VOCs源强不确定性对臭氧生成及污染防治影响的模拟分析

本文基于三维区域空气质量模式WRF-Chem,通过修改模式化学模块,量化输出过程量和诊断量,提供了一种定量分析挥发性有机化合物(VOCs)源强不确定性对O3生成影响的方法.为无法定量计算VOCs源强导致的臭氧生成率[P(O3)]偏差,以及由此对O3体积分数分布和污染控制相关联的VOCs敏感区和NOx 敏感区分布的误判提供了方法参考.采用标准统计参数对WRF-Chem模式的气象场与污染场模拟性能进行了评估,相关指标均优于前人结果.以INTEX-B(intercontinental chemical transport experiment-phase B)人为源、FINNv1(fire inventory from NCAR version 1)生物质燃烧源和 MEGAN(model of emissions of gases and aerosols from nature)生物源作为基准源,并以卫星观测数据作为约束,对排放源进行改进,评估了源改进前后臭氧生成率[P(O3)]、O3体积分数和O3控制敏感区指标(Ln/Q)的变化情况.仅人为VOCs(AVOCs)源增加68％后,P(O3)模拟峰值增升比例达13％～82％,以北京观测站点为例,P(O3)模拟月均峰值增加42％(22.5×10-9 h-1).对P(03)形成贡献比例最大的主要化学反应是HO2+NO(占比约68％),AVOCs源增加68％后,该反应贡献比例下降至65％.在改进源下,P(O3)普遍增加达到2×10-9～4×10-9h-O3各季节增幅较大的区域均主要集中在京津冀、长三角和珠三角中心城市及周边区域,与我国大型城市区基本都是VOCs敏感区的结论一致.整体而言,VOCs源强改进后,Nox敏感区O3体积分数增加幅度不大,不超过4×10-9,而部分VOCs敏感区增幅超过20 x10-9.VOCs源强的不确定性会影响O3形成过程中Nox和VOCs敏感区的判断,特别是VOCs源强明显低估会夸大VOCs敏感区的范围,从而降低O3调控对策的有效性.     

Ozone measurements along vertical transects in the Alps

To investigate the vertical profiles of air pollutants in the boundary layer, aircraft and balloon-born measurements and measurements using a cable car as an instrument platform have been performed in different parts of the Alps. This on-line monitoring of atmospheric pollutants requires expensive and sophisticated techniques. In order to control ambient air quality in remote regions, where no infrastructure like power supply is available, simple instruments are required. The objective of this study, which was coordinated and evaluated by the GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit was first, to investigate the vertical distribution of ozone in different parts of the Alps and secondly, in addition to continuous analyser measurements, to test monitoring by means of two types of passive samplers. The selection of these samplers — one for one week use and another one for two week application — was based on a passive sampler intercomparison done in a preliminary study one year earlier.     

Trends of air pollution in the Fichtelgebirge Mountains, Bavaria

We analyzed 13 years of hourly measurements of SO₂, NO_x, and O₃, at forest ecosystem research sites in SE Germany. A quasi-continuous data record was obtained by combining data sets from two locations. Before interpreting trends in the combined data set, we analyzed if the change of location introduced a systematic bias. We employed autocorrelation functions, Hurst statistics, complexity analysis, and recurrence quantification and found that the partial data sets exhibited no indication of the presence of any bias. For SO₂, we also compared the data from the forest sites with data obtained in nearby cities and also found no indications for any systematic effects. Applying nonparametric trend statistics we found a significant decrease of the SO₂. Most of the observed decrease is due to the reductions of SO₂ emissions in eastern Germany, but reductions in western Germany and the Czech Republic also played important roles. For O₃, we observed a significant increase, the causes of which are unclear from our data alone. No trend was identified for NO_x.     

工业循环冷却水处理技术研究动态

目前工业循环水处理技术主要有药剂处理、磁化处理和臭氧处理,其中药剂处理最为常用。近年来,药剂作用机理研究日趋深化,药剂合成、检验与复配技术也得到较大发展;同时,水处理技术的发展为循环水水质稳定技术注入了新的活力,磁化处理、臭氧处理技术也相继运用到工业循环水处理技术中来,并取得了较好效果。     

长江三角洲地区对流层臭氧的数值模拟研究

将NCAR的中尺度天气预报模式MM5和作者开发的化学模式相耦合,建立了一个中尺度区域空气质量模式.利用该模式选取了2个典型个例研究了长江三角洲地区的区域臭氧化学问题.本研究的目的是利用模式再现并描述长江三角洲地区的大气物理化学过程,结合地面观测资料进一步定量分析控制该地区臭氧浓度的物理和化学因子.通过个例模拟和分析表明,模式基本反应了长江三角洲地区的大气物理化学过程,进一步的因子分析解释了模拟区域内1999 06 18(个例2)臭氧浓度普遍比1999 08 07(个例1)的臭氧浓度高的原因.模拟结果表明天气条件决定的大气动力过程对区域空气质量起着至关重要的作用,这也是个例2区域臭氧浓度普遍偏高的最主要因素之一.分析表明,物理因子(平流输送,垂直湍流输送)的作用和化学因子的作用同样重要.同时还做了模式参数的敏感性实验研究,并对中尺度云雨化学模拟及其对臭氧化学的影响做了初步研究.     

臭氧法在城市污水消毒中的应用

介绍了臭氧在水中的化学特性和消毒的基本原理,通过试验研究了臭氧在城市污水深度处理消毒中的反应过程,认为臭氧在城市污水处理二级出水中的消毒是可行的。     

臭氧和氮肥交互对小麦干物质生产、N、P、K含量及累积量的影响

利用中日合作建立的亚洲首个稻麦轮作开放式臭氧浓度升高（ozone-free air controlled enrichment,O3-FACE）平台,选取小麦品种（Tritcium aestivum）扬麦16为试材,研究了不同臭氧和氮肥水平下,小麦不同部位干物质量以及N、P、K质量分数的变化。结果表明,臭氧胁迫下,常氮水平小麦根、叶和穗干物质量以及根冠比与对照相比均显著降低,降幅分别为37.4%、17.4%、12.8%、29.8%,而增施氮肥后,小麦根叶穗及根冠比与常氮下相比均显著增加,增幅分别为60.5%、23.2%、10.7%、43.6%;常氮条件下,臭氧浓度升高明显降低N、P、K累积量及成熟期叶中N、P、K质量分数,降幅分别为10.93%、11.65%、7.64%、23.87%、14.81%、14.9%,而成熟期穗中N、P、K质量分数明显增加,增幅分别为6.15%、10.34%、13.12%,增施氮肥后,N、P、K累积量及小麦叶中N质量分数与常氮相比明显增加,增幅分别为15.58%、11.91%、9.00%、10.74%,叶中P、K质量分数也有所增加但增幅很小,而增施氮肥对其他部位的N、P、K质量分数影响不大。臭氧和氮肥对茎部干质量及N、P、K质量分数影响均不明显。总之,增施氮肥对小麦在臭氧胁迫下的生物量累积和养分累积有一定的缓解作用。     

Winsor I微乳液+臭氧氧化联合处理油基岩屑的研究

采用“含有配制油基钻井液用主乳和油相的Winsor I微乳液+臭氧氧化”联合工艺对油基岩屑进行处理,Winsor I微乳液处理油基岩屑后的所得基础油和部分主乳进入平衡油相,可以用来配制油基钻井液,臭氧氧化对岩屑进行深度处理,进一步降低岩屑表面含油量。论文以处理后岩屑含油量为指标,系统优化了微乳液组成、微乳液清洗油基岩屑工艺和臭氧氧化工艺。实验结果建议微乳液组成为“脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠+配制油基钻井液用主乳(2:1)”混合乳化剂浓度为6wt%,正戊醇浓度5 wt%,柴油浓度36 wt%,其他为盐水。推荐微乳液清洗条件为固液比1:5,室温下搅拌清洗60 min。此条件下岩屑含油量可以降低至1.41 wt%,微乳液重复使用4次后,岩屑含油量仍可以保持在2.0 wt%以下。臭氧氧化深度处理时,建议工艺条件为臭氧氧化时间40 min,清水pH=7,固液比1:5,臭氧流量5 mg/min,处理后岩屑含油量可降低至0.36wt%。     

北京市臭氧污染跳变型特征及影响因素分析

基于2016~2022年北京市环境监测和气象观测数据,结合后向轨迹聚类和潜在源区贡献分析北京市臭氧（O₃）污染特征、气象影响和潜在源区.结果表明,2016~2022年北京市共发生41次具有跳变特征的O₃污染过程,平均为5.9次·a^-1,发生时间集中在5~7月,跳变当日（OJD2）较跳变前一日（OJD1）的ρ（O₃-8h）平均值偏高78.3%,峰值浓度偏高78.9%,OJD2区域O₃浓度高值带呈现由南向北推进的特征.北京市跳变O₃污染发生主要原因可归纳为不利气象条件导致的本地积累叠加区域传输影响.跳变型O₃污染发生时具有偏南风频率增加、温度上升、气压降低和降水减少的特征,偏南风频率增加为O₃及其前体物的传输提供条件,在本地高温作用下快速发生光化学反应,叠加降水较少,综合推高OJD2的O₃浓度水平.聚类分析得到6条气团输送路径,OJD2来自偏北方向的气团减少11.2%,来自偏南和偏东方向气团增加6.7%和4.4%,气团以短距离传输为主,偏南和偏东方向对应的O₃浓度较高,对北京污染贡献较大.潜在源区分析揭示OJD2的O₃污染的主要潜在源区是京津冀中南部和东部,贡献了82.6%污染轨迹.跳变型O₃污染区域输送贡献明显,需要加强京津冀区域联防联控．     

中国粮食作物产量和木本植物生物量与地表臭氧污染的响应关系

当前我国地表臭氧（O₃）污染日趋严重,对植物生产力构成了严重威胁.本文综述了粮食作物产量和木本植物生物量与O₃暴露水平指标M7（7 h平均O₃浓度,09：00~16：00）、SUM06（每小时O₃浓度大于60 nmol·mol^-1的累积值）、W126（每小时O₃浓度在特定时段内用Sigmoidal函数加权求和值）、POD_Y［每小时气孔O₃通量高于阈值Y nmol·（m²·s）^-1的累积吸收通量］和最常用的AOT40（每小时O₃浓度超过40 nmol·mol^-1部分的累积值）之间的响应关系,并计算了相应的损伤阈值.基于AOT40的结果表明,导致水稻、冬小麦、玉米和大豆产量下降5%的O₃风险阈值分别为5.93、2.69、8.67和4.17 μmol·mol^-1·h,说明我国玉米对O₃的耐受性可能要高于其它3种作物;对于木本植物,杨树5个品种的熏蒸实验和17种木本植物的整合分析的结果显示,导致其总生物量减少5%的O₃风险阈值分别为12.20 μmol·mol^-1·h和10.87 μmol·mol^-1·h.此外,提出了未来相关研究应关注建立植物其它重要参数与O₃污染的响应关系与提高O₃区域风险评估精度,同时需要重点考虑如何将影响植物O₃敏感性的重要因子（如土壤氮素和树龄等）耦合到区域评估模型中.