CS2在TiO2表面的多相光化学反应研究

本文运用原位漫反射红外光谱(DRIFTS)、GC、XPS等手段研究了CS2在大气半导体颗粒TiO2表面的多相光化学反应.结果表明在模拟太阳光照射下,低浓度的CS2(8.1 mg·m-3)在TiO2表面发生多相光化学反应,生成气态产物COS、H2S、SO2,进而在颗粒物表面生成硫酸盐.在氧气体积浓度为21%,氙灯照射下CS2在TiO2表面的多相光化学反应符合表观一级动力学反应,BET吸附系数为5.36×10-8.     

杭州市臭氧污染特征研究

利用2013—2017年杭州市空气质量国控监测站点数据和杭州市地面气象数据,分析了杭州市几种典型情况的臭氧(O_3)污染特征。结果表明:(1)2013—2017年,杭州市O_3污染问题总体呈逐年加重趋势;(2)夏季太阳总辐射大于450 W/m~2、温度高于20℃且相对湿度低于70%的晴热高温天气易造成O_3污染;(3)杭州市O_3浓度还可能受外来输入的影响;(4)受台风外围下沉气流影响,加上水平扩散条件差且温度高,极易导致O_3及其前体物在近地面积聚。     

有机分子示踪物对大气PM2.5受体来源解析的影响：以杭州亚运会为例

正定矩阵因子分解法（PMF）是目前国内外PM_2.5源解析研究中应用最为广泛的受体模型之一,但传统PMF源解析方法大多数是基于硝酸盐、硫酸盐和元素碳等无机组分,源示踪性较弱,难以精细化解析大气PM_2.5来源. 基于PM_2.5中主要化学组分、痕量元素以及有机分子示踪物在线观测数据,采用PMF受体模型,全面对比了基于无机化学组分传统源解析方法（MCC）与基于有机分子示踪物源解析方法（OMM）在源类识别、源谱分离以及源贡献定量方面的差异. 结果表明,OMM方法对PM_2.5来源解析的精细和精准程度有明显提升. 源识别方面,OMM方法通过输入多环芳烃、脂肪酸、二羧酸、羟基羧酸、C₉酸和邻-苯二甲酸等有机分子示踪物,在MCC方法获得的工业源、船舶排放源、扬尘源、移动源、生物质燃烧源、二次硝酸盐和二次硫酸盐这7类源因子基础上,还解析获得了燃煤燃烧源、餐饮一次排放源以及4类二次有机气溶胶（SOA）源因子. 源谱分离方面,OMM方法能显著优化对不同燃烧排放源和SOA源的分离和识别,其解析获得的工业源、移动源、生物质燃烧源和燃煤燃烧源源谱特征与源排放实测结果较MCC方法更为吻合. 源贡献方面,MCC方法对移动源和生物质燃烧源贡献的定量总体高于OMM方法,尤其是当ρ（O₃）较高（> 120 μg·m^-3）时,MCC方法缺少有机分子示踪物的输入,无法较好地分离燃烧排放源和SOA源,导致解析获得的移动源和生物质燃烧源中包含了部分二次源贡献. 运用OMM方法,对亚运会前后杭州大气PM_2.5来源变化开展进一步分析,发现会期移动源、工业源和扬尘源等一次源贡献较会前有明显下降,分别下降了65%、24%和24%,另外,由于挥发性有机物（VOCs）等前体物排放的削减,人为源SOA和高氧化态SOA源贡献在会期也有明显降低,分别降低了35%和49%,表明会期针对机动车排放、工业排放和工地扬尘等管控措施对于降低杭州PM_2.5一次和二次生成有显著成效,揭示了有机分子示踪物在线观测数据对于精细化解析大气PM_2.5来源、支撑下一阶段我国PM_2.5污染精准防控的重要性.     

多通道PM2.5采样器的设计及与进口采样器比对测试

设计了多通道大气颗粒物采样器,可同时采集4个通道的PM_(2.5)样品,灵活配置采样通道的开启,每个通道单独设置质量流量计,采用闭环反馈技术,通过比例阀、流量传感器及流量控制板共同控制和校正采样流量,保证通道流量的稳定性。与单通道采样器(BGI PQ 200)进行了为期30 d的比对测试,结果表明,多通道采样器斜率、截距和相关系数均符合《环境空气颗粒物(PM10和PM_(2.5))采样器技术要求及检测方法》(HJ 93—2013)的要求,可满足实际应用需求。     

杭州城区春节PM2.5中水溶性离子在线观测

利用大气细颗粒物水溶性组分在线连续监测分析系统(AIM-URG9000D),考察了杭州城区春节期间PM2.5中无机水溶性离子的浓度变化范围,探讨了这些离子的日变化特征和影响因素,同时分析了集中燃放烟花爆竹对水溶性离子浓度的影响。结果表明,SO2-4、NO-3、NH+4是PM2.5中水溶性离子的主要成分,分别占全部水溶性组分的33.3%、28.4%、19.4%;强致癌物质NO-2浓度为2.07μg/m3,远大于膜采样结果;NO-3与SO2-4的质量比为0.85,表明机动车尾气排放导致的大气污染正逐步加重;各水溶性离子有着各自不同的日变化规律。相关性分析表明,NH+4与NO-3、SO2-4的相关系数分别为0.92、0.81;K+、Cl-、Mg2+3者之间的相关系数均在0.9以上。烟花爆竹燃放期间,PM2.5浓度急剧上升,Cl-、SO2-4、K+、Mg2+浓度分别达到燃放前的18、6、53、76倍。     

杭州G20峰会期间PM2.5短时污染事件分析

利用朝晖超级站多参数环境空气观测数据和后向轨迹模型,对杭州G20期间会期一次短时PM2. 5污染事件进行了分析。结果表明,由于采取了严格的污染管控措施,杭州G20峰会期间整体空气质量较好。会期9月4日凌晨发生了PM2. 5短时污染事件,其小时浓度达到100μg/m3,PM2. 5中无机离子短时有数倍的增长,NOR在5小时内增长了10倍。激光雷达观测和后向轨迹模型计算显示来自河北南部、山东和江苏北部的气溶胶污染团通过长程传输经东海进入杭州后快速下沉是造成该短时污染事件发生的主要原因。     

杭州市大气VOCs组成特征及二次污染生成贡献

利用2021年1～12月杭州市城区大气VOCs的观测数据,分析了VOCs化学组成及其污染特征,运用正交矩阵因子分解法(PMF)进行VOCs来源解析,并利用最大增量反应活性(MIR)和气溶胶生成系数(FAC)估算VOCs的臭氧生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(AFP),量化评估其二次污染生成贡献.结果显示,观测期间杭州市大气VOCs体积分数均值为30.65×10^-9,烷烃和卤代烃是其主要组分,分别占49.23%和24.47%,浓度排名前10的VOCs物种主要为C₂～C₄的烷烃、C₇～C₈的芳香烃和乙烯.源解析结果显示杭州市VOCs主要来源为燃烧源、溶剂使用源、工业排放源、油气挥发源和机动车尾气排放源.杭州市大气VOCs的总OFP为50.56×10^-9,其中乙烯、1-乙基-3-甲基苯和甲苯是其主要贡献组分.芳香烃对AFP的贡献达到91.52%,是最重要的SOA前体物.因此,控制机动车尾气排放和溶剂使用过程中产生的VOCs对防控O₃     

基于高分辨率强化观测的亚运会期间杭州市PM2.5和O3污染成因分析

基于2023年9月1日至10月27日期间的PM_2.5有机分子示踪物、醛酮类OVOCs组分、长链烷烃类IVOCs组分以及大气氧化性关键物种等高分辨率强化观测数据,分析亚运会期间杭州市PM_2.5和O₃污染成因. 以观测期间ρ（PM_2.5）日均值超35 μg·m^-3或O₃日最大8 h浓度超160 μg·m^-3为标准筛选污染过程,并根据气流轨迹将这些污染过程分为东北偏北传输型（T1）、东南偏东传输型（T2）、西北传输型（T3）和静稳型（T4）这4类. 结果表明,T2污染呈现较强的PM_2.5和O₃复合污染特征,长链烷烃、萜类等活性VOCs组分在大气环境中发生光化学氧化反应是该类型PM_2.5和O₃污染的主因. T1和T3污染,VOCs反应性总体较低,导致O₃生成相对较弱;但PM_2.5污染成因不同,T1污染受低温高湿气象条件影响,液相氧化过程增强导致其NO₃^-浓度大幅增长;而T3污染受西北上风向燃煤燃烧和生物质燃烧等排放影响较显著,PM_2.5中一次组分占比相对较高. T4污染受局地一次人为源排放影响较显著,应加强对本地餐饮源、移动源排放的治理.     

杭州大气颗粒物散射消光特性及霾天气污染特征

2011年7月~2012年6月期间,对大气散射系数、颗粒物浓度及气象因子进行同步观测,以评估颗粒物散射消光对杭州市大气能见度的影响.结果表明,杭州市大气颗粒物散射系数日均值变化范围为108.4~1 098.1 Mm-1,年均值为428.62Mm-1±200.2 Mm-1.散射系数呈明显的季节变化,秋冬高,夏季低.日变化呈典型的双峰型,早峰出现在08:00,晚峰出现在21:00.PM2.5和PM10的散射效率分别为7.6 m2·g-1和4.4 m2·g-1,颗粒物散射消光占总消光比例的90.2%.灰霾和重度灰霾天气下,散射系数分别为684.4 Mm-1±218.1 Mm-1和1 095.4 Mm-1±397.7 Mm-1,达到非霾天气的2.6和4.2倍,表明颗粒物散射消光作用是导致杭州市大气能见度下降和灰霾天气发生的主要因素.     

杭州黑碳气溶胶污染特性及来源研究

2011年7月~2012年6月对黑碳气溶胶(BC)、PM2.5、污染气体及气象因子进行同步观测,以评估杭州市BC污染特征、来源分布及对大气能见度的影响.结果表明:杭州市大气BC日均浓度范围为1.3~16.5μg/m3,年均值达到(5.1±2.5)μg/m3.BC呈明显的季节变化趋势,秋冬季高,夏季低.BC也呈典型的日变化趋势,交通高峰期高,下午低,同时与NOx呈较好的相关性,表明城市中BC受到机动车尾气排放的重要影响;而BC/CO低于其他城市则表明生物质燃烧排放可能是杭州BC的另一大重要来源.BC随风速下降呈上升趋势, BC超过10μg/m3的高浓度事件中,风速基本低于2m/s,北-西北-西风对高浓度BC的输送作用明显.观测期间BC的吸收系数为(44.8±23.0)Mm-1,占到总消光比例的10.4%.灰霾和重度灰霾天气下,吸收系数分别为(66.2±30.1),(100.2±49.2)Mm-1,达到非霾天气的2.2和3.4倍, 表明BC吸收消光作用是影响杭州市大气能见度下降和灰霾天气发生的重要因素之一.