北京市大气细颗粒物污染与来源解析研究

采集北京市2014年冬、春、夏、秋4个季节代表月1、4、7、10月的大气细颗粒物PM_2.5样品,分析研究了PM_2.5质量浓度、化学特征、季节变化和污染成因.同时,采用正交矩阵因子分析法（PMF）对PM_2.5进行了来源解析.结果表明,北京市2014年PM_2.5年均浓度为87.74μg/m³,是国家环境空气质量标准年均浓度限值的2.5倍.轻、重污染期间,PM_2.5浓度较常日分别增加了1.5和3.9倍,其季节变化表现为冬季 >夏季 >秋季 >春季.地壳元素Mg、Al、Fe、Ca、Ti在轻度污染和重度污染期间较常日略有升高,分别是常日浓度的1.1~1.2倍和1.2~1.5倍.污染元素S、Pb、Zn、Cu浓度变化显著,轻度污染和重度污染期间分别是常日浓度的1.3~2.7倍和1.9~5.9倍.S元素是PM_2.5中受人为活动影响较为严重的组分,其相应的SO₄^2-年均浓度为13.43μg/m³,在轻度污染和重度污染期间分别是常日浓度的2.7和5.9倍.硫酸盐的形成主要受O₃浓度、温度、相对湿度等气象要素的协同影响,较高的O₃浓度、较高温度和相对湿度有利于硫酸盐的生成.PM_2.5主要来源于机动车排放、燃煤、地面扬尘和工业排放,其贡献率分别为37.6%、30.7%、16.6%和15.1%.     

基于情景分析的北京市机动车污染排放控制研究

为了研究未来北京市机动车排放控制措施的减排效果,本文基于情景分析法,以2010年为基准年,通过设置3类控制措施情景,估算2011~2020年不同情景下北京市机动车常规污染物排放量,并在基准情景基础上,估算污染物减排量,分析控制措施对不同类型机动车的减排贡献.结果表明,尽管未来北京市机动车保有量会有较大增长,实施机动车排放控制措施仍可取得显著的减排效果.单一措施中,淘汰高排放车减排量最大.其中,淘汰轻型客车可有效减少CO的排放,减排贡献率为89.4%;淘汰重型客车可对NOx、HC和PM10达到有效削减,其贡献率分别为65.5%、55.8%、93.4%.实施新的排放标准对重型柴油车的排放也有明显控制效果,且4种污染物都能得到有效削减.综合实施各种措施的效果最为显著,2020年对CO、NOx、HC、PM10的削减效果分别达到46.4%、42.1%、8.6%和50.6%.     

三峡库区典型排污口河段污染物扩散降解特性研究

为减轻三峡库区长寿—涪陵段水环境污染,改善区域水质,建立了以水动力-水质模型为基础的区域关键排污口的筛选分析方法。采用三维数值模型EFDC对研究区域内污染物的超标面积进行模拟计算,并对污染物扩散降解特性进行分析,利用单位污染物负荷超标面积分析不同排污口污染物迁移扩散的差异,进行流域重点排污口的分析筛选。从改善整体河流水质出发,分析了各排污口位置的合理性。结果表明,支流回水区内排污口的混合区面积比干流河段处排污口要大,顺直江段处的排污口的混合区面积较弯段内侧处排污口要小。排污口应选在流速和水深较大的顺直河段,避免选择支流回水区。     

SWAT模型在三峡库区流域非点源污染模拟的适用性研究

将SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型应用于库区大尺度流域的污染模拟研究,对其进行适用性评价及模拟应用分析。模型校验采用的是2002—2008年的水文月数据及水质水期数据,径流模拟效果最好,评价指标ENS(Nash-Suttclife Efficiency)均在0.9以上;泥沙模拟评价指标ENS在0.46~0.9;营养盐模拟评价指标ENS个别出现了<0.36的情况,但总体模拟效果满足要求。应用SWAT模型对库区降水与地表产流、产沙、营养盐负荷进行了研究。结果表明:库区地表产流与降水的相关性趋势最好;地表产沙与产流、降水的总体趋势一致,但偶尔出现4、5月份地表产沙先于产流出现峰值的情况,这可能是由于春耕对地表扰动后又逢较强降水引起的水土流失;营养盐污染负荷尤其是TP的峰值趋势与地表产流相比,更接近地表产沙趋势。本文还对库区不同土地利用类型的污染负荷做了分析,得到各类土地利用类型的年均污染负荷总量排序及单位面积污染负荷,再次验证了SWAT模型在三峡库区流域的适用性。根据分析结果,库区耕地为非点源污染产出的主要源头,可将耕地耕种措施转变及土地利用类型转换作为库区非点源污染削减的重要手段。     

基于系统动力学的三峡库区流域水污染控制模拟

为协调水环境保护与经济发展的关系,在充分考虑经济发展与水环境污染治理现状的基础上,构建了三峡库区流域水污染控制系统动力学模型,通过对决策变量的不同取值,设置了4种发展方案进行仿真模拟和分析.结果表明:方案1和2都保持了较高的经济发展速度,但都以牺牲环境为代价;方案3保护了环境,却减缓了经济发展速度;只有方案4在经济发展的同时兼顾环境保护,是实现三峡库区流域社会、经济和环境可持续发展的最佳模式.     

唐山市区大气环境容量研究

为确定唐山市区的大气环境容量,根据唐山市自然环境、污染气象特征、大气环境过程、区域污染源分布等现有信息,利用飞机场探空气象资料研究了唐山市大气混合层高度,并建立了用于大气环境质量预测的多维多箱与高斯复合模型,结合大气环境质量标准计算了不同达标率下唐山市的大气环境容量.研究结果表明,复合模型能够综合考虑各类影响因素,对污染物浓度具有较高的预测准确度,能有效地应用于大气环境容量计算中.     

气象条件对夏秋季炼油厂附近臭氧及其前体物的影响

在夏秋季对我国北方某石化炼油厂附近大气中的O3及其前体物的体积分数进行了监测,分析了其日变化特征及其与气象要素的相关性,并分析了O3超标与未超标期间气象条件与O3前体物的特征。结果表明,夏秋季炼油厂附近O3体积分数超标严重。O3体积分数呈单峰型日变化,在午后15:00左右出现日最大值,夜晚体积分数较低;而NOx和VOCs体积分数与O3相反,白天较低,夜间较高,并呈现双峰型日变化。烯烃和苯系物体积百分比的日变化趋势为先降低后升高,烷烃体积百分比的日变化趋势则相反。夏秋季O3体积分数变化与温度、风速成正相关,与相对湿度成负相关。O3超标与未超标期间前体物体积分数及气象条件均存在显著差异,温度、相对湿度在O3超标期间均大于未超标期间,风速则相反。NO和VOCs体积分数在O3超标期间均小于未超标期间,而NO2体积分数差别不大。在O3体积分数最大的午后14:00,烯烃和苯系物体积百分比在O3超标期间小于未超标期间。     

北京地面扬尘的理化特性及其对大气颗粒物污染的影响

通过采集北京有代表性的53个采样点的地面扬尘样品和典型区（交通区、工业区以及居民住宅区）3个采样点的气溶胶样品,分析研究了地面扬尘中主要元素和离子的浓度、空间分布、来源及其对大气颗粒物污染的贡献.结果表明,Ca、S、Cu、Zn、Ni、Pb和Cd是地面扬尘中的主要污染元素,Ca²⁺、SO^2-₄、Cl^-、K⁺、Na⁺和NO^-₃ 是地面扬尘中的主要离子.Al、Ti、Sc、Co和Mg主要来源于地壳源,Cu、Zn、Ni和Pb 主要来源于交通排放和煤燃烧,Fe、Mn和Cd主要来源于工业排放、煤燃烧和油燃烧.Ca²⁺和SO^2-₄主要来源于建筑活动、建筑材料和二次气粒转化,Cl^-和Na⁺主要来源于工业废水处理和化学工业排放,NO^-₃和K⁺主要来源于机动车排放、NO_x的光化学反应和生物质燃烧.北京地区矿物气溶胶的本地源,即地面扬尘,在不同季节的贡献量分别为2002年春季约30%, 2002年夏季约70%, 2003年秋季约80%, 2002年冬季约20%.地面扬尘中一些主要元素Ca、S、Cu、Zn、Ni、Pb、Fe、Mn和Cd 的污染水平分别为76%、 87%、 75%、 80%、 82%、 90%、 45%、 51%和94%,它们对PM₁₀中相应元素的贡献率分别为20%～45%、 5%～18%、 4%～50%、 2%～46%、 4%～52%、 5%～20%、 30%～60%、 20%～40%和2%～25%.来自交通活动和建筑活动的地面扬尘是北京大气颗粒物污染的重要来源之一.     

Ce-Fe/ZSM-5催化剂NH3选择性催化还原NO性能研究

通过浸渍法将Ce和Fe负载在ZSM-5载体上,制备了1.40%Fe/ZSM-5（数字为金属组分的质量分数,下同）、0.25%Ce/ZSM-5、0.25%Ce-1.40%Fe/ZSM-5和0.50%Ce-1.40%Fe/ZSM-5催化剂。对催化剂进行了表征并研究了其NH₃选择性催化还原（NH₃-SCR）NO的性能。实验结果表明,双金属改性的0.25%Ce-1.40%Fe/ZSM-5催化剂的活性温度窗口范围最广,在350~450 ℃范围内NO转化率超过98%。Ce和Fe以无定型氧化物的形态良好分散在ZSM-5载体表面,没有改变ZSM-5分子筛的微孔结构。0.25%Ce-1.40%Fe/ZSM-5催化剂的有效还原峰面积更大,孤立Fe³⁺和Ce⁴⁺物种含量更多,氧化还原性能显著,催化剂表面具有丰富的中等强度酸性位且酸量较大,有利于 NH₃-SCR 反应的进行。     

对几种大气环境预测方法的评估

本文根据石家庄市的常规气象资料和混合层高度,用不同的计算模式和计算方法对本市特征污染因子SO_4的长期平均浓度进行计算,把计算结果与实测浓度比较并进行误差分析,对每种计算方法进行评价,最后讨论了各种计算方法的特点及在城市大气环境预测中的实用性.