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。     

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。     

城市光化学污染自动监测技术综述

综述城市光化学污染的危害以及对其监测的必要性,介绍欧美国家和我国光化学污染监测的发展历程,并根据目前自动监测发展水平探讨光化学污染监测较为前沿的技术和手段,提出组建区域监测网络的建议。     

环评中污染气象的潜势分析

《环境影响技术导则》对建设项目大气环评中地面、高空气象资料和大气边界层污染气象资料的收集内容均有具体的规定，但对这些资料的分析深度却无明确的要求，因而，在许多环境影响报告书中虽有污染气象章节也只是罗列图表，就资料论资料，缺乏目的性和针对性，未落到污染...     

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。     

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.     

典型地下水浅埋区加油站渗漏污染潜势分析及高潜势验证

地下水浅埋区的加油站油品渗漏可直接对土壤和地下水造成污染. 基于层次分析法对上海市黄浦江上游地区、崇明岛以及长兴岛内的119家加油站进行渗漏污染潜势分析,计算各加油站的LPV(leaking potential value,污染潜势值),并用四分法将119个加油站按LPV分为4个评价等级,有9个加油站LPV很高,3.60≤LPV＜4.07;49个加油站LPV较高,3.18≤LPV＜3.60;47个加油站LPV一般,2.73≤LPV＜3.18;14个加油站LPV较低,2.28≤LPV＜2.73. 针对2个LPV较高的已歇业加油站开展现场打井监测与取样分析.结果表明,这2个加油站的潜水层均出现油品渗漏污染,其中加油岛、管线区以及储油罐区是加油站渗漏污染重灾区,土壤中污染物以苯系物、萘以及总石油烃为主,总石油烃检出率达到71.4%~88.9%;地下水中污染物以总石油烃和MTBE(methyl tert-butyl ether,甲基叔丁基醚)为主,总石油烃检出率达到80.0%~100.0%,MTBE检出率达到33.3%~71.4%,对地下水源污染风险较大.      

典型钢铁企业VOCs污染特征及SOA生成潜势估算

为了解钢铁企业的大气污染特征,使用在线监测仪器于2016年7月对某典型钢铁企业VOCs（挥发性有机化合物）、PM_2.5和NMHC（非甲烷烃）等污染物进行观测,同时基于FAC（气溶胶生成系数）估算了该区域的SOA（二次有机气溶胶）生成潜势.结果表明:观测期间ρ（总VOCs）为（106.08±63.81）μg/m3,与ρ（NMHC）（以C计）的相关系数（R2）达到了0.8（P < 0.05）以上;VOCs中主要类别为烷烃和芳烃;ρ（O₃）超标期间的ρ（苯）和ρ（甲苯）分别比ρ（O₃）未超标时间段高47.0%和37.2%,并且高ρ（总VOCs）期间芳烃占比高达46.0%,这可能与钢铁企业在炼焦时苯系物（苯、甲苯和二甲苯）排放有关.ρ（总VOCs）、ρ（NMHC）、ρ（烷烃）、ρ（芳烃）和ρ（乙炔）均呈早晚高峰值的日变化特征,而ρ（烯烃）由于异戊二烯受天然源排放影响,呈午间单峰值的特征.观测期间的SOA生成潜势为2.54 μg/m3,较城区高出76.4%,显示钢铁企业SOA对PM_2.5具有一定贡献;其中芳烃对SOA生成贡献高达97.2%,主要贡献组分包括苯、间/对-二甲苯、乙苯、苯、邻-二甲苯.研究显示,钢铁企业VOCs污染治理应重点控制苯系物,同时烷烃的排放也不容忽视.      

上海城区典型污染过程VOCs特征及臭氧潜势分析

利用在线气相色谱-氢火焰离子化（GC-FID）监测系统对上海市城区典型污染前、污染中和污染后的55种挥发性有机物（VOCs）进行了自动连续监测,分析了各个阶段VOCs（C2～C12）体积分数、物种变化特征.结果表明上海市城区典型污染前VOCs平均体积分数为27×10-9;污染中VOCs体积分数迅速增加,比污染前高3倍,达到87×10-9;具体以烷烃最高（35.2×10-9）、芳香烃次之（30.0×10-9）、烯烃最低（21.6×10-9）;用最大臭氧生成潜势量（ΦOFP）对不同污染阶段污染VOCs大气活性进行了评估,结果表明不同污染阶段VOCs的ΦOFP均呈现污染前〈污染后〈污染中的变化特征.污染前期的ΦOFP依次是芳香烃（53.0%）〉烯烃（36.1%）〉烷烃（11.7%）;污染中期的ΦOFP依次是芳香烃（54.7%）〉烯烃（36.7%）〉烷烃（9.8%）;污染后期ΦOFP则依次是烯烃（52.7%）〉芳香烃（36.0%）〉烷烃（13.2%）.具体关键活性物种主要包括甲苯、间、对二甲苯、1,3-丁二烯、乙烯、丙烯等芳香烃和烯烃物种,具体以烯烃C2～C4为主,芳香烃C6～C8为主.不同污染阶段O3与ΦOFP之间存在典型的非线性负相关关系,并且ΦOFP转化为O3的量均小于20%,说明臭氧浓度仍有很大上升空间;这对定量评估大气中VOCs对臭氧的影响具有重要意义.     

气候变化对陕西省大气污染潜势的影响

分析了大气扩散潜势的分布,利用大气扩散模型对不同年份、季节扩散模式进行模拟,针对不同气候与短期气候变化问题进行模拟,以评估短期气候变化或区域气候变化对大气环境和大气污染潜势的冲击。结合1999—2009年气候变化潜势的模拟结果,气候变化使陕北及陕南大气扩散潜势呈逐年不利的扩散形式,SO₂平均浓度每年增加率分别为1.38%和0.29%,而关中地区大气扩散潜势变化则有利于扩散,其SO₂平均浓度每年减少约3.59%。     

京津冀地区重污染天气过程的污染气象条件数值模拟研究

通过采用全球再分析格点资料的统计分析和WRF中尺度数值模拟,从天气学和大气边界层气象学角度分析了2013年12月和2014年2月两次重污染过程中京津冀地区天气尺度大气停滞气象条件和大气污染扩散气象条件的特征及其作用,并根据WRF模式精细化模拟结果分析了太行山和燕山对京津冀地区城市大气污染形成的作用.研究结果表明,两次重污染天气过程中京津冀地区500 h Pa等压面上的平均风速均表现为明显的气候异常特征,500 h Pa平均风速较近10年同期分别下降了约30.8%和50.4%,大气停滞系数较近5年同期分别偏高10%和20%以上;京津冀地区发生严重污染时,WRF模式模拟的日平均混合层高度低于200 m,日平均地面10 m风速低于2 m·s-1,日平均通风量可降低到1000 m2·s-1以下,空气质量指数与日平均通风量成负相关,重污染期间的平均通风量比近5年同期平均通风量偏低29.3%~52.8%,这些不利于污染扩散的天气条件持续数日,导致了重污染天气的发生.此外,太行山对西风气流的阻挡是河北中南部地区大气污染加剧的一个重要原因,而当主导风向为偏南风时,偏南气流遇燕山后或转向回流、或爬坡,导致近地面风速减小,不利于污染物扩散,亦加剧了京津冀地区中南部城市的大气污染.     

空气污染潜势-统计结合预报模型的建立及应用

建立了一个空气污染潜势预报和统计预报相结合的模型,该模型以特征气象因子和大气扩散清除因子为基础,并考虑不同因子的权重,定义空气污染潜势指数APPI.所考虑的因子包括:地面风速、混合层高度、混合层内平均风速、风向日变化、稳定度级数、垂直扩散系数、SO2干沉降速率、NO2干沉降速率、PM10干沉降速率、降水时长、地面天气形势.进一步利用统计方法建立空气污染指数API与APPI之间的关系.利用南京地区2009~2010年气象资料计算APPI,通过3项式拟合得到API与APPI的统计方程.结果表明,拟合得到的API与实际API相关系数为0.67,具有显著的相关性,且等级准确率为76.7%.进一步利用2011年1~12月中尺度气象模式WRF预报的气象场开展实况预报.研究表明,24h预报、48h预报、回顾预报的逐月等级正确率分别为44.4%~87.5%,46.4%~100%和63.0%~80.0%,年均等级正确率为60.6%,62.4%.和73.1%.若定义预报API与实际API相差±20以内为正确,则24h预报、48h预报、回顾预报的正确率分别为58.1%, 59.4%和63.8%.在IBM x3500并行集群服务器上计算,48h预报需要机时3h.可见,该模型具有较好的预报性能, 相对数值模型计算效率很高.     

我国113个城市大气颗粒物污染的健康经济学评价

搜集2006年我国113个主要城市的PM10年均浓度和当年我国城市居民的健康资料,评价大气PM10污染对我国113个主要城市的居民健康影响,并粗略估算了相关的健康经济损失.结果表明,2006年大气PM10污染对我国113个城市的居民造成了较大的健康损失,可引起29.97万例过早死亡,9.26万例慢性支气管炎,762.51万例内科门诊,16.59万例心血管疾病住院和8.90万例呼吸系统疾病住院.折算成货币,总归因健康经济损失为3414.03亿元,其中由过早死亡造成的损失占87.79%.     

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。     

珠江三角洲城市间空气污染的相互影响

以2002年源排放清单、气象资料和空气质量观测资料为基础,利用CALPUFF模拟系统,通过数值模拟及对排放源现状分析,揭示了珠江三角洲内城市之间污染物相互输送的特点和规律,分析了不同城市空气污染影响因素的差异,定量给出了珠江三角洲城市间空气污染的相互影响和相互贡献.结果表明,珠江三角洲城市间污染相互作用显著,其中广州是最典型的与周边发生显著相互作用的城市之一.     

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     

京津冀大气污染传输通道城市燃煤大气污染减排潜力

以京津冀大气污染传输通道城市为研究对象,建立了燃煤电厂、燃煤锅炉、农村散煤三大污染源主要大气污染物排放计算方法,以2015年为基准年,梳理现有燃煤污染减排政策措施,对2017年“2+26”城市燃煤污染源SO₂、NOx、PM、PM₁₀、PM_2.5的减排潜力进行了分析.结果表明：实施燃煤电厂超低排放改造、燃煤锅炉淘汰或改造、散煤改电（气）等措施后,“2+26”城市2017年燃煤SO₂、NOx、PM、PM₁₀、PM_2.5排放量分别达到87×10⁴t、56×10⁴t、64×10⁴t、45×10⁴t、32×10⁴t,预计比2015年分别减少44%、48%、33%、32%、30%.燃煤电厂、燃煤锅炉、农村散煤替代各项污染物减排比例分别在55%~70%、31%~38%、18%~21%,未来农村散煤治理的减排潜力还较大.从各城市情况来看,多数城市燃煤SO₂、NO_x减排主要来自燃煤电厂超低排放改造;保定、廊坊等城市燃煤颗粒物减排量较大,得益于散煤治理工作的大力推进.     

常熟市大气污染特征、健康风险评价及潜在源分析

利用常熟市2018—2020年空气质量自动监测站点的常规大气污染物数据对空气质量及主要污染物变化特征进行分析,并利用大气污染与健康暴露评价模型分析常熟市近年来大气健康风险特征,同时结合HYSPLIT后向轨迹模型,综合运用轨迹聚类及PSCF分析方法,计算不同季节影响常熟市城区的主要气流输送路径及常熟市O₃的主要潜在源区。结果表明：2018—2020年,常熟市空气质量明显改善,AQI达标天逐年增多,中重度以上污染天呈明显减少趋势,SO₂、PM_2.5、NO₂、PM₁₀浓度均呈下降趋势,大气污染防治效果显著。PM_2.5与O₃仍是影响常熟市空气质量的主要因素,其中O₃对于空气质量影响逐年增强。PM_2.5季节变化特征明显,冬季浓度最高,夏季最低;O₃浓度春夏季较高,冬季最低。常熟市大气污染物的健康风险同污染物特征分布趋于一致,具有显著的时间分布特征。颗粒物对人体健康的相对风险值处于较低水平,呈逐年降低趋势;而O₃的健康风险威胁总体上高于颗粒物,且在近两年逐渐上升,夏季对人体健康威胁风险等级达适中级别,造成死亡率/发病率的相对风险增加3%—5.1%。后向轨迹聚类分析结果表明常熟市夏季受南与东南方向气流影响较大,二者在夏季总气流轨迹中的占比高达66.21%。潜在源分析结果表明,常熟地区对人体健康威胁较大的O₃潜在源区广泛,主要分布在江苏北部、安徽南部、浙江东部地区,同时还存在部分广东地区的远距离输送。