黑碳浓度偏低的主要原因。     

北京典型道路交通环境机动车黑碳排放与浓度特征研究

本研究对2009年北京市典型道路(北四环中路西段)进行实际交通流监测和调研,分析了总车流量、车型构成和平均速度的日变化规律.应用北京机动车排放因子模型(EMBEV模型)和颗粒物黑碳排放的研究数据,计算该路段的黑碳平均排放因子和排放强度.根据同期观测的气象数据,应用AERMOD模型对道路黑碳排放进行了扩散模拟,并根据城市背景站点和道路边站点的监测数据对模拟结果进行了验证.研究表明,该路段黑碳平均排放因子与重型柴油车在总车流中所占比例呈现出极强的相关性,由于北京市实行货车区域限行制度,日间时段总车流的平均黑碳排放因子为(9.3±1.2)mg·km-1·veh-1,而夜间时段上升至(29.5±11.1)mg·km-1·veh-1.全天时均黑碳排放强度为17.9~115.3g·km-1·h-1,其中早(7:00—9:00)晚(17:00—19:00)高峰时段的黑碳排放强度分别为(106.1±13.0)g·km-1·h-1和(102.6±6.2)g·km-1·h-1.基于同期监测数据验证,AERMOD模型的模拟效果较好.模拟时段的道路黑碳排放对道路边监测点的平均浓度贡献为(2.8±3.5)μg·m-3.由于局地气象条件差异,日间和夜间的机动车排放对道路边黑碳的模拟浓度存在显著差异.日间时段,小型客车排放对道路边站点的黑碳浓度贡献最高,达(1.07±1.57)μg·m-3;其次为公交车,达(0.58±0.85)μg·m-3.夜间时段货车比例明显上升,其黑碳排放占主导地位,贡献浓度(2.44±2.31)μg·m-3.     

2010-2013年我国柴油车黑碳排放状况分析

我国柴油车的快速增长给我国柴油车污染治理带来了极大的压力,柴油车黑碳排放的研究有益于对空气质量、人体健康和气候变化采取积极的措施。研究表明,从2010年到2013年,我国柴油车增长了23%,柴油类汽车保有量约增长了约43.3%;而我国柴油车的黑碳排放量出现先增后减的趋势,2013年我国柴油机动车的黑碳排放量约为33.33万吨,比2012年减少了2.8%;河南、河北、山东、广东和内蒙五个省(自治区)柴油机动车的黑碳排放约占全国黑碳排放的37.3%。研究结果初步显示了我国柴油车污染控制的效果。     

无锡市大气PM_(2.5)中黑碳的粒径分布与混合态特征

针对长江三角洲地区PM2.5中的重要组分黑碳(BC)气溶胶,2010~2011年利用单颗粒黑碳光度计(SP2),对江苏省无锡市夏冬两季BC气溶胶的质量浓度、粒径分布及单颗粒混合态进行了连续在线观测.结果表明,无锡市冬季BC质量浓度(6.1μg/m3)是夏季(2.5μg/m3)的2.4倍,内混态BC比例(NIB)冬季(64.8%)也显著高于夏季(44.6%),说明冬季BC污染与来外来污染传输有关.反向轨迹分析表明,来自华北平原的污染气团输入是冬季高浓度BC污染的首要原因.NIB的日变化趋势与BC质量浓度的完全相反.午后BC质量浓度最低时NIB最高,反映了二次光化学产物包覆在BC颗粒外层的老化过程.此外,夏冬两季BC粒径分布保持稳定,其质量浓度峰值对应粒径在225nm左右,数浓度峰值对应粒径在120nm左右.     

全国大气背景地区黑碳浓度特征

分析了2015年14个背景站黑碳浓度水平及分布规律,结果表明:我国背景地区黑碳小时浓度均值呈现明显的对数正态分布特征,14个背景站880 nm波长时年均质量浓度为88.7~1 487.6 ng/m~3,小时最大峰值为685.0~13 731.0 ng/m~3,长岛和衡山相对较高;24 h日浓度变化基本呈现"单峰"状,但峰值出现时刻有所不同;工作日和周末的浓度变化趋势基本相似,但浓度高低与所在区域生产生活方式不同而有所差异。初步探讨了风速和风向与浓度污染水平的关系,相对风速而言,风向对黑碳的浓度影响较大,后向轨迹结果也印证了风向的影响。