A new approach to spatial source apportionment of haze pollution in large scale and its application in China

Long-lasting expansion of haze pollution in China has already presented a stern challenge to regional joint prevention and control. There is an urgent need to enlarge and reconstruct the coverage of joint prevention and control of air pollution in key area. Air quality models can identify and quantify the regional contribution of haze pollution and its key components with the help of numerical simulation, but it is difficult to be applied to larger spatial scale due to the complexity of model parameters. The time series analysis can recognize the existence of spatial interaction of haze pollution between cities, but it has not yet been used to further identify the spatial sources of haze pollution in large scale. Using econometric framework of time series analysis, this paper developed a new approach to perform spatial source apportionment. We applied this approach to calculate the contribution from spatial sources of haze pollution in China, using the monitoring data of particulate matter (PM_2.5) across 161 Chinese cities. This approach overcame the limitation of numerical simulation that the model complexity increases at excess with the expansion of sample range, and could effectively deal with severe large-scale haze episodes.     

Mitochondrial toxicity and in vitro biological effects of ambient PM2.5 from an urban site in China

Abstract

The roles of PM_2.5-induced mitochondrial damage and oxidative stress on mast cell degranulation were examined in vitro. Mast cells were treated with suspensions of PM_2.5 in Dulbecco’s modified Eagle’s medium at concentrations from 25 to 200?mg/L in the absence or presence of 10?mmol/L N-acetyl-L-cysteine. Biological effects and mitochondrial function were assessed by determining cell viability, β-hexosaminidase release, interleukin-4 secretion, reactive oxygen species generation, adenosine triphosphate production, potential alteration of mitochondrial membrane, and activities of mitochondrial electron transport chain complexes I and III. Exposure of mast cells to PM_2.5 induced reduction of adenosine triphosphate production, collapse of mitochondrial membrane potential, and inhibition of the activity of complex III. Co-treatment of mast cells exposed to PM_2.5 with N-acetyl-L-cysteine attenuated cytotoxicity and the production of reactive oxygen species, and decreased the release of β-hexosaminidase and interleukin-4. Evidently, PM_2.5-induced oxidative stress plays an essential role in mitochondrial toxicity and mast cell activation.     

间接蒸发冷却新风机组净化室内PM2.5特性

为有效降低室内PM2.5,指导间接蒸发冷却新风机组的设计选型,推导了新风机组净化效力和净化能效评价指标的数学表达式,并利用自行研制的间接蒸发冷却新风机组,分析了2种过滤器在不同运行工况下净化PM2.5的特性。结果表明,MERV 7+16和MERV 7+13的计数效率均随颗粒物粒径增加而提高,且前者的计数效率高于后者;由于滤材的不同,MERV 7+16的初阻力更小。MERV 7+16的渗透系数更小,其净化效力也要大于MERV 7+13;由于PM10在室内的自然沉降作用更显著,过滤器对PM10的净化效力明显大于PM2.5和PM1。将室内新风负荷作为新风机组能耗的一部分,在对比天津和南宁地区新风机组的净化能效时发现,由于两地区冬季室外温度存在明显差异,导致处于天津地区的新风机组若要在冬季获得同等的洁净空气量,需付出更多的能耗代价。     

2013-2017年京津冀区域PM2.5浓度变化特征

利用2013-2017年京津冀区域13个城市PM_2.5监测数据，综合探讨了该区域PM_2.5浓度的时空变化特征。结果表明：京津冀区域PM_2.5污染整体较重，但治理成效显著，2013-2017年区域PM_2.5年均质量浓度分别为106、93、77、71、64 μg/m³，完成《大气污染防治行动计划》PM_2.5浓度下降25%左右的目标；13个城市PM_2.5浓度各百分位数总体呈现下降趋势，且随百分位数增大而下降速率加大，PM_2.5年均质量浓度平均每年下降10.6 μg/m³，污染严重的太行山沿线城市邢台、石家庄、邯郸3个城市平均每年分别下降20.3、16.1、13.9 μg/m³；京津冀区域PM_2.5重度污染天数比例分别为19.9%、16.6%、9.5%、9.0%、7.0%，呈下降趋势。2013-2017年京津冀区域PM_2.5平均质量浓度与非重度污染天相比升高19 μg/m³，PM_2.5重度污染天平均质量浓度较非重度污染天时高244.4%。     

基于SHERPA的环境空气质量减排情景模拟评估

分析了SHERPA综合评价模型的基本原理和主要建模理念,重点介绍了其在环境空气质量减排情景模拟评估方面的作用,以及在排放源与受体关系(SRR)方面的处理方法,比较了其与欧盟常用的其他情景模拟模型的优缺点。SHERPA模型的特点是空间灵活性较好,对于任何给定地点,可以快速评估不同地区对该研究地点空气质量的影响。SHERPA模型的3个主要功能为污染物来源分析、决策支持和情景模拟。基于SHERPA模型对法国环境空气中PM_(2.5)、PM_(10)和NO_2年均浓度进行污染来源分析、决策支持分析和减排情景模拟评估,展示了模型在环境治理措施优先级筛选和政府间联合治理措施协调建议方面的功能和作用,以期为中国环境空气质量预测预报、环境质量管理措施的制定和成效评估等环境服务与管理工作提供借鉴。     

北京城区降水对PM2.5和PM10清除作用分析

基于北京市PM_2.5和PM₁₀质量浓度、组分浓度以及降水数据，利用数理统计、相关性分析等方法分别从降水总量、降水时长和降水前颗粒物浓度3个角度研究降水对PM_2.5、PM₁₀的清除作用，同时以一次典型降水过程为例，具体分析降水对颗粒物的影响。结果表明：降水总量的增加有助于促进PM_2.5、PM₁₀的清除，随着降水总量增加，PM_2.5、PM₁₀的平均清除率提高，有效清除的比例增加；连续降水可增强对大气颗粒物的湿清除作用，连续降水达3d可有效降低PM_2.5、PM₁₀浓度；降水对PM_2.5、PM₁₀浓度的清除率和大气颗粒物前一日的平均浓度有较好的正相关性。降水对大气颗粒物的清除可分为清除、回升和平稳3个阶段，各个阶段大气颗粒物的变化趋势不同。降水对于大气气溶胶化学组分和酸碱性的改变具有明显作用，对于大气颗粒物各种组分的清除效果不完全相同。对于大气中OC、NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺去除率较高，且这4种组分主要以颗粒态形式被冲刷进入降水中，加剧了北京市降水酸化程度。     

北京地区PM10与秸秆燃烧排放单颗粒对比分析

采用场发射带能谱扫描电镜(FESEM/EDS)法分析北京怀柔地区PM₁₀与秸秆燃烧排放颗粒的形貌特征和成分差异。结果显示:秸秆燃烧后排放颗粒物多为大粒径颗粒,成分上都含S、Cl和K元素。含有生物质燃烧标志元素K的PM₁₀颗粒物多为含Si、Al和Na元素的燃煤飞灰和矿物颗粒,与秸秆燃烧排放颗粒组成化学元素差异明显。据此推断,北京区域PM₁₀受秸秆燃烧排放影响相对较弱,化石燃料燃烧来源影响仍然显著。     

2016—2017年武汉市城区大气PM2.5污染特征及来源解析

利用2016年1月至2017年9月湖北省环境监测中心站大气复合污染自动监测站的在线监测数据，对武汉市城区PM_2.5的污染特征及主要来源进行解析。结果表明，武汉市城区PM_2.5质量浓度呈现出明显的季节差异，季节变化规律为冬季>春季>秋季>夏季。水溶性离子的主要成分SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺占总离子质量浓度的82.0%。PM_2.5中阴离子相对阳离子较为亏损，颗粒整体呈碱性。夏季气态污染物的氧化程度较高且SO₂较NO₂氧化程度高。后向轨迹分析结果表明，区域传输是武汉市PM_2.5的一个重要来源，在4个典型重污染阶段，武汉市分别受到局地、东北、西北及西南方向气团传输的影响。PMF模型解析出武汉市PM_2.5五大主要来源及平均贡献率：扬尘22.0%、机动车排放27.7%、二次气溶胶21.6%、重油燃烧14.9%和生物质燃烧13.8%。     

交通限行对大气颗粒物及PM2.5中二NFDA1英的影响

为了研究北京大气颗粒物和二NFDA1英(PCDD/Fs)的污染状况以及评估交通限行对大气颗粒物和PCDD/Fs的影响。利用同位素稀释高分辨率气相色谱/高分辨率质谱(HRGC/HRMS)联用法和USEPA 1613B 标准方法,以中国地质大学(北京)东门为采样点,采集大气PM_2.5、PM₁₀、TSP样品,对北京市交通限行期间以及交通限行前后等不同交通状况下颗粒物浓度及大气PM_2.5中17种2,3,7,8-PCDD/Fs污染特征进行了监测。结果表明,PM_2.5、PM₁₀、TSP的日均质量浓度在交通限行前分别为126、202、304 μg/m³,限行期间分别为39、78、93 μg/m³,限行结束后分别为79、126 μg/m³。PM_2.5中17种PCDD/Fs的质量浓度(毒性浓度)3个时段分别为1 804 fg/m³(70 fg I-TEQ/m³)、252 fg/m³ (9 fg I-TEQ/m³)和1 196 fg/m³ (48 fg I-TEQ/m³)。北京市交通限行期间颗粒物浓度和二 NFDA1 英浓度显著低于交通限行前后,交通源减排措施的实施是大气颗粒物和二 NFDA1英污染水平降低的主要原因,从减排效果看,交通源减排措施对大气细颗粒物(PM_2.5)的控制效果明显好于大气粗颗粒物。     

2017年厦门金砖会晤期间PM2.5的化学特征及来源

为了探讨厦门金砖会晤期间的排放控制措施以及天气形势对大气颗粒物污染特征的影响,于2017年8月10日至9月10日对厦门气态污染物、细颗粒物(PM2.5)中的水溶性离子以及有机碳(OC)、元素碳(EC)等主要化学成分开展了高时间分辨率的在线监测。根据空气质量管控措施和天气形势将研究期分为6个阶段。管控前、管控期Ⅰ(非台风)和管控期Ⅱ(非台风) PM2.5质量浓度分别为(33. 12±9. 48)、(30. 30±17. 00)、(16. 01±4. 71)μg/m^3。管控期Ⅰ(台风)和管控期Ⅱ(台风) PM2.5质量浓度分别为(12. 40±3. 73)、(12. 45±3. 28)μg/m^3。结果表明:管控期Ⅰ(非台风)阶段受静稳天气的影响,管控效果削弱,PM2.5质量浓度下降幅度小;台风对颗粒物质量浓度下降的影响比管控更显著。管控初期,PM2.5中二次无机离子的质量浓度下降明显;台风对碳质组分质量浓度的影响不如无机组分显著。PMF源解析结果表明,二次无机源是PM2.5主要来源,随着管控措施的实行,扬尘源的贡献从21%降低到6%,而机动车源的贡献降幅不明显。台风期间SO4^2-、NO3^-、SO2、NO2以及硫酸盐氧化比值(SOR)均明显低于非台风期间,氮氧化比值(NOR)反而升高。台风和非台风期间NOR的日变化特征一致,NOR与阳离子的相关性分析结果表明,台风或高风速海风期间NOR与Na^+呈现很强的正相关性,说明海盐粒子可促进NO2非均相反应生成NO3-。