典型光化学污染期间杭州大气挥发性有机物污染特征及反应活性

在2018年9月14～23日选取了典型光化学污染期间,在长三角重点城市杭州市城区开展大气中挥发性有机物(VOCs)的加密观测.对80个有效样品分析结果表明,观测期间大气VOCs的122种化合物平均体积分数为(59.5±19.8)×10~(-9),含氧化合物(OVOC)是其中最主要的组分.用臭氧生成潜势(OFP)评估大气反应活性结果表明,观测期间OFP平均值为145×10~(-9),其中贡献最大的是芳烃和醛酮化合物.其大气VOCs整体活性水平与丙烯腈相当.运用正交矩阵因子(PMF)模型对VOCs进行源解析后,识别出杭州市大气VOCs的5个主要污染源,分别为二次生成(25.2%)、燃烧及工艺过程(27.2%)、溶剂使用(17.3%)、天然源(9.2%)和机动车排放(21.2%).本研究结果可为深入掌握杭州市VOCs污染特征以及科学制定防控措施提供技术支撑.     

杭州市大气污染物排放清单及特征

以杭州市区为研究区域,通过调查整合多套污染源数据库及其他统计资料,研究文献报道及模型计算的各种污染源排放因子,获得杭州市区各行业PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、VOCs、NH3等污染物的排放量,建立了杭州市区2010年1 km×1 km大气污染物排放清单。结果表明,2010年杭州市区PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、VOCs和NH3的排放总量分别为7.96×104、4.02×104、7.23×104、8.98×104、73.90×104、39.56×104、3.32×104t。从排放源的行业分布来看,机动车尾气排放是杭州市区大气污染物最重要排放源之一,对PM10、PM2.5、NOx、CO和VOCs的贡献分别达到14.4%、27.1%、40.3%、21.4%、31.1%。道路扬尘、电厂锅炉、工业炉窑、植被、畜禽养殖对不同污染物分别有着重要贡献,道路扬尘对PM10和PM2.5的贡献分别为44.6%和20.0%、电厂锅炉对SO2和NOx的贡献分别为37.0%和25.7%、工业炉窑对CO的贡献为41.5%、植被排放对VOCs的贡献为27.1%、畜禽养殖对NH3的贡献为76.5%。从空间分布来看,萧山区和余杭区对SO2、NH3和植被排放BVOC的贡献要显著高于主城区;而主城区机动车对PM2.5、NOx和VOCs的贡献分别达到36.3%、56.0%和47.4%,较市区范围内显著增加,表明机动车尾气排放已成为杭州主城区大气污染最重要的来源之一。     

杭州秋冬季PM2.5污染特征分析

为研究杭州PM_2.5污染来源特征,利用2013—2019年杭州市PM_2.5监测数据和气象观测数据,分析了杭州市2013—2019年PM_2.5浓度变化,选取本地积累型和输入型2种PM_2.5污染过程,结合单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪（SPAMS）和在线离子色谱数据,探讨杭州市PM_2.5化学组分和污染来源。结果表明：每年秋冬季（11月至次年3月）杭州以东北风、西北风及偏南风为主,风速低于4 m/s时,大气扩散条件差,受本地污染物积累影响,PM_2.5浓度容易出现超标;风速较大且为东北风和西北风时,受上游污染输入影响,易出现PM_2.5重度污染。本地积累型和输入型案例中,PM_2.5化学组分中占比最大的为NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺;PM_2.5浓度上升过程中,二次NO₃^-和SO₄^2-转换率明显上升,其中NO₃^-上升更为显著,二次气溶胶污染严重。2次案例中,PM_2.5来源贡献占比前3位均为机动车尾气源、燃煤源和工业工艺源,其中本地积累型PM_2.5浓度上升阶段,机动车尾气源占比会明显上升;输入型案例中,输入阶段机动车尾气源占比显著上升,燃煤源贡献也小幅上升。     

杭州市城区挥发性有机物污染特征及反应活性

使用Summa罐在杭州市城区朝晖站点离线采样,利用GCMS分析122种挥发性有机物（VOCs）.通过2018年5月至2019年4月连续1a的观测,结果发现,观测期间大气VOCs平均体积分数为（59.4±23.6）×10^-9,浓度高值出现在12月而低值出现在2月,含氧有机物（OVOC）,尤其是醛酮类化合物是占比最高的组分,在夏季尤甚.朝晖站点VOCs浓度没有明显的周末效应,但节假日的VOCs浓度有明显下降.其大气VOCs浓度与空气质量指数（AQI）值呈现正相关性,首要污染物为PM_2.5时观测到的VOCs浓度最高.运用·OH消耗速率（L^·OH）和臭氧生成潜势（OFP）做大气反应活性评估,观测期间L^·OH均值为7.5 s^-1,OFP均值为152.1×10^-9,醛酮类化合物、芳烃和烯烃是活性最高的组分,该站点整体大气活性水平与2-甲基戊烷相当.观测期间甲苯/苯（T/B）均值为1.95,说明杭州市城区受到较明显的机动车排放影响.使用正定矩阵因子分析法（PMF）解析出杭州全年VOCs污染的6个因子,分别为二次生成（17.6%）、燃烧源（11.8%）、工艺过程（12.3%）、溶剂使用（18.1%）、天然源（4.5%）和机动车尾气（35.7%）.     

杭州市区霾和非霾天气下污染状况分析

利用2006—2015年杭州环境空气质量及霾等观测数据,分析近几年杭州的霾日数变化,比较霾与非霾两种情况下污染物浓度和气溶胶消光特性的差异。结果表明:杭州霾出现频繁,近10年来年均霾日数在160 d左右,频率高达40%以上。每月PM2.5超标天数与霾日数有较好吻合。随主要污染物浓度升高,能见度呈下降趋势。绝大多数月份均存在霾天气下污染物浓度高于非霾,霾天气下PM2.5的早晚高峰日变化特征更加明显。能见度的日变化呈现双谷特征。     

杭州市大气降尘重金属污染特征及来源研究

于2006年6月至2009年6月期间,在杭州市主城区7个采样点对大气降尘进行采集,并对10种重金属元素含量进行了分析。结果表明:重金属元素Cu、Cd、Mn、Ni、Pb、Zn、Co、Al、Fe、Mo质量浓度分别为223.6、15.6、741.1、27.8、363.7、1 820.4、7.0、8 982.4、21 149.0、13.4mg/kg;各功能区差异较大,半山(工业区)Fe、Mn、Pb、Zn浓度较高,江城立交(交通枢纽)Cu、Cd浓度较高。富集因子评价结果表明,Cd、Mo、Pb、Zn、Cu富集程度较高,受到不同程度人为污染。主因子分析结果显示,Mn、Fe可能来自钢铁冶炼及机械制造;Cu、Cd可能来自交通源;Zn、Mo可能来自相关的冶炼加工及合金工业;Ni、Co可能由煤和石油等化石燃料燃烧排放;Pb来自工业排放;Al主要来自地壳。     

杭州西湖景区PM2.5中重金属来源及健康风险评价

研究了杭州西湖景区PM_(2.5)中12种重金属元素的污染特征、来源及健康风险。结果表明,2018年杭州西湖景区PM_(2.5)年均质量浓度为36.40μg/m~3,其中V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Nb、Ag、Sn、Pb的年均质量浓度分别为3.16、3.61、22.68、304.84、2.58、9.69、96.38、5.26、197.45、3.89、5.65、27.85ng/m~3,12种重金属元素合计占PM_(2.5)的质量分数为1.88%,总体上冬春季高于夏秋季。Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Pb主要来源于机动车尾气和交通二次扬尘,Sn主要来源于工业排放,V和Ni主要来源燃油,Nb和Ag来源未知。健康风险评价显示,杭州西湖景区PM_(2.5)中重金属的非致癌健康风险和致癌健康风险均处在安全范围内,表现出冬春季高于夏秋季的特征。     

杭州市大气VOCs浓度特征及其化学活性研究

2018年4月至2019年3月对杭州市城区大气中117种挥发性有机物（VOCs）开展了为期一年的手工采样观测,分析了VOCs各组分的浓度特征、臭氧生成潜势（OFP）和二次有机气溶胶（SOA）生成潜势。结果显示,观测期杭州市大气VOCs体积分数均值为（56.72±29.56）×10^-9,含氧挥发性有机物（OVOCs）、烷烃和卤代烃是其主要组分,分别占33.86%、30.70%、15.73%。VOCs体积分数前10位的物种为丙烷、甲醛、异丁烷、乙烷、乙酸乙酯、二氯甲烷、正丁烷、丙酮、甲苯和1,2-二氯乙烷。杭州市VOCs的OFP为135.18×10^-9,各VOCs组分的OFP贡献为OVOCs（45%） > 芳香烃（22%） > 烯烃和炔烃（21%） > 烷烃（11%） > 卤代烃（1%）,其中甲醛、乙烯和乙醛是OFP主要贡献者。SOA生成潜势为1.64 μg/m³,芳香烃是最重要的SOA前体物。SOA生成潜势最大的5种VOCs物种为甲苯、对/间二甲苯、乙苯、邻二甲苯和苯,因此控制来自机动车尾气和溶剂使用过程中产生的VOCs可有效降低SOA的生成。通过甲苯与苯体积分数比分析发现,杭州市城区芳香烃除了来自机动车尾气以外,在春、夏季和秋、冬季还分别受到生物质燃烧和涂料溶剂的影响;分析了乙烷与乙炔体积分数比、乙炔与CO体积分数比,发现杭州市气团的老化程度呈现整体较高的特点。     

沈阳市臭氧污染特征及其影响因素

近年来中国城市O₃污染问题日益突出,近地面O₃已成为沈阳市的主要空气污染物之一。基于沈阳市2019年近地面臭氧(O₃)及其前体物(VOCs和NO₂)的逐时数据,结合同期气象观测资料,研究了2019年沈阳大气O₃的季节变化特征,分析了VOCs和NO₂以及气象条件对O₃生成的影响;利用最大增量反应活性法(MIR)估算了沈阳大气VOCs的臭氧生成潜势(OFP),并运用正交矩阵因子分解法(PMF)进行了沈阳夏季VOCs的来源解析。结果表明：2019年沈阳市O₃平均质量浓度夏季最高,其次是春季和秋季,冬季最低;四季O₃日变化特征均表现为单峰型,质量浓度峰值出现在14:00左右,谷值出现在07:00左右。沈阳市O₃质量浓度与温度、风速均呈现正相关关系(P=0.001,P=0.005),与相对湿度呈负相关关系(P=0.005);当温度达到30.0℃以上,O₃质量...     

杭州市臭氧污染特征及影响因素分析

为研究杭州市夏季臭氧(O_3)污染特征及其影响因素,统计分析了2013—2016年杭州市O_3监测数据与杭州市气象数据,并结合AIRS卫星O_3数据探讨了台风天气系统对杭州市近地面O_3浓度的影响.结果表明:2013—2016年,杭州市O_3污染逐年加重,O_3浓度高值持续时间延长.O_3浓度与太阳辐射、温度相关,每年5月和8月太阳辐射强、温度高,O_3污染最严重;全天O_3浓度呈单峰日变化,峰值出现在午后(~14:00)太阳辐射较强、温度最高时.杭州市在日降水为0且12:00—15:00太阳辐射通量均值高于200 W·m~(-2)天气条件下,风向为东、东北或东南风且风速低于3 m·s~(-1)时,O_3浓度相对较高,易出现超标情况.台风天气系统对杭州市近地面O_3浓度有明显影响,以2014年10号台风"麦德姆"为例,台风外围系统影响到杭州时,偏东气流可将杭州以东地区高浓度O_3输送到杭州,同时下沉气流导致污染物在近地层积聚不易扩散,造成近地层O_3浓度升高.