基于室内PM2.5控制和节能的通风策略探讨

细颗粒物（PM2.5）随空调新风进入室内,和室内产生的PM2.5粒子一起作用,导致人体暴露在室内细颗粒物环境中。为保证室内空气品质,最大限度节约空调系统运行能耗,建立了室内PM2.5浓度与CO2体积分数双组分模型,提出了适用于某会议室不同室内外PM2.5源、不同人数以及不同天气状况下的最佳通风策略,利用Simulink对炎热天气室内有无PM2.5散发源、温和天气室内有无PM2.5散发源4种工况下的不同通风方式进行仿真对比。模拟结果表明：炎热天气存在最小新风量,该值由室内人数决定,过滤送风对控制室内PM2.5浓度效果最好;温和天气存在最大新风量,且该值与过滤器效率成正比;在所研究的情况下,温和天气节能潜力比炎热天气大。     

绵阳重污染天气机动车限行对空气质量的影响研究

为应对2017年底绵阳出现的一次重污染天气,绵阳政府于2017年12月25日0时至29日12时首次实行了机动车尾号限行措施。利用2017年12月20日至2018年1月2日绵阳4个国控环境质量监测站点的CO、NO_2、SO_2、O_3、PM_(2.5)、PM_(10)的数据分析限行前后的污染物浓度变化特征,并结合气象数据进行污染成因分析。结果表明,大气颗粒物PM_(2.5)和PM_(10)是此次重污染天气的首要污染物,机动车尾号限行措施对PM_(2.5)和PM_(10)有一定的减排效果。机动车尾号限行措施对NO_2、SO_2、O_3具有明显的减排效果,而对CO几乎没有减排效果。限行前和限行期大气颗粒物主要来源于化学转化形成的二次颗粒物,而限行后则转为沙尘、扬尘等一次颗粒物。江油对绵阳大气颗粒物PM_(2.5)、PM_(10)影响很大,气流轨迹出现频率高,大气颗粒物浓度也高,有必要考虑进行区域联防联控。     

珠三角地区大气新粒子增长-缩小过程特征

广东大气超级监测站新粒子生成事件中,在新粒子快速增长后观测到明显的颗粒物缩小过程(即新粒子增长-缩小过程)。结合3~1 000nm颗粒物数谱分布、颗粒物化学组成和重要气态污染物的变化,具体分析这类新粒子生成事件出现颗粒物缩小过程的特性和成因。结果表明,秋季新粒子生成事件发生频率和新粒子增长-缩小过程出现频率均较高。新粒子增长速率为3.0~12.0nm/h,颗粒物缩小速率为2.2~10.9nm/h。新粒子增长过程中,颗粒有机物对PM_(2.5)浓度贡献最大;颗粒物缩小过程中,SO_4~(2-)对PM_(2.5)浓度贡献最大,且SO_4~(2-)、NH_4~+和元素碳对PM_(2.5)浓度的贡献有所提高;NO_3~-和颗粒有机物对PM_(2.5)浓度的贡献下降,且颗粒有机物中二次有机颗粒物对PM_(2.5)浓度贡献的下降幅度明显大于颗粒有机物对PM_(2.5)浓度贡献的下降幅度。经分析,固态NH4NO3分解和低挥发性有机物挥发是颗粒物缩小的重要直接原因,扩散条件改善和大气氧化性减弱可能是推动新粒子增长转为颗粒物缩小过程的重要条件。     

重庆主城区近年一次典型空气重污染过程分析

对2013—2015年重庆主城区空气重污染情况进行统计,并结合地面和高空探测手段,分析了一次典型重污染过程的污染特征。结果表明:重庆主城区秋冬季节的空气污染,以受不利气象条件影响的本地细颗粒物(PM_(2.5))累积污染为主,PM_(2.5)占PM_(10)的平均比例为72%左右;大气能见度与颗粒物浓度、相对湿度均呈现明显的负相关性。典型污染期间的近地层颗粒物污染带主要在0~400 m的高度范围,AOD值高达2.0~2.4,α指数在1.0左右。二次粒子、机动车尾气、扬尘是污染期间重庆主城区PM_(2.5)的主要来源。     

焦作市冬季PM2.5中水溶性离子组成特征及来源解析

为探讨焦作市冬季PM_(2.5)中水溶性离子特征及其来源,于2017年12月至2018年2月在焦作市区连续采集大气颗粒物PM_(2.5)样品,测定其中9种水溶性离子浓度。结果表明,焦作市冬季PM_(2.5)质量浓度为(99.11±73.26)μg/m~3,总水溶性离子质量浓度为(66.88±48.68)μg/m~3,其中NO_3~-、SO_4~(2-)、NH4_+是水溶性离子的主要成分,3者合计占总水溶性离子的81.5%(质量分数)。与清洁天相比,污染天NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+在PM_(2.5)中的占比显著增加,表明人为活动排放的二次污染物是焦作市冬季污染天PM_(2.5)的主要贡献成分;随着相对湿度的增加,大气中存在明显的气溶胶二次转化过程;焦作市大气PM_(2.5)移动源贡献大于固定源。焦作市PM_(2.5)中水溶性离子在清洁天主要受工业和生物质燃烧影响,而在污染天主要受气态污染物二次转化影响;后向轨迹聚类显示,采样期间焦作市主要受京津冀地区、西北地区气团影响。     

一次强沙尘过程影响下的银川市大气污染物浓度及PM_(2.5)化学组成变化特征

2014年4月22—29日在中国西北地区发生强沙尘天气期间,对银川市大气污染物(PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2、NO_2、O_3)进行了监测,并重点分析了PM_(2.5)的化学组成变化特征。结果表明,沙尘天气发生前,PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2和NO_2平均小时质量浓度分别为99.33、36.89、25.84、47.21μg/m~3;沙尘天气发生时,PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2和NO_2平均小时质量浓度分别为1 121.43、209.19、6.13、18.42μg/m~3:说明此次沙尘传输经过地区大气较为清洁,随沙尘气溶胶传输的NO_2和SO_2较少。沙尘气溶胶由于带有大量的Ca~(2+)、Mg~(2+),使得PM_(2.5)碱性增强,PM_(2.5)中的硫酸盐和硝酸盐存在形式主要为NH_4HSO_4和NH_4NO_3。沙尘气溶胶除了对PM_(2.5)中来源于自然源的无机元素浓度有显著提升外,对于水溶性离子、碳成分等直接或间接来源于人为源的组分浓度也有较大的提升。Ti、Fe、Al、Ca、Si、Sr、Mg、Na、K、Ba、P可以认为基本来源于沙尘矿物粒子。此外,沙尘气溶胶还能促进大气SO_2、NO_2向二次硫酸盐、硝酸盐转化,尤其是硫酸盐。     

长春市净月区和朝阳区采暖期与非采暖期大气颗粒物的分布特征及来源分析

分别在采暖期和非采暖期采集了长春市净月区与朝阳区的大气颗粒物,研究其污染特征的差异,并进行了形貌分析。结果表明:(1)净月区采暖期与非采暖期PM_(2.5)平均质量浓度分别为144.86、87.10μg/m~3,PM_(10)平均质量浓度分别为149.07、138.72μg/m~3;朝阳区采暖期与非采暖期PM_(2.5)平均质量浓度分别为234.48、110.01μg/m~3,PM_(10)平均质量浓度分别为275.07、147.50μg/m~3。整体上,非采暖期大气颗粒物浓度低于采暖期。(2)无论是采暖期还是非采暖期,净月区PM_(2.5)与PM_(10)浓度均明显低于朝阳区。(3)净月区采暖期大气颗粒物来源主要是柴油尾气、燃煤源与生物质燃烧;非采暖期,机动车尾气、建筑扬尘、土壤扬尘与某些工业排放对大气颗粒物贡献较大。朝阳区大气颗粒物来源较净月区复杂,这与两个区不同的地理位置和不同功能有直接的联系,建筑扬尘对于朝阳区大气颗粒物的含量有较大的影响。     

北京地铁车厢内PM_(2.5)和PM_(10)污染特征研究

地铁是人们出行的重要交通方式,车厢内颗粒物污染可影响人体健康。2016年春、秋、冬季对北京地铁1号、2号、4号、10号线进行现场监测,探讨北京地铁车厢内颗粒物污染特征。研究结果表明,北京地铁车厢内PM_(2.5)平均浓度超标率为83.8%~98.7%,地铁1号线PM_(10)平均浓度超标率为59.6%。地铁车厢内PM_(2.5)和PM_(10)浓度存在工作日和周末组间显著性差异,表明客运量对车厢内颗粒物浓度有较大影响。地铁车厢内PM_(2.5)和PM_(10)浓度存在季节性差异,冬季车厢内颗粒物平均浓度最高。不同线路车厢内PM_(2.5)和PM_(10)浓度存在组间差异,地铁通风空调系统、门系统和客运量是造成其差异的主要原因。     

万州城区空气污染过程中含碳气溶胶的变化特征

于2016年9月28日至10月15日在万州城区对气态污染物、颗粒物及其含碳气溶胶进行了在线连续观测,结合气象参数,分析了含碳气溶胶的污染特征。结果表明,此次持续污染过程主要由颗粒物污染造成,污染天PM_(10)和PM_(2.5)平均质量浓度分别为170.8、123.7μg/m~3,显著高于非污染天。污染天和非污染天PM_(2.5)、NO_x、有机碳(OC)及元素碳(EC)浓度的日变化都呈双峰,但污染天PM_(2.5)、NO_x和OC出现早峰值时间比非污染天推迟1～3h。污染天OC、EC的平均质量浓度分别为28.0、5.4μg/m~3,分别为非污染天的2.2、1.6倍。以非污染天的起始点作为参照点,得到污染天OC、EC的平均增长率分别为159.3%和73.0%,OC污染累积和二次转化贡献率分别为45.8%和54.2%,说明污染过程OC以二次转化为主。并用最小比值法估算了二次有机碳(SOC)含量,得到污染天和非污染天PM_(2.5)中SOC平均质量浓度分别为16.3、5.3μg/m~3,SOC在OC中的占比(以质量分数计)分别为56.1%和39.9%,污染天SOC占比增加,也证明污染过程OC以二次转化为主。污染天静风出现频率比非污染天高,在东南风的影响下,OC、EC易出现高浓度。     

邯郸市PM_(2.5)及其化学组分的季节性变化

利用2013年邯郸市4个大气环境监测站连续1年的在线监测数据,并结合离线采样成分数据,对比分析了不同季节大气中PM_(2.5)及其主要成分的浓度水平和污染特征。结果表明,PM_(2.5)和PM10四季均存在不同程度的超标现象;污染物在4个站点之间的空间差异不太显著,邯郸市的污染为区域性污染。PM_(2.5)中水溶性无机离子和碳组分的季节变化均较为明显。SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+三者浓度之和占PM_(2.5)浓度的39.8%,占PM_(2.5)中总水溶性无机离子浓度的86.2%;四季均存在较强的光化学反应,但硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)呈现出不同的季节变化规律,与SO2-4和NO_3~-的来源和去除机制明显不同有关。秋、冬季有机碳(OC)和元素碳(EC)污染较为严重,总碳气溶胶(TCA)浓度分别占PM_(2.5)质量浓度的24.0%和32.9%;研究显示高浓度的OC较多来源于二次有机碳(SOC),高浓度碳易发生二次污染。进一步对PM_(2.5)中各组分进行来源分析得出燃煤、汽油车尾气、生物质燃烧、二次气溶胶和扬尘源对邯郸市PM_(2.5)贡献显著。     

唐山农村地区冬季室内外PM_(2.5)浓度污染特征

为了解中国北方农村地区冬季室内外PM_(2.5)污染特征,选择河北唐山某农村燃煤与非燃煤室内外PM_(2.5)进行实验研究。结果表明:(1)燃煤采样点室内外PM_(2.5)分别为47.9~370.0、14.8~145.0μg/m~3,非燃煤采样点室内外PM_(2.5)分别为13.6~217.0、10.9~131.0μg/m~3。(2)室内外PM_(2.5)浓度具有一定的相关性。(3)采样期间的20d内,根据《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准(PM_(2.5)24h均值限值为75μg/m~3),燃煤采样点室外PM_(2.5)超标率为10%,而非燃煤采样点为5%;根据GB 3095—2012一级标准(PM_(2.5)24h均值限值为35μg/m~3),燃煤采样点室外PM_(2.5)超标率为35%,而非燃煤采样点为20%;根据《建筑通风效果测试与评价标准》(JGJ/T 309—2013)规定室内PM_(2.5)的日均值应小于75μg/m~3,燃煤采样点室内PM_(2.5)超标率为65%,而非燃煤采样点为35%。     

渗透通风建筑室内颗粒物的污染特征

通过建立颗粒物穿透率与渗透通风房间换气次数的数学模型以及室内颗粒物浓度集总参数模型,对常州市某住宅建筑室内颗粒物污染特征进行分析,通过实验验证了颗粒物穿透率、室内颗粒物浓度模型的准确性。计算结果表明,对于室内无污染源的渗透通风房间,粒径为0.5、1.0、2.5 μm的颗粒物以及PM2.5穿透率随换气次数的增大而增加;当换气次数从0.2 次·h-1增加至0.5次·h-1时,PM2.5穿透率由70%增大至88%,增加25.7%。对于用香烟烟雾作为颗粒污染物尘源的房间,空气净化器的实际洁净空气量CADR值为152 m3·h-1,相比试验舱标定工况320 m3·h-1衰减52.5%。     

广州PM2.5污染特征及与气象因子的关系分析

基于2014—2016年广州PM_(2.5)浓度逐时观测数据,研究了广州PM_(2.5)污染变化特征及其与气象因子的关系,确定了影响广州大气能见度的PM_(2.5)浓度阈值。结果表明:(1)2014—2016年广州PM_(2.5)质量浓度平均为32.7μg/m3,广州1月PM_(2.5)污染最重,轻度、中度、重度污染频率合计达20.16%;(2)PM_(2.5)浓度与风速、降水、气温、能见度呈负相关,与相对湿度、气压呈正相关;(3)广州地区在南风的条件下PM_(2.5)浓度最低,风速小于2m/s的偏北风下易出现污染;(4)PM_(2.5)浓度与相对湿度共同影响广州能见度的变化,随着相对湿度的增加,PM_(2.5)浓度的敏感阈值不断减小,通常当PM_(2.5)高于37.3μg/m3时,控制PM_(2.5)对改善城市能见度成效相对缓慢,而当PM_(2.5)浓度低于此阈值时,降低PM_(2.5)将显著提高大气能见度。     

室内PM2.5浓度控制模拟分析

利用质量平衡方程建立了一次回风定风量系统室内PM2.5浓度模型,并对新风PM2.5浓度、新风量、室内污染源、过滤器效率、过滤器安装位置等因素对室内PM2.5浓度的影响进行了模拟分析。模拟结果表明：新风PM2.5浓度和室内污染源强度的变化对室内PM2.5浓度均有较大影响;新风量越大,室内PM2.5浓度受新风PM2.5浓度变化的影响越大;将过滤器分别安装在送风段、新风段和回风段,新风比为0.1时,过滤器安装在送风段效果最好,安装在新风段最差,新风比为0.8时,过滤器安装在送风段效果最好,安装在回风段最差;过滤器安装在送风段时,过滤器效率越高,室内PM2.5浓度越低,波动越小。     

无锡市区大气污染物污染特征及影响因素研究

利用2014年无锡市区的6种大气污染物浓度和气象因子等监测数据,研究了无锡市区各种大气污染物的污染特征及其影响因素。结果表明:(1)无锡市区PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度的季节变化特征为冬季最高,夏季最低;O_3浓度表现为夏季最高,冬季最低。就全年的综合情况而言,颗粒物污染,尤其是PM_(2.5)污染最严重。(2)PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度间两两呈正相关;PM_(2.5)、SO_2、NO_2、CO浓度均与O_3浓度呈负相关。(3)温度与PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度呈负相关,与O_3浓度呈正相关;相对湿度与PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、O_3浓度呈负相关,与CO浓度无相关性;风级与PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO浓度呈负相关,与O_3浓度无相关性。降水有利于PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、O_3浓度的降低,但对CO浓度影响不大。(4)无锡市区空气质量周末比工作日差。NO_2、SO_2浓度周末低于工作日,O_3浓度周末高于工作日,呈现明显的"周末效应";PM_(2.5)、CO浓度周末高于工作日,未出现"周末效应"。     

自由表面流人工湿地微生物气溶胶研究

微生物气溶胶的种类、浓度和粒径分布与人类健康关系密切。采用MD8空气浮游菌采样仪和FA-1型6级筛孔撞击式空气微生物采样器,对人工湿地细菌和真菌气溶胶的数量和粒径分布进行研究。结果表明,人工湿地进水前,细菌和真菌气溶胶平均值较低,分别为64.0、126.0CFU/m3;进水后,细菌气溶胶平均值在6月26日达到最高,为2292.5CFU/m3,真菌气溶胶平均值在8月27日达到最高,为6200.0CFU/m3;易进入肺部的细菌和真菌(粒径为0.65～4.70μm)粒子数分别占粒子总数的22.2%～62.3%、54.2%～87.6%;空气细菌中值直径为1.88～4.13μm,空气真菌中值直径在3.00μm左右波动。空气细菌中革兰氏阳性菌明显多于革兰氏阴性菌,空气真菌主要为酵母菌、镰刀菌属、枝孢属、毛霉属、交链孢属、肉座菌属、枝霉属、青霉属和曲霉属。     

福州市东郊大气气溶胶物理特性及其来源分析

利用GRIMM180环境颗粒物监测仪观测了2012年12月至2013年11月福州市东郊气溶胶数浓度和质量浓度,分析了该地区气溶胶粒子的主要物理特征。结果表明,福州市东郊气溶胶数浓度和质量浓度都有着明显的季节变化特征,冬季最高,夏季最低;与京津冀、长三角和西部大城市相比,福州市东郊气溶胶质量浓度较低,空气质量较好。从PM_(2.5)在PM10中所占比例来看,PM_(2.5)是影响福州市东郊空气质量最主要的因子。在冬季气溶胶数浓度日变化基本呈双峰分布,早晨和傍晚分别出现峰值;夏季呈单峰分布,峰值出现在午后。利用后向轨迹HYSPLIT-4模式,经过聚类分析得到,在春季、秋季和冬季福州市气团输送来源主要是北方内陆和福州本地及邻近地区;而在夏季海洋是气团的主要输送来源。     

武汉市典型地区PM_(2.5)化学组成及来源解析

采集了武汉市工业区和植物园2011年10月—2012年7月不同季节的PM_(2.5)样品,测定其化学组成并解析来源。结果表明,工业区和植物园PM_(2.5)年均质量浓度分别为179.7、92.8μg/m3,其中SO2-4、NO-3和NH+4是最主要的水溶性离子。通过气团的后向轨迹模型分析,本地源与远距离区域传输共同影响武汉市空气质量。采用正定矩阵因子分析(PMF)模型对PM_(2.5)来源进行了解析,工业区PM_(2.5)来源为二次气溶胶、生物质燃烧、扬尘、冶金、燃煤和残油燃烧,春、夏、秋、冬4季贡献率最高的因子分别为生物质燃烧(45.1%)、残油燃烧(23.1%)、扬尘(56.1%)和二次气溶胶(53.4%);植物园PM_(2.5)来源为二次气溶胶、机动车排放、扬尘、冶金、燃煤和残油燃烧,春、秋两季机动车排放贡献率最高,分别为42.7%、41.3%;夏季和冬季分别为扬尘和二次气溶胶贡献最高,贡献率分别为27.3%、57.4%。     

西宁取暖季PM2.5水溶性离子的污染特征研究

于2017年1—5月(取暖季)在西宁市区、郊区、农村设置采样点采集PM_(2.5)样品,利用离子色谱法测定PM_(2.5)中水溶性无机离子浓度。结果表明:取暖季西宁大气PM_(2.5)日均质量浓度为(55.98±52.66)μg/m~3,呈现明显的市区郊区农村的浓度变化特征。PM_(2.5)中水溶性离子质量浓度之和占PM_(2.5)质量浓度的36.3%,水溶性离子平均浓度大小为SO_4~(2-)NO_3~-NH_4~+Na~+Cl~-C_2O_4~(2-)Ca~(2+)F~-K~+Mg~(2+);取暖季西宁大气硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)平均值分别为0.21、0.13,表明SO_4~(2-)、NO_3~-主要由二次转化形成,PM_(2.5)中NO_3~-/SO_4~(2-)(质量浓度比)为0.75,阳离子与阴离子电荷摩尔数比值为0.89,表明燃煤是PM_(2.5)主要贡献源,颗粒物总体呈酸性。后向轨迹分析表明,重污染期间西宁PM_(2.5)及其中水溶性离子的浓度变化不仅受本地污染源的影响,也受外来气团输送的影响。     

成都市降水对大气颗粒物湿清除作用的观测研究

为研究成都市降水对大气颗粒物(以下简称颗粒物)的湿清除作用,对2014—2016年成都市的颗粒物(PM_2.5、PM₁₀)和气象观测数据进行分析。结果表明:月、季尺度下,降水对PM_2.5、PM₁₀均有削减作用。降水时段的PM_2.5、PM₁₀浓度较非降水时段分别降低17.1%和15.8%,且冬季降幅最为明显。考察472次降水过程对颗粒物的湿清除作用,发现单次降水过程后PM_2.5、PM₁₀浓度增长频次(243、234次)和削减频次(229、238次)接近,但颗粒物浓度总体呈削减趋势。对于单次降水过程,颗粒物的初始浓度与降水对颗粒物的湿清除作用关系密切,特别是降水持续时间超过8h后,颗粒物初始浓度越高,削减效果越好。