北京市大气光化学氧化剂污染研究

根据在北京市开展的光化学氧化剂系列研究,讨论北京市主要光化学氧化剂O₃,H₂O₂和有机过氧化物的污染浓度水平及其污染特征,探讨光化学氧化剂的形成机制及其主要影响因素。结果表明,北京市存在严重的光化学氧化剂污染,中关村大气臭氧(0₃)最大浓度不仅逐年递增,而O₃最大值的出现时间也提前,说明大气光化学活性逐年增强。光化学烟雾的重要产物过氧化氢(H₂O₂)和甲基过氧化氢(MHP)的浓度水平较高,最大浓度分别为3.69和3.26ug/m3。日益严重的大气NO_x污染为光化学氧化剂的生成提供了充足的前体物,北京市的大气污染己逐渐转为机动车尾气污染型,控制北京市光化学氧化剂污染的有效途径是降低NO_x排放。      

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.     

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。     

城市光化学污染机理与规律研究进展

有关大气光化学机理和规律的研究是进行光化学模拟和对城市大气光化学污染进行综合控制的基础。主要从污染源、化学反应机理、输送扩散和沉降等方面综述了近年来国外有着光化学污染机理和规律的研究。着重从Ｏ３生成潜势出发,分析了对流层中Ｏ３与其前体物之间的指出应当在竣 监测基础上,建立适合我国城市的光化学机理,以利于Ｏ３控制对策的制定。     

太原大气中NO 、O 和OX的污染特征及相关性研究

臭氧（O ）是城市大气光化学污染的首要污染物,其变化规律与氮氧化物（NO,NO ）关系密切。2013年3 2 5月采用美国热电环境设备公司生产的臭氧分析仪和氮氧化物分析仪对太原市某工业区点位A和清洁对照点B进行了连 续同步观测。结果表明,A和B点环境空气中O 均呈单峰型日变化,午后16:00左右出现最大值;但2个点位NO 的日变3 x 化不同,其中A点NO 的日变化为低谷型, B点的则呈单峰型;A和B环境空气中的NO 和O 均存在NO 浓度分界点,分界x 2 3 x 点以下O 占多数,分界点以上NO 占大部分;A和B环境空气中的OX均以O 为主,且与温度成显著正相关。但A点的3 2 3 OX、O 与NO 成负相关,O 控制属于VOCs敏感区,且区域贡献较大;B点的OX、O 则与NO 成显著正相关,以本地生3 2 3 3 2 成为主。值得注意的是,A点OX与NO 成负相关,与已有报道不同,需进一步研究。     

南京地区光化学污染特征及其变化趋势研究

以高浓度臭氧为主要特征的光化学污染是城市地区主要的大气污染问题之一。利用WRF-CALGRID空气质量模式系统模拟南京地区的光化学污染特征,结果显示前体物的浓度分布与污染物排放的情况较吻合,臭氧的高值区主要分布在城市的下风方向、源区浓度较低,白天臭氧的浓度普遍大于日平均浓度。利用WRF-CALGRID模拟减少35%前体物排放后臭氧浓度的变化,结果显示前体物浓度减小幅度与35%相差不大,减少NOx时臭氧增加、减少VOC时臭氧减少,说明南京城市区域多为VOC控制区;进一步通过光化产物指示因子分析,结果显示南京地区的指示因子数值小于敏感性过渡值,控制臭氧浓度要控制VOC的排放。利用WRF-CALGRID模拟未来气温增加条件下臭氧的变化,结果显示南京大部分地区浓度将增高1×10-9以上。城市光化学污染问题不容忽视。     

工业区VOCs监测因子在光化学污染分析中的研究

为研究工业区VOCs监测因子在光化学污染分析中的贡献,文章基于上海市1个工业区园区站、1个工业区周边居民区点和1个远郊居民区点2019年7月和2020年1月的监测数据,分析了工业区监测因子(VOCs-36)和PAMS物种(VOCs-57)共同监测部分的体积浓度占比情况和臭氧生成潜势,并讨论了VOCs-36应用于比值分析法的适用性。结果发现,VOCs-36和VOCs-57有28种共同监测组分(VOCs-28),VOCs-28在VOCs-36的体积浓度平均贡献量为85.7%,VOCs-36包含了用于指示VOCs污染物来源和光化学反应比值法分析常用的VOCs物种,VOCs-28的臭氧生成潜势占VOCs-57总量的89.3%～94.4%。综合评价,在光化学污染过程分析时,VOCs-36基本可以代表光化学污染的整体水平。上海市工业区VOCs-36监测因子,既可用于评估工业区排放影响,又可用于评估对光化学污染的贡献量,可作为光化学污染监控网络中源排放监测的VOCs监测因子。     

大气过氧化氢及有机过氧化物的测定

采用ＨＰＬＣ柱后衍生荧光法测定了５、６月份中关村地区大气中的Ｈ２Ｏ２和有机过氧化物,除Ｈ２Ｏ２外,共测出了７种以上有机过氧化物。有３种通过ＨＰＬＣ色谱保留时间得到了鉴定。分别是甲基过氧化氢,羟甲基过氧化氢和乙基过氧化氢。     

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.      

化学氧化剂对水华蓝藻的控制研究

对比了过氧化氢（H₂O₂）、高铁酸钾（K₂FeO₄）和过碳酸钠（Na₂CO₄）3种氧化剂对自然水体中群体蓝藻生长和光合活性的影响.结果发现,3种氧化剂对蓝藻均有快速的抑制效应,且随着氧化剂浓度的增加抑制效果增强.相同氧化剂浓度下,H₂O₂对水华蓝藻的去除能力强于K₂FeO₄和Na₂CO₄,对蓝藻光合系统Ⅱ的最大光量子产量（F_v/F_m）和有效光量子产量（F_v'/F_m'）的抑制效果也更显著.H₂O₂对不同浓度水华蓝藻的控制实验结果表明,初始藻细胞浓度对H₂O₂控藻效果影响较大,细胞密度越大,H₂O₂降解率增加,抑藻效果急剧下降.当初始藻密度为10μg/L和100μg/L,5mg/L H₂O₂的48h降解率分别为64.9%和97.5%,对藻细胞F_v/F_m的抑制率分别为10%和1%.因此,实施H₂O₂控制蓝藻水华的措施应该尽量在蓝藻水华形成早期,即藻密度较低的时候使用.     

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.     

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”。     

大气中过氧化氢的生成、污染特征及其影响因素

过氧化氢(H₂O₂)是自由基的源和汇,是对流层大气中重要的氧化剂. 采用文献研究法对1990年以来H₂O₂的文献进行搜集整理,对其生成途径、污染特征及其影响因素进行了研究. 结果表明:H₂O₂在大气、云水和颗粒物中均有存在,大气中的H₂O₂主要通过O₃和甲醛光解、VOC同OH·/O₃等反应生成. 大气中φ(H₂O₂)一般在nd～8×10-9内波动,晴天φ(H₂O₂)呈早晚低、午后高的日变化特征;φ(H₂O₂)随φ(O₃)、太阳辐射和气温的增加而升高,随φ(NO_x)、φ(VOCs)和相对湿度的升高而降低;H₂O₂氧化SO₂为SO₄2-是液相化学中最重要的反应,可以导致酸沉降以及二次气溶胶浓度的升高. 在气相光化学反应中,H₂O₂/HNO₃(体积分数比)可以指示O₃生成是VOCs控制还是NO_x控制. 今后需对OH·浓度、NO₂和O₃的光解速率等影响H₂O₂关键因素开展监测研究,此外,还需对我国特殊大气环境下H₂O₂对SO₄2-生成的贡献、不同地区H₂O₂/HNO₃指示O₃生成对NO_x或VOCs敏感性等方面开展更多的研究.      

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.     

广州市臭氧污染溯源:基于拉格朗日光化学轨迹模型的案例分析

分析了2018年10月初广州市一次为期6 d的臭氧污染事件,利用拉格朗日光化学轨迹模型对广州市的臭氧污染进行了溯源分析,量化了不同区域对臭氧污染的贡献,评估了重点排放区域不同行业和不同前体物减排对臭氧污染控制的效果.结果表明,本次污染事件期间,日最大8 h臭氧均值均超过160 μg·m^-3,最高达271 μg·m^-3,氮氧化物（NO_x）和挥发性有机物（VOCs）的平均浓度为（77.7±42.8）μg·m^-3和（71.9±56.2）μg·m^-3.芳香烃和烯烃是主要的VOCs反应活性物种,分别贡献了38%和30%的·OH反应活性以及51%和16%的臭氧生成潜势.本次臭氧污染事件主要受3类气团输送影响,3类气团中的高排放区域分别为广东省外、广东省内和广州市本地,在高排放区域中臭氧生成均受VOCs控制.途经区域前体物减排的敏感性分析表明,减排VOCs对于降低臭氧浓度的效果优于减排NO_x.在100%减排情况下控制高排放区域的交通源排放对广州市臭氧控制的效果（臭氧降低14.6%~21.0%）高于控制工业（8.4%~15.3%）、电厂（0.9%~6.2%）和民用源（2.3%~4.7%）的排放,但单独控制交通源在小于90%减排比例下对臭氧污染控制的效果并不显著（<10%）.此外,珠江三角洲地区的生物源排放也对臭氧生成有重要贡献,在模型中关闭生物源排放后,广州市臭氧浓度降低6%~19%.本研究证实了拉格朗日光化学轨迹模型在区域臭氧污染溯源的应用效果,并为广州市臭氧污染的区域协同控制提供了对策建议.     

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．     

北京及周边地区大气污染数值模拟研究

北京周边地区污染源对北京市区大气环境的影响不可忽视.利用区域大气污染模式,系统模拟分析2002-08-17T09:00-2002-08-29T08:00污染传输过程;选择典型污染时段,结合气象资料进行比较分析,计算各时段周边地区和北京自身大气污染物对北京大气环境污染的贡献和贡献率;进一步证实了在大气条件有利于污染物输送的背景下,周边地区污染源的中远距离输送对北京大气环境质量的影响不可忽略.研究表明:有特殊天气背景时,即研究区域在西南风气流场的控制之下,周边地区污染源对北京的贡献比北京自身的大;没有特殊天气时,北京自身的贡献大于周边地区对其的贡献.