郑州市PM2.5组分、来源及其演变特征

为探究郑州市PM_2.5主要来源以及季节差异特征,本研究于2019年进行PM_2.5周期采样,并分析PM_2.5中的无机水溶性离子、碳组分和元素浓度.结果表明,郑州市2019年采样膜样品的PM_2.5平均浓度为（67.0±37.2）μg·m^-3,冬季浓度最高,夏季最低.PM_2.5中主要组分依次为：硝酸根、铵根、硫酸根、有机物（OM）、地壳物质和元素碳,春秋季节受地壳物质影响较大,夏季主要受硫酸盐影响,冬季有机物与硝酸盐浓度显著增高.二次转化是硫酸盐和硝酸盐的主要来源,夏季受光化学反应贡献显著,冬季受高湿条件下的液相反应影响明显.NO₃^-/SO₄^2-和OC/EC的值表明郑州市PM_2.5受汽车尾气排放、煤炭燃烧以及生物质燃烧影响较大.源解析结果表明,2019年二次源贡献最高（49.8%）,其中在冬季贡献达到56.5%;一次源中,扬尘在春季（15.2%）和秋季（11.4%）占比略高,机动车源在夏季贡献最大（12.3%）,冬季受燃煤源影响较大（13.2%）.2014~2019年郑州市PM_2.5受二次源影响逐年升高;工业源、生物质燃烧源和燃煤源整体呈下降趋势.     

郑州市大气氨排放清单及驱动力分析

采用排放因子法建立郑州市分县区2017年大气氨排放清单,并实现1 km×1 km空间网格分配,同时进行2007～2017年氨排放趋势及1989～2017年氨排放驱动力相关性分析.结果表明,郑州市2017年氨排放量为18 143.3 t,排放强度为2.4t·km^-2,农业源为主要排放源(63.4%),逸散源次之(11.3%);农业源中畜禽养殖氨排放主要来自蛋禽、肉猪和奶牛养殖;排放量前三的区县为登封市、荥阳市和新密市,分别占总量的19.3%、16.5%和15.6%;空间上郑州市南部及中西部地区排放量较高,东北部地区排放量较小; 2007～2017年各区县氨排放整体呈下降趋势,1989～2017年郑州市氨排放呈类似环境库兹涅茨曲线趋势,即氨排放整体上随着人均GDP和城镇化率上升而先增加再下降.     

郑州市春季大气污染过程VOCs特征、臭氧生成潜势及源解析

利用GC5000在线气相色谱仪于2018年4月15日～5月15日对郑州市城区环境大气挥发性有机物(VOCs)进行监测,开展其污染特征、臭氧生成潜势(OFP)和来源解析研究.结果表明,监测期间,郑州市春季VOCs平均体积分数为40.26×10^-9,非污染日和污染日VOCs平均体积分数分别为35.82×10^-9和44.12×10^-9,污染日相较非污染日增长23%;VOCs物种对OFP的贡献表现为烯烃>芳香烃>烷烃>炔烃;源解析结果显示监测期间郑州市VOCs主要来源是LPG源(66.05%)、机动车源(47.39%)、工业溶剂源(37.51%)、燃烧源(37.80%)和植物排放源(11.25%),且污染日的LPG源和植物排放源的贡献率较非污染日增长22.92%和68.50%.     

郑州市民运会期间大气PM2.5改善效果评估

利用2019年8月5日至9月30日大气污染物和颗粒物组分在线数据,评估郑州市少数民族运动会空气质量管控效果.根据政府管控措施的实施时间,将研究时期分为管控前(8月5～24日)、管控中(8月25日至9月18日)和解除管控后(9月19～30日).相较管控前,管控中PM_2.5平均浓度增加2.3μg·m^-3,解除管控后PM_2.5的浓度增加了11.7μg·m^-3,解除管控后PM_2.5浓度增幅高于管控中,表明管控措施对颗粒物有显著的减排效果.从颗粒物组分来看,研究期间郑州市主要组分依次是有机物、硝酸根、铵根、硫酸根和地壳元素.相比于管控前,管控期间PM_2.5组分中有机物和硝酸根占比分别上升3.9%和0.9%,硫酸根、铵根和地壳元素的占比下降了1.1%、 1.9%和2.2%.利用正定矩阵因子分解法解析颗粒物来源,结果表明二次硫酸、二次硝酸、二次有机气溶胶、机动车源、工艺过程源、扬尘和燃煤是PM_2.5主要来源.管控对一次源中的扬尘、燃煤和工业效果显著...     

郑州市VOCs组分排放清单及其臭氧生成潜势

基于人为源挥发性有机物(VOCs)活动水平统计和源成分谱梳理,采用排放因子法,建立了郑州市2016年VOCs组分排放清单,评估了各类源臭氧生成潜势(OFP).结果表明, 2016年郑州市人为源VOCs排放总量为96 215.3 t,排放量最高的是道路移动源(29.7%),其次是有机溶剂使用源(28.1%);排放量最高的组分是烷烃(29.8%),其次是芳香烃(29.0%).郑州市人为源VOCs的OFP为341 291.0 t,贡献最高的排放源是道路移动源(30.5%),其次是溶剂使用源(28.8%),其中轻型汽油车、内墙涂料使用、机动车表面涂层、加油站装卸油和非金属矿物制造是OFP的主要次级排放源,也是郑州市降低臭氧污染时需重点管控的VOCs排放源.对于VOCs种类而言,贡献较高的是芳香烃(42.8%),其次是烯烃(38.9%),未来应加强对间/对-二甲苯、丙烯和乙烯等物种排放来源的控制.     

2019~2021年河南省区域背景臭氧浓度估算

厘清臭氧（O₃）区域传输和本地生成贡献对控制O₃污染有重要意义.为量化区域背景O₃浓度及其时空变化,采用包括主成分分析（PCA）和TCEQ法在内的多种方法,以河南省为案例进行了综合研究.基于2019~2021年河南省59个国控站监测数据,使用4种方法估算区域背景O₃浓度.方法1是传统方法,进行O₃单变量-多站点的PCA分析.方法2使用二氧化氮和气象参数作为约束条件,进行多变量-单站点的PCA分析.方法3将PCA和多元线性回归（MLR）结合,借鉴源解析思想,确定区域背景贡献.方法4为TCEQ法,将观测的最低O₃-8h浓度作为区域背景.结果表明,方法1和方法2估算的区域背景ρ（O₃-8h）基本相等,方法3和方法4估算的浓度比方法1低约37~60 μg·m^-3. 2019~2021年,方法1~4估算的区域背景ρ（O₃-8h）变化分别为1.6、 -13.4、 5.9和-3.5 μg·m^-3.多种方法平均估算结果表明,2019~2021年河南省区域背景ρ（O₃-8h）分别为82.0、 79.0和79.7 μg·m^-3,分别占区域O₃-8h总量的75.9%、 76.4%和78.7%. 4种方法估算的区域背景O₃都有明显的季节变化,呈夏季 >春季 >秋季 >冬季的特征.     

改性玉米芯表面特征及其对氨氮的吸附作用研究

采用磷酸改性和热处理的方法对玉米芯进行改性,通过BET和SEM分析改性前后玉米芯的表面结构变化,研究其对氨氮的吸附性能,以及对河水中污染物的去除效果。结果显示:经过改性,玉米芯的比表面积增大了16.5倍,孔径减小了4.5%,孔容增大34%;粒径减小有利于改性玉米芯对NH_4~+-N吸附效果的提高;Langmuir吸附模型能够更好地描述其对NH_4~+-N的吸附效果,理论最大吸附量为3.97 mg/g;在30℃、150 r/min下恒温振荡24 h,对河水中的NH_4~+-N、NO_3~--N、NO_2~--N、TN和COD的去除率分别为12.31%、21.38%、100%、21.69%和20.57%,该成果对于河道污染治理具有一定的指导意义。     

郑州市PM2.5中有机酸的污染特征、来源解析及二次生成

大气颗粒物中的有机酸广泛参与大气中的各种物理化学反应,对二次有机气溶胶和霾的形成贡献极大,因此分析颗粒物中有机酸的浓度分布特征、评估其污染来源、探究其二次生成,对深入研究有机气溶胶及其二次转化具有重要意义.在郑州市不同季节采集大气细颗粒物（PM_2.5）样品,识别并定量二元酸类、脂肪酸类和树脂酸类有机酸共30种,探究其浓度分布特征、季节变化、来源贡献及二次生成.定量的二元酸类以丙二酸（di-C₃）和琥珀酸（di-C₄）含量最为丰富,并且表现出明显的季节变化特征：夏季 > 秋季 > 冬季 > 春季;脂肪酸类表现出明显的双峰优势,以棕榈酸和硬脂酸（C₁₈）最为丰富,季节变化特征为冬季最高,春季最低.利用主成分分析结合多元线性回归（MLR）方法对郑州市PM_2.5中的有机酸进行来源解析,结果表明,35%的有机酸来自于燃烧源和交通源,24%来自于烹饪源、23%来自于二次生成以及17%来自于天然源.利用标记物种的比值（如di-C₃ /di-C₄、F/M和C_18：1 /C₁₈）探究有机气溶胶二次形成及其老化过程.结果表明,夏季光化学反应剧烈,有机气溶胶老化或二次生产比例较高,冬季光化学反应较弱,有机气溶胶老化程度较低.采用相关性分析与MLR相结合的方法,量化了气相氧化和液相氧化对二元酸形成的相对贡献,气相氧化在采样过程中起主导作用,占比为58%,特别是夏季,占总二次转化的61%.     

郑州市大气中气态元素汞的浓度及分布特征研究

2015—2016年在郑州市8个行政区布设80个采样点,监测分析气态元素汞(GEM)浓度分布特征。结果表明,郑州市GEM小时平均质量浓度范围为2.50 ng/m~3～17.4 ng/m~3,平均值为(8.91±1.68)ng/m~3;日间GEM浓度高于夜间,12:00—15:00达到最高值,早晨降至最低值;四季GEM平均浓度由高到低为冬季春季秋季夏季;8个行政区的GEM平均浓度由高到低为金水区郑东新区经开区高新区管城回族区惠济区中原区二七区;不同功能区GEM平均浓度由高到低为工业区交通区商业区高教区行政区住宅区。     

1961~2019年黄河流域大气自净能力指数变化特征分析

利用2015~2019年环境空气质量监测数据和黄河流域73个站点1961~2019年的气象观测资料,对11个站点的大气自净能力指数的适用性及其与环境空气质量之间的关联性进行了验证,并分析了黄河流域大气自净能力指数的时空变化特征及影响因子.结果表明,1961~2019年黄河流域大气自净能力指数整体呈下降趋势,下降速率为每10a下降0.18t/（d×km²）,平均值为4.44t/（d×km²）,且在1969年达到最大值,为5.32t/（d×km²）,2011年达到最小值,为3.81t/（d×km²）;黄河流域73个站点中有64个站点大气自净能力指数呈下降趋势,50个站点呈显著和极显著下降趋势.从年内变化看出,黄河流域大气自净能力指数最高值出现在4月,为5.30t/（d×km²）,最低值出现在1月,为3.48t/（d×km²）.在年空间分布上,黄河流域大气自净能力指数分布以青海西南部,山东、四川大部分地区,内蒙古、宁夏以及甘肃少部分地区,陕西西安,山西的五寨和右玉等大气自净能力较好,大气自净能力指数在4.69~7.18t/（d×km²）,其余地区大气自净能力相对较差.影响因子中,混合层高度与大气自净能力指数呈极显著正相关,相关系数为0.63（n=4307）;小风日数与大气自净能力指数呈极显著负相关,相关系数为-0.78（n=4307）,日平均风速³2.5m/s的日数及日平均风速³5.5m/s的日数与大气自净能力指数均呈极显著正相关,相关系数分别为0.78和0.55（n=4307）;降水日数与大气自净能力指数呈极显著正相关,相关系数为0.18（n=4307）,中雨及以上日数与大气自净能力指数呈显著正相关,相关系数为0.03（n=4307）,黄河流域小雨对大气自净能力的影响明显高于中雨.逐步回归分析显示,大气自净能力指数主要受日平均风速³2.5m/s的日数、降水日数和混合层高度的综合影响,其中,日平均风速³2.5m/s的日数对大气自净能力指数的贡献率最大,其贡献为正.