基于WRF-RTIM的上海地区霾预报MOS方法研究

应用基于系统辨识理论的实时迭代模式(real-time iterative model,RTIM)对WRF模式预报结果进行后处理,建立了上海地区霾天气的模式输出-统计(model output statistics,MOS)方法.首先,根据WRF模式的气象输出资料,结合大气污染观测数据,筛选出霾事件的预报因子;其次,运用系统辨识实时迭代模型,建立依据MOS预报方法的PM2.5、PM10和能见度预报模式;最后根据霾事件的判别标准,对上海2012年11月—2013年1月的霾日进行24 h和48 h预报.结果表明,PM2.5模式预报成功率为75.0%~63.9%,PM10模式预报成功率为87.5%~81.8%,能见度模式预报成功率为71.0%~74.2%,霾日预报成功率为73.7%~72.7%.分析表明,研究期间上海的气溶胶以细颗粒物为主,低能见度主要由导致霾现象的PM2.5引起.该方法能较准确地预报霾日的发生,可为我国城市大气环境业务预报提供参考依据.     

典型钢铁企业VOCs污染特征及SOA生成潜势估算

为了解钢铁企业的大气污染特征,使用在线监测仪器于2016年7月对某典型钢铁企业VOCs（挥发性有机化合物）、PM_2.5和NMHC（非甲烷烃）等污染物进行观测,同时基于FAC（气溶胶生成系数）估算了该区域的SOA（二次有机气溶胶）生成潜势.结果表明:观测期间ρ（总VOCs）为（106.08±63.81）μg/m3,与ρ（NMHC）（以C计）的相关系数（R2）达到了0.8（P < 0.05）以上;VOCs中主要类别为烷烃和芳烃;ρ（O₃）超标期间的ρ（苯）和ρ（甲苯）分别比ρ（O₃）未超标时间段高47.0%和37.2%,并且高ρ（总VOCs）期间芳烃占比高达46.0%,这可能与钢铁企业在炼焦时苯系物（苯、甲苯和二甲苯）排放有关.ρ（总VOCs）、ρ（NMHC）、ρ（烷烃）、ρ（芳烃）和ρ（乙炔）均呈早晚高峰值的日变化特征,而ρ（烯烃）由于异戊二烯受天然源排放影响,呈午间单峰值的特征.观测期间的SOA生成潜势为2.54 μg/m3,较城区高出76.4%,显示钢铁企业SOA对PM_2.5具有一定贡献;其中芳烃对SOA生成贡献高达97.2%,主要贡献组分包括苯、间/对-二甲苯、乙苯、苯、邻-二甲苯.研究显示,钢铁企业VOCs污染治理应重点控制苯系物,同时烷烃的排放也不容忽视.      

北京秋冬季大气氨观测研究

利用差分光学吸收光谱技术,对北京市北郊的大气氨进行了近2个月的观测.结果显示,在秋冬季节,北京大气氨的浓度为（12.89±10.12）×10^-9（part per billion）,观测期间的小时浓度最大值为49.71×10^-9.氨浓度的日变化呈现出白天低、夜晚高的特征,在早高峰时间,氨有明显的一个峰值浓度.另外,氨与NO₂、CO、PM_2.5和PM₁₀之间相关性分别为0.845、0.824、0.821和0.598,明显高于春季,说明秋冬季北京大气氨受机动车排放影响明显.气象要素对氨 浓度明显影响,风速、气压和相对湿度与氨的关联性较高,相比而言,氨与气温关联性较低,说明秋冬季低温环境下,土壤排放、垃圾存储堆场和人体排泄物等排放对大气氨浓度影响较小.     

工业园区VOCs光离子化气体检测技术适用性研究

目前在使用光离子化气体检测器(PID)设备对工业园区挥发性有机物(VOCs)进行监测过程中，设备间监测数据普遍存在偏差大、准确度和稳定性不足等问题，影响了园区VOCs的监测评价与管控.为探究偏差产生的原因，本文选取了市售4个品牌的8套PID监测设备，在工业园区进行实地测试，对其适用性进行研究.结果表明：(1)在安装了除湿装置后，PID设备在高湿阶段监测正常，同时通过在现场对不同湿度标准气体的测试可知，除湿装置对测试数据的准确性无影响.因此，在高湿度地区采用除湿装置，可提高PID设备监测数据的准确性.(2)环境空气实测时，虽然与气相色谱仪/氢火焰离子化检测器(GC-FID)设备原理不同，但经过一系列改进措施后，8台PID设备测得总VOCs体积分数变化趋势与GC-FID设备基本一致；同时，同品牌设备间平行性较好，各PID设备与GC-FID设备所测结果的相关系数均在0.82以上，最高可达0.96，但在GC-FID设备监测的VOCs体积分数<50×10^-9时，二者相关性不理想.(3)针对工业园区VOCs监测，本研究提出了将PID设备和GC-FID设备监测数据的比对计...     

环境空气VOCs在线监测中标准气体的比对研究

环境空气中挥发性有机物(VOCs)的在线监测技术近年来受到普遍关注。相对于传统的离线手工监测,在线监测能够解决监测数据时空代表性不足的问题,同时更好地满足环境质量连续监测和研究的需要。现有环境空气常规气体在线监测技术规范对量值溯源有较高的要求,其中标准气体的溯源和比对是质量控制和质量保证的根本。通过构建上海市环境空气VOCs在线监测的标准气体实验室比对测试流程,提出了标准气体比对结果的评价指标及方法,以确保在线监测数据的准确性和可比性。结果显示,6瓶臭氧前体混合物标准气体中,90%以上物种的测定结果的相对偏差在±10%以内,个别物种超出范围,说明定期开展标准气体比对对于VOCs在线监测的质控和质保具有重要意义。     

基于MERRA-2再分析资料的上海市近40年大气黑碳浓度变化及潜在来源解析

黑碳（black carbon,BC）作为大气气溶胶的重要组成部分,因其粒径小、比表面积大和辐射强迫等,对区域和全球辐射平衡、气候和人体健康产生巨大影响.以高度城市化的上海市为研究区域,基于MERRA-2再分析数据资料和地面观测数据,利用M-K趋势检验、后向轨迹和潜在源贡献函数（potential source contribution function,PSCF）探究了上海市1980~2019年大气BC浓度的时空变化特征及局地排放和区域传输的影响.结果表明：①MERRA-2大气BC浓度和地面观测数据具有较好的趋势一致性（R∈［0.68,0.72］）,表明MERRA-2再分析资料可以用来有效揭示地面大气BC浓度的长期变化.②上海近40年大气BC浓度可分为3个阶段：缓慢增长的"低值"阶段［1980~1986年,（1.75±0.17）μg·m^-3］,相对稳定的"中值"阶段［1987~1999年,（2.18±0.07）μg·m^-3］和波动变化的"高值"阶段［2000~2019年,（3.07±0.31）μg·m^-3］;就季节变化而言,上海BC浓度总体呈夏季浓度低,冬季浓度高的"U"型模式;受水运货运船舶柴油机等发动机黑碳排放的影响,7月出现BC浓度小高峰.③大气污染物诊断质量比及双变量相关分析［R（BC-NO₂） > R（BC-CO） > R（BC-SO₂）］表明,交通排放是上海大气BC的主要排放源,尤其是重型柴油车的影响.④后向轨迹和PSCF分析发现上海夏季气团以清洁海风为主导,占77.18%;其他季节来自北方的气团超过50%.上海大气BC潜在源区主要分布在中国东部地区,以长三角为中心向外扩张,且扩张方向与后向轨迹方向一致.     

交通减排对上海2014年PM2.5污染影响的案例研究

使用WRF Chem模式模拟分析2014年4月16日—18日一次上海市大气污染过程，探究交通减排对该市PM2.5浓度的影响。结果表明，模式较为成功地再现了污染过程中天气形势及大气污染物时空变化， PM2.5浓度模拟与观测结果IOA达到065。研究时段内交通减排使上海市PM2.5质量浓度平均减少 329 μg/m3，虹口凉城监测站受到交通减排影响最大，对小时平均质量浓度的最大影响超过26 μg/m3，超过此站PM2.5浓度的13%；PM2.5浓度越高，交通减排对上海市PM2.5浓度的影响越显著；交通减排对上海北部地区空气质量的改善效果最明显。     

上海市建筑工地扬尘在线监测技术研究与应用

采用光散射颗粒物监测仪,通过对其采样系统、自动除湿装置、自动校准装置进行研发设计和改造,建成了一套应用于建筑工地扬尘的颗粒物在线监测仪。通过光散射法与标准重量法的比对试验,分析了该仪器的技术指标。结果表明,其平行性≤±7%,平均相对误差≤±20%,最大相对误差≤±25%,相关系数≥0.8。通过点位位置、点位高度、除湿等试验及1年的试点应用,确定仪器的量程、时间分辨率、除湿方式、校准方式等关键性能指标,并研究制定和发布了《上海市建筑施工颗粒物和噪声在线监测技术规范（试行）》。最后总结了上海市建筑工地扬尘在线监测系统在预警、监管和执法中的应用成果。     

传感技术在环境空气监测中的方法适用性研究

采用某品牌3台传感器,对环境空气中气态污染物(NO_2、SO_2、O_3、CO)和颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5))进行为期1个月的连续监测,探讨传感技术在环境空气监测中的方法适用性。研究表明,3台传感器监测的各污染物质量浓度均显著相关,Pearson相关系数0.9(p0.01);监测的颗粒物与国控点数据显著相关且质量浓度水平接近,Pearson相关系数0.9(p0.01);PM_(2.5)传感器测定值相对于国控点数据的平均相对误差仅为-7.3%,均值绝对误差2μg/m~3;传感器在高湿度下的PM_(2.5)测定值与国控点数据相吻合,当相对湿度为80%～90%时,平均相对误差仅为-0.9%;传感器气态污染物测定值与国控点数据之间存在差异,电化学原理气态污染物传感器性能仍有待提升。