空气质量预报预警系统建设探析

为应对区域大气复合污染的严峻态势,亟需建立健全空气质量预报预警系统。本文分析了国内外空气质量预报预警的发展概况及存在的问题,以期为建立一个与国际先进水平接轨预报的预警业务体系建设提供参考。     

基于CMAQ空气质量模型研究机动车对济南市空气质量的影响

为研究济南市机动车排气对城市区域空气质量的影响,利用环境空气质量监测站点（简称"1号站点"）和路边机动车尾气监测站点（简称"2号站点"）的在线数据,以及基于4种模拟情景的CMAQ空气质量模型预测数据,研究了济南市城市区域大气污染物质量浓度变化规律及不同机动车车型对6种常规大气污染物的贡献.结果表明:①在采暖季,1号站点ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）、ρ（NO₂）、ρ（CO）、ρ（O₃）和ρ（SO₂）月均值分别为435 μg/m3、702 μg/m3、84.2 μg/m3、6.8 mg/m3、4.5 μg/m3和92 μg/m3.②2015年12月24日（灰霾天）,1号站点ρ（CO）、ρ（PM_2.5）和ρ（PM₁₀）均明显升高,ρ（SO₂）、ρ（O₃）和ρ（NO₂）均变化不明显.2个监测站点中ρ（NO₂）和ρ（PM₁₀）均呈双峰趋势,2个峰值出现的时间与上、下班高峰期基本一致.除ρ（O₃）和ρ（SO₂）达GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准外,其他污染物均超过GB 3095-2012二级标准限值,采暖季大气污染特征为颗粒物型污染.③机动车对研究区域NO₂和PM₁₀贡献率较大,其中,小型车对CO、NO₂、PM₁₀和PM_2.5贡献率最大,其贡献率分别为85.7%、50.1%、53.4%和52.8%.机动车排放源能降低空气中ρ（O₃）,其总贡献率为-25.5%,其中大型车、中型车、小型车对O₃的贡献率分别为-8.8%、-2.7%和-8.9%.灰霾天下不同机动车车型对空气中污染物质量浓度的总贡献率均比采暖季大.研究显示,济南市采暖季大气污染特征为颗粒物型污染,机动车排放源对空气中NO₂和PM_2.5有较大贡献.      

基于三维空气质量模型的淄博市臭氧及前体物来源解析

基于WRF-CMAQ模型中的ISAM模块对2021年6月淄博市夏季O₃及其前体物NO₂和VOCs进行来源解析,明确O₃及其前体物的来源(区域和源类),并将O₃日最大8 h平均值(MDA8)高于(低于)160μg·m^-3的时段划分为污染(清洁)时段,对比了清洁天与污染天的来源差别并选取了典型污染时段进行来源解析和过程分析.结果表明,淄博市夏季NO₂主要来自本地排放,贡献率达45.1%,道路移动源(33.8%)和天然源(20.7%)是最主要的本地NO₂来源.天然源、溶剂源和石化行业对VOCs的贡献占据主导地位,总贡献达78.5%.MDA8的本地贡献是21.4%,区域外传输(32%)和周边城市(26.8%)影响不可忽略.在本地排放源中,道路移动源、电力行业和建材行业对本地MDA8贡献率在10.9%～18.8%.O₃污染天时淄博市MDA8受本地贡献及区域内各城市贡献总和均有所上升.但从淄博市本地源类贡献的变化来看,在不同...     

谈大气中的颗粒物污染与来源分析

摘要：本文主要研究了大气中的颗粒物污染的种类以及具体成分，并对其来源进行了调查分析，最后由此提出针对源头的污染防治措施。     

大气微塑料污染的来源、影响及其控制技术研究

随着塑料制品生产和使用、城市垃圾焚烧、农业活动以及交通运输过程中大气微塑料污染的形成,其对于大气环境质量、人体健康以及生态系统产生严重威胁。针对这一问题,提出大气微塑料污染控制策略,包括从由全生命周期到全流程闭环管理实现“塑”源减量,和从基础性研究到寻找关键突破口实现“塑”战速决等。     

吉林市大气PM_(2.5)污染特征及来源分析

2014年在吉林市设立7个大气PM_(2.5)采样点,分采暖季和非采暖季分别采样分析了吉林市城区大气颗粒物污染特征和可能来源。结果表明:吉林市大气颗粒物以PM_(2.5)为主,PM_(2.5)年均值65μg/m3,超过国家二级标准限值86%,PM_(2.5)/PM10的年平均值为61%;PM_(2.5)中,休闲生活区各个时间段金属元素浓度相对较低,工业混合区浓度较高;非金属离子SO2-4、NH+4、NO-3、Cl-是PM_(2.5)水溶性离子的主要成份,其和占PM_(2.5)质量的13.31%,在采暖期浓度质量全部高于非采暖期;采暖期OC和EC来源基本相同,来源于机动车尾气、燃煤和生物质燃烧等,在非采暖期OC和EC来源差异性较大,主要来源于机动车尾气和工业燃煤等。     

TAGE:一种新的大气污染物来源及输送情况的网格化分析方法

提出了一种新的大气污染物来源及输送情况的网格化分析方法.首先,不依赖于排放源清单,而是以预设的网格化排放源来运行空气质量模型,得到排放源的污染影响因子.然后,结合污染物监测数据,构建排放源总合排放强度求解方程组,并利用遗传算法进行求解.最后,基于排放源的污染影响因子和总合排放强度,计算出排放源的污染贡献占比,从而完成对大气污染物来源及输送情况的网格化分析.这一方法的提出,为缺少准确排放源清单情况下大气污染状况的分析与治理,提供了新的思路.利用此方法,对北京市、石家庄市、保定市2017年10~12月期间PM_2.5的来源及输送情况进行了验证性实验.     

沿海城市秋季大气甲醛污染来源及其环境影响

基于大气综合观测站的气态污染物(HCHO、O₃、PAN、CO、NOx、异戊二烯)及气象要素(温度、湿度、风速、风向)等在线观测数据,研究沿海城市厦门秋季大气HCHO的时间变化特征及其关键影响因子,利用多元线性回归分析方法定量识别HCHO的主要来源,并估算HCHO对·OH生成的贡献.结果表明:HCHO平均浓度为(3.15±1.40)×10^-9,范围为(0.55～7.96)×10^-9,呈现明显“单峰”日变化特征,峰值出现在13:00左右.HCHO与O₃、PAN显著正相关;温度、湿度和UV是影响HCHO浓度的主要气象因素,强辐射、高温、低湿、低风速和西南风的条件促进了厦门大气HCHO的二次生成. HCHO小时光解量(PHCHO)范围为(0.01～3.02)×10^-9/h,平均PHCHO为0.61×10^-9/h,同时,大气HCHO光解成稳定分子H2和CO的速率是光解成自由基H·和HCO·速率的1.1～1.6倍.观测期间大气HCHO来源主要包括二次生成(39.2%)...     

空气质量模型中大气化学机理的发展与比较

大气化学机理是空气质量模型中重要的组成部分,是研究大气化学过程的重要手段和方法。综述了碳键机理(CBM)、区域大气化学机理(RACM)和加州大气污染研究中心机理(SAPRC)3类常用归纳化学机理的发展历程,比较了各化学机理在物种集总方式、物种数和化学反应数等方面的差异,介绍了各类大气化学机理最新版本的更新及在空气质量模型中的应用情况。对不同大气化学机理在空气质量模型中应用的比较进行了分析和总结,讨论了导致不同大气化学机理模拟结果差异的原因,并对空气质量模型中不同大气化学机理的选择和应用提出了建议。     

化学反应Petri网的大气复合污染损害度评价模型

大气环境质量状况对人类健康具有重要意义。基于化学反应和Petri网原理,将两者优点有效结合起来,并将其应用于大气复合污染损害度评价系统。用库所表示参与大气复合污染损害过程中化学反应的反应物和生成物,用变迁表示光化学反应发生所需的条件,用弧权表示化学计量数,用标记表示参与反应的单位分子的数量,从而直观地表示大气复合污染损害过程的逻辑因果化学反应关系,提出了一种基于化学反应Petri网的大气复合污染损害度评价模型(CRPNEM),给出CRPNEM算法,并以某煤炭矿区排风口废气排放为例,通过实测数据验证了算法的正确性和普遍适用性。该方法可为大气环境质量管理提供参考。     

郑州市金水区冬季大气PM2.5污染特征及来源解析

为探究郑州市金水区冬季PM_2.5污染特征及来源贡献,采用离线采样法对金水区大气中银行学校和郑纺机两站点的PM_2.5进行了采集,通过颗粒物分析仪解析PM_2.5的组分构成,并重点采用正交矩阵因子(PMF)模型和多尺度空气质量(CMAQ)模型分析评估了PM_2.5的来源及输送贡献。结果表明,银行学校和郑纺机站点中水溶性离子(WSIIs)浓度分别占PM_2.5浓度的46.4%和44.8%,金属元素组分浓度分别占17.2%和14.3%。富集因子(EF)及比值分析显示,两站点需重点关注燃煤源和机动车源的影响。PMF源解析显示,金水区两站点中对PM_2.5的浓度贡献污染源主要是机动车源、扬尘源及燃煤源。CMAQ模型模拟结果显示,金水区两站点中PM_2.5的主要来自金水区自身的排放,贡献占比高达43%以上,其次为金水区的北部、西部和南部区域。研究显示,在加强本地PM_2.5污染管控的同时,需要考虑北部、西部及南部区域以及郑州市周边地区的区...     

大气细颗粒物PM2.5污染来源及防治措施

本文对大气细颗粒物PM2.5的污染状况和污染特征进行了综述和分析,阐述了大气中PM 2.5对对环境和人体健康影响。为改善空气环境质量和提高居民的生活质量,本文提出减少PM2.5污染相应的防治措施。     

污染减排及新冠肺炎对广州空气质量影响分析

自2017年《广州市空气质量达标规划》实施以来,广州空气质量大幅改善并于2020年首次实现全面达标,评估《规划》中本地污染减排措施实施成效可为后续大气污染防治提供参考.本研究基于各种减排情景的排放核算结果,综合运用空气质量模型模拟和数据融合技术,量化评估了本地污染减排措施、新冠疫情防控工作、周边排放控制及气象条件变化4种影响因素对2017—2020年广州市空气质量改善的贡献.评估结果显示,本地污染减排措施是2017—2020年SO₂、NO₂、PM₁₀及PM_2.5浓度下降的主导因素,其浓度削减贡献分别为53.58%、31.60%、34.24%及30.82%;疫情防控工作的浓度削减贡献在初期较大,但在后期随着复工复产而减弱;周边减排空气质量改善效果弱于本地污染减排;气象条件变化对各污染物浓度下降均存在正贡献,且对O3浓度削减的贡献(81.96%)尤为显著.     

黄河三角洲地区大气复合污染特征、成因与VOCs来源解析

为了解黄河三角洲区域细颗粒物(PM_2.5)和臭氧(O₃)大气复合污染特征和成因,本文利用2021年和2022年夏秋季黄河三角洲中心城市东营市、滨州市的挥发性有机物(VOCs)连续观测数据及常规污染物数据,识别对O₃和二次有机气溶胶(SOA)生成有显著贡献的VOCs物种并对VOCs进行来源解析,同时利用基于观测的化学盒子模型探讨O₃的生成敏感性.结果表明：(1)黄河三角洲地区PM_2.5和O₃浓度“双高”的大气复合污染主要出现在秋季,夏季东营市和滨州市首要污染物均为O₃,距离入海口越远的站点O₃超标天占比越高;秋季东营市和滨州市首要污染物均为PM_2.5,且超标情况相近.(2)烯烃和含氧挥发性有机物(OVOCs)对臭氧生成潜势(OFP)的贡献大,优势物种为乙醛;芳香烃对SOA生成潜势(SOAFP)的贡献大,优势物种为1,2,3-三甲苯.(3)东营市夏秋季O₃生成均处于VOCs...     

保定市大气气溶胶中正构烷烃的污染水平及来源识别

有机物已成为我国城市大气颗粒物中最重要组成部分.为认知河北工业城市大气颗粒物中有机物浓度水平和来源,于2010年9月～2011年8月,利用安德森9级惯性撞击式颗粒物采样器在河北省保定市采集了大气颗粒物样品,采用有机溶剂萃取-气相色谱/质谱法定量分析了其中的正构烷烃.结果表明,采样期间保定市大气细粒子日均浓度67%超过GB 3095-2012二级标准75μg·m-3,约96%超过国家可吸入颗粒物浓度标准150μg·m-3.颗粒物中检测出C14～C32正构烷烃19种,浓度范围111.23～979.81 ng·m-3,日均浓度264.2 ng·m-3;4个季节的主峰碳各有不同,冬春季主峰碳为C20、C21和C22,夏季为C27;春、夏、秋、冬CPI值分别为0.97、1.24、0.92、0.86,平均值为1.01.冬春季正构烷烃主要受控于化石燃料燃烧和汽车尾气排放,夏秋季还同时受到高等植物角质蜡层的挥发影响,全年以人为源的影响为主.     

区域尺度黄河流域面源污染负荷特征与来源解析

掌握黄河流域甘肃段面源污染负荷特征及其来源,是在区域尺度上提升水环境污染治理水平的重要基础。基于DPeRS面源模型,从农田径流、城镇径流、畜禽养殖、农村生活、水土流失5大污染类型,选取TN、TP、NH₃-N和COD 4个污染指标,对甘肃黄河流域9个市(州)58个县(区)面源污染进行污染负荷估算、污染来源解析及空间分布分析。结果表明:从模型估算结果看,2018年整个流域TN、TP、NH₃-N和COD面源污染排放负荷均值分别为65.6,11.8,19.1,77.2 kg/km2。从区域尺度分析,甘肃黄河流域TN、TP面源污染负荷最高的区域均是兰州市安宁区,分别占整个流域总负荷的10.83%和5.16%;NH₃-N和COD面源污染负荷最高的区域均是临夏回族自治州临夏市,分别占整个流域总负荷的26.23%和56.56%。从污染产生来源分析,TN、TP、NH₃-N和COD的首要污染来源分别为农田径流、水土流失、农田径流和畜禽养殖。从空间分布分析,黄河流域各县(区)面源污染总负荷呈中间高两边低的分布特征,污染负荷较重的区域主要集中在黄河兰州段、大夏河临夏段、渭河天水段等局部区域。     

濮阳市秋冬季大气细颗粒物污染特征及来源解析

濮阳市作为京津冀周边地区大气污染传输通道城市之一,秋冬季重污染天气频发,空气污染问题严峻.为了研究濮阳市秋冬季大气细颗粒物污染特征及其主要来源,于2017年10月15日至2018年1月13日在濮阳市3个国控点对PM_(2.5)进行了手工膜采样与化学组分分析,并结合PMF受体模型,开展了细颗粒物来源解析研究.结果表明,濮阳市2017年秋冬季PM_(2.5)平均质量浓度为94. 16μg·m~(-3),濮水河管理处的污染状况最严重,进入采暖季后3站点均表现为重度及严重污染事件频发,轻度污染发生频率降低,重污染发生时NO_2与CO浓度升高明显. PM_(2.5)中的主要组分为水溶性离子(52. 33%)、碳质组分(25. 32%)和地壳元素(0. 08%),NO_3~-的含量高而SO_4~(2-)的浓度水平较低.重污染发生时,PM_(2.5)中水溶性离子、OC、EC和K浓度都出现了明显的升高,而地壳元素浓度降低.采样期间濮阳市的硫氮转化率水平较高,大气氧化性较强,硫氮转化促进了重污染的发生.濮阳市2017年NOx、CO和VOCs排放量较高,来源解析结果表明,濮阳市秋冬季PM_(2.5)主要来源分别为二次无机盐(37%)、工业源(16%)、二次有机气溶胶SOA(14%)、生物质燃烧源(12%)、移动源(9%)、燃煤源(7%)和扬尘源(4%).可见,二次转化在濮阳重污染的形成过程中起到重要作用,要减轻大气细颗粒物污染,需要重点控制工业源、生物质燃烧、移动源和民用散煤燃烧的排放.     

北京市典型城区PM_(2.5)中正构烷烃的污染特征与来源

2013年6月在北京及华北平原大城市空气污染联合观测期间,使用大流量PM2.5采样仪分昼、夜采集北京市典型城区环境空气中PM2.5样品,利用GC-MS技术对PM2.5中正构烷烃的污染水平、分布特征与来源进行分析,并且结合后向轨迹分析了远距离传输的影响.结果表明:观测期间ρ(PM2.5)为29.73~275.30μgm3,PM2.5中ρ(总正构烷烃)为50.33~143.49 ngm3.PM2.5中正构烷烃质量浓度随碳数分布呈单峰-后峰型和双峰-后高型2种;Cmax(主峰碳数)为C29或C31;CPI(碳优势指数)为1.34~6.66;LMWHMW〔ρ(C14~C24正构烷烃)ρ(C25~C36正构烷烃)〕为0.10~0.31.观测期间PM2.5中正构烷烃主要来自高等植物蜡,并且主要来自温带植物;其次来自化石燃料和生物质的不完全燃烧.观测期间来自北京市南向气团轨迹出现概率最高,影响最为突出,其次为来自东南沿海方向和内蒙古中西部方向的气团轨迹.     

区域空气质量模拟中查表法的应用研究

在自行开发完善的区域空气质量模式系统RegSRRMS中应用查表法,模拟中国典型城市群对流层大气主要污染物的浓度变化,评估该方法在大气复合污染事件预测和控制中的有效性.首先,利用具有国际先进水平的空气质量模式WRF-CHEM中的化学模块建立了包含完善气相化学、气溶胶过程的箱模式WRFBOX.其次,利用WRFBOX进行化学反应敏感性分析,基于影响污染物的重要因子分别建立了臭氧(O3)及其前体物、无机盐气溶胶和二次有机气溶胶(SOA)查算表数据库,并检验其有效性.最后,将此查算表数据库引入RegSRRMS,建立简化的查表算法.利用直接耦合机制法和查表法对2000年3月珠三角地区污染个例中主要大气污染物浓度进行模拟.通过比较2种方法的模拟结果,显示查表法计算效率提高了57%,能够反映大气光化学反应的非线性特征、气溶胶及其前体物的平衡关系,具有高分辨率、高时效性,能够方便快捷地给出源和受体之间的响应关系,结果可靠.在区域空气质量模式中应用查表法有利于大气污染事件的快速预测以及大气污染控制的快速决策.     

中原城市冬季两次重污染形成机制及来源

为揭示郑州市冬季空气污染过程及形成原因,选取郑纺机国控站点为采样点,探讨2019年12月郑州大气污染物浓度和主要气象参数特征,对比不同污染阶段PM_2.5水溶性离子、元素和碳质组分浓度变化,并利用空气质量模型模拟结果,分析采样期间污染源排放与区域传输对采样点PM_2.5质量浓度的贡献.结果表明,采样期间第一次和第二次重污染形成和消散过程略有差异,分别呈现出"缓慢累积、缓慢清除"和"缓慢积累、快速清除"的特征.第一次和第二次重污染时段NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺质量浓度占PM_2.5比值达到41.5%和46.2%,OC/EC比值分别为4.0和4.5,二次气溶胶颗粒的大量生成是两次重污染形成的主要原因.采样期间本地、东部、南部、西部和北部区域对采样点PM_2.5浓度贡献占比均值分别为58.0%、2.4%、6.7%、6.9%和12.7%,第一次重污染是本地污染物排放和外来源区域传输...