济南市冬季典型重污染天气过程及成因分析

以山东省济南市2017年12月27—31日的重污染天气过程为例,运用数值模拟与观测资料统计相结合的方法,对此次重污染天气过程的天气形势、气象条件、输送路径和潜在源区进行分析。结果表明:(1)此次重污染天气过程属于静稳累积型污染,基于PM2.5逐时监测数据,将此次污染过程分为污染物累积、重污染持续和显著减弱3个阶段。(2)气压和相对湿度与PM2.5浓度呈显著的正相关,风速则呈显著的负相关,相关系数分别为0.85、0.67、-0.48。地面均压场、持续的小风高湿、逆温等静稳天气有利于污染物的累积与持续。(3)PM2.5输送路径主要为东南和西北路径,分别占轨迹总数的50.71%和49.29%;由于地形原因,东南路径对污染过程的贡献不明显;泰安、淄博等地为此次重污染过程的潜在源区,且以济南市本地污染累积为主。     

长沙地区雾霾特征及影响因子分析

根据长沙地区1970—2012年气象观测资料及环境监测数据,对近43年长沙雾霾特征及影响因子进行了分析。结果表明,长沙地区雾的年际变化具有显著的倒"U"型特征,霾整体上呈上升趋势;雾霾天气主要集中在秋冬季节,春夏季节较少;从空间分布来看,望城区(县)和宁乡县雾霾天气最多,浏阳市次之,长沙市区最少。在一次持续性雾霾天气过程中(10.2~10.12),相对湿度、PM2.5质量浓度与能见度呈现显著负相关,说明PM2.5质量浓度和相对湿度是雾霾天气形成的首要影响因子。     

天津冬季PM_(2.5)中水溶性无机离子污染特征研究

2015年12月3—21日对天津冬季 PM2.5进行了采样分析,重点分析了 Na~+、Mg~(2+)、NH_4~+ 、Ca~(2+)、K~+、Cl~-、SO_4~(2-) 、NO_3~-8种水溶性无机离子,结合风速、相对湿度、温度等气象资料,并利用主成分分析对水溶性无机离子来源进行了解析。结果表明,风速小、气温高和相对湿度大的天气条件以及冬季燃煤的人为原因是引起霾天的重要原因。采样期间PM_(2.5)平均质量浓度为104.22μg/m~3。霾天中,轻微霾天、轻度霾天、中度霾天、重度霾天的PM_(2.5)中总离子平均质量浓度分别为27.63、26.89、105.03、143.92μg/m~3,远高于非霾天的15.43μg/m~3。SO_4~(2-)是水溶性无机离子中含量最高的离子,约占总离子的1/3,SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-和NH_4~+浓度之和占总离子的90%以上。随着霾程度加重,NH_4NO_3占比增加,(NH_4)_2SO_4占比减少。水溶性无机离子主要来源于海盐粒子、生物质燃烧、机动车尾气排放和燃煤等。     

一次长三角大气重污染期间浙江典型城市大气PM2.5污染成因分析

浙江大气PM2.5污染问题突出。利用国家环境空气质量监测站的实时在线监测数据分析了2013年12月上旬长三角地区一次大气PM2.5严重污染前后浙江典型城市(杭州、湖州、金华、宁波和舟山)的PM2.5污染成因。结果表明,严重污染天(SPD)风速和大气边界层高度均较非污染天低,不利于污染物扩散,而气温和相对湿度高,易于二次颗粒物生成。PM2.5/CO(质量比)的变化结果显示,SPD二次颗粒物对杭州、宁波、舟山PM2.5浓度的贡献高于60%,对湖州和金华PM2.5浓度的贡献略低(42%～54%)。杭州SPD时二次NO3-、SO24-、NH4+的增长幅度远高于PM2.5,且氮转化率和硫转化率随相对湿度的升高而上升,表明硫酸盐和硝酸盐的生成是PM2.5污染的重要来源。气团后向轨迹显示,SPD时杭州和湖州主要受江苏、安徽及浙江省内其他城市气团传输的影响,宁波和舟山主要受上海、江苏、安徽及东海上空气团传输的影响,而金华主要受本地及邻近的杭州、绍兴的影响。     

温州市灰霾污染的特征与成因分析

利用高时空分辨率的监测数据,结合混合受体模式,运用统计学分析方法,研究温州市2013—2014年大气污染物时间变化特征,并对2013年12月初严重灰霾污染事件进行案例分析。结果表明:春、冬季PM2.5平均值明显高于夏、秋季。本地PM2.5浓度受二次细颗粒物的形成、区域传输以及气象条件的影响,交通运输源是重要来源。春季PM2.5/CO(质量比)最高(尤其在凌晨和下午两个时段),此时二次细颗粒物的贡献较大。案例分析发现,安徽省及长三角地区的工业化发达区域(特别是上海市、宁波市等沿海城市)是温州市严重灰霾污染的主要潜在源区;沈阳市也是重要潜在源区,传输路径为海上通道。     

成都市大气颗粒物污染特征及与气象因子的关联性分析

利用成都市2013年6月至2014年5月的PM10和PM2.5浓度监测数据,分析大气颗粒物污染特征,并探讨其与气温、相对湿度、降雨、风向、风速等气象因子的关联性。结果表明:成都市大气PM2.5污染较严重;PM10和PM2.5浓度及超标率均表现为冬季秋季春季夏季,秋季和冬季为大气颗粒物污染高发期;PM2.5对PM10贡献显著;气温超过10℃时,PM10和PM2.5最高浓度大体随气温升高而降低;相对湿度为40%~80%时,PM10和PM2.5浓度随相对湿度增加而升高;相对湿度超过80%时,易发生降雨,PM10和PM2.5浓度降低;降雨对PM10的清除量高于PM2.5,但降雨后PM10和PM2.5浓度较快回升;PM10和PM2.5浓度在偏西风下高于其他风向;PM10主要受局地源影响,而PM2.5主要受西北方向上的外来源影响。     

秸秆焚烧对哈尔滨空气质量的影响研究

对2015—2016年哈尔滨重污染天气的分布特征与规律进行分析,依据黑龙江省近10年主要作物秸秆产量、草谷比、焚烧比例和排放因子估算秸秆焚烧对PM2.5贡献量,并结合后向轨迹模型从气象要素、火点分布等方面分析哈尔滨重污染天气的成因。结果表明,哈尔滨2015—2016年重污染天数49d,重污染率6.7%,优良天数515d,优良率70.5%,秋冬重污染天数占重污染总天数的79.6%;2006—2015年黑龙江省秸秆露天焚烧总量18 944.49万t,PM2.5排放总量163.00万t,其中玉米、稻谷、豆类PM2.5排放量最高,分别占PM2.5总排放量的60.73%、23.13%、9.09%;10—11月为秸秆焚烧期,该时段风速小湿度低,稳定的气象条件不利于污染物扩散和颗粒物沉降,是造成污染物累积从而导致重污染天气的重要原因;当地及周边农业种植区秸秆焚烧是造成哈尔滨2015年、2016年10—11月重污染天气的主要原因,且秸秆焚烧对城市空气质量的影响具有数天的滞后现象。     

株洲市冬季室内PM2.5污染成分特征及健康风险研究

为研究室内PM2.5及其载带重金属元素的污染特征和健康风险,在2017年12月至2018年1月,在株洲市典型的居民住宅和相邻校园的学生宿舍的室内采样收集PM2.5样本,评估重金属元素的污染程度和识别来源,并评价潜在的健康风险。结果表明:(1)宿舍、住宅室内PM2.5分别为(57.20±23.95)、(90.31±27.41)μg/m3。非地壳元素中Fe最高。(2)宿舍和住宅室内PM2.5中Cu、As、Zn、Pb、Sb、Se和Cd均表现出显著富集,人为污染源显著;住宅主要污染源是吸烟和土壤尘再悬浮,宿舍室内主要受室外源影响。(3)采样期间室内PM2.5中Mn存在一定的非致癌风险,As、Cd及Cr存在一定的致癌风险。     

应用地累积指数评价鞍山市夏季PM_(2.5)中元素的污染

2014年夏季在鞍山市的6个站点进行了PM2.5的样品采集,对其载带的15种元素进行了检测。通过地累积指数、相关分析和聚类分析等方法分析了鞍山市夏季PM2.5中15种元素的污染来源。结果表明:Ca、Zn、Pb、Ni和Cd这5种元素的质量分数在各站点之间存在较大的差异;地累积指数结果显示,Cd为极强污染程度,可能的来源是钢铁冶炼和刹车及轮胎磨损,Pb和Zn污染程度在强污染以上,Pb可能的主要人为来源是钢铁冶炼和窖炉煤的燃烧,Zn可能主要来自钢铁冶炼和机动车,Cu、Ni、Cr和Ca中到强污染以下;聚类分析将中度污染及以上元素分为Zn-Cd-Pb,Ni-Cu-Cr和Ca 3类,分别指示钢铁冶炼、机动车尾气及刹车、轮胎磨损,建筑尘;相关性分析显示,Cr与Ni、Cu可能来自同一污染源,Zn、Cd和Pb可能来自同一种源。     

冬季关中城市及农村颗粒物的污染特征

为比较冬季城市和农村大气颗粒物浓度及化学组分等特征,本文分别采集分析了西安市区、安康农村冬季大气PM2.5颗粒物与PM0.1颗粒物。分析结果表明:两地大气中PM2.5日均浓度均超过国家二级标准(75μg·m~(-3)),空气质量不容乐观;其中农村样品中PM0.1颗粒物约占PM2.5颗粒物浓度的36.8%左右;所有颗粒物中有机碳远高于无机碳组分,而市区大气颗粒物中多环芳烃浓度显著高于农村浓度,说明城市空气中来源于机动车尾气的污染较为严重;从颗粒物粒径分布特征来看,粒径为0.300~0.374μm颗粒物具有最高数浓度和比表面积浓度,粒径为0.374~0.465μm的颗粒物具有最高质量浓度;由于农村污染源较为单一,安康样品颗粒物浓度受燃煤和油烟的影响较大。此外,由于受燃煤机动车排放影响,西安大气中PM0.1颗粒物中水溶性离子主要为NO_3~-与SO24,而安康大气PM0.1颗粒物中水溶性离子主要以SO_4~(2-)与Ca2+为主,PM2.5颗粒物中水溶性离子以NO_3~-、SO_4~(2-)和NH_4~+为主,这与农村环境中使用燃煤、农田灌溉、家畜喂养以及有机质降解等有关。     

基于地面和卫星监测的长沙市冬季灰霾污染特征及成因研究

为探究长沙市冬季灰霾污染情况,基于2014年1月21日至2月9日地面和卫星监测数据,应用混合单粒子拉格朗日综合轨迹(HYSPLIT)模式和统计方法研究了长沙市冬季灰霾污染特征、来源和成因。结果表明,长沙市整体污染相对较重,特别是北部部分地区污染非常严重,而南部则相对较轻。污染前期空气质量开始下降,出现轻度污染;中期空气质量已达到重度污染和严重污染程度,PM_(2.5)和PM_(10)最高值均接近800μg/m~3;后期空气质量好转。经气流轨迹聚类后共划分为3类气流:东北、北以及西南,分别占总气流轨迹数的48.8%、34.3%和16.9%。长沙市灰霾污染的潜在源区主要位于山东中南部、河北南部、湖北以及广东、广西和湖南交汇处。结合气象要素发现,污染期风速较小,相对湿度增加,温度和气压降低,进一步加剧污染物堆积。因此,为了改善长沙市空气质量,不仅需对当地污染物排放进行控制,还需对污染物区域传输进行整合治理,实施长沙地区乃至跨区域大气联防联控策略。     

嘉兴市大气污染特征及区域传输影响研究

对嘉兴市2013—2017年的大气污染特征进行了分析,同时研究了区域传输对其PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2和SO_2的影响和嘉兴市O_3生成的主要原因。结果表明,自2013年以来嘉兴市PM2.5逐年下降,重度污染及以上天数逐年减少,环境空气质量总体呈逐年好转趋势。截至2017年,PM_(10)、NO_2、SO_2和CO均已达到《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准,但PM_(2.5)和O_3仍未达标。2017年,周边地区(苏州市、湖州市、上海市、杭州市、绍兴市和宁波市)对嘉兴市PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2和SO_2的传输贡献分别为36.2%、31.9%、25.6%、26.7%,季节差异较大,建议根据区域传输的季节性变化,制定针对性的联防联控措施。嘉兴市O3污染主要受挥发性有机物(VOCs)控制,应重点控制VOCs排放,辅以控制NO_x排放。     

武汉市PM2.5中二元羧酸的污染特征及来源解析

在武汉市工业区和交通区展开了PM_(2.5)样品采集,研究了PM_(2.5)中二元羧酸的化学组成、污染水平及来源。二元羧酸在工业区为103.1～2 219.2ng/m~3,年平均值为958.4ng/m~3;在交通区为66.9～2 176.8ng/m~3,年平均值为749.7ng/m~3。丙二酸/丁二酸(C_3/C_4,质量比,下同)表明,武汉市二元羧酸主要来自机动车尾气排放;己二酸/壬二酸(C_6/C_9)表明,二元羧酸的人为源贡献大于自然源。正定矩阵因子分解(PMF)模型解析结果显示,工业区中二次源占13.7%,建筑扬尘占23.1%,机动车尾气排放占37.0%,生物质燃烧占26.2%;交通区中二次源占8.9%,建筑扬尘占24.9%,机动车尾气排放占51.8%,生物质燃烧占14.4%。潜在源区贡献因子(PSCF)分析得出,武汉市夏季二元羧酸主要受到南部季风的影响,冬季主要受到西部冷空气的影响。     

采煤沉陷区耕地土壤微生物数量及酶活性的空间特征

通过野外调查和采样分析,研究了焦作矿区韩王矿沉陷区不同沉陷部位和不同深度耕地的土壤微生物数量及酶活性特征。研究结果表明:与对照区比较,沉陷区耕地土壤微生物数量、酶活性赋存特征及微生物类群组成比例发生了明显变化。沉陷区表层(0~5 cm)、上层(5~10 cm)、中层(10~20 cm)土壤微生物总数、细菌数量均明显减少,而下层(20~40 cm)土壤微生物总数、细菌、真菌、放线菌数量均明显升高。沉陷区表层、上层土壤细菌数量所占微生物总数比例分别降低了20.64%和13.17%,而放线菌数量所占比例分别升高了20.69%和12.66%。沉陷区表层土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、脱氢酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性分别降低了1.5%、17.5%、22.0%、35.3%、20.4%和5.4%。不同沉陷部位的土壤微生物数量及部分酶活性指标空间异质性显著(p0.05)。沉陷区土壤真菌、放线菌数量、蔗糖酶、磷酸酶、脱氢酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶活性较对照区均具有不同的垂向分布特征。表明采煤引发的地表沉陷使耕地土壤微生物数量及酶活性在水平和垂直方向上均发生了显著变化,而这些变化是导致沉陷区耕地退化、生产力降低的重要原因。     

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。     

淮南矿区道路环境大气颗粒物重金属污染特征及来源解析

为了解煤矿开采区道路环境中大气颗粒物重金属元素的污染特征及来源,于2016年12月(采暖期)和2017年5月(非采暖期)分别采集了淮南潘集矿区交通主干线周围大气颗粒物样品,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定了As、Cd、Hg、Mn、Pb、Cu、Zn、Ni、V等9种重金属元素以及参比元素Al的含量,并利用富集因子法和因子分析法解析了其来源。结果表明:(1)Zn、Mn、Pb含量较高,占所测重金属元素的82%(质量分数)以上;采暖期总悬浮颗粒物(TSP)、PM10和PM2.5中重金属含量总体上均高于非采暖期。(2)富集程度较高的元素有Pb、Cd、Hg,随着颗粒物粒径减小,各重金属元素的富集因子呈现增大趋势。(3)通过因子分析法得出,潘集矿区道路环境中重金属主要来源为交通排放、煤炭燃烧和扬尘等。     

铜陵某富硫尾矿库周边土壤重金属污染特征及风险评价

铜陵某尾矿库堆积大量富硫尾矿,为研究其氧化状况及对周边土壤的污染情况,在尾矿库和周边采集尾矿及土壤样品,测试分析尾矿及土壤样品典型重金属(Hg、As、Cr、Cd、Pb、Zn)含量和赋存形态,并基于单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤污染状况进行了评价。结果表明:(1)尾矿中Fe_2O_3平均占比达到38.08%(质量分数,下同),S平均占比达到5.34%;(2)尾矿库周边土壤中Cd、As、Zn、Hg严重超标,分别为《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)风险筛选值的6.3、3.7、1.8、1.5倍;(3)土壤中重金属主要以残渣态形式存在,但Cd、Hg、Zn的非残渣态平均占比均达到25%以上,生物有效性较高,对周边环境存在潜在危害;(4)两种污染指数法评价结果表明,尾矿库周边土壤以Cd、As、Zn污染为主,该富硫尾矿库已对周边环境造成重度污染。