广州地区灰霾与清洁过程的污染特征研究

不同的污染天气对应着不同的污染特征,本文利用广州观象台2010—2012年地面逐时能见度和相对湿度数据,广州番禺大气成分站2010—2012年逐时MARGA数据及O3、PM、SO2、NOx等污染物数据,判识得到广州地区2010—2012年3年中的灰霾过程和清洁过程,并研究了灰霾过程和清洁过程的污染特征.研究发现,广州地区灰霾过程主要集中在干季,清洁过程集中在湿季;灰霾过程中NO2SO2NOO3,清洁过程中O3NO2SO2NO,灰霾过程时的细粒子浓度比要高于清洁过程,且灰霾与清洁过程中二次离子(SO2-4、NO-3、NH+4)与PM2.5的比值分别为0.55、0.45.灰霾过程的氮氧化作用强于清洁过程,而硫氧化作用和氯损耗过程相对较弱;同时,灰霾过程和清洁过程中气溶胶均呈现弱酸性,其中,清洁过程中的气溶胶酸性强于灰霾过程.个例分析发现,灰霾过程和清洁过程均处于富氨环境中,其中,灰霾过程中,NH+4在低浓度时更为富氨状态,此时相对于SO2-4,更多的氨与NO-3结合生成NH4NO3;清洁过程则刚好相反.灰霾过程中Cl-浓度普遍较高,其主要来自KCl;而清洁过程中有明显的氯损耗,Cl-主要来自海盐,部分来自NH4Cl.     

青岛大气中酸碱气体及PM2.5中水溶性离子的浓度特征和气粒平衡关系

2012年11~12月在青岛采集58套denuder和PM2.5样品,分析了其中酸碱气体及相应的颗粒态组分浓度,探讨了它们的浓度特征和气粒平衡关系.青岛大气中HNO3、HNO2、HCl、SO2和NH3平均浓度分别为1.36、1.64、1.46、27.58和2.95μg·m-3.PM2.5中NO-3、NO-2、Cl-、SO2-4和NH+4浓度分别为6.49、0.12、1.95、9.36和6.04μg·m-3.霾天大气中酸碱气体浓度较之晴天时的增幅明显低于PM2.5中相应离子浓度的增幅;雾天时,除HNO2外其他气体浓度均低于晴天,但PM2.5中相应离子浓度较之晴天时均有明显增加.采样期间青岛大气为富氨环境,PM2.5中NH+4主要以(NH4)2SO4的形式存在,NO-3生成主要受HNO3的限制.利用ISORROPIAⅡ模型探讨了青岛PM2.5中二次离子的控制因子,通过敏感性实验发现NH+4对总NH3(TNH3)变化响应不敏感,但对总H2SO4(TSO4)和总HNO3(TNO3)变化响应敏感;NO-3和SO2-4则分别仅对TNO3和TSO4变化响应敏感,这暗示了减少TNO3和TSO4而不是TNH3的排放对降低青岛大气中PM2.5浓度更有效.     

邯郸市PM_(2.5)中水溶性无机离子污染特征及来源解析

本研究通过对邯郸市环境空气中PM2.5样本进行采集和成分检测,分析了该地区PM2.5中水溶性无机离子的污染特征,并结合气象要素(风速、温度)、气态污染物(O3、NO2、SO2、CO)、SOR(硫氧化率)、NOR(氮氧化率)对其主要来源进行了解析.研究结果表明:总水溶性无机离子(TWSII)浓度季节变化特征明显,秋、冬季高于春、夏季.SO2-4、NO-3、NH+4是PM2.5中主要的水溶性无机离子,在TWSII中所占的比例为夏(93.2%)冬(85.6%)秋(85.5%)春(84.0%).春、夏、秋三季PM2.5呈酸性,冬季显碱性.此外还分析得到,SO2-4在四季中均以(NH4)2SO4的形式存在.NO-3在冬季以NH4NO3的形式存在,其余季节中以NH4NO3、HNO3等共存.绝大部分Cl-在冬季以NH4Cl的形式存在,其它季节中以NH4Cl、KCl等的形式存在.均相反应是SO2-4的主要生成途径,夏、冬季也伴随有非均相反应.NO-3的生成以均相反应为主(春、夏、秋),在冬季均相反应与非均相反应同时存在.应用因子分析法解析出4个主因子,其中,工业、燃煤、交通、生物质燃烧等综合源是PM2.5中水溶性无机离子的主要来源.     

广州地区SO42-、NO3-、NH4+与相关气体污染特征研究

本文获得了2009年12月1日至2011年12月31日广州二次无机离子(SO2-4、NO-3、NH+4)及相关反应性气体(NOx/SO2/HNO2/HNO3等)的小时浓度数据,并分析了其污染特征.研究结果表明:PM2.5的浓度季节变化特征为冬秋春夏,SO2-4的浓度季节变化特征为秋冬春夏,NH+4的为冬秋春夏,NO-3则为冬春秋夏,SO2-4、NO-3和NH+4之和占PM2.5的比重大小为秋夏春冬;硫氧化率(SOR)均大于0.1,秋冬季节的值高于春夏季节,与SO2-4的浓度变化趋势一致;氮氧化率(NOR)日变化呈单峰形式,最大值出现在06时,最小值出现在14时,春冬季节的值高于夏秋季节,与NO-3的浓度变化趋势一致;广州地区NH3/NH+4除10—12月外,其月均值均大于1;在典型过程中,SO2-4、NO-3、NH+4、SOR、NOR和NH3/NH+4与能见度的变化都存在较好的对应关系,说明广州地区低能见度与二次离子(SO2-4、NO-3、NH+4)的生成有关.     

东江流域化学风化对大气CO2的吸收

对东江化学径流进行分析,使用质量平衡法和扣除法估算了流域化学风化对大气CO2的吸收通量.结果表明,东江水体的总溶解性固体(TDS)含量均值(59.88 mg·L-1)远低于世界河流均值(100 mg·L-1);离子组成以Ca2、Na+和HCO3-为主,可溶性Si次之,径流对总溶解固体的稀释效应由于受人类活动影响表现得并不明显.东江化学径流组成主要源自硅酸盐矿物的化学风化过程的贡献(72.46％～81.54％),其次为海盐贡献(17.65％～26.05％),碳酸盐矿物的贡献很少(0.81％ ～3.87％);大气CO2是流域内岩石化学风化的主要侵蚀介质,但H2SO4和HNO3的作用也不可忽视;东江流域岩石化学风化过程对大气CO2的消耗通量(3.02～3.08) x105 mol·km-2·a-1高于全球平均值,是全球岩石风化碳汇的一个重要组成部分.     

台风对沿海城市细粒子中海盐气溶胶的影响

台风作为发生、发展于海洋的天气系统,其对沿海城市海盐气溶胶的影响究竟如何值得探究.利用2011年第17号强台风"纳沙"影响深圳期间的深圳气象局竹子林大气成分站的MARGA(Monitoring Instrument for Aerosols and Gases)数据,研究了期间台风对深圳PM_(2.5)中海盐气溶胶(以下简称海盐气溶胶)的影响.结果发现,受台风外围下沉气流的影响,各气溶胶成分的浓度均有明显的增加.台风降水前的大风对各种气溶胶(含海盐、非海盐气溶胶)的清除作用非常显著,而台风降水期间PM_(2.5)中的海盐气溶胶浓度呈现快速上升趋势,最大浓度可达4.39μg·m~(-3).台风降水期间的海盐气溶胶也呈现出一定的老化状态,氯损耗平均值为32.20%,海盐气溶胶的老化程度低于台风降水前和台风降水后的老化程度.尽管台风降水时海盐气溶胶的贡献率有显著增加,气溶胶海洋属性加强,但总体而言海盐气溶胶对深圳地区PM_(2.5)化学组分的贡献非常低.     

烷基铝残渣无害化处理

聚丙烯装置生产过程中需采用一氯二乙基铝作为促进剂,它系采用倍半烷基铝(Al(C_2H_5)_3Cl_3)以食盐(NaCl)络合处理,经减压蒸馏所得到的产品Al(C_2H_5)_2Cl。余下残渣以Al(C_2H_5)Cl_2·NaCl络合物成分为主,称为烷基铝残渣。由于残渣中含有少量Al(C_2H_5)_2Cl,遇     

济南秋季大气PM_(2.5)中水溶性离子的在线观测

2008年9月29日—10月15日使用大气细颗粒物快速捕集系统实时、在线分析了济南秋季PM2.5中水溶性离子的质量浓度,并结合气象资料和部分前体物(SO2,NOx和O3)浓度进行了相关分析.结果表明:济南秋季燃煤污染严重,SO42-,NO3-和NH4+是大气PM2.5中水溶性离子的主要组分,三者质量浓度之和占总水溶性离子(TW SI)质量浓度的90%以上;SO42-污染物主要受远距离传输的影响,NO3-和NH4+污染物主要受局地源的影响;SO42-和NO3-的昼夜形成机理不同,它们的形成过程主要受相对湿度、温度和O3浓度的影响.周边地区生物质燃烧导致了济南重污染天气的产生,降水对污染物的清除作用较强.对比土壤和海盐中各种离子的质量浓度比可知,济南秋季PM2.5中的K+受生物质燃烧的影响较大,C l-主要来源于海盐和生物质燃烧,Na+主要来源于海盐.     

广州PM2.5化学组分特征及其与气象因子的关系

于2012年12月—2013年12月在广州城区(市站)和东部郊区(九龙)开展为期一年的PM2.5样品采集,并同步收集气象因子和气态污染物质量浓度等数据.结果表明,PM2.5中主要化学组分为有机质(OM)和硫酸盐(SO2-4),分别占市站和九龙PM2.5质量浓度的49.4%和15.2%及57.0%和17.3%.碳质气溶胶(OM和EC)贡献接近50%,二次无机气溶胶(SO2-4、NO-3和NH+4总和,SIA)贡献超过30%.由于以机动车尾气为代表的移动污染源在城市区域贡献较大,市站[NO-3]/[SO2-4]比值显著高于九龙.两个站点[NH+4]/[SO2-4]摩尔质量比均高于1.5,表明观测期间广州市干季大气处于富铵状态.市站和九龙站硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)的时空变化趋势与O3类似,表明大气光化学过程是影响广州市SOR和NOR的重要因素.相对湿度低于65%时,SOR和NOR均较高;温度对SOR和NOR的影响有显著的城郊差异.降雨对PM2.5及各化学组分浓度有显著去除作用.     

青岛大气中HNO3、HNO2、NH3及PM2.5中氮组分的浓度特征和气-粒平衡关系

研究PM2.5中NO-3、NO-2、NH+4及其气态前体物HNO3、HNO2、NH3的浓度特征和气-粒平衡关系,对深入认识PM2.5的来源及控制因素具有重要意义.因此,本文利用2012年6—7月在青岛采集的denuder和PM2.5大气样品,分析了其中气态和颗粒态氮组分的浓度.结果发现,青岛大气中HNO3、HNO2和NH3浓度分别为(0.80±0.79)μg·m-3、(0.49±0.59)μg·m-3和(4.71±4.03)μg·m-3,PM2.5中NO-3、NO-2和NH+4的浓度分别为(7.50±9.00)μg·m-3、(0.07±0.02)μg·m-3和(8.23±5.57)μg·m-3.HNO3气体浓度的昼夜变化具有统计意义上的显著差异,白天平均为1.16μg·m-3,高于夜晚的0.44μg·m-3,但其他氮组分无显著昼夜差异.观测期间,青岛大气为富氨环境,PM2.5中NH+4主要以(NH4)2SO4的形式存在,NO-3生成主要受HNO3的限制.利用ISORROPIA II热力学平衡模型探讨了青岛PM2.5中氮组分的控制因子,通过敏感性实验发现,颗粒态NO-3和NH+4分别对总HNO3(TN)和总H2SO4(TS)的变化响应敏感,而对总NH3(TA)的变化响应不敏感,这暗示了减少大气中TN和TS而不是TA对降低青岛PM2.5浓度更有效.     

Observed levels and trends of gaseous SO2 and HNO3 at Mt. Waliguan, China: Results from 1997 to 2009

Long-term measurements of SO2 and HNO3,particularly those from the background sites,are rarely reported.We present for the first time the long-term measurements of SO2 and HNO3 at Waliguan(WLG),the only global baseline station in the back-land of the Eurasian Continent.The concentrations of SO2 and HNO3 were observed at WLG from 1997 to 2009.The observed annual mean concentrations of SO2 and HNO3 at WLG were 1.28±0.41 and 0.22±0.19μg/m3,respectively.The HNO3 concentrations were much higher in warmer seasons than in colder seasons,while the SO2 concentrations showed a nearly reversed seasonal pattern.In most months,the concentration of HNO3 was significantly correlated with that of SO2,suggesting that some common factors influence the variations of both gases and the precursors of HNO3 may partially be from the SO2-emitting sources.The SO2 concentration had a very significant(P < 0.0001) decreasing trend(-0.2μg/(m3·yr)) in 1997-2002,but a significant(P < 0.05) increasing trend(+0.06 μg/(m 3 ·yr)) in 2003-2009.The HNO3 concentration showed no statistically significant trend during 1997-2009.While the decrease of SO2 in 1997-2002 agrees with the trend of global SO2 emissions,the increase in 2003-2009 is not consistent with the decreasing trends in many other regions over the world.Trajectory analysis suggests that the airmasses from the northern Qinghai-Tibetan Plateau and the Takla Makan Desert regions contributed significantly to the increasing trends of SO2 and HNO3 at WLG in 2003-2009,with a rate of +0.13μg/(m3·yr) and +0.007μg/(m3·yr),respectively.     

被动采样法观测研究京津冀区域大气中气态污染物

为了对京津冀区域的大气污染物进行观测,揭示污染物浓度和组分的时空分布和变化规律,深入了解区域复合型污染,从2007年12月开始使用造价低、操作简捷的被动采样方法对区域10个站点大气中的SO2、NO2、O3和NH3等主要污染物进行了监测,对被动采样方法的区域适用性进行了比较全面的评估并根据监测结果对污染物的浓度水平和区域分布进行了研究.方法适用性评估表明被动采样方法在污染较严重的京津冀区域能进行长时间采样,采样频率设定为每月1次;平行采样结果显示,SO2、NO2、O3和NH3的变异系数分别为6.4%、7.1%、4.2%和3.9%,方法表现出良好的稳定性;每月1次的被动采样浓度结果与主动采样仪器观测结果月平均值相比具有较好的一致性,SO2、NO2和O3这2种方法监测结果的相关系数达到0.91、0.88和0.93,拟合曲线斜率分别为1.25、0.98和0.93,平均相对标准偏差分别为23.3%、14.9%和8.5%,能基本满足大气采样的要求,NH3的短时监测也表明2种方法具有可比性.评估结果说明被动采样方法是一种可靠的大气污染监测方法,可用于区域污染的监测.2008年夏季京津冀区域10个站点SO2、NO2、O3和NH3的被动采样平均浓度分别(12.3±6.3)×10-9、(13.2±7.0)×10-9、(40.5±9.5)×10-9和(24.0±13.7)×10-9.浓度区域分布显示SO2和NO2在城市站点具有较高浓度,而NH3在农业站点的浓度较高,SO2、NO2和NH3的大气浓度水平明显受局地排放影响,浓度分布较直观的反应了站点的局地源排放;而O3除了背景站兴隆,在北京和天津周边的大小城市,平均浓度都在40×10-9左右,表现出区域协同污染特征.     

Fe2O3添加对钛基SCR催化剂表面硫酸氢铵分解行为的影响规律

采用共沉淀法合成了TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体,并对硫酸氢铵与上述载体之间的相互作用及硫酸氢铵的具体分解行为进行了研究.结果表明,催化剂载体表面含硫官能团主要以双齿硫酸盐的形式存在,含氮官能团以铵根离子的形式存在.当硫酸氢铵沉积于催化剂载体表面时,由于硫酸根离子具有较强的电负性,Ti原子及Fe原子处于电子缺失状态.对于TiO_2载体,硫酸根离子主要与Ti原子相连;而对于TiO_2-Fe_2O_3载体,Ti原子及Fe原子均为硫酸根离子主要的附着位点.采用热分析方法及原位红外对硫酸氢铵在TiO_2及TiO_2-Fe_2O_3载体表面的分解行为进行了研究,发现铁氧化物的添加显著促进了硫酸氢铵在低温区间内的分解行为;与铵根离子相比,硫酸根离子具有更高的热稳定性.催化剂稳定性测试结果表明,铁氧化物的添加显著提高了低温抗硫抗水性能,为实现低温SCR技术的工业应用提供了理论基础.     

硫酸盐/氨的厌氧生物转化试验研究

采用厌氧上流式生物膜反应器,通过控制不同的水力停留时间、进水n(NH+4-N)/n(SO2-4-S)和HCO-3浓度研究了无机营养条件下硫酸盐/氨的厌氧生物转化特性.结果表明,反应器中NH+4和SO2-4发生了同步去除,最大NH+4-N和SO2-4-S去除速率分别为47.6 mg·(L·d)-1和16.9 mg·(L·d)-1,稳定去除率最高分别超过了80%和43%;反应过程中有NO-3-N的明显生成,出水NO-3-N浓度最大时为77.6 mg·L-1,整个过程中,未检测到S2-的生成,有单质硫附着在生物污泥表面;由于控制条件的不同,会产生不同的n(NH+4-N)/n(SO2-4-S)转化比,表明NH+4和SO2-4的厌氧生物反应并不是简单地接续反应,反应器中存在更为复杂的反应过程和转化途径.     

NOx和/或NH3气氛下SO2在高岭土表面非均相转化的实验研究

利用自制气溶胶反应器研究了NO_x和/或NH_3气氛下SO_2在高岭土表面的非均相转化过程,应用扫描电镜(SEM)对高岭土颗粒物形貌进行了表征.结果表明:高岭土颗粒表面的SO_2非均相转化致使其成分和形貌产生了较大变化.相同实验条件下,SO_2转化的协同作用程度由高到低依次为NH_3、NO_x/NH_3和NO_x气氛,相对湿度40%、有光照条件下,SO_2转化量增幅最高可分别达125%、75%和50%.所有气氛下,协同作用在无光照时在高相对湿度(40%~70%)区间更为突出,有光照时其显著性则体现在低相对湿度(20%~40%)区间.SO_2、NO_x、NH_3三者共存时,在高岭土颗粒表面发生的非均相反应过程既有协同作用又存在竞争反应.     

Measurements of atmospheric HNO3, HCl and associated species on a small network in eastern England

Measurements of gaseous HNO₃, HCl and NH₃ and particulate NO₃⁻, SO₄²⁻, Cl⁻ and NH₄⁺ have been made at a small network of sites in eastern England using sampling intervals from 3 h to 7 days. Both HCl and HNO₃ are spatially rather uniform, with some variation apparently due to spatial variations in NH₃, which stoichiometrically exeeded the sum of both gaseous acids. Mean concentrations of NH₃, HCl and HNO₃ between February 1987 and January 1988 were 1.90, 0.67 and 1.01 μg m⁻³, respectively. Pollution roses revealed low NH₃ concentrations, and high associated HCl and HNO₃ with winds from the North Sea. HCl, but not HNO₃ showed an appreciable elevation in concentration on the sector NW from our site, which we speculate may be due to the large capacity of coal-fired power stations in this upwind sector. Three-hourly data have been examined for diurnal effects and its is concluded that nocturnal formation of NO₃⁻ is occurring.     

天津市高校夏季道路扬尘PM2.5中水溶性离子污染特征及来源

为研究天津市高校道路扬尘PM_2.5中水溶性离子的污染特征、来源及校内外差异，于2018年7—8月采集天津市9所高校道路扬尘样品，用离子色谱法对其中8种水溶性离子（Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-、NH₄⁺、NO₃^-、SO₄^2-）进行分析.结果显示：①水溶性离子占PM_2.5的11.65%，PM_2.5中占比大于1%的离子有Ca²⁺和SO₄^2-，其中Ca²⁺最多，占到总水溶性无机离子的65.75%；②入校道路离子含量（12.76%）稍高于校内道路（11.11%），其中8种离子含量的差异均无统计学意义；CE/AE（阴阳离子当量浓度比）值为9.59（远大于1），PM_2.5呈较强碱性；③NH₄⁺与SO₄^2-、NO₃^-主要以（NH₄）₂SO₄和NH₄NO₃的形态结合；④NO₃^-/SO₄^2-的比值为0.45，说明固定源的贡献更大；⑤天津市高校道路扬尘PM_2.5主要来源于海盐粒子、燃煤、机动车尾气、建筑水泥尘等.     

Chemical characteristics of fine particles and their impact on visibility impairment in Shanghai based on a 1-year period observation

In this work, a one-year observation focusing on high time resolution characteristics of components in fine particles was conducted at an urban site in Shanghai. Contributions of different components on visibility impairment were also studied. Our research indicates that the major components of PM_2.5 in Shanghai are water-soluble inorganic ions and carbonaceous aerosol, accounting for about 60% and 30% respectively. Higher concentrations of sulfate (SO₄²⁻) and organic carbon (OC) in PM_2.5 occurred in fall and summer, while higher concentrations of nitrate (NO₃⁻) were observed in winter and spring. The mass concentrations of Cl⁻ and K⁺ were higher in winter. Moreover, NO₃⁻ increased significantly during PM_2.5 pollution episodes. The high values observed for the sulfate oxidizing rate (SOR), nitrate oxidizing rate (NOR) and secondary organic carbon (SOC) in OC indicate that photochemical reactions were quite active in Shanghai. The IMPROVE (Interagency Monitoring of Protected Visual Environments) formula was used in this study to investigate the contributions of individual PM_2.5 chemical components to the light extinction efficient in Shanghai. Both NH₄NO₃ and (NH₄)₂SO₄ had close relationships with visibility impairment in Shanghai. Our results show that the reduction of anthropogenic SO₂, NO_x and NH₃ would have a significant effect on the improvement of air quality and visibility in Shanghai.