新版《环境空气质量标准》热点污染物PM2.5监控策略的思考与建议

随着工业化和城市化进程的加速,大气气溶胶污染日趋严重,由气溶胶细粒子PM2.5污染造成的能见度恶化事件越来越多,中国东部地区灰霾天气迅速增加.灰霾天气的本质是细粒子气溶胶污染,与光化学污染相关联,形成灰霾天气的气溶胶组成非常复杂.近年来由于灰霾天气日趋严重引发的环境效应问题,以及气溶胶辐射强迫引发的气候效应问题,已引起科学界、政府部门和社会公众的广泛关注,成为热门话题.在此背景下,国家出台了新版《环境空气质量标准》(GB 3095-2012),增设PM2.5浓度限值,对环境监测、环境管理和环境评价提出了新的要求.通过分析中国大气污染背景、国际组织和其他国家的PM2.5标准,及近期热点问题,提出在环境监测、环境管理和环境评价过程中实施新标准,监控PM2.5的策略.     

中国中东部一次大范围重污染过程特征分析

采用嵌套网格空气质量预报模式(NAQPMS)模拟与气象、污染物观测资料相结合的方式,分析了2016年12月影响中国中东部地区的一次重污染过程中PM_(2.5)时空分布特征及来源成因。结果表明,重污染过程中PM_(2.5)具有较明显的时空变化规律,污染呈现一定程度的区域性分布特点,不同地理位置条件下,污染物浓度的累积和传输方式表现出不同的特征,细颗粒物快速二次生成及不利扩散条件下的持续积累可能是此次污染过程的主要原因,不利于污染物扩散的高低空天气形势的配合抑制了污染物的快速消散,为大气污染的形成及维持提供了稳定的大气环境背景,形成了此次污染过程污染浓度高、影响范围大的态势。     

An Assessment on Variation of Sulphur Dioxide and Particulate Matter in Erzurum (Turkey)

Sulphur dioxide and PM₁₀ levels are investigated in Erzurum during the periods of 1990–2000 heating season to assess air pollution level. For that reason, emissions of sulphur dioxide and particulate matter were calculated by using consumption of fuels and Turkish emission factors. These emission values were evaluated together with air pollution levels, which were measured at six stations in Erzurum atmosphere during 1990–2000 winter periods. Results reveal that in 1990–1994 heating period, there is an increasing trend in the emissions and air pollution levels over Erzurum, and the air quality limits were not met. The daily 24 h limit (short-term limit) was exceeded 127 days in 1992–1993 winter period. The reason for this increase was found to be the switching to use of low-quality fossil fuels instead of cleaner ones. Results also indicated that there was a considerable decrease in emissions of air pollutants and air pollution levels after 1995. This can be explained by the consumption of more high-quality fossil fuels. The correlation coefficient of SO₂ with PM₁₀ is obtained as r² = 0.85, which is a high value supporting the idea that both pollutants are emitted from the same source.     

国家大气颗粒物组分监测网的设计发展展望

中国现阶段大气污染呈现以细颗粒物(PM_2.5)及臭氧(O₃)为代表的复合型污染,PM_2.5的二次生成及区域性的大气污染已经成为影响中国环境空气质量的关键因素。笔者分析了中国开展大气颗粒物组分监测网(简称组分网) 监测工作的紧迫需求,梳理了组分监测的工作目标,提出组分网与城市空气质量监测网、背景站监测网、区域站监测网和光化学网等的联合运用,为污染防治提供精准支撑。研究了 组分网的业务组织:分析了目前技术体系存在的不足,提出了亟需开展的技术体系建设内容; 梳理了组分网工作内容、各方职责,提出了形成国家、地方及社会化服务机构联合参与的工作机制; 借鉴美国大气颗粒物化学成分监测网等先进经验,提出了加强科研与业务化的合作发展以及加强人才队伍培训等工作的重要性。总结了 组分网建设面临的重点问题,提出了监测网络发展的建议。     

重庆市北碚区空气质量改善效果评估分析

基于2014—2020年重庆市中心城区北碚区环境监测数据及地面观测气象要素,分析了北碚区大气污染特征,利用KNN算法建立大气污染的评估模型,对空气质量改善效果进行评估。结果表明,重庆市中心城区北碚区的PM_2.5浓度逐年呈明显下降趋势,O₃浓度除夏季有一个弱的下降趋势外,其余3个季节和年平均值整体均呈上升趋势。全年以优良天气为主且呈增加趋势。O₃与气温、日照时间呈正相关,与相对湿度呈负相关性,PM_2.5与气温、降水及风速呈负相关。基于KNN算法对空气质量改善状况评估表明,减排对O₃污染平均贡献率在-4.7%左右,对PM_2.5污染平均贡献率为-52%,气象条件对O₃污染的平均贡献率在17%左右,对PM_2.5污染的平均贡献率在-7%左右。该大气污染评估模型能够有效地评估空气改善效果。     

北京地区不同季节PM2.5和PM10浓度对地面气象因素的响应

利用2013年1月—2014年12月北京地区PM_(2.5)和PM_(10)监测数据和同期近地面气象观测数据,采用非参数分析法(Spearman秩相关系数)研究了北京地区PM_(2.5)和PM_(10)的浓度对不同季节地面气象因素的响应。结果表明:北京地区大气颗粒物浓度水平具有明显的季节特征,冬季大气颗粒物污染最严重,夏季最轻。不同季节影响颗粒物浓度水平的气象因素各不相同,其中风速和日照时数为主要影响因素。PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度对气象因素变化的响应程度也有较大区别,PM_(2.5)/PM_(10)比值冬季最高,PM_(2.5)影响最大,春季最低,PM_(10)影响最大。这些结论可对制订科学有效的大气污染控制策略提供参考。     

环境空气质量新标准对郑州和开封空气质量评价的影响

利用河南省环境空气质量新标准实施一期城市(郑州、开封)2013年的环境空气自动监测数据,分析了实施《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)对这2个城市空气质量评价的影响。研究发现,若采用新标准,郑州、开封污染物年均浓度超标情况加重;城市空气质量达标率从51%、71%下降到35%和31%,下降了16和40个百分点;PM2.5的纳入是空气质量达标率下降的最主要原因,大于NO2标准的收严和CO、O3纳入评价指标的影响,其超标率分别为58%(郑州)和63%(开封);且PM2.5取代PM10成为郑州、开封的首要污染物,其作为首要污染物的比例均大于70%。     

山西省大气污染特征及对公众健康的空间影响

利用山西省11个地级市大气环境监测站的PM_2.5、PM₁₀和O₃浓度数据,分析了2015—2020年山西省PM_2.5、PM₁₀和O₃浓度时空变化特征,采用空间计量模型和岭回归方法,分析了空气污染对公众健康的空间影响。结果表明:PM_2.5和PM₁₀年均质量浓度总体下降,两者在2017年最高,2020年最低;O₃年均浓度总体增加。在季节尺度上,PM_2.5和PM₁₀质量浓度在冬季的12月和1月最高,夏季的8月最低;O₃浓度在6月最高。空间上,相较2015年,2020年山西省各地级市PM_2.5污染程度均有改善,其中长治改善效果最好;2020年山西各地级市PM₁₀污染兼有加重和减轻的情形,所有地级市PM_2.5和PM₁₀污染水平均超过国家二级污染浓度限值;2020年山西多数地级市O₃浓度升高。山西公众健康水平具有明显的空间离散特征,PM_2.5和PM₁₀浓度的局部空间自相关特征高度一致,呈现"南高北低"的格局,O₃浓度分布呈"南部高,中北部低"的格局。大气环境质量和经济发展水平均对医疗机构诊疗人数和健康体检人数的变化有正向影响,每万人卫生技术人员数量和公共财政支出比例对公众健康均有负向影响,其中经济发展水平和大气环境质量的影响最显著。山西省PM_2.5治理取得一定成效,但大部分城市PM_2.5和PM₁₀达标率较低,O₃浓度有持续升高的趋势,PM₁₀和O₃污染改善缓慢,深度减排仍面临挑战。PM_2.5和PM₁₀是危害山西公众健康的主要大气污染物,未来需要加强PM_2.5、PM₁₀和O₃的精细化管理及协同治理。     

中国城市PM2.5空气质量改善分阶段目标研究

中国城市细颗粒物(PM_(2.5))空气质量达标率低,且城市间的污染程度差异较大。为了整体改善PM_(2.5)空气质量,需要针对不同污染程度的城市,制定分阶段改善目标加以考核和管理,研究探讨了城市PM_(2.5)空气质量改善目标体系及不同污染程度城市各阶段目标值。首先运用文献综述法、国内外对比分析法梳理评述了WHO、欧美等发达国家PM_(2.5)的空气质量标准和达标要求,提出中国城市PM_(2.5)空气质量改善的考核目标体系,包括PM_(2.5)浓度目标值或下降率、严重污染天数上限、达标天数下限等指标。通过历史数据分析法研究了2000—2013年美国、日本一些城市和2013—2016年中国74个环保城市PM_(2.5)年均浓度的变化趋势,推论出中国城市PM_(2.5)年均浓度年均下降5%~8%是可能实现的;结合环境保护部及各省市PM_(2.5)污染防治规划,提出PM_(2.5)空气质量改善目标的设定原则和达标天数的回归计算方法;以2014年114个城市PM_(2.5)年均浓度为基数,计算得出不同污染程度城市2020、2025、2030年PM_(2.5)年均浓度年下降率和达标天数的目标值。     

Air pollution and forestry in czechoslovakia

One third of the territory of Czechoslovakia is covered by forests. A substantial part of them is damaged in various degrees by air pollution. The air pollution influence on forests developed to a very serious problem during the last 40 years. The main pollutant at present is SO₂ acting directly, but the improtance of soil changes due to acid deposition increases. The consequences are increased mortality and decreased increment in the forests, further consequences are the loss of valuable ecotypes, impact on water management and decreased stability of the landscape. There are limited possibilities of the forest sector to reduce the consequences.Contribution from Fourth World Wilderness Congress—Acid Rain Symposium, Denver (Estes Park), Colorado, September 11–18, 1987.     

我国西北典型大城市大气可吸入颗粒物浓度分布特征

我国西北地区冬季寒冷、春季多风沙天气,空气中的可吸入颗粒物(PM10)浓度较高,利用兰州、西宁、乌鲁木齐、银川、呼和浩特等城市2000年6月～2007年12月每日浓度最高的大气主要污染物(SO2,NO2,PM10)浓度资料,研究了5个省会城市PM10分布特征。结果表明,五个城市PM10污染都较严重,PM10为主要污染物的日数每月平均超过20天。五个城市的季节分布特征类似,冬春季浓度较高,平均值都达到了国家二级污染标准,夏秋季相对低一些。其中,兰州和乌鲁木齐冬季浓度值远高于其他城市。五个城市均属煤烟沙尘型污染,但煤烟和沙尘的影响程度有所不同。     

北方某市环境空气颗粒物中重金属污染状况研究

对我国北方某市大气颗粒物的污染状况进行了研究。在主导风向上设置采样点,于冬季、夏季分别采集TSP、PM₁₀、PM_2.5 3种不同动力学直径的大气颗粒物。采用ICP-MS对TSP、PM₁₀、PM_2.5中的元素浓度进行分析,并对3种不同粒径颗粒物中的10种重金属采用富集因子法进行评价。结果表明,北方某市环境空气颗粒物中富集程度最严重的为Cd、Pb;在采暖期,随着颗粒物粒径变小,Pb、Cd的富集指数呈现逐渐增大的趋势;非采暖期则无此趋势。     

基于激光雷达走航车的大气污染物探测技术及其应用

大气气溶胶对人体健康环境和全球气候都有一定的影响,是大气污染的主要来源。为了提升空气质量,大气污染防治刻不容缓。把气溶胶探测激光雷达和测风激光雷达集成在车辆上,进行走航和扫描探测可获得立体的大气气溶胶时空变化状态图。以合肥和芜湖等地大气气溶胶探测为例,基于激光雷达走航车的探测数据,获得大气气溶胶消光系数时空分布图,搜寻污染物排放源和估算颗粒物的PM_2.5输送通量。由此可知,激光雷达走航式探测技术是获得大气污染立体图像便捷的、有效的方法,可为大气污染防治提供精准的科学依据,具有重要的应用价值。     

2001年～2008年及奥运会期间天津市大气污染特征分析

根据天津市大气质量监测数据,对2001年～2008年及奥运会期间天津市大气污染特征和主要大气污染物的变化规律进行了分析。结果表明,2001年～2008年天津市的PM10、SO2和NO2污染总体呈下降趋势,但质量浓度仍相对较高。2008年8月奥运会期间天津市PM10和SO2质量浓度达到国家空气质量二级标准,NO2质量浓度达到国家空气质量一级标准,空气质量良好。天津市PM10污染相对稳定,SO2和NO2的污染分布呈现明显的季节性,时间上表现为冬强夏弱。气象条件对污染物浓度影响明显,沙尘、大雾等天气可使污染物浓度急剧升高。     

环境空气质量新旧评价体系及评价结果差异

在分析环境空气质量评价体系的变化的基础上,通过分析实际监测数据说明评价体系变化对评价结果的影响。结果表明:由于NO2和PM10的年平均二级浓度限值收严,用新标准评价全国325个地级以上城市2012年的达标情况,将有164个城市由达标变为不达标;参照《环境空气质量评价技术规范(试行)》评价2012年度地级以上城市的达标情况,达标率由91.4%降为41.8%;不同时段O3的1 h平均浓度值对计算其8 h滑动平均浓度值的贡献不同,可能引起8 h滑动平均浓度值计算结果的差异;由于在计算实时空气质量指数时PM10和PM2.5使用24 h滑动平均浓度值,当空气质量突变时会出现评价结果与实际污染状况不符的情况。     

Levels and Trend of Suspended Particles around Large Lignite Power Stations

The results of a 16 year long sampling program in a heavily industrialized area of NW Greece are presented and analyzed. Fourlignite power stations are operated in this area, which account forabout 70% of the total electrical energy produced in Greece.Ambient concentrations of Total Suspended Particles (TSP) over much of the period 1983–1998 as well as of particles of less than10 m aerodynamic diameter (PM₁₀) for three years were measured. Emphasis is given on the assessment of the levels of the daily average concentrations for the data period as well asthe determination of the spatial and temporal variation of suspended particle concentrations. Based on the data analysis, useful information is provided about air quality levels after taking into account air quality standards. The interannual concentrations trend is also investigated and an attempt is madeto examine the effectiveness of antipolluting procedures, which have occasionally been implemented in this industrial area. Finally the results are compared to those in the literature.     

灰霾污染和清洁过程中污染物垂直结构特征

针对无锡地区2013年11月6—13日经历的灰霾污染和清洁过程,采用地基遥感激光雷达对空气中的气溶胶颗粒物垂直分布进行垂直探测,发现污染时段气溶胶颗粒物主要积聚在1.8 km以下,消光系数的日均值统计表明,从近地面至高空1.5 km,颗粒物产生的峰值消光系数稳定在0.2 km~(-1);而清洁时段,由于垂直扩散条件改善,颗粒物随高度增加明显减少,1.5 km处的消光系数不足0.05 km~(-1)。同时发现污染时段中,近地面PM_(10)、PM_(2.5)、碳黑(BC)的平均浓度分别是清洁时段的2.48、2.76、3.66倍;大气氧化剂(O3和NO_x的总和)平均值水平是清洁时段的1.73倍。气象条件分析发现,锋面的移动使大气水平、垂直对流运动加剧,污染物得以迅速扩散,空气质量转好,这也是此次污染清除的主要原因。     

石家庄市大气颗粒物元素组分特征分析

为研究石家庄市大气颗粒物的污染特征及其来源,于2013年4—5月在主城6区分别采集TSP、PM10和PM2.5颗粒物样品,利用ICP-MS分析其中的22种元素浓度。结果表明,石家庄市城区Ca、Fe元素在各粒径颗粒物中含量都较高,PM2.5中的S、K含量较高,PM10和TSP中Mg、Al的浓度相对较高。颗粒物的主要来源为燃煤尘、道路尘和建筑尘,TSP、PM10和PM2.5具有较好的统计相关性和同源性。     

奎屯-独山子石化区夏季和秋季PM2.5形貌及矿物组成

PM2.5是城市大气的主要污染物,对人体健康危害巨大。研究PM2.5的形貌特征及矿物组成有助于解析PM2.5的来源和贡献及评估PM2.5对人体健康的风险。利用高分辨率场发射扫描电镜(FESEM)和能谱(SEM-EDX)对以石化为支柱产业的奎屯-独山子石化区域生活区和工业区的夏季、秋季PM2.5的形貌和矿物类型进行了分析。结果表明,奎屯-独山子的PM2.5主要包括矿物颗粒(规则矿物、不规则矿物)、烟尘集合体、球形颗粒(燃煤飞灰和二次粒子)、其他颗粒(生物质、未知颗粒)等4种类型,其中矿物颗粒在数量上和体积上均占优势。夏季规则矿物颗粒较多。从元素组成分析看,夏季PM2.5有"富Si"、"富Al"、"富Fe"、"富Ca"、"富Cu"、"富Zn"等类型,秋季PM2.5有"富Si"、"富Ca"、"富Fe"、"富Zn"、"富Cu"、"富Ti"、"富Ba"等类型,2个季节均以"富Si"颗粒占优势,表明道路扬尘、燃油飞灰、燃煤飞灰、工业粉尘、机动车尾气尘、城市扬尘等污染源是奎屯-独山子石化区夏季和秋季大气污染的主要来源。     

中国北方地区采暖期颗粒物污染现状

分析了2013—2016年冬季采暖期与非采暖期中国北方地区颗粒物污染现状及时空变化特征。结果表明:中国北方地区空气污染比较严重,采暖期尤为突出。2016年,中国北方地区重度及以上污染天数比例超过10%,采暖期优良天数比例较非采暖期下降22.8%,重度及以上污染天数比例升高10.1个百分点。颗粒物浓度呈现明显的冬季高、夏季低的特点,最高值一般出现在12月至次年1月,最低值一般出现在7—9月。2013—2016年,北方地区空气质量呈较为明显的改善趋势,PM_(10)和PM_(2.5)浓度总体呈下降趋势,但2014年以来采暖期同期比较显示,PM2.5浓度呈缓慢升高趋势,采暖期空气污染形势十分严峻。颗粒物浓度呈现明显的空间分布规律,采暖期石家庄、保定、衡水、邢台、邯郸、安阳等城市为京津冀区域污染最严重的城市。