北京市秋冬季大气环流型下的气象和污染特征

分析了北京市2013~2018年秋冬季（即当年11、12月和次年1、2月份）11种环流型的地面和垂直气象特征,归纳出5类大气环流条件,探讨了不同环流型下北京地区的大气传输规律以及环流型与北京PM_2.5污染之间的关系.在5类大气环流条件中,第I类（含北（N）、东北（NE）环流型,天数占比28%）和第Ⅱ类（含西北（NW）、反气旋（A）环流型,占33%）有利于传输扩散,以西北风为主,风向较稳定,风速大,边界层高度高;第Ⅲ类（含东（E）环流型,占7%）传输扩散条件居中,边界层内以东南风为主,风向变化大,风速中等;第IV类（含西南（SW）、西（W）、南（S）3种环流型,占12%）和第V类（含东南（SE）、均压（UM）、气旋（C）3种环流型,占20%）均不利于传输扩散,边界层内以偏南风为主,风速较小,边界层高度低,低层逆温较强,第IV类近地面风向较稳定,而第V类则风向变化大.不同环流型下气团传输至北京的路径存在差异,对北京空气质量产生潜在影响的周边地区随之发生变化.大气环流型与北京市秋冬季PM_2.5污染紧密关联,SW、UM、C、S和W是北京地区最易发生PM_2.5污染的环流型（平均污染发生频率>75%,平均重度以上污染发生频率>42%）,而在N、A、NE和NW环流型下污染发生频率最低.研究期间,PM_2.5污染极端严重的月份存在UM环流型占比显著增加的共同特点,而PM_2.5污染水平最低的月份N环流型占比增加近一倍.此外,PM_2.5污染变化相对于环流型变化存在一定的滞后性.     

两级后置纯膜MBBR的反硝化性能研究

为研究纯膜移动床生物膜反应器(MBBR)作为深度反硝化脱氮生物处理工艺的性能,采用两级纯膜MBBR反应器,以某市政污水处理厂二沉池出水为处理对象,以乙酸钠为外加碳源,经过278 d,从启动、处理效果和负荷、碳源利用效率等方面进行了中试。系统历经启动、稳定运行、碳氮比调整和低温运行4个阶段,结果表明:两级后置MBBR反硝化系统总出水ρ(NO_3~--N)5 mg/L; 10℃时第1级反硝化负荷为0. 45 kg/(m~3·d),第2级反硝化负荷为0. 03～0. 29kg/(m~3·d);在水温为9～28℃时,拟合负荷温度变化系数θ值为1. 026;反应器污泥产率系数为0. 520～0. 542 kg/kg(COD);系统负荷与C/N呈线性关系,C/N适宜控制在4. 0～4. 5,过低则会造成NO_2~--N积累且影响出水NO_3~--N浓度。反应器出水硝态氮浓度低,且脱氮负荷高,表现出较好的低温抗性。     

基于多旋翼无人机平台的大气PM2.5垂直结构观测技术

目的设计可用于大气边界层范围的大气污染观测平台。方法使用多旋翼无人机作为载体,集成多种大气污染物和气象要素的便携式检测设备,组建无人机观测平台。通过地面比对实验,保障所搭载的设备数据可靠,通过与大载荷系留气艇平台的垂直比对实验验证平台集成后的数据可靠性。结果对于重点观测指标PM_(2.5)而言,无人机和系留气艇所获取的垂直廓线表现出良好的一致性,各个航次的R2最低值为0.762,多数航次的组内相关系数为0.94以上。在2017年12月18日的案例中,无人机的观测数据表明,早上的大气垂直结构呈现了明显分层,0～200 m高度较为稳定的大气层结阻碍了污染物向上扩散,导致了近地面PM_(2.5)80μg/m~3的较高浓度,而下午的观测数据有助于解释污染消散。结论文中搭建的多旋翼无人机平台可以用于0～1000 m范围内的边界层观测,尽管个别航次数据和系留气艇平台仍存在差异,但现有观测结果已表明,该平台有助于研究人员了解污染事件的发生和消散,可以进一步推广应用。     

结合激光雷达观测与模式模拟的雾霾区域传输分析

以一次2015年1月3日至5日发生在中国中东部地区的严重雾霾事件为例,综合地基微脉冲激光雷达观测和WRF-Chem模式模拟的方法,揭示雾霾事件过程中的气溶胶颗粒物的跨区域传输特征。研究表明,徐州站点的激光雷达探测到1～3 km的外来颗粒物输入,在两次输入过程中,对当地总的气溶胶光学厚度贡献分别为43%和69%。WRF-Chem模式能够有效模拟预报PM_(2.5)浓度,但实测浓度为高值的区域出现低估现象。徐州地区在冬季易受来自山东西部、河南东部以及安徽北部的污染物的影响而引发雾霾,该区域需加强协作、联防联控。近年来我国冬季高空的风向具有规律性,且风速在逐年加快,雾霾从华北地区向华东地区的传输可能将变成常态。     

两种海洋硅藻透明胞外聚合颗粒物的产生及其生态学意义

透明胞外聚合颗粒物（transparent exopolymer particles,TEP）是一类由胞外多糖组成的透明胶状颗粒物质,对海洋生态系统碳循环具有重要意义。本研究以两种海洋硅藻布氏双尾藻（Ditylume brightwelii）和窄隙角毛藻（Chaetoceros affinis）为研究对象,研究了其在不同生长时期的TEP含量、TEP与叶绿素a（Chlorophyll a,Chl a）的关系及TEP的C:N。结果表明:两种硅藻在整个生长时期均产生TEP,且在不同生长时期的TEP含量不同。布氏双尾藻和窄隙角毛藻最大TEP产量分别在指数期、衰亡期。窄隙角毛藻单位细胞体积和单位Chl a所产最大TEP含量分别是184.91±14.03 fg Xeq./μm3、38.06±4.96 μg Xeq./μg Chl a,高出布氏双尾藻相应单位TEP含量的16倍和5倍。对两种硅藻的Chl a与TEP关系分析表明,在指数期会呈现TEP=α（Chl a）β的函数关系（布氏双尾藻:R2=0.98;窄隙角毛藻:R2=0.80）。两种硅藻TEP的C:N均高于Redfield比值（C:N=106:16）。说明TEP的产生具有种间差异性,且生长时期显著影响TEP产生效率。TEP的高含碳量对海洋碳循环有直接贡献。     

哈尔滨市大气细颗粒物污染特征及其毒性效应

为研究哈尔滨市大气细颗粒物的污染特征及其毒效应,分别采集PM_2.5、PM_1.0样品,分析其质量浓度、数浓度的变化分布特征以及对小鼠肺损伤的影响.结果表明：2017年全年PM_2.5、PM_1.0的质量浓度均呈冬高夏低趋势;PM_1.0质量浓度占PM_2.5总质量浓度的62%~85%,PM_1.0数浓度变化趋势为两边高中间低,且其大小与温度呈负相关,与相对湿度无显著相关性;研究大气颗粒物对小鼠肺损伤影响时发现,染毒组小鼠肺组织细胞中LDH、ACP、AKP、ALB增高,说明大气颗粒物PM_2.5和PM_1.0对小鼠肺组织细胞具有毒效应;肺灌洗液中MDA、NO、NOS水平升高,SOD活性下降,说明PM_2.5和PM_1.0都使机体发生氧化损伤,且PM_2.5和PM_1.0质量浓度增加,会使小鼠肺组织细胞毒效应增强,由此引发的机体氧化损伤程度增大.     

廊坊市开发区冬季颗粒物碳组分污染特征及来源分析

廊坊市是北京市及周边传输通道“2+26”城市之一.为研究廊坊市开发区冬季颗粒物中碳组分污染特征,于2018年1月5日—2月5日在廊坊市开发区国控点位同步开展PM_2.5及PM₁₀样品采集,使用DRI分析OC（有机碳）与EC（元素碳）的质量浓度.结果表明:廊坊开发区冬季ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）分别为（54.5±46.0）（91.0±58.2）μg/m3.PM_2.5中ρ（OC）、ρ（EC）分别为14.64、3.54 μg/m3,PM₁₀中分别为17.07、4.58 μg/m3;PM_2.5、PM₁₀中ρ（OC）与ρ（EC）相关性均较好,R2均为0.91（P < 0.01）,表明二者具有相似的来源;在PM_2.5和PM₁₀中OC/EC〔ρ（OC）/ρ（EC）,下同〕分别为4.46和4.16,ρ（SOC）（SOC为二次有机碳）分别为6.15和5.88 μg/m3,分别占ρ（OC）的42.1%和37.7%,表明二次污染较严重.碳组分丰度及主成分分析结果表明,PM_2.5与PM₁₀中碳组分来源基本一致,主要来源于汽车尾气、水溶性极性化合物、生物质燃烧及燃煤的混合源,柴油车排放,以及道路扬尘.后向气流轨迹聚类结果表明,颗粒物及碳组分质量浓度受途径内蒙古自治区及河北省中部、北京市南部气团的影响较大;对于碳组分来源,道路扬尘及汽车尾气受气团传输的影响较大,而生物质燃烧、燃煤等受气团传输的影响较小.研究显示,汽车尾气、燃烧源及道路扬尘为廊坊市开发区冬季碳组分的主要来源.      

DOC+CDPF对重型柴油车排放特性的影响

基于重型转毂试验平台对比研究国Ⅲ重型柴油车加装催化型连续再生颗粒捕集器(DOC+CDPF)前后的气态物及颗粒物排放性能,结果表明从市区循环、公路循环到高速循环,原车的CO、THC、CO_2及颗粒质量(PM)排放因子依次减小,NO_x及颗粒数量(PN)排放因子依次增大,颗粒数量浓度随粒径呈双峰分布并且以聚集态颗粒排放为主;加装DOC+CDPF后,各污染物排放因子均有所下降,且下降趋势从市区循环、公路循环到高速循环依次增大,从整个C-WTVC循环来看,CO排放因子下降70.36%,THC排放因子下降72.73%,CO_2排放因子下降17.00%,NO_x排放因子下降7.76%,PM、PN排放因子分别下降93.77%和98.91%,颗粒数量浓度随粒径仍呈双峰分布,但排放以核模态颗粒为主,并且聚集态峰值对应粒径减小.     

北京市建筑施工扬尘排放特征

颗粒物是北京市首要空气污染物,其排放控制是大气污染防治的重要内容,施工扬尘是北京市大气颗粒物的重要来源.由于人口增长及经济的发展,住宅及办公场地的需求不断增加,使得北京市房屋建筑施工面积居高不下,建筑施工扬尘污染受到越来越多的关注,但有关量化施工扬尘排放量及其对北京市空气污染贡献的研究相对较少.本文建立一套建筑施工扬尘排放量的估算方法,采用本地化排放因子估算了北京市2000~2015年建筑施工扬尘排放量,识别施工扬尘的排放特征和规律,并定量了排放量的不确定性范围.采用WRF/CMAQ模式系统模拟量化建筑施工扬尘对空气质量的影响,提出施工扬尘污染控制对策和建议,为环境决策提供参考.结果表明,多年来北京市建筑施工扬尘排放量呈波浪式上升,近年来施工面积有所回落,但仍处于高位,颗粒物排放量仍然较大,需要引起足够的重视;在时间分布上,夏季和秋季的施工扬尘排放量较大,在空间分布上,施工扬尘主要集中在城市功能拓展区和近郊区,与人类活动的外延和城镇化的逐步向外发展有关.建筑施工扬尘对全市环境空气中PM_(10)和PM2.5浓度贡献可达31.3μg·m~(-3)和9.6μg·m~(-3).通过污染控制情景设置和分析,本研究认为要使2030年施工扬尘排放得到较好地削减,应执行更加严格的绿色施工管理规程和加强施工环境监管.     

中国亚热带地区2000-2014年林火排放颗粒物时空动态变化

林火是森林生态系统重要干扰因子并对大气环境和人类健康有显著影响.该研究基于2000-2014年中国亚热带地区卫星火点数据,结合林业统计年鉴,估算各区域林火燃烧生物量,运用排放因子法,估算15年间中国亚热带地区林火排放颗粒物总量.研究结果表明,亚热带地区林火存在季节性差异,福建、广东、广西、湖南和江西林火主要集中在春、秋两季;贵州和云南林火主要集中在春季;浙江林火集中在春、夏两季.亚热带地区森林可燃物总燃烧量为333.92 Mt,污染物PM_2.5、OC、EC和TC总量分别为：698.33、338.18、40.04和378.22 kt,此外,各污染物排放在时间和空间上不均衡,各污染物排放量多集中在云南南部和东南部,湖南、贵州和广东交汇处,广东东南部和福建中部等区域;PM_2.5、OC、EC和TC在浙江、云南、贵州、湖南和江西呈显著增长趋势.林火释放PM_2.5与工业粉尘的排放比变化趋势总体呈上升趋势,说明森林火灾导致的颗粒物排放对大气环境影响力呈逐年增长趋势.该文通过对中国亚热带地区林火释放污染物的时空变化研究,为深入揭示林火对区域环境的影响提供数据支持.