天津大气稳定度特征及基于湍流扩散系数优化的空气质量数值模拟研究

空气质量模式中湍流引起的垂直混合与湍流扩散系数K密切相关.为避免针对强稳定边界层计算中可能出现“无湍流大气”(即K=0)的异常结果,模式通过预设最小湍流扩散系数Kzmin,定义了K值的下限.检验表明天津空气质量模式整体模拟效果较好,但02:00—08:00存在系统性偏高的问题.针对这一问题,本文在天津大气稳定度特征分析和模式评估基础上,利用气象塔和系留获取真实湍流扩散系数,试验性修正重污染期间Kzmin取值,以期探索提升稳定层结条件下天津空气质量模式PM_2.5模拟能力.结果表明：天津不同大气层结稳定度占比分别为4.91%(强不稳定)、9.33%(不稳定)、18.86%(弱不稳定)、50.29%(中性)、13.00%(较稳定)和3.61%(稳定).大气稳定条件下PM_2.5浓度(62.6μg·m^-3)相较不稳定和中性条件(38.8μg·m^-3)升高61.3%,02:00—08:00稳定大气层结占比显著提升(28.2%),模式对该时段PM_2.5浓度模拟存在系统性高估现象(9.3%)....     

天津夏季郊区VOCs对臭氧生成的影响

挥发性有机物是O₃重要的前体物之一,在O₃生成方面起着决定性作用.为研究天津郊区VOCs特征及其对O₃生成的作用,利用SyntechSpectras GC955在线监测系统监测天津市津南区54种VOCs的浓度,并结合最大增量活性因子计算VOCs的臭氧生成潜力.结果表明,2018年7月津南区VOCs总浓度为（32.33±23.77）μg·m^-3,其中烷烃质量浓度最高,芳香烃和烯烃次之,炔烃最低,丙烷、乙烯和甲苯分列VOCs质量浓度的前3位.观测期间TVOC的OFP为107.81 μg·m^-3,烯烃对OFP的贡献最大,为55.80%,乙烯、异戊二烯和甲苯分列OFP贡献率的前3位.后向轨迹分析表明,不同来向和性质的气团下TVOC及其OFP不同.VOCs/NO_x体积分数比值估算表明,观测期间O₃生成对VOCs较为敏感.乙苯/间,对-二甲苯和乙烷/乙炔等特定物种对浓度比值的变化表明,3次O₃污染过程均伴随VOCs的老化过程.     

天津黑碳气溶胶潜在来源分析与健康风险评估

采用2010~2013年BC连续在线观测资料,分析天津地区BC的季节分布、潜在来源及其健康效应.结果表明,2010~2013年BC气溶胶浓度平均值为（4.49±3.26）μg/m³,秋季浓度最高,为6.31μg/m³,冬季和夏季次之,春季最低,为2.59μg/m³.各季节BC浓度的日变化特征类似,均呈早晚双峰分布,早间峰值高于晚间,且夜间高于日间.混合层高度和近地层风从垂直和水平两方面影响BC的时空分布,各季节作用强度并不相同.浓度权重轨迹分析表明天津高浓度BC的主要贡献区域为河北、山东、河南等华北平原地区.此外,秋季内蒙古中部和山西北部等西北区域也会影响天津.天津城区各季节成人和儿童的致癌风险（CR）均高于EPA给定的可接受风险水平（10^-6）,非致癌风险水平较低,秋季因高浓度BC引发的呼吸系统死亡率相对风险为1.118,需要引起高度关注.     

天津市PM2.5中二次硝酸盐形成及防控

二次硝酸盐是PM_2.5中的重要二次无机离子组分,为了解PM_2.5中二次硝酸盐的形成及防控途径,基于天津市城区点位2018~2019年高时间分辨率的PM_2.5在线监测数据,对气溶胶颗粒物的离子组分、pH值、NH₃-NH₄⁺和HNO₃-NO₃^-浓度分布以及硝酸铵形成的敏感性进行了研究.结果表明,天津PM_2.5平均浓度为58μg·m^-3,PM_2.5中主要离子组分为NO₃^-、NH₄⁺、SO₄^2-、Cl^-和K⁺,在PM_2.5中的占比分别为18.4%、11.6%、10.3%、3.3%和2.6%,PM_2.5及主要组分浓度均在采暖季高、非采暖季低.气溶胶颗粒物整体呈现弱酸性,平均pH值为5.21,季节分布为春冬季节高、夏秋季节低,日变化趋势表现为早间（00：00~08：00）低,其他时间略高.NH₃和HNO₃的平均浓度水平分别为16.7μg·m^-3和1.2μg·m^-3,NH₃浓度在每年的4~9月相对较高,10月~次年2月浓度相对较低;HNO₃浓度水平月际变化不明显.除夏季外,其他季节NH₃浓度均为早晚较高,其他时段较低;HNO₃浓度整体呈现白天相对略高,晚上相对略低的特点.不同pH值下NH₃与NH₄⁺、HNO₃与NO₃^-的浓度分布呈现明显的非线性关系,早晚NH₄⁺与NO₃^-的浓度均较高,pH值与NH₃和NH₄⁺以及HNO₃与NO₃^-的浓度分布均为非线性.敏感性图表明,2018~2019年天津市硝酸铵的形成主要处于HNO₃敏感区域,部分处于NH₃&HNO₃敏感区域.从季节分布上看,春季、秋季和冬季硝酸铵的形成主要处于HNO₃敏感区域,夏季硝酸铵的形成主要处于HNO₃和NH₃&HNO₃敏感区域.为有效减少天津市PM_2.5中二次硝酸盐的形成,春季、秋季和冬季主要开展HNO₃前体物（NO_x）的控制,夏季主要开展HNO₃前体物（NO_x）和NH₃的协同控制.     

2000~2020年天津PM2.5质量浓度演变及驱动因子分析

基于中国大气成分实时追踪数据集、天津气象局和生态环境局长序列PM_2.5质量浓度和气象观测,结合MEIC排放清单和环境模式构建的细颗粒气象条件扩散指数,研究2000～2020年天津地区PM_2.5质量浓度演变规律及驱动因子,以期更科学地分析气象对大气环境影响,为“十四五”期间深度环境治理提供支撑.结果表明,2000～2020年天津PM_2.5质量浓度呈现3个阶段变化,第一阶段2000～2007年,呈现持续地上升,其变化速率为4.58μg·（m³·a）^-1,该阶段排放量的快速增加是主导因素,其作用是气象条件年际波动影响的4倍,排放量增加使得PM_2.5质量浓度增加45.3%;第二阶段为2007～2013年,该阶段PM_2.5质量浓度呈现波动变化,出现了两个浓度峰值年（2007年和2013年）,该阶段排放稳定,气象条件年际波动对PM_2.5质量浓度年际波动产生重要影响,两者相关系数0.81;第三阶段为2013～2020年,PM<...     

天津冬季大气中PM2.5 及其主要组分的污染特征

研究了天津冬季中心城区、工业区和滨海区大气中PM_2.5 及其水溶性无机离子和含碳组分的污染特征.结果表明,天津冬季PM_2.5 污染严重,平均质量浓度为223µg/m³,其中有机物、SO₄^2-和元素碳是含量较高的3 种组分,分别占PM_2.5 总质量的23.4%, 13.1%,12.8%.PM2.5浓度及其化学组成空间分布较为均匀,但工业区受局部排放源的影响,含碳物质污染突出;SO₄^2-、NO₃^-、C_l^-、NH₄⁺和K⁺约占离子总量的90%,阴、阳离子未达到平衡状态,酸性阴离子过剩;有机碳与元素碳的浓度比为1.4,低于国内其他城市;有机碳主要来自污染源的直接排放,二次有机碳的含量约为27%&#8764;37%;机动车尾气、燃煤是PM2.5 的主要排放源,海盐粒子的贡献甚微.     

天津典型河流沉积物潜在毒性的离体生物效应评价

采用成组离体生物效应标记方法,包括鼠肝癌细胞H4IIE 测试、双杂交酵母测试和SOS/umu 测试,对天津地区的北塘排污河、永定新河和大沽排污河沉积物样品进行潜在的生物毒性筛选和评价.结果表明,3 条河流沉积物中芳烃受体效应以2,3,7,8-四氯代二毒性当量(TEQ)表示为19~1227ng/kg;类雌激素效应以17β-雌二醇当量表示为40~6203ng/kg;直接、间接遗传毒性以诱导率表示分别为1.1~3.7 和1.0~2.2.与国内外相关研究比较发现,3 条河流均存在芳烃受体活性物质、类雌激素物质和遗传毒性类物质相当水平的累积,重点污染河段为北塘排污河出口闸、永定新河的唐津高速路桥河段、大沽排污河的巨葛庄和唐港桥2 个河段.同时,永定新河的上游和北塘排污河的上游分别存在较高的芳烃受体效应和类雌激素效应.     

天津地区表层土中芳香烃污染物化学组成及分布特征

分析了天津地区不同环境功能区土壤中多环芳烃污染物的化学组成及其分布状况,并对其可能的污染源作初步分析.结果表明,天津地区不同环境功能区表层土壤样品中均分布有多种类型的烃类污染物,已经检测到的多环芳烃化合物主要包括萘、苊、苊烯、联苯、菲、惹烯、芴、二苯并呋喃(氧芴)、二苯并噻吩(硫芴)、萤蒽、芘、(艹屈)、苯并芴、苯并蒽、苯并萤蒽、苯并芘、(艹屈)、二苯并[a,h]蒽、茚并[1,2,3-cd]芘、苯并[g,h,i](艹屈)、三芳甾烷等系列数100种单体化合物,含量较高的主要有菲、甲基菲、萤蒽、芘、(艹屈)等.这些化合物的组成存在地域上的差异,同一地区不同土地使用情况、不同周围环境的样品中多环芳烃的组成特征也存在较大的差别,表明土壤中多环芳烃的污染源比较复杂,其中主要包括矿物油输入、化石燃料燃烧及木柴燃烧产物等,不同环境功能区各种污染源的贡献存在一定差别.      

天津表层土壤PAHs分子标志物参数的空间特征

以天津地区为例,在选取分子标志物的基础上,应用地统计学方法探讨了多种多环芳烃(PAHs)分子标志物的空间特征,并在此基础上探讨污染源空间分布状况.结果表明,分子标志物的计算和空间分布的模拟,可以帮助识别复杂情况下污染来源的分布情况.通过对天津地区表层土壤PAHs 6种分子标志物参数空间分布的研究,发现天津地区主要的PAHs污染源是煤燃烧源,在天津绝大部分地区都有分布.而石油源和交通污染源主要分布在中部和滨海地区,2 种污染源有一定的重叠.在远郊县的边界地区,有一定的木柴污染源分布.     

生态环境监理——天津市大港区的探索

环境保护包括污染防治和生态保护两大方面 ,目前 ,在污染源治理取得明显效果 ,生态环境遭受不同程度破坏的情况下 ,实施生态环境监理势在必行。大港区环保局就生态环境监理开展了探索性的工作。