Traffic emission and its impact on air quality in Guangzhou area

１　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒａｐｉｄｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ，ｔｏｔａｌａｍｏｕｎｔｏｆｖｅｈｉｃｌｅｉｎＣｈｉｎａｉｎｃｒｅａｓｅｄｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙａｎｄｒｅａｃｈｅｄｍｏｒｅｔｈａｎ２０ｍｉｌｌｉｏｎｉｎ１９９５ｗｉｔｈａｎａｖｅｒａｇｅｉｎｃｒｅａｓｅｒａｔｅｏｆ１５％．Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｐｏｏｒｑｕａｌｉｔｙｏｆｖｅｈｉｃｌｅ，ｂａｄｒｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｌｏｗｄｒｉｖｉｎｇｓｐｅｅｄ，ａｎｄｎｏｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅｅｍ…     

The traffic emission and its impact on air quality in Guangzhou area

A comprehensive field measurement was set up in Guangzhou City of China and the key was placed on NOx and O3 pollution. The results indicated that the average driving speed of vehicle was only 14 km/h in downtown with high frequency of idle and acceleration. Upward fluxes of CO and NO were observed in Dongfeng street. NOx annual mean concentration in urban area increased year by year, and NOx was identified as the most important pollutant since 1995. Photochemical smog pollution was serious in general,spatial and seasonal distribution of O3 was observed. O3 concentration was kept in a high level in autumn, and its formation was restrained in summer due to frequent thunderstorm and high humidity. The numerical simulation showed the average concentration     

宝鸡市夏季臭氧及其前体物污染特征研究

采用宝鸡市2014年夏季臭氧相关监测数据对臭氧及其前体物污染特征进行研究。结果表明:多云导致的太阳辐射降低对臭氧浓度下降贡献40%,降水对臭氧浓度降低贡献55%。O3与NOx在辐射时段内呈一次负相关,相关系数为0.96,在无辐射时段无显著相关性。O3与CO在辐射时段呈二次线性负相关,相关系数为0.92,在无辐射时段呈二次线性正相关,相关系数为0.96。宝鸡市夏季CO/NOx比值为40.5。     

光化学烟雾模拟实验系统

为开展光化学污染成因的敏感性分析,设计和建立了目前国内唯一的大型光化学烟雾模拟实验系统．该系统主要包括烟雾箱系统、空气充填置换系统、采样测试系统和记录显示控制系统等4个分系统．与国内外同类型实验系统相比,该系统具有烟雾箱在实验过程中受光均匀、换气系统快捷、效率高以及可实现两箱对比实验等特色．利用实验系统开展了光化学污染过程的模拟实验,得到了典型的污染特征．进行了同等条件的两箱对比实验,实验结果完全一致,表明该实验系统能够开展基于对比实验的敏感性分析研究,从而为进一步针对北京实际开展光化学污染的模拟研究奠定了良好的基础．     

Photochemical pollution in Lanzhou, China - A case study

The photochemical air pollution in Xigu district of Lanshou city, Gansu Province was studied during a period of 1981-1984. The extremely high NMHC/NOx ratio and ozone level elevation after rain have been noticed. A series of outdoor and indoor reaction chamber simulation experiments conducted in order to understand the specific conditions. The ozone formation under NMHC/NOx condition and the possible reason for high ozone concentration after rain are discussed.     

秋季典型光化学污染过程的分析

通过一个月的Ｏ３－ＮＯｘ同步观测和有关气象资料的分析,研究了光化学污染特点和及其和气象的关系,发现秋季的光化学污染过程,既有冬夏两季局地源产生和积累的机制,也有春季外来源造成的高浓度Ｏ３污染特点。Ｏ３的最大浓度和日最大值平均浓度分别为１６８．７μｇ／ｍ＾３和１１４．８μｇ／ｍ＾３。     

烟雾箱模拟乙炔和NOx的大气光化学反应

利用自制光化学烟雾箱进行了一系列表征实验并模拟了乙炔和氮氧化物NO_x在室温（20±1）℃下的大气光化学反应．讨论了乙炔与NO_x的协同作用对光化学反应产生O₃的影响．实验得到了O₃和NO₂的壁损失分别为5.80×10^-6 s^-1和2.41×10^-6 s^-1,相对于模拟实验中的O₃和NO₂,该损失可以忽略．测得了单支40 W黑光灯的有效光强为0.64×10^-3 s^-1（以NO₂的光解速率表示）．经过净化空气的本底校正后,讨论了不同乙炔浓度、NO_x浓度以及光照强度对体系产生O₃的影响,计算了乙炔的增强反应活性值（incremental reactivity, IR）,4组实验的IR最大值分别为1.76×10^-2、2.68×10^-2、2.04×10^-2和2.84×10^-2．并发现IR值与乙炔的初始浓度以及光照强度关系密切,与NO_x初始浓度关系不大．     

兰州西固地区光化学烟雾污染气质模式

以兰州西固地区为研究对象,建立了描述该地区光化学烟雾污染的大气质量模拟模式——柱子模式。将该模式与实测数据进行了比较,结果表明,该模式基本上能够定量地描述当地所发生的光化学烟雾污染的主要污染物的时空分布及形成过程,可为污染评价、预测及污染治理提供依据。     

烟雾箱模拟乙炔和NOx的大气光化学反应

利用自制光化学烟雾箱进行了一系列表征实验并模拟了乙炔和氮氧化物NOx在室温(20±1)℃下的大气光化学反应.讨论了乙炔与NOx的协同作用对光化学反应产生O3的影响.实验得到了O3和NO2的壁损失分别为5.80×10-6s-1和2.41×10-6s-1,相对于模拟实验中的O3和NO2,该损失可以忽略.测得了单支40W黑光灯的有效光强为0.64×10-3s-1(以NO2的光解速率表示).经过净化空气的本底校正后,讨论了不同乙炔浓度、NOx浓度以及光照强度对体系产生O3的影响,计算了乙炔的增强反应活性值(incremental reactivity,IR),4组实验的IR最大值分别为1.76×10-2、2.68×10-2、2.04×10-2和2.84×10-2.并发现IR值与乙炔的初始浓度以及光照强度关系密切,与NOx初始浓度关系不大.     

上海市光化学污染气象指标的研究

利用１９９０－１９９４年地面Ｏ３浓度观测和有关资料，进行统计处理后，通过深入详细的对比分析，确立了上海市高浓度Ｏ３日或光化学污染的１２个气象指标，引入权重概念表示各个气象指标对出现高浓度Ｏ３日的重要性次序：高压天气、ｆ〈６０％，ＮＬ〈２．５／１０、Ｎｓ〈６．０／１０，其次是ｔｓ≥７ｈ。     

香港大气能见度与污染物长期变化的特征和相互关系

利用香港天文台40年(1968~2007年)的能见度数据,中西区空气监测站24年(1984~2007年)的空气质量数据,采用多元回归法,分析了香港地区大气环境状况与大气污染物变化的关系.结果表明,香港地区1968~2007年间低能见度时数百分比平均每10年上升3.1%,其中,其上升趋势在1968~1989年较为平缓(平均0.7%/10a),20世纪90年代后(1990~2007年)则较为明显(平均7.3%/10a),且与地面臭氧浓度呈同步上升趋势.1993年前,低能见度时数百分比与NO2和NOx相关性显著,1993年后,与其相关性显著的污染物则是O3、SO2和NO2.这说明香港地区能见度的恶化在1993年前与光化学烟雾有关,但在1993年后则同时受光化学烟雾和与硫酸盐粒子有关的气溶胶烟雾的共同影响.     

对一次"光污染事件"的调查分析

对2000年3月29日媒体报导南宁市出现光化学烟雾进行调查分析,结果表明报导内容失实,并指出所谓的烟雾是一种天气现象“霾”。     

上海地区光化学污染中气溶胶特征研究

利用上海地区2011~2013年9个大气成分及气象观测站点臭氧(O3)、颗粒物(PM1、PM2.5、PM10)、气溶胶粒子谱观测资料以及气象数据,分析了上海不同功能区臭氧超标时的频率分布及各类污染物浓度特征.结果表明,上海地区夏季光化学污染严重,周边城区臭氧污染要明显高于中心城区,不同功能区污染情况差异较大,金山化工区和崇明生态岛光化学污染较为严重.通过分析光化学污染前后气溶胶变化特征可知,当出现光化学污染时,各站气溶胶浓度明显升高,特别是PM1浓度增加显著,且PM1/PM2.5比未出现臭氧污染时的比例明显升高.表明随着光化学反应的增强,二次气溶胶生成明显增多.因此可将PM1作为光化学污染的判定指标之一.     

珠江三角洲一次典型复合型污染过程的模拟研究

利用空气质量模式系统(MM5-CAMQ-SMOKE),模拟珠江三角洲一次典型的复合型污染过程,研究O3、NOx及能见度等的时空变化,分析各种气溶胶的质量比例以及对消光的贡献.从模拟结果来看,模式系统能很好的模拟此次过程中光化学烟雾标识物的时空分布,以及灰霾的发生、减弱再到进一步加剧的过程.PM2.5占PM10的质量浓度份额平均为79.8%.爱根核和积聚核的数浓度比巨核数浓度平均高3~4个数量级.在气溶胶质量权重中,硫酸盐所占的比重最高,占PM2.5权重达到31%,元素碳为21%,有机碳为14%,铵盐为7.2%,硝酸盐为2%.在平均相对湿度下,二次气溶胶对消光的贡献超过50%,而在高相对湿度的情况下,二次气溶胶对消光的贡献超过70%.可见此次珠江三角洲地区能见度恶化主要是由各种化学过程生成的细粒子引起.     

秦皇岛市区大气臭氧生成过程及前体物敏感性研究

O₃生成速率与前体物VOCs和NO_x之间的非线性关系,决定了明确当地的光化学属性是制定有效臭氧污染控制策略的重要前提.为掌握秦皇岛市O₃污染状况,探究秦皇岛市区O₃生成过程且明确秦皇岛市区臭氧生成与其前体物的敏感性关系,本研究对2015—2019年O₃污染状况进行了统计分析,并于2019年5月和9月分别选取天气晴朗的3 d对O₃生成过程及影响O₃生成的因子间的相互关系进行了研究,应用VOCs的OH消耗速率（L_OH）和臭氧生成潜势（OFP）评估了VOCs对O₃生成的贡献,并利用基于观测的箱化学模型对观测日期的O₃生成与前体物关系进行了敏感性计算.研究发现,秦皇岛市O₃污染天数自2015年后显著增加,2015—2019年间O₃月均浓度最大值发生在夏季6月份左右.5月和9月加强观测期间O₃日变化明显,呈单峰型,高值出现在12：00—18：00,大部分观测期间O₃浓度峰值与温度峰值同时出现.加强观测期间日O₃浓度最大值出现在5月24日为277 μg·m^-3.两个月份各类别VOCs浓度排序均为烷烃>炔烃>烯烃>芳烃.VOCs各类别中烯烃的OH自由基反应活性总量最大,烷烃和烯烃的臭氧生成潜势相当,其对O₃生成的贡献均较大.基于观测限制的箱模型对O₃生成的前体物敏感性计算表明,观测期间秦皇岛市区处于VOCs控制区,且O₃生成对烯烃的变化最为敏感.     

大气中丙烷光氧化臭氧生成活性的烟雾箱模拟

利用自制光化学烟雾箱模拟了丙烷和NOx大气光化学反应,研究了相对湿度以及丙烷与NOx初始浓度比值对臭氧生成的影响.实验表明,臭氧最大值及丙烷的臭氧生成活性最大值(IRmax)都随相对湿度的增大而减小.低相对湿度时,臭氧最大值大约出现在反应的22 h,IRmax变化范围为0.023 1～0.039 1;而高相对湿度时,臭氧最大值大约出现在反应的16 h,IRmax变化范围为0.017 2～0.032 0.在反应的20 h内,前12 h内相对湿度对丙酮的生成量影响不大,12 h后低相对湿度时丙酮生成量更大.在实验的4～20 h内,相对湿度为17%时,丙酮浓度为153×10-9～364×10-9;而相对湿度为62%时,丙酮浓度为167×10-9～302×10-9.臭氧最大值随着丙烷与NOx初始浓度比值增加而减少,在低相对湿度时线性负相关性更好.另外,还利用了MCM丙烷子机制对反应进行了数值模拟,并与实验结果进行比较,发现两者还存在较大的偏差.     

夏季环境空气中臭氧和氮氧化物变化关系

分析了宜昌市夏季高温日照天气下环境空气中臭氧和氮氧化物之间的变化趋势,研究了环境空气中光化学反应的时间和程度,提出了重视光化学反应污染和控制氮氧化物的一些建议。     

北京市郊区夏季臭氧重污染特征及生成效率

为研究北京郊区夏季O₃(臭氧)重污染过程特征及O₃生成的光化学敏感性,基于2016年夏季在北京郊区开展的针对O₃及其相关污染物的强化观测试验(7月23日—8月31日,共计40 d),分析了观测期间O₃浓度[以φ(O₃)计]变化特征、O₃重污染过程主控因素与O₃敏感性化学特征.结果表明:观测期间φ(O₃)超标时有发生,最大小时φ(O₃)为151.1×10-9,其中有15 d的φ(O₃)最大8 h滑动平均值(O₃-max-8h)超过了GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值,占观测天数的37.5%;不同O₃重污染过程成因有所不同,城市烟羽传输的污染物对郊区O₃重污染过程影响显著(观测期间臭氧重污染过程:过程1,7月27—29日;过程3,8月9—11日;过程4,8月16日;过程5,8月21—24日),区域光化学污染对郊区O₃重污染过程也有贡献(观测期间O₃重污染过程2:8月4—6日);结合后向气流轨迹进一步辅助说明了不同重污染过程中O₃的来源不同.研究还发现,观测区域存在反“周末效应”现象,说明观测区域周末受人为影响较为明显;基于观测数据计算的OPE(O₃生成效率)分析了O₃光化学敏感性表明,在有OPE值的22 d内NO_x控制区和VOCs控制区出现的概率(41%)相等,即观测区域O₃对NO_x和VOCs均敏感;此外还发现,在O₃重污染过程中光化学敏感性会随其反应进程发生改变,由NO_x控制区逐渐转变为VOCs控制区.      

天然源排放碳氢化合物对广州地区光化学污染的影响

运用二维网格模式模拟天然源排放碳氢化合物对广州地区光化学污染的影响．结果表明,天然源排放碳氢化合物的减少直接引起臭氧浓度的减少．当天然源碳氢化合物排放量为零,臭氧平均浓度将减少51.0％;当人为源碳氢化合物排放量为零,臭氧平均浓度将减少34.4％．尽管模拟区内天然源碳氢化合物所占比例（45.7％）比人为源所占比例（54.3％）略小,但天然源碳氢化合物对臭氧浓度的影响却比人为源大．在广州地区东北部,天然源碳氢化合物对臭氧浓度起主要作用;在广州地区南部,人为源碳氢化合物对臭氧浓度起主要作用     

光化学污染科学及发展现状研究

对光化学污染研究及其发展进行了综述,概括了光化学污染研究的主要方法,即实验室研究、模式计算和现场监测分析等方法.介绍了欧美国家和中国在烟雾箱研究方面的发展情况,提出了控制自由基源以及痕量气体的检测方式有待提高等问题.阐述了光化学污染模式计算的发展现状和未来发展趋势以及在模式运用中影响模式计算准确性的主要因素.还介绍了国内外光化学污染监测发展历程和现状,并根据目前自动监测发展水平探讨了光化学烟雾监测因子及作用,最后提出加强光化烟雾研究具体建议和研究方向.