APEC期间京津冀地区污染物变化特征分析

利用中国环境监测总站发布的2013年11月1日~2014年12月12日污染物实时浓度数据,分析了京津冀地区污染物变化特征。结果显示：PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO浓度年平均值分别为95.3, 163.9, 54.7, 48.9 μg/m3, 1.5 mg/m3;五种污染物浓度都表现出冬季高夏季低的季节变化特征,但不同污染物在不同的月份又有其特殊的变化特征。APEC期间京津冀地区PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO平均浓度分别为66.1, 123.7, 33.2,、48.5 μg/m3, 1.2 mg/m3。APEC期间京津冀地区PM2.5浓度是APEC前后一个月的60.1%、59.4%;APEC期间气态污染物CO、SO2、NO2浓度与APEC前一个月相当,但APEC后急剧增加。减排措施使京津冀地区PM2.5浓度削减40%左右,PM10削减35%左右,NO2削减10%左右,CO削减15%左右。     

宝鸡市一次污染过程黑碳气溶胶的变化特征及潜在源解析

利用 AE-31 型黑碳仪于 2019年 2 月 4–26 日对宝鸡市的黑碳 (BC) 气溶胶进行了在线连续监测, 并结合 PM2:5 质量浓度、风速风向等数据, 采用聚类分析研究了该地区污染期间 BC 质量浓度的变化及来源。结果表明, 观测期间 BC 平均质量浓度为 2.8 µg·m−3, 范围为 0.4∼8.0 µg·m−3; PM2:5 平均质量浓度为 119.9 µg·m−3, 范围为 17.3∼221.9 µg·m−3; 重度污染期间 BC 和 PM2:5 平均质量浓度分别为 3.4 µg·m−3 和 176.4 µg·m−3。空气质量为“良”, BC 质量浓度日变化有 明显峰值; 空气质量为“ 轻度污染”时, BC 质量浓度日变化呈“双峰双谷”型; 当空气质量为“中度和重度污染”时, BC 质 量浓度呈现白天低夜间高的变化趋势。研究结果还发现东南和东北风向对 BC 影响较大。在静风和非静风条件下, 当 空气质量为“良、轻度、中度和重度污染”时, BC 质量浓度分别为 1.9 µg·m−3 和 1.5 µg·m−3、 2.4 µg·m−3 和 2.2 µg·m−3、 3.5 µg·m−3 和 3.0 µg·m−3、 3.7 µg·m−3 和 3.3 µg·m−3, 表明污染越重 BC 浓度越大, 静风条件下, 污染物易累积。进一步 的后向轨迹聚类分析表明, 来自宝鸡东部的气团以及秦岭的阻挡效应对宝鸡 BC 的浓度影响较大。     

奥运期间北京及周边地区霾天空气质量监测

北京的空气质量尤其是夏天经常出现的霾天污染状况,是奥运期间全世界共同关注的问题.2008年8月奥运期间,中国科学院开展了北京及周边地区奥运大气环境监测工作,具体包括地面连续点监测,地基监测和卫星遥感监测等不同形式的监测.卫星监测可以获得霾天大区域分布的范围和光学厚度状况;遥感所超级站监测结果显示奥运期间北京及周边地区霾天的平均水汽含量为68.84%,只比非霾天的64.61%高4.23%.地基监测结果还表明:霾天光学厚度大多在1.0以上,能见度基本在5 km左右;8月非霾天可吸入颗粒物浓度PM2.5和PM10浓度分别为29.58 μg/m3和76.05 μg/m3,但霾天的PM2.5和PM10浓度则分别为68.08 μg/m3和178.81 μg/m3.NO2对流层柱浓度监测结果表明,北京市城区仍然是NO2主要排放源,和天津、唐山,以及河北、山东、山西、河南等地部分地区共同构成NO2对流层柱浓度高值区.根据监测结果分析和模式风廓线后向轨迹数据等分析,北京霾天是在充足的水汽和稳定的大气环境条件下,可溶性细粒子经过吸湿增长后促使能见度急剧下降而成.如超级站的监测结果表明PM10的质量消光截面在空气相对湿度达到95%时有一个迅速增大的过程.     

2005年夏季北京大气中碳黑气溶胶的观测研究

2005年8～9月在北京市丰台区站点通过碳黑测量仪(aethalometer)来连续实时观测碳黑气溶胶,获得了北京大气中每5min的碳黑气溶胶(BC)质量浓度。由这些实时数据分析可得到北京2005年夏季碳黑的日平均浓度为11．1±3．4μg·m~(-3),变化范围为3．7～16．7μg·m~(-3)。BC质量浓度与TEOM监测的PM10质量浓度和空气污染指数(API)的变化具有良好的一致性(相关系数分别为0．908和0．702),表明BC是可吸入颗粒物污染的重要组成部分。     

2005年夏季北京大气中碳黑气溶胶的观测研究

2005年8～9月在北京市丰台区站点通过碳黑测量仪(aethalometer)来连续实时观测碳黑气溶胶,获得了北京大气中每5 min的碳黑气溶胶(BC)质量浓度.由这些实时数据分析可得到北京2005年夏季碳黑的日平均浓度为11.1±3.4μg·m-3,变化范围为3.7～16.7μg·m-3.BC质量浓度与TEOM监测的PM10质量浓度和空气污染指数(API)的变化具有良好的一致性(相关系数分别为0.908和0.702),表明BC是可吸入颗粒物污染的重要组成部分.     

基于控制室内PM2.5的新风系统设计探讨

通过建立机械新风系统室内PM2.5质量平衡方程,对新风量的设计以及室内PM2.5浓度的控制方法进行探讨。通过某住宅为设计案例,基于室外大气PM2.5浓度在不保证率情况下,分析不同级别过滤器所对应的室内PM2.5浓度值。计算结果表明,基于城市空气质量实时发布平台,统计武汉市2016年全年室外大气PM2.5浓度,在不保证5天、10天以及20天时,其对应的浓度值分别为172μg/m~3、139μg/m~3及118μg/m~3。当室外采用不保证天数为20天,过滤器效率由η_m=40%增加至η_m=80%时,室内PM2.5浓度从90μg/m~3降低至63μg/m~3,减少30%,可见,增加新风过滤器能明显降低室内PM2.5浓度。     

2016年春节期间西安市大气颗粒物中多环芳烃的污染特征

2016年春节期间, 利用小流量采样器采集西安市大气颗粒物中PM2.5和PM10样品,有效样品30个,使用高效液相色谱仪（high performance liquid chromatography, HPLC）分析样品中16种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的质量浓度特征,及组分分布特征。运用比值法和气象参数对PM2.5和PM10中PAHs来源进行解析。结果表明: 除夕后的颗粒物浓度(PM2.5平均质量浓度为180 μg?m-3,PM10为286 μg?m-3)明显高于除夕前(PM2.5平均质量浓度为160 μg?m-3,PM10为88 μg?m-3); PAHs主要分布在PM2.5细颗粒中,约占70%以上;PM2.5和PM10中不同环数的芳烃分布主要以3环、4环和5环为主;春节期间PAHs浓度持续居高,主要源于冬季采暖煤的不完全燃烧以及汽油车和柴油车等交通污染排放,PAHs浓度的突然骤升主要来源于烟花爆竹的燃烧。     

北京2014年冬季边界层高度与颗粒物浓度的相关性研究

拉曼激光雷达已经广泛应用于大气气溶胶、大气温度和水汽的空间分布及时间演变特征测量。为了获取北京污染期间大气气溶胶边界层的特征,2014年11月~2015年1月期间在中国科学院大学雁栖湖校区利用拉曼激光雷达进行连续观测。使用梯度法处理激光雷达观测数据得到边界层高度,同时与国家环保部提供的当地颗粒物浓度数据进行对比。观测期间灰霾天共出现15天,污染天出现27天,干净天出现24天。灰霾天、污染天和干净天三种情况下的平均大气边界层高度范围分别为0.6~0.9、0.9~1.3、1~1.9 km;PM2.5的质量浓度范围分别为143~203、77~90、17~34 g/m3;PM10的质量浓度范围分别为170~271、103~153、33~78 g/m3。研究结果表明:北京地区大气边界层高度对近地面颗粒物浓度具有明显的负相关影响。干净天、污染天和灰霾天下的PM2.5和PM10的质量浓度变化率随大气边界层高度降低而依次增大。灰霾天大气边界层高度引起的PM2.5质量浓度平均变化率为-242.4 gm-3/km,约为污染天（-114.8 gm-3/km）的两倍,干净天（-77.4 gm-3/km）的三倍;灰霾天大气边界层高度引起的PM10质量浓度平均变化率为-224.2 gm-3/km,约为污染天（-117.6 gm-3/km）的两倍,干净天（-90.4 gm-3/km）的两倍。     

奥运期间北京SO2、NO2、O3以及PM10污染水平及变化特征分析

结合遥感所、云岗镇、燕山石化及首都机场4个站点2008年6月至9月期间SO2、NO2、O3以及PM10的监测结果,对北京奥运期间主要污染物浓度水平和变化特征进行分析.PM10为北京市的主要污染物,各时段市区站点PM10均明显高于市郊站点,城郊差异从7月1日至7月19日以及7月20日至8月24日时段的50%减少至8月8日至8月24日以及9月6日至9月17日时段的25%左右.城郊各阶段PM10日变化的差异主要表现在凌晨至11:00前后的时段.一次污染物SO2和NO2均达到国家大气环境质量二级标准,随着减排措施的实施,降幅均超过14%.从日变化曲线来看,各站点NO2基本呈双峰型特征,SO2在燕山石化和云岗镇站点表现出双峰态.O3作为光化学烟雾的指示剂,各站点O3呈现出白天高、夜晚低的日变化特征.云岗镇和燕山石化的O3日变化表现出明显的双峰型.4个站点O3在实施减排措施的初始阶段呈现出升高的趋势, 7月20日后的统计数据表明后期O3浓度持续下降,平均日变化最大值和最小值的比值减小.各个污染物浓度在8月8日至8月24日时段下降最为显著.相比于7月1日至7月19日减排措施实施的起始阶段,各站点在7月20日至8月24日奥运期间SO2、NO2、O3和PM10降低幅度分别为14%～33%,15%～61%,2.5%～14%和10%～12%.     

基于激光雷达和地面监测数据对南京一次沙尘和细粒子污染时空演变特征的分析

利用偏振激光雷达对南京2015年3月一次沙尘和细粒子污染共存过程的颗粒物垂直分布特征进行观测研究,结合地面气象数据、PM2.5和PM10质量浓度数据、PM2.5组分数据、卫星MODIS测量结果,探讨不同颗粒形态下的气象因素、颗粒物浓度分布、组分特征以及颗粒物光学特性的时间演变和垂直分布特征.结果表明:高湿、弱风等不利气象条件利于二次粒子的生成和累积,期间水溶性组分中SNA(SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺)等二次组分浓度明显升高;同一时期长距离输入的沙尘发生的沉降对地面PM2.5化学组分构成显著影响,3月21日下午时段至3月22日在1.1².5 km高度的沙尘颗粒物向地面输送造成地面PM2.5的Ca²⁺突然增大到3.2μg/m³;3月22日下午以后在东南气流影响下,地面PM2.5向西扩散,PM2.5颗粒物浓度得到有效稀释,同时段出现了沙尘输入和扬尘过程,扬尘过程和沙尘输入使地面的粗颗粒增多,PM10剧增至347μg/m³;南京与无锡地区的颗粒物时空分布呈现高度相似的变化特点,具有区域性分布特征.后向轨迹分析表明,500 m、800 m及1000 m三个高度气团移动方向基本一致,主要从内蒙、京津冀、山东等地入海,后又经东海返回内陆抵达南京.     

北京奥运期间石化工业区多组分污染气体的开放光程FTIR监测

利用自行研制的开放光程傅里叶变换红外光谱（FTIR）测量系统于2008奥运期间对北京燕山地区大气中的HCHO,CH4,CH3OH,C2H6,C2H4,C2H2和CH3COCH3气体进行了连续监测,介绍了系统的组成及光谱数据处理方法,并对浓度测量结果进行了分析。研究结果显示,7月20日限行措施实施后,除C2H4外,其他气体日平均浓度均有明显下降,平均幅度约29%,奥运期间平均降幅达34%,受局部气象条件引起的本底浓度暂时性波动影响,监测指标物中,C2H4平均浓度分别增加6.09%和19.66%,但其日变化幅度明显下降,表明北京市奥运期间的控制减排措施有效。     

北京城区奥运期间大气细粒子谱分布与变化特征研究

随着工业经济的迅速发展,颗粒物已经逐步成为我国大气污染的首要污染源,考虑到对人体的健康危害,大气颗粒物的数浓度值可能比质量浓度值更重要,因而对大气细粒子谱分布的研究也就越发显得重要.利用安徽光学精密机械研究所研制的大气细粒子谱分析仪,对北京城区奥运期间的大气细粒子实现从纳米到微米颗粒物的原位、快速、在线、宽范围粒径谱测量,并对奥运期间各粒径段内粒子日平均数浓度及实时变化规律进行分析.同时,结合地面能见度信息,对奥运赛事期间北京大气气溶胶细粒子谱分布特征及其与能见度的相关性进行了定性分析.结果表明,核模态粒子(5～20 nm)主要受气相成核过程的影响,其数浓度呈单峰值结构;爱根核模态(20～100 nm)受人为源及核模态粒子影响较大,其数浓度呈典型的三峰值结构;积聚模态(100 nm～1 μm)数浓度日变化不大,但受大风、降水等天气影响较大,且数浓度的高低将直接影响大气能见度.     

卫星遥感气溶胶光学厚度在北京2008年地面空气质量监测上的应用

利用卫星遥感地面空气质量是近年来随着空间遥感手段的进步而发展起来的一项新技术,如何利用卫星遥感的大气气溶胶光学厚度产品来定量评估地面空气质量是个难题.利用高分辨率的大气气溶胶光学厚度产品,经过垂直分布的订正和湿度影响的订正,分别得到地面气溶胶消光系数和地面"干"气溶胶消光系数.通过与地面PM10质量浓度的相关分析表明,地面气溶胶消光系数具有比大气气溶胶光学厚度更高的相关系数,而经过湿度订正的"干"气溶胶消光系数具有比前两者更高的相关系数.利用华北地区"干"气溶胶消光系数的分布评估了2008年夏季气溶胶变化情况,与往年同期相比,地面气溶胶消光季节平均下降约17%～20%,而华北平原其他城市和地区则没有显著变化,说明北京地区气溶胶浓度的下降与局地减排有直接关系.     

北京机场奥运期间C2H4变化特性

大气中的挥发性有机物是空气中影响人体健康的重要污染物,它们在光化学烟雾、酸雨、全球变暖等环境问题中也起到重要作用.使用傅里叶变换红外光谱测量了奥运期间首都机场C2H4浓度变化,通过最小二乘法拟合得到C2H4在不同时间段内的浓度值.C2H4/C2H6值的变化趋势是晚上较高,白天较低,受汽车尾气影响.C2H4浓度变化则是受机动车和飞机尾气的共同影响.奥运会期间C2H4浓度变化受飞机影响很大,浓度变化和飞机架次相关性很好.     

基于MOPITT数据的北京奥运前后CO监测分析

利用MOPITT卫星资料及近地面监测数据,研究了奥运前后北京大气CO柱浓度及近地面质量浓度的分布及变化规律.发现: CO柱浓度反映了区域大气污染水平,而其近地面质量浓度主要受局地污染源排放的影响.大陆背景点瓦里关站CO柱浓度与近地面质量浓度季节变化较为相似,都以春季最高;而北京CO柱浓度与近地面质量浓度季节变化差异较大,CO柱浓度以春季最高,而近地面质量浓度采暖期明显高于非采暖期.2000～2007年8月北京大气CO柱浓度缓慢升高,而其近地面质量浓度呈显著下降趋势.2008年受奥运空气质量保障措施的影响,北京及周边五省市CO排放显著减少,大气中CO柱浓度及近地面质量浓度同时大幅度降低.北京CO柱浓度下降19.3%,而近地面浓度更是下降了46.7%.后者降幅更大,主要源于北京较周边省市采取了更大力度的空气质量保障措施.空气质量保障措施极大地减少了CO的总量排放,但未改变区域大气污染分布格局.     

2008年北京奥运期间大气颗粒物激光雷达观测研究

大气区域性污染及其区域输送研究是当前研究的热点问题,2008年北京奥运会的举行为研究北京及其周边大气区域输送提供了机会。主要利用双波长三通道激光雷达和风廓线雷达对颗粒物大气颗粒物区域输送进行研究,介绍了双波长三通道激光雷达的特征及主要参数,讨论了大气颗粒物质量浓度垂直分布的反演方法,并结合风廓线雷达数据论述了颗粒物区域输送的反演,实现了对大气颗粒物输送通量的估算和输送方向的判断。最后,对监测期间典型时间段的大气颗粒物区域输送通量和总量进行估算,并结合SO2实测数据进行了对比分析。     

北京奥运期间工业污染源颗粒物输送通量的激光雷达监测

大气中悬浮的颗粒物是评价环境质量的重要指标,激光雷达是获得颗粒物时空分布的重要手段。近地面颗粒物消光系数与颗粒物质量浓度是相关的,利用震荡天平（TEOM）测量近地面的PM10质量浓度,与雷达测量的消光系数建立经验关系,推算PM10质量浓度的垂直分布。风廓线雷达给出了不同高度上风场的变化,可以计算不同高度上颗粒物向城区的输送通量,最终可以估算总的收支。使用激光雷达技术对北京重要工业污染源进行了长时间的连续监测,获取了颗粒物输送通量等多种参数,给出了连续监测结果。     

空气动力学粒径谱与微量振荡天平颗粒物质量浓度的测量比较

空气动力学粒径谱仪和微量振荡天平法测尘仪的工作原理不同,数据表示形式不同.用APS3321空气动力学粒径谱仪对北京2008年冬、春、夏进行大气颗粒物粒径分布和质量浓度测量,同步使用3台R&P1400a的微量振荡天平法测尘仪分别测量空气中的PM10、PM2.5和PM1.0的质量浓度,对两种方法测量的数据进行相关比较,获得微量振荡天平法测尘仪与空气动力学粒径谱仪的测量数据的相关性,建立了回归方程.