霾天气下城市气溶胶吸湿性的观测

气溶胶吸湿性对大气能见度有重要影响,是形成霾污染的主要因素之一.利用南京信息工程大学观测获得的2014年4月17日至5月21日气溶胶吸湿增长因子(GF)、OC/EC以及水溶性无机离子资料,对南京霾日气溶胶吸湿性及主要化学组分进行分析.结果表明,随着粒径的增加,平均吸湿增长因子(GF_(mean))数值变化较小,吸湿性标准差(σ)逐渐增大,化学组分的外混合程度逐渐增强;白天气溶胶粒子的吸湿性强于夜间,但是外混合程度弱于夜晚;非霾日气溶胶吸湿性强,外混合程度高,霾日正好与之相反,且随着霾等级的增加,吸湿性和外混合程度都进一步减小;非霾日气溶胶主要水溶性无机离子为NH_4~+、NO_3~-和SO_4~(2-),而霾日OC/EC的含量占比较高;含量相对丰富的OC/EC是造成低湿背景霾天气下小尺度气溶胶吸湿性变弱的主要原因,霾日所处环境相对湿度的高低也是影响气溶胶吸湿能力的重要因素;整个观测期间,南京市气溶胶化学组分中(NH_4)_2SO_4和OC等不可溶物质含量最多,NH_4NO_3含量次之;利用化学组分计算得到的平均吸湿性参数κ_(chem)和利用H-TDMA仪器实际观测计算得出的κ_(mean)存在较好的一致性,两者的相关性在霾天气下进一步增强,因此可以利用气溶胶主要化学组分来预报气溶胶吸湿性.     

南京地区霾天气特征分析

利用南京气象站和江浦、六合、溧水、江宁、高淳等5个南京郊区气象观测站1961～2005年地面气象观测资料,对南京地区霾天气的气候特征、气象要素特征及其成因进行了分析.结果表明,南京地区6站霾天气均呈现出冬季>春季>秋季>夏季的季节特征;南京站45年来年霾日数呈明显上升趋势.能见度与相对湿度呈负相关;霾天气受气象要素的影响,静小风、较高相对湿度有利于霾天气出现.霾天气的增加可能是由总悬浮颗粒物(TSP),尤其是细颗粒物的增加导致的.     

北京气象塔夏季大气O3,NOx和CO浓度变化的观测实验

以北京325m气象塔为观测平台,于2002年夏季进行了大气污染物臭氧(O₃)及其前体物氮氧化物(NO_x)和气象要素加强期的同步观测.对观测资料做了详尽的分析,结果表明:边界层内存在明显的臭氧浓度(用体积分数表示)垂直差异;中午120m高度层存在O₃浓度最大值;低层O₃浓度呈明显的日变化,且昼夜振幅较大;夜间高层(280m)O₃的湍流混合和化学消耗较弱,可维持较高的浓度;局地光化学生成是白天边界层O₃的主要来源;降水天气过程可造成O₃及其前体物浓度的显著变化.     

南京北郊VOCs对臭氧和二次有机气溶胶潜在贡献的研究

2013年3月1日~2014年2月28日采用GC5000在线气相色谱仪对南京北郊大气环境中的挥发性有机物(VOCs)进行了为期一年的连续监测,分析了VOCs的组成特征及季节、日变化规律,并结合PMF受体模型,采用最大增量反应活性(MIR)系数及气溶胶生成系数(FAC)分析了VOCs及其各来源的O3和SOA生成潜势.结果显示,南京北郊大气环境中TVOCs小时平均体积分数为45.63×10-9,TVOCs及各组分浓度呈现秋冬季高、夏季低的季节变化特征和双峰结构的日变化规律.SOA总生成量约为2.07μg/m3,芳香烃对其贡献率最大,占95.93%,其中的苯系物是生成SOA的优势物种;烯烃对OFP的贡献最大,接近65%;烷烃虽为VOCs的优势组分,却并非OFP和SOA的主要贡献者.不同季节VOCs的受体模型解析结果显示,工业排放和汽车尾气是南京北郊最主要的VOCs来源.富含苯系物的VOCs来源对SOA的贡献最大,对OFP贡献最大的则为富含乙、丙烯及异戊二烯的VOCs来源;春、秋、冬三季汽车尾气及工业排放(包括石化工业)二源对大气中的VOCs浓度、SOA的贡献及OFP的贡献影响最为显著,而夏季溶剂使用及植物源对SOA及OFP的贡献不容忽视.     

北京大气O3与NOx的变化特征

以2004年8月-2005年7月北京市区近地层大气中臭氧(O3)和氮氧化物(NOx)体积分数观测资料,研究了北京大气中O3和NOx体积分数的变化特征.研究表明:北京市O3体积分数较高,并呈季节性波动,大气光化学污染以夏季最为严重.受太阳紫外辐射和城市交通的影响,城市O3体积分数呈单峰型分布,并在午后15:00出现峰值,造成大气强氧化性.NO2的光解速率夏季最大,在正午出现日最大值.受城市车流量变化的影响,周末NOx体积分数高于工作日,O3体积分数周末与工作日白天差异较小,而夜晚O3体积分数上作日高于周末.     

南京北郊大气细粒子在人体呼吸系统沉积特性

使用宽范围颗粒粒径谱仪(WPS)对2015年1月和4月南京北郊大气气溶胶数浓度进行观测,使用多路径粒子剂量测量模型(MPPD)v.3.04模式估算不同空气质量指数(AQI)级别下、休息与运动状态下,细粒子在人体呼吸系统不同部位的沉积分数(DF)和沉积数浓度.结果发现,核模态和爱根核模态DF在休息和运动状态下近似,积聚模态DF在运动时是休息时的2.49倍.肺部对核模态和爱根核模态总沉积分数(TDF)贡献最大,休息时约占48.17%,运动时约占54.23%,头部对积聚模态TDF贡献最大,休息时约占41.23%,运动时约占80.47%.冬季人体内颗粒物沉积数浓度明显低于春季,各部位中总沉积数浓度大小为:肺部气管支气管头部.与休息时相比,运动时肺部核模态沉积增多,气管及支气管和头部积聚模态沉积增多,且头部表现出空气质量越差,运动较休息增长越多的特点.地区间DF的差异主要由于生理参数不同,沉积数浓度的差异主要由于当地环境中粒子数浓度不同.     

北京大气中NO、NO2和O3浓度变化的相关性分析

臭氧（O₃）是城市污染大气中的首要光化学污染物,其变化规律与氮氧化物(NO_x=NO+NO₂)关系密切.采用49C臭氧分析仪和42CTL氮氧化物分析仪对北京城区O₃和NO_x浓度进行了连续观测,时间为2004-08～2005-07.结果显示,O₃和OX（O₃+NO₂）浓度在午后15:00左右出现峰值,NO_x呈双峰态日变化,在07:00和23:00左右出现峰值.不同季节污染物的浓度变化存在差异,O₃和NO_x浓度分别在夏季和冬季达到最大.NO_x浓度存在100×10^-9(体积分数)的“分界点”,NO_x低浓度时以NO₂为主,NO_x高浓度时NO占大部分.OX区域贡献和局地贡献存在明显的季节变化,前者主要受区域背景O₃的影响,在春季最大,后者主要受局地NO_x光化学反应的制约,在夏季最强,同时OX组分呈现显著的昼夜差异.     

北京大气中NO、NO2和O3浓度变化的相关性分析

臭氧(O3)是城市污染大气中的首要光化学污染物,其变化规律与氮氧化物(NOx=NO NO2)关系密切.采用49C臭氧分析仪和42CTL氮氧化物分析仪对北京城区O3和NOx浓度进行了连续观测,时间为2004-08～2005-07.结果显示,O3和OX(O3 NO2)浓度在午后15:00左右出现峰值,NOx呈双峰态日变化,在07:00和23:00左右出现峰值.不同季节污染物的浓度变化存在差异,O3和NOx浓度分别在夏季和冬季达到最大.NOx浓度存在100×10-9(体积分数)的"分界点",NOx低浓度时以NO2为主,NOx高浓度时NO占大部分.OX区域贡献和局地贡献存在明显的季节变化,前者主要受区域背景O3的影响,在春季最大,后者主要受局地NOx光化学反应的制约,在夏季最强,同时OX组分呈现显著的昼夜差异.     

支持向量机回归在臭氧预报中的应用

采用南京工业区2016年5月20日~8月15日这一高臭氧（O₃）期的O₃、O₃前体物和常规气象资料数据,利用支持向量机回归（SVMr）方法分别预报O₃的小时值、日最大值和最大8 h滑动平均值.结果表明,O₃小时值预报的相关系数（R²）为0.84,平均绝对误差（MAE）和平均绝对百分误差（MAPE）分别为3.44×10^-9和24.48,O₃前期浓度、紫外B波段辐射（UVB）和NO₂浓度是关键因子.O₃日最大值预报的主要因子是NO_x在07：00的浓度和UVB.预报O₃ 8 h时UVB和气温起重要作用.加入前体物项能够使O₃的预报精度提升10%~28%.与多元线性回归方法相比,SVMr对O₃浓度的预报有明显优势.     

远距离输送作用对南京大气污染的影响

为了研究近地层大气污染物远程输送对于南京地区的影响,结合南京北郊观测点的观测资料,对2008—2009年南京地区气团的后向轨迹进行了聚类分析,结果表明：O3质量浓度分布呈双峰型,分别于5—6月和8—10月达到了高峰,两年共计有36 d质量浓度超过了国家环境空气质量标准二级标准,其中两次峰值期间占81%和83%。NO2和SO2在冬季较其他季节质量浓度高。到达南京气流轨迹以东部气团（占总数37%）为主。在东部气团影响下,南京周边地区近地层O3、NO2和SO2质量浓度分别为99.5、54.0和76.6μg.m-3,大气污染物质量浓度均较高。从后向轨迹分析认为,与气团途经并携带了重污染的长三角地区近地层排放的气体污染物有关。相对于其他来向的气团,东部气团对于南京地区近地层的影响更重要。