MONITORING SUSPENDED PARTICULATE MATTER IN PUERTO RICO: FIELD MEASUREMENTS AND REMOTE SENSING1

ABSTRACT: The spatial distribution of suspended particulatematter (SPM) was estimated in Mayagüez Bay on the west coast of Puerto Rico by using traditional ship board measurements and remotely sensed data acquired over four days during January 1990. This effort was part of a joint project between NASA and the University of Puerto Rico to develop techniques to monitor the water quality of a Caribbean coastal zone. This paper presents the methods and algorithms developed to map and analyze short term changes in the source and spatial distribution of SPM in Mayagüez Bay by using remotely sensed data acquired by the Calibrated Airborne Multispectral Scanner (CAMS). A PC-based data acquisition system was developed to record continuous ship measurements of select in- water variables. Spectral reflectances derived from CAMS red and near-IR data were corrected for atmospheric effects and then used to generate maps of SPM. These maps displayed SPM plumes associated with the mouths of the bay's three river systems. Significant day-to-day differences in the spatial characteristics were observed, suggesting that changes in river discharge occurred. However, an analysis of estimated river discharge, sediment yield, local wind field, and thermal river plume indicates that observed sediment plumes result primarily from wind-driven resuspension events.     

关中地区秋冬季颗粒物二次有机碳的估算

2017年9月4日~2018年1月19日期间分别在关中地区的5个主要城市西安（XA）,渭南（WN）,铜川（TCH）,宝鸡（BJ）,咸阳（XY）设置采样点进行PM_2.5,PM₁₀颗粒物手工采样观测,采用热光透射法（TOT）分析碳组分,最小值法估算二次有机碳（SOC）浓度,结果显示PM_2.5与PM₁₀中SOC平均浓度分别为（7.44±5.54）,（9.62±7.49）μg/m³,一次有机碳（POC）平均浓度分别为（7.04±2.59）,（9.33±4.33）μg/m³,不同粒径颗粒物中SOC各点位的浓度值分布表现基本相同为XY > XA > WN > BJ > TCH.PM_2.5中SOC含量为8.76%,OC占比为48.03%,PM₁₀含量为6.28%,OC占比为48.09%,季节分布均呈现为秋季低冬季高,关中地区SOC污染严重.后向轨迹聚类分析结果显示污染气团传输主要是关中地区局部污染和西北,东北方向传输,其中局部污染轨迹的数量占比较多,浓度较高.低空传输与近地面风向风速及污染物分布存在差异,结合关中地区盆地地形,静风频率高,边界层低等多种因素造成颗粒物中SOC浓度较高,其中BJ点位易受到东北气团的污染物传输累积.     

江淮地区湿沉降对颗粒物清除能力的影响

为了解单次降水总量、降水时长、降水前颗粒物质量浓度对颗粒物清除能力的影响,对江淮地区2017年气象资料与颗粒物质量浓度资料展开分析.分析江淮地区2017年ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）及降水特征,综合对比各季节不同单次降水总量对颗粒物的清除能力,对比不同季节、不同降水时段对颗粒物清除能力的变化特征,以及不同季节降水前颗粒物质量浓度与清除率对应阈值关系.研究表明:江淮地区北部颗粒物质量浓度高于南部,南部单次降水总量和降水总时长较北部高.单次降水总量越大对颗粒物的清除率越高.当单次降水总量大于1.5 mm时,清除率提升最明显,并且秋、冬两季清除率高于春、夏两季;当单次降水总量低于1.5 mm时,春、夏两季清除率高于秋、冬两季.总体上,降水对PM₁₀的清除率高于对PM_2.5.降水时长对颗粒物的清除率具有明显的季节性变化特征.春、秋两季存在降水时长阈值,分别为10和20 h.春季低于该阈值（10 h）清除率为正清除率,高于该阈值清除率为负清除率;秋季低于该阈值（20 h）清除率为负清除率,高于该阈值为正清除率.夏、冬两季总体表现为正清除率.分析降水前颗粒物质量浓度对清除率的影响得知,降水对PM_2.5清除率由负转正的阈值较PM₁₀低,并且冬、春两季清除率阈值较夏、秋两季高,春季、夏季、秋季、冬季的ρ（PM_2.5）清除率阈值分别为35、15、25、30 μg/m3,ρ（PM₁₀）清除率阈值分别为60、50、60、60 μg/m3.单次降水过程中颗粒物所处高度由2 200 m降至1 000 m,并且此次降水对非球形粒子清除效果明显,粒径在2.5 μm以下粒子质量浓度显著下降,其中,粒径在0.7~1.2和1.5~2.5 μm粒子数浓度下降明显;另外,降水对颗粒物中NO₃-和NH₄+去除明显,并且降水后光学EC、光学OC及金属元素质量浓度和占比显著增长.研究显示,当冬季单次降水总量大于1.5 mm,降水前ρ（PM_2.5）大于30 μg/m3、ρ（PM₁₀）大于60 μg/m3时颗粒物的清除率最佳.      

燃用生物柴油对柴油机颗粒生成和排放特性研究进展

为深入研究生物柴油对柴油机颗粒排放的影响,在总结国内外相关研究进展的基础上,通过研究生物柴油的化学组成和物理特性,讨论了生物柴油产生颗粒的特殊性及其对环境的影响.在此基础上,从PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃）的形成途径角度简要分析了生物柴油颗粒形成的机理,并从生物柴油的3个关键性质入手,分析了其对颗粒排放的规律和影响.最后,以实际柴油机运行时的5项参数为基础,讨论柴油机实际使用生物柴油对颗粒排放的影响.结果表明:①不同材料和产地生物柴油的理化特性和对颗粒排放的影响有很大不同,但总体有利于减少对人体和环境的有害排放.②生物柴油将改变颗粒形成过程中半挥发性物质在微晶核表面的吸附,富氧作用也使燃烧热解后生成的颗粒尺寸更小,减少40%~50%;同时,纳米结构上的变化增加了生物柴油颗粒的反应活性,形成了更多30 nm以内的核态模式颗粒,更容易被人体吸收.③脂肪酸链的长度、不饱和度和含氧量对生物柴油颗粒排放量的减少发挥了重要作用,而柴油机参数的不同也对生物柴油的颗粒排放十分重要.④生物柴油对颗粒生成机理的关键在于复杂的含碳前驱物的生成路径.使用生物柴油总体上可减少前驱物的排放量,其主要成分为四元环和五元环,占总排放量的58.70%以上,但苯并蒽和?分别上升了44%和340%.研究显示,柴油机燃用生物柴油对颗粒排放有积极的一面,但在超细颗粒和某些特定前驱物控制上仍需引起高度重视.      

餐饮排放有机颗粒物的质量浓度、化学组成及排放因子特征

餐饮废气是大气有机颗粒物的重要排放源.本研究基于模拟实验,研究了烹饪方式、食材以及油品等因素对餐饮废气排放有机颗粒物浓度、组成以及排放因子的影响.结果表明,餐饮排放有机颗粒物的特征受烹饪方式、烹饪食材与烹饪油品等因素影响较大.在所有模拟实验条件下,餐饮废气中可定量的有机颗粒物中,正构烷烃、甾醇和脂肪酸(包括饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸)所占的平均质量分数分别为68. 9%、20. 3%和4. 2%,其余的有机物还包括二元羧酸、多环芳烃、单糖以及藿烷类化合物等.有机颗粒物的平均食材排放因子为0. 013 1 g·kg~(-1),变化范围为0. 001 4～0. 027 1 g·kg~(-1).肉类烹饪过程的食材排放因子远大于蔬菜烹饪过程.基于油品的平均排放因子为1. 823 0 g·kg~(-1),变化范围为0. 001 9～10. 173 0 g·kg~(-1).铁架烧烤烹饪方式的油品排放因子大于其他烹饪方式.     

成都市气温与PM2.5和O3交互作用对疾病死亡人数的影响研究

利用成都市2014~2016年逐日呼吸系统疾病和心脑血管疾病死亡资料、同期气象资料和PM_2.5日均浓度和每日臭氧最大8h平均浓度（O₃）资料,采用分布滞后模型以及广义相加模型中的独立效应模型、非参数二元响应模型和温度分层模型探究了成都市气温、PM_2.5和O₃单效应,以及气温与PM_2.5（或O₃）交互作用对当地呼吸和心脑血管疾病死亡人数的影响.单效应分析结果表明,气温与两种疾病死亡人数的累计暴露-反应关系均呈反“J”型分布,最适温度在22.2℃,该温度对应的疾病死亡人数最少;累积滞后1d的PM_2.5（或O₃）对应的健康风险最大,此时,PM_2.5和O₃浓度每升高10μg/m³,呼吸系统疾病死亡风险分别增加0.58%和0.54%,心脑血管疾病死亡风险分别增加0.35%和0.66%.分季节研究结果表明,PM_2.5对两种疾病死亡影响的健康风险冬季最高,而O₃的健康风险在秋季最显著.交互作用的研究结果表明,高温与高浓度的PM_2.5（或O₃）对疾病死亡的影响存在协同放大效应,当气温高于22.2℃时,PM_2.5和O₃浓度每升高10μg/m³,对应的呼吸系统疾病死亡风险分别增加2.30%和1.14%,心脑血管疾病死亡风险分别增加1.09%和1.03%.研究结果提示O₃对人群健康的影响也不容忽视,应该引起足够的重视.     

北京冬季PM2.5中有机气溶胶的化学特征和来源解析

为探讨北京冬季大气细颗粒物（PM_2.5）中有机气溶胶的浓度水平、分布特征和来源变化,对2016年11月10日~12月10日采集的北京大气PM_2.5样品进行气相色谱-质谱测定,定量了129种颗粒有机物（POM）,约占有机物总量的（9.3±1.2）%.其中含量最高的是糖类,仅左旋葡聚糖即可占到定量有机物的18%,其次是正构烷酸、正构烷烃、二元羧酸和多环芳烃.根据POM示踪物的变化特征,分析了供暖和生物质燃烧传输对北京冬季有机气溶胶的影响.相比于非供暖期间,供暖期间化石燃料示踪物藿烷的质量浓度及在有机物中的占比都明显升高,各组分间的分布也更加趋向于燃煤排放的特征.正构烷烃主峰碳数和奇偶分布的变化,反映了化石燃料贡献增强的影响.生物质燃烧示踪物左旋葡聚糖的浓度权重轨迹（CWT）模型结果表明,北京周围区域的秸秆燃烧污染会通过传输影响北京的有机气溶胶组成.利用分子示踪-化学质量平衡（MM-CMB）模型对2016年北京冬季有机碳（OC）进行了来源解析,并与2006年的结果进行比较,以定量10年间各污染来源贡献发生的变化.2016年与2006年相比,机动车对有机气溶胶贡献明显增加,燃煤和木材燃烧的贡献则大幅度降低,餐饮排放的贡献也不容忽视.因此,控制机动车和餐饮源的排放对改善北京冬季PM_2.5污染问题至关重要.     

福州滨海地区菜地和果园土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征

不同农业土地利用方式土壤生态化学计量学特征对于表征土壤养分供应水平具有一定的指示作用,对农田生态系统养分资源管理具有重要意义.为了揭示菜地和果园两种农业土地利用方式土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量学特征,以福州市滨海地区菜地(芋头地、红薯地)和果园(橘树园、西瓜地、梨树园)为研究对象,对菜地和果园农业土地利用方式下土壤C、 N、 P含量及其生态化学计量特征进行测定与分析.结果表明,土壤C、 N含量基本表现为果园>菜地(P<0.05),其中橘树园土壤C含量最高(4.44 g·kg^-1),西瓜地土壤N含量最高(1.46 g·kg^-1).而土壤P含量基本表现为菜地>果园(P<0.05),其中红薯地土壤P含量最高(0.19 g·kg^-1);土壤碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)和氮磷比(N/P)均表现为果园>菜地(P<0.05),其中,橘树园土壤C/N(7.40)、 C/P(61.43)最高,西瓜地土壤N/P最高(10.27);不同农业土地利用方式下土壤N含量与容重和电导率...     

影响悬浮颗粒物吸收系数测量的相关因素研究

水体悬浮颗粒物吸收系数是水色遥感研究中的关键参数之一,为研究不同因素对吸收系数测量结果的影响,分别采用透射法(T法)、透射反射法(T-R法)和吸收法(A法)测量颗粒物吸收系数.结果表明,A法在测量悬浮颗粒物吸收系数时受滤膜差异性、滤膜含水量以及滤膜颗粒物分布不均匀等因素的影响较小,测量精度较高.对不同测量方法的光程放大因子的研究结果表明,不同测量方法,不同颗粒物富集量会有不同的光程放大因子.采用线性拟合的方法求得A法、T法和T-R法的平均光程放大因子为4.01、2.32和2.20,相关系数分别为0.90、0.80和0.87.对于A法和T-R法,采用二次多项式拟合的方法计算光程放大因子可以提高测量精度,相关系数分别为0.95和0.94.对比各影响因素对测量结果造成的平均相对误差发现,光程放大因子是颗粒物吸收系数测量最大的误差来源.