CMAQ-DDM-3D在细微颗粒物(PM2.5)来源计算中的应用

应用M M5 (Fifth-Generation NCAR/Penn State Mesoscale Model)-Models-3/CMAQ(Community Multi-Scale Air Quality)空气质量模拟系统对京津冀地区进行了模拟,分别采用Brute Force方法和DDM-3D(Decoupled Direct Method in 3 Dimensions)技术对两个代表性城市石家庄、北京的PM2.5来源进行了分析计算.结果表明,两种方法的计算结果具有显著相关性,相关系数在0.950～0.989之间;其次,在某一地区浓度贡献较低的情况下,两种方法的计算结果非常接近,但随着浓度贡献的增加,Brute Force方法的计算结果逐渐高于DDM-3D方法,直线拟合的斜率在1.14 ～2.05之间.以石家庄为例,Brute Force和DDM-3D方法估算的河北南部地区排放的浓度贡献分别为54.7％和64.4％,相差10％左右.浓度贡献空间分布的对比表明,Brute Force方法计算出的浓度影响范围更大,出现某些离散的负值点,或某些负值点与很大的正值点相邻,反映了数值计算带来的计算误差;相比之下,DDM-3D方法的计算结果则更为合理.     

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。     

华中地区供水水库抗生素抗性基因的季节变化及影响因素

为明确华中地区饮用水水源地抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）的赋存特征,本研究选取了11个大型饮用水水源地,分别于2019年秋季和2020年夏季对整合子基因intI1和19个ARGs进行了定量.结果表明,水库环境中ARGs的丰度并不随时间产生明显变化.四环素类、磺胺类及β-内酰胺类耐药基因是华中地区供水水库的优势基因.选取的2种磺胺类ARGs sul1及sul2丰度和检出率均处于较高水平,表明这两种基因是水库环境的优势基因.耐多粘菌素基因mcr-1并未检出,表明我国抗生素限用政策已取得一定效果.与其他环境介质相比,水库环境中ARGs丰度处于较低水平.相关性分析结果显示水质指标与ARGs有一定相关性,表明水质指标可以成为水库环境中ARGs污染的指示指标.由于碳青霉烯类抗生素用量受到严格限制及其易降解的特性,其相应ARGs丰度及检出率均较低;四环素类耐药基因与其他类耐药基因关系密切,基因的水平转移可能是导致该现象的重要因素;intI1虽然整体上与ARGs相关性不强,但仍可能是导致水库环境中个别基因传播扩散的重要因素.     

我国典型钢铁工业城市夏季臭氧污染来源解析研究

邯郸与其周边城市相比,臭氧(O3)污染最为严重.基于观测数据分析夏季邯郸O3浓度的时空特征,结果显示:观测期间邯郸O3超标天数比率为86.7％,各区县O3浓度分布存在差异,高温、低湿和偏南贴地气团传输是此次O3连续污染的主要成因.继而,以CAMx-OSAT模型模拟方法进行O3来源解析,溯源分析显示:邯郸O3污染具有明显...     

抚顺西露天矿与典型平原冬季逆温特征的比较

利用现场采集的数据,通过统计分析,得出抚顺西露天矿及其周围平原地区冬季逆温特征,并简单分析了其成因。对两者进行比较,得出了在露天矿坑特殊的地形及小气候条件下形成的逆温现象与典型的中纬度大陆地区逆温的差异及这种差异形成的原因。     

类氧化硅气凝胶吸附材料的制备及其吸附性能

以有机硅高沸物和Na₂SiO₃·9H₂O为原料,采用溶胶-凝胶法制备出疏水性的类氧化硅气凝胶吸附材料。采用透射电子显微镜、傅里叶变换红外分析仪和比表面与空隙度分析仪对该吸附材料的结构进行表征。表征结果显示,该吸附材料呈海绵状多孔结构,比表面积为294.48 m²/g,孔径分布较宽（为2 ~140 nm）,平均孔径为8.95 nm。实验结果表明：采用该吸附材料常温下静态吸附处理质量浓度为10 mg/L的罗丹明B（RhB）溶液,在类氧化硅气凝胶吸附材料加入量50 g/L、静态吸附时间5 h的最佳静态吸附工艺条件下,RhB去除率为98.8%,吸附后RhB质量浓度为0.124 mg/L;采用该吸附材料常温下动态吸附处理质量浓度为15 mg/L的RhB溶液,吸附4 h后开始穿透,吸附7 h后完全穿透。穿透时间较长,表明该吸附材料具有较大的吸附容量。     

技术进步和结构调整对能源消费回弹效应的估算

我国能源消费面临着满足经济增长和降低能耗的双重压力,提高能源利用效率迫在眉睫。那么,提高能源利用效率能节约能源消费量吗?文章基于我国1992-2011年数据对我国技术进步的回弹效应进行了实证分析,结果表明,技术进步所导致的能源效率提高能节约能源消费量,但能源消费的回弹效应显著存在,我国能源消费的回弹效应介于9%-75%之间。在此基础上,本文对能源效率的回弹效应进行扩展,提出能源效率的回弹效应包括技术进步的回弹效应和结构调整的回弹效应两部分,理由是:根据现有能源效率分解方面的经验研究,能源效率提高可以分解为两种效应,一是技术进步效应;二是结构调整效应。因此,能源效率的回弹效应也可以分解为两种效应,即能源效率的回弹效应是指通过技术进步和结构调整可以提高能源效率,进而节约能源消费量,但技术进步和结构调整也会促进经济的快速增长,从而对能源产生新的需求,部分地抵消了所节约的能源。最后,基于中国1992-2011年数据的测算结果表明,结构调整的回弹效应要远大于技术进步的回弹效应,技术进步所带来的能源效率提高同样能节约能源消费量,能源消费的回弹效应也显著存在,由结构调整所带来的能源效率提高对节约能源贡献不大,不同年份中结构调整的回弹效应呈现出较大波动,绝大部分年份中的结构调整回弹效应处于两种极端情况,即大于100%或为负值。     

北京市典型区域夏季降水及其对大气污染物的影响

通过采集北京市典型区域2015年夏季大气降水样品,分析研究了大气降水的理化特性,典型降水过程化学组分的变化特征、成因以及对大气污染物的影响.结果表明,北京市典型区域夏季降水pH值范围为5.15~7.34,雨量加权平均值为6.21,酸雨率极低.降水中污染元素Cd、Ca和Mn呈现中度富集,Cu、Zn、Pb和S呈现严重富集;Ca和S是降水中主要污染元素,分别占总污染元素浓度的45.43%和43.93%,Zn、Mn、Cu、Pb和Cd是降水中主要重金属污染元素,占总污染元素浓度的1.32%.降水速率不同的降水对大气污染物的影响作用也有所不同.降水速率较大的降水对PM_(2.5)的清除作用较小,对SO_2、NO_2和O_3的清除作用较大,且影响机制表现为4个重要过程:大气污染物的清除、累积、累积和清除、清除.降水速率较小的降水主要以云内雨除为主,对PM_(2.5)、SO_2、NO_2和O_3的云下清除作用较小,且影响机制表现为:污染物的清除、清除和累积、累积、以及清除为特征的4个重要过程.降水速率较大的降水对大气污染物的清除作用大于降水速率较小的降水.     

基于扩散模式反演的橡胶轮胎制造行业VOCs排放特征

选取我国华北地区某轮胎制造企业为研究对象,针对其挥发性有机物(VOCs)排放,开展了VOCs外场观测试验,并通过ISC3模式反演获得该企业VOCs排放源强.观测结果表明,厂外上风向背景点和下风向受体点之间存在显著的VOCs浓度差异和化学组分差异. 20种潜在排放污染物在背景点和受体点TVOCs浓度平均值分别为53. 8μg·m~(-3)和127. 5μg·m~(-3),背景点化合物以丙烷(7. 2μg·m~(-3))、丙酮(7. 5μg·m~(-3))、壬醛(12. 7μg·m~(-3))、丁烷(4. 9μg·m~(-3))和乙醛(2. 7μg·m~(-3))为主;受体点化合物以壬醛(43. 5μg·m~(-3))、丙烷(11. 4μg·m~(-3))、乙醛(7. 4μg·m~(-3))、己烷(11. 9μg·m~(-3))和丁烷(7. 3μg·m~(-3))为主.背景点和受体点VOCs差异(Δc)为该企业潜在排放的VOCs贡献,以烷烃(31. 39%)和含氧挥发性有机物(33. 15%)为主.继而,本文利用ISC3模式,基于观测期间气象条件,获得了每次试验每个受体点的浓度与源强的关系系数,并基于该关系系数计算了该企业的VOCs排放源强.反演结果显示,该橡胶轮胎制造厂VOCs年排放量平均值为(152. 8±188. 2) t,以壬醛、甲苯、正己烷、丙烷和苯为主,折合VOCs排放因子约每条轮胎101. 9 g.本文反算的排放因子与AP42接近,远低于我国推荐的排放因子数值.以此排放因子计算,当前我国轮胎制造行业VOCs排放量约为62. 13 kt·a~(-1),主要分布在山东省28. 70 kt·a~(-1)和江浙沪地区20. 5 kt·a~(-1),该行业VOCs排放对O3存在较为重要的贡献,其臭氧生成潜势约为130. 87 kt·a~(-1),而对二次有机气溶胶生成潜势较小,仅为0. 86 kt·a~(-1).     

基于Brute-Force方法的京津冀区域夏季臭氧反应机制

近年来京津冀区域夏季臭氧（O₃）体积分数仍居高位,轻中度污染频繁发生,相关反应机制研究亟需开展.利用WRF-Chem模式对该区域2018年夏季代表月O₃浓度进行模拟,并基于Brute-Force方法探究了区域层面前体物减排的O₃变化.O₃在不同排放情景的变化表明,该区域O₃反应机制以VOCs控制区与非敏感区为主,VOCs控制区主要聚集京津冀中部,呈南北带状分布,面积占比15.60%~26.59%.区域各市城区的O₃浓度对前体物排放的相对响应强度（RRI）具有很大的空间差异性,对于VOCs,RRI_VOC在0.03~0.16范围内;而对于NO_x,RRI_NO_x在-0.40~0.03范围内.纬度越高的城区,RRI值越剧烈,表明了越为显著的区域输送影响.前体物排放强度高的城区,RRI_NO_x值越低,暗示RRI_NO_x对当地NO₂浓度的负向依赖;但RRI_VOC与NO₂水平无明显关联,更依赖于对前体物相对丰度（VOCs ：NO_x）.RRI_VOC与RRI_NO_x比值在多数城市表现为负值,VOCs协同减排以抑制O₃浓度恶化十分必要;该比值的绝对值在工业化和城市化高的城市远低于普通中小城市,意味着这些城市VOCs协同减排的要求将更高.然而,即使在前体物50%减排下,区域各城市O₃浓度改善仍然有限,毗邻省份的区域外联合治理也依然重要.