嘉兴市环境空气中PM2.5和PM10的时空分布特征

以 2017—2020 年嘉兴市范围内环境空气自动监测站的监测数据为基础,分析了嘉兴市 PM_2.5和 PM₁₀的时空分布特征,结果表明,嘉兴市 PM_2.5和 PM₁₀浓度逐年改善。从季节分布看,PM_2.5和 PM₁₀浓度均表现为冬春季高、夏秋季低,冬季质量浓度分别为 48,77 μg/m³,夏季质量浓度分别为 22,35 μg/m³;在月尺度上,大体呈两头高、中间低的“U”形分布;在周尺度上,存在明显的“周末效应”,即污染物浓度休息日低于工作日。从空间分布看,PM_2.5和 PM₁₀的浓度分布呈“东低西高”的特点。全局空间自相关分析表明,PM_2.5的全局相关性不显著,PM₁₀全局表现为较强正相关性。局部空间自相关分析表明,嘉兴市区 PM_2.5表现为高—低聚集,嘉善县PM₁₀表现为高—低...     

嘉善前体物与气象因子对臭氧生成的影响及臭氧潜在源区分析

利用2017年嘉善善西超级站臭氧(O₃)及其前体物(NO_x和VOCs)以及气象因子(温度、湿度、风速)逐小时数据,分析了2017年全年NO_x和O₃的变化特征以及春季(4—5月)、夏季(7—8月) NO_x和气象因子对O₃生成的影响,利用O₃生成潜势(OFP)评估了VOCs大气化学反应活性,并通过潜在源区贡献(PSCF)和浓度权重轨迹(CWT)方法分析了嘉善春、夏季O₃潜在源区贡献特征。研究发现:O₃日变化特征为单峰结构,NO_x为弱双峰结构。O₃浓度在3—9月较高,春、夏季O₃浓度峰值分别出现在15:00和14:00,春、夏季的NO_x、O₃日变化与2017年全年日变化趋势基本一致。NO_x对O₃存在滴定作用,且低湿高温有利于O₃     

嘉兴夏季臭氧污染的近地层垂直变化特征

基于2018年浙江省嘉兴市14个环境国控站点的O₃历史资料与气象要素,研究O₃与气象要素的关系,并结合差分吸收臭氧雷达的垂直臭氧探测资料,分析近地层O₃廓线变化特征.结果表明,嘉兴地区发生高浓度O₃污染的关键气象要素为24~36℃的大气温度和36%~77%的相对湿度,24℃以上的大气温度与77%以下的相对湿度可作为启动预警O₃污染的气象指标.差分吸收臭氧雷达监测结果显示,无论O₃超标天与清洁天,在垂直方向上其浓度随高度先升后降,在600~800m范围出现峰值;O₃污染时段,在中午到午后低空形成持续向下的O₃输送带,这种低空O₃与地表O₃的叠加机制加重地表O₃污染程度,导致地表O₃超标与低空高浓度相伴出现;其廓线日变化规律表现出800m以下浓度在夜间和凌晨梯度不显著,日出后近地层O₃随时间快速增加,中午和午后持续高值,傍晚随时间逐渐下降的特征.后向轨迹分析表明,10,500,1000m高度层的气流后向轨迹聚类有相似性,500m处沿闽浙海岸线的轨迹簇对应O₃较10m处来自海上的轨迹簇高,这与500m处前体物输送堆积和紫外线辐射增强有关.污染过程近地层气流来向紧贴地面,但中高层有明显下沉气流使得O₃前体物在500m附近堆积,是造成2个典型污染过程中垂直方向上O₃高值出现在500m左右的原因之一.     

嘉兴夏季臭氧污染的近地层垂直变化特征

基于2018年浙江省嘉兴市14个环境国控站点的O₃历史资料与气象要素,研究O₃与气象要素的关系,并结合差分吸收臭氧雷达的垂直臭氧探测资料,分析近地层O₃廓线变化特征.结果表明,嘉兴地区发生高浓度O₃污染的关键气象要素为24~36℃的大气温度和36%~77%的相对湿度,24℃以上的大气温度与77%以下的相对湿度可作为启动预警O₃污染的气象指标.差分吸收臭氧雷达监测结果显示,无论O₃超标天与清洁天,在垂直方向上其浓度随高度先升后降,在600~800m范围出现峰值;O₃污染时段,在中午到午后低空形成持续向下的O₃输送带,这种低空O₃与地表O₃的叠加机制加重地表O₃污染程度,导致地表O₃超标与低空高浓度相伴出现;其廓线日变化规律表现出800m以下浓度在夜间和凌晨梯度不显著,日出后近地层O₃随时间快速增加,中午和午后持续高值,傍晚随时间逐渐下降的特征.后向轨迹分析表明,10,500,1000m高度层的气流后向轨迹聚类有相似性,500m处沿闽浙海岸线的轨迹簇对应O₃较10m处来自海上的轨迹簇高,这与500m处前体物输送堆积和紫外线辐射增强有关.污染过程近地层气流来向紧贴地面,但中高层有明显下沉气流使得O₃前体物在500m附近堆积,是造成2个典型污染过程中垂直方向上O₃高值出现在500m左右的原因之一.     

嘉兴市碳质气溶胶的特征分析

2013年10月到2014年2月在嘉兴城区对大气中细颗粒物的质量浓度和含碳气溶胶进行了在线连续观测,获得秋冬季节碳质气溶胶的变化特征。观测期间,有机碳(organic carbon,OC)的平均质量浓度为12.5μg/m^3,日均质量浓度变化范围为2.1~61.1μg/m^3;元素碳(elemental carbon,EC)的平均质量浓度为4.2μg/m^3,日均质量浓度变化范围为0.7~17.1μg/m3。OC和EC分别占PM2.5质量浓度的15.8%和5.3%。总碳气溶胶(total carbonaceous aerosols,TCA=1.6×OC+EC)的平均质量浓度为24.2μg/m3,日均变化范围为4.1~114.9μg/m3,约占PM2.5质量浓度的30.5%。较强的OC与EC相关性表明其具有相似的污染来源。OC/EC值为3.0,说明其受汽车尾气和煤炭燃烧的影响较大。二次有机碳(secondary origin carbon,SOC)的平均质量浓度为6.6μg/m^3,占PM2.5中总有机碳的53.0%。潜在源贡献(potential source contribution function,PSCF)分析表明,EC在长三角地区呈显著的区域性污染,而OC在输送过程中容易老化,区域性污染特征相对较弱。     

嘉善冬季PM2.5化学组分特征及来源分析

为研究嘉兴地区嘉善冬季污染时段和清洁时段PM_2.5化学组分特征,结合气象数据对2019年1月嘉兴市嘉善县善西超级站在线自动监测PM_2.5及化学组分数据、气态污染物(NO₂和SO₂)进行了分析.结果表明,2019年1月嘉善善西超级站污染时段PM_2.5浓度(97.18μg·m^-3)为清洁时段(36.77μg·m^-3)的2.6倍.污染时段水溶性离子浓度(41.58μg·m^-3)较清洁时段(19.82μg·m^-3)高21.76μg·m^-3,但占比有所降低,含碳组分比例增加.OC;EC比值为3.93,可能受到燃煤及机动车排放的共同影响.低风速及高湿有利于NO₂和SO₂等气态污染物进行二次转化,污染时段硫转化率和氮转化率均比清洁时段高,分别增高7.93%和54.11%,说明NOx向硝酸盐二次转化较为明显,导致颗粒物浓度升高.聚类分析结果显示67.34%气流来自北方,且相应的气流轨迹上污染物浓度比周边高,说明污染物存在一定的长距离输送.结合风玫瑰图可以看出,污染主要为本地及其周边的输送,污染物的长距离输送在短时会使污染浓度突增.因此,在重点关注本地及周边污染的同时,偏北气流下的污染物区域输送不可忽视.     

嘉兴市秋季臭氧浓度变化特征及前体物VOCs的来源解析

利用2022年9月嘉兴市光化学站小时分辨率的挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)和臭氧(O₃)数据,分析了O₃和VOCs的污染特征;采用基于观察数据的(observation-based model,OBM)模型,分析嘉兴市O₃敏感性;并通过正定矩阵因子分析(positive matrix factorization,PMF)模型进行了环境VOCs来源解析研究。结果表明：高温(28.8～33℃)、低湿(69%～74%)、小风(1.4～2.0 m/s)等不利的气象条件有利于O₃浓度升高。嘉兴市VOCs组分含量烷烃(6.7×10^-9)>芳香烃(5.0×10^-9)>烯烃(1.7×10^-9)>炔烃(0.6×10^-9),臭氧生成潜势(ozone formation potential,OFP)芳香烃(74.0μg/m³)>烯烃(19.8...     

嘉善冬季碳质气溶胶变化特征及其来源解析

利用2018年冬季（2018年12月至2019年2月）和2019年冬季（2019年12月至2020年2月）嘉兴市嘉善县善西超级站有机碳（OC）、元素碳（EC）及细颗粒物（PM_2.5）浓度数据分析嘉兴嘉善地区碳质气溶胶变化特征及潜在来源区域.结果表明,2018年和2019年冬季OC浓度分别为6.90μg·m^-3和5.63μg·m^-3,EC浓度分别为2.47μg·m^-3和1.57μg·m^-3,2019年冬季OC和EC浓度较2018年冬季降幅分别为18.4%和36.4%.利用Minimum R-squared （MRS）方法计算得到2018年和2019年冬季二次有机碳（SOC）分别为1.49μg·m^-3和1.97μg·m^-3,一次有机碳（POC）浓度分别为5.41μg·m^-3和3.66μg·m^-3,SOC在OC中占比呈上升趋势,上升31.1个百分点,POC占比变化则相反.值得注意的是,随着PM_2.5浓度升高,OC和EC浓度呈上升趋势,最高上升幅度分别为474.7%和408.2%,但在PM_2.5中占比却呈下降趋势,OC和EC占比下降幅度分别为6.5个百分点和2.4个百分点;POC对PM_2.5的贡献波动不大,仅在150μg·m^-3以上有明显降低趋势,SOC对PM_2.5的贡献先下降后上升.嘉兴OC和EC潜在源区主要为苏南地区、安徽东南部和浙江北部,且2019年冬季和2018年冬季相比,OC和EC的主要潜在源区贡献浓度分别下降2μg·m^-3和6μg·m^-3以上,且潜在源区高值区域变小.疫情前受机动车尾气排放和燃煤共同影响,春节和居家隔离期间,因交通管制等原因,机动车排放量减少,燃煤贡献占比上升.     

嘉兴市大气PM2.5中金属元素污染特征、生态风险评价及来源分析

为研究嘉兴市大气PM_2.5中金属元素的污染特征、生态风险和污染来源,使用嘉兴市善西超级站的24 h在线监测数据,对2019年3月1日—2020年2月29日嘉兴市大气PM_2.5和其中12种金属元素（K、Ca、Fe、Zn、Mn、Cd、Pb、Cr、Ni、Ba、Cu、V）进行分析。结果表明：观测期间嘉兴市PM_2.5平均浓度为30.94 μg/m³,优于GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准（35 μg/m³）,PM_2.5浓度季节分布为冬季>春季>秋季>夏季。金属元素总浓度为1.36 μg/m³,从高到低分别为K>Fe>Zn>Ca>Mn>Pb>Ba>Cu>Cr>Ni>Cd>V,其中Fe、Zn浓度的变化受到新型冠状病毒感染疫情暴发和春节的影响。随着大气污染程度的加重,PM_2.5中金属元素总浓度和各金属元素浓度都呈上升趋势,但大多数金属元素在PM_2.5中的占比呈下降趋势。富集因子法表明,K、Ca、Fe、Ba、V不存在富集,Zn、Cd存在极重富集。地累积指数结果显示,Cu、Pb、Zn、Cd受到人为源的影响较大。由金属元素的生态风险指数可知,Mn、Cr、Ni存在轻微潜在生态风险,Zn、Cu、Pb、Cd的生态风险较大。通过主成分分析得出,嘉兴市PM_2.5中金属元素主要来自工业源、燃煤源、交通源和自然源。