典型城市夏季碳组分污染特征与来源解析

为了研究京津冀地区典型城市PM_2.5及其碳组分的污染特征和来源,选取北京和唐山具有代表性的5个监测点于2012年7月3日至30日进行了PM_2.5样品采集.分析研究了PM_2.5、有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度及变化特征,采用OC/EC最小比值法估算了二次有机碳(SOC)的质量浓度,并使用因子分析法解析了碳组分来源.结果表明:采样期间北京市PM_2.5、OC和EC质量浓度分别为76.2±38.5μg/m³、7.0±2.2μg/m³和3.0±1.4μg/m³,均低于唐山的97.7±38.8μg/m³、11.7±6.3μg/m³和7.0±5.0μg/m³;北京灰霾天气PM_2.5、OC和EC浓度分别为非霾天气的2.0、1.2和1.8倍,唐山相应为1.4、1.5和1.6倍;北京和唐山SOC质量浓度分别为3.0μg/m³和5.1μg/m³,分别占OC质量浓度的42.9%和43.6%;北京和唐山PM_2.5中碳组分主要来源于燃煤和机动车尾气,其贡献量均超过75%,因此要进一步加强清洁能源替代、控制机动车保有量的增长及提高车用油质量.     

昆明市典型干季大气PM2.5中重金属污染特征与来源研究

利用AMMS-100大气重金属在线分析仪对昆明市中心城区典型干季(2016年1月14日～3月31日)大气PM_(2.5)进行捕集,检测了其所含重金属的浓度和组成,主要包括Pb、Se、Hg、Cr、Zn、Ni、Fe、Mn、V、Ba、As和Co这12种.采样期间昆明中心城区大气PM_(2.5)平均浓度为37.49μg/m~3,12种重金属总浓度为3 900.4 ng/m~3,约占PM_(2.5)的10.4%,除Fe元素平均浓度较高外(3 285.1 ng/m~3),其他金属元素浓度均较低,最低的为V,浓度仅为0.9 ng/m~3.春节前后,PM_(2.5)载带的重金属浓度有较大差异.春节假日期间的Cr、Mn、Ni、Co、Fe、Se、Hg、Zn和Pb等重金属浓度相比春节前下降了0.9%(Fe)～71.9%(Mn).而重金属Ba的浓度相比春节前增加了135.6%,达到129.6 ng/m~3,这可能与春节期间烟花爆竹的燃放有关.主成分分析结果表明,昆明干季大气PM_(2.5)中12种重金属主要来自扬尘源、机动车尾气、煤炭燃烧和冶金工业源.气团轨迹研究表明,3月份缅甸频繁的生物质燃烧活动对昆明地区重金属的浓度有重要影响.     

唐山夏季PM2.5污染特征及来源解析

选取唐山市有代表性的4个监测点:唐山工业区(钢铁冶金工业)、唐山丰南(经济开发区)、唐山监测中心站(居民区)、唐山大学城(大学区),于2012年7月连续1个月采集PM2.5样品;通过分析PM2.5的元素和水溶性组分,研究了唐山市PM2.5污染特性,并应用正交矩阵因子分解法(PMF)对PM2.5来源进行了解析.结果表明:唐山夏季PM2.5平均质量浓度为97μg/m3;4个功能区PM2.5质量浓度空间变化为工业区>经济开发区>大学区>居民区.工业区和经济开发区Fe、Pb、Mn元素富集程度明显高于其他区域.大学区受周边建筑活动影响较大,PM2.5样品中Al浓度最高.监测中心和丰南区采样点紧邻交通干线,PM2.5受机动车影响明显高于其他区域.唐山夏季二次无机气溶胶占PM2.5的47.7%,高温度、高湿度有利于二次无机气溶胶的生成,SO2转化率(SOR)为0.57,NO2转化率(NOR)为0.39.夏季PM2.5主要来源有金属冶金工业,建筑尘、燃煤尘及其他无组织尘,机动车,水泥建材及玻璃陶瓷行业,外来颗粒物区域性传输也是导致PM2.5污染的重要原因之一.     

武安市PM2.5及其二次水溶性无机离子污染特征和区域来源解析

武安市是以钢铁立市的典型重工业城市.为研究武安市PM2.5的污染特征和区域来源解析,对武安非采暖期(2018年10月)和采暖期(2019年1月)进行大气PM2.5样品的采集和组分测试,并利用CAMx-PSAT模型模拟结果分析区域源排放对武安PM2.5及其二次水溶性无机离子(SO2-4、NO3-、NH4+)的质量浓度贡献.测试结果表明,武安PM2.5污染严重,平均质量浓度为113.5μg/m3,采暖期PM2.5污染水平高于非采暖期;SO2-4、NO3-和NH4+的平均质量浓度占PM2.5总质量浓度的41.1％,是PM2.5重要组成部分;SO2-4、NO3-和NH4+质量浓度表现为采暖期高于非采暖期;NO3-与SO2-4质量浓度比值在采暖期和非采暖期均小于1,表明燃煤烟尘等固定源贡献相对较大;随着PM2.5污染等级的升高,SO2-4、NO3-和NH4+质量浓度明显增大,达到重污染天时,SO2-4、NO3-和NH4+质量浓度增至最高.模拟结果显示,武安城区PM2.5污染是由本地污染源排放和外来污染物区域传输共同作用的结果,本地污染源排放占主导地位;冶金源排放对PM2.5、NO3-和SO2-4质量浓度贡献影响最大;农业源排放是NH4+质量浓度的主要污染来源;采暖期的居民源排放对PM2.5和SO2-4、NO3-、NH4+质量浓度贡献率相比于非采暖期出现大幅度增加.外来工业源和机动车源对武安PM2.5质量浓度贡献较为突出.     

基于大气PM2.5污染的建筑外窗缝隙通风换气次数动态变化特性

为了动态评价建筑外窗缝隙通风条件下室外PM_(2.5)污染对室内环境的影响规律及其渗透通风特性,依据研究团队2013年9月到2014年8月基于建筑外窗缝隙渗透通风(建筑外门窗关闭、无机械通风)且室内无污染源条件下关于北京地区某临街办公建筑室内外PM_(2.5)质量浓度水平与室外气象参数(空气干球温度、相对湿度、风速)的动态变化实时监测数据,结合质量平衡方程和数理统计方法提出了一种基于大量实测数据反演建筑外窗缝隙通风换气次数动态变化特性的评价模型,实测结果验证了该模型的有效性.研究结果表明:当建筑外窗结构特征和房间结构特征一定时(实测建筑穿透系数P为0.93±0.01、自然沉降率k为0.10±0.03),静稳天气时的建筑外窗缝隙通风换气次数平均值约为0.10 h-1,对应的室内外PM_(2.5)质量浓度比I/O约为0.43;微风天气时的平均值约为0.22h-1,对应的I/O约为0.56;和风天气时的平均值约为0.39 h-1,对应的I/O约为0.62.研究结果可为室内人群健康风险评估以及建筑室内通风净化系统优化设计与节能运行提供重要参考.     

武汉大气PM_(2.5)中微量元素的污染特征和来源分析

为研究武汉大气PM2.5中微量元素的污染特征和来源,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析了11种典型微量元素的浓度水平,并通过元素相关性、因子分析、富集特征等方法对其来源进行了分析.研究表明,武汉大气PM2.5中的微量元素污染在夏季较为严重,秋季次之,冬季较轻.与国内其他城市相比,武汉大气PM2.5中的Zn、Ni、Cr的浓度值显著偏高,而Mn、Cu、Se、Pb、As、Ti的浓度值则较低,Cd排放不明显.Pearson相关系数分析表明,Zn、Mn、Cu、Pb、Cd、Se很可能来自同一污染源.因子分析表明,微量元素污染主要来源于钢铁冶金、合金制作和工业燃油3个方面.富集因子分析表明,Ti、Se、Cd、Ni、Pb、Zn、Cr主要来源于人为污染;而Cu和As则部分来源于人为污染,部分来源于土壤.     

福建三明市春季PM2.5中有机碳、元素碳和水溶性离子特征分析

2014年3月13日至4月20日在福建三明市利用PM_(2.5)中流量采样器采集大气中PM_(2.5)膜样品,测定了PM_(2.5)的质量浓度,并用热/光碳分析仪和离子色谱分析了其组分变化特征.结果表明,三明市观测期间PM_(2.5)的平均质量浓度为73.61±0.73μg/m~3,有机碳(OC)和元素碳(EC)的平均质量浓度分别为7.26±1.00和5.63±0.27μg/m~3,水溶性离子中SO_4~(2-)、NH_4~+、NO_3~-和Na~+的质量浓度分别为18.08±12.19、4.18±3.56、2.77±1.16和2.73±0.23μg/m~3,总和占总水溶性离子的87.76%.结合后向轨迹分析了福建三明市的污染物来源特征.该地区OC/EC的平均比值小于2,SOC(二次有机碳)生成量很少,主要以一次有机污染物为主,OC、EC与K~+的相关性分析表明OC、EC与K~+的来源相近,可以判断OC、EC绝大部分来源是生物质燃烧产生的污染物.在水溶性离子分析中,观测期间NO_3~-/SO_4~(2-)为0.159±0.02,表明三明市主要以固定源为主,机动车辆等移动源贡献较少.     

北京市一次PM10污染过程模拟与气象诊断分析

采用MM5-CAMx耦合模式模拟和气象观测诊断相结合的方法对北京市一次PM10污染过程进行了综合分析.利用颗粒物来源识别(PSAT)技术模拟分析了华北地区各区域污染物排放对北京市PM10的贡献,模拟结果发现来自周边地区特别是河北、天津地区PM10的跨界输送是造成本次北京市PM10污染过程的主导原因.气象观测诊断分析发现本次PM10污染过程与区域气象因素的影响密切相关,同时发现PM10高质量浓度过程经历了2个阶段.第1个阶段为在西南风作用下污染物跨界输送造成了北京市PM10质量浓度的增高,诱发了北京市PM10污染的产生,第2个阶段为在均压场和弱低压作用下,北京市PM10本地排放的累积作用维持了PM10的高质量浓度,同时第2个阶段还伴随着东南风的输送,天津源对北京地区的输送也加强了北京市PM10的高质量浓度.     

北京PM10中化学元素组成特征及来源分析

在通过对北京市区PM10连续1a的观测的基础上，发现北京PM10的质量浓度有明显的季节变化规律；使用质子激发荧光（PIXE）对PM10中的化学元素进行了分析．结果表明：不同季节PM10中元素的质量浓度总量差别较大，春季最高，秋季最低；地壳元素Al，Si，Mg，Ca，Fe等的质量浓度在春季最高，人为污染源的元素S，Cl，Zn的质量浓度则在冬季达到最大值；因子分析显示Si，Ca，Al，Fe，Mg和Ti有很高的相关度，表明来自地表土壤；S，Zn，Pb的相关程度很高，代表来自人类活动的工业排放源；Cl，As的相关性较大，可能与工业燃烧等人为活动有关。     

泰州市大气挥发性有机物化学组分特征、活性及来源解析

挥发性有机物（VOCs）是臭氧和大气颗粒物的重要前体物,本研究利用在线气相色谱-质谱仪（Online-GC-MS）于2018年5—6月对江苏省泰州市大气中98种VOCs进行监测,依据监测结果对泰州市大气VOCs的组成特征、日变化趋势进行分析,对醛酮类VOCs数据进行参数化拟合探究其一次二次贡献,并采用正矩阵因子分解模型（PMF）对VOCs数据进行来源分析,用最大增量反应活性（MIR）计算臭氧生成潜势（OFP）.研究结果表明：泰州市大气VOCs中烷烃占比最高,其次为醛酮;烷烃、烯烃、卤代烃和芳香烃浓度日变化趋势明显,特征相近;参数化方法表明醛类物质主要来自于二次生成,而酮类物质主要来自一次排放;PMF模型结果表明泰州市VOCs的主要贡献源分别为机动车排放、油气溶剂挥发、生物质燃烧、其他工业和天然源;OFP的主要贡献物种为烯烃类,占比34.18%.研究结果表明,控制工业排放和溶剂使用是泰州市大气污染物控制的重点.     

采暖季北京市主要大气污染物变化特征

为研究采暖季北京市主要大气污染物变化特征,收集北京市35个自动空气监测站点2013年11月至2014年4月上半月6种大气污染物的小时浓度均值,分析了其时间变化规律,并采用地理信息系统分析了污染物的空间分布特征.北京市采暖期间CO、NO2、SO2、O3、PM2.5和PM10的平均质量浓度分别为2.62 mg/m3、64.05μg/m3、50.52μg/m3、26.39μg/m3、118.61μg/m3和126.05μg/m3,其中：NO2的月均质量浓度变化较小;SO2和颗粒物的最高月均质量浓度都出现在2月;CO月均质量浓度呈现稳步下降的趋势;O3月均质量浓度则逐步上升. PM2.5、PM10、NO2和SO2的质量浓度日变化均呈双峰双谷型.对照点及区域点的O3质量浓度最高,其他种类污染物最高质量浓度出现在交通控制点.北京市大气污染物除O3外都呈现出南部质量浓度较高、向北部逐步递减的特点,O3在城区的质量浓度明显低于其他区域.     

济南城区大气PM2.5、PM1.0的污染特征及大气传输

为研究华北平原PM_2.5、PM_1.0的污染特征,于2014年10月至2016年6月在济南城区使用中流量采样器对大气颗粒物样品进行采集,利用离子色谱、碳气溶胶分析仪测定了颗粒物中的水溶性无机离子成分和碳组分。结果表明:济南城区冬季大气细颗粒污染较重,二次离子SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺是PM_2.5、PM_1.0最主要的水溶性无机离子,且更易富集在PM_1.0中。有机碳和元素碳的质量浓度表现为春夏低,秋冬高;二次有机碳的质量浓度在冬季明显升高,且大多分布在粒径>1 μm的颗粒物中。72 h后向气流轨迹表明,来自河北、内蒙古的长距离传输与山东地区的局地传输对济南大气中PM_2.5和PM_1.0的离子质量浓度有重要影响。济南冬季的消光系数高达789.13 Mm^-1, PM_2.5中的二次粒子NH₄⁺、SO₄^2-和NO₃^-与消光系数的相关性较高,是使大气能见度降低的主要因素。     

PM2.5质量浓度变化特征与交通流的关系——以北京市为例

为分析城市交通运行状况对大气PM2.5质量浓度的影响,针对北京市2014年至2015年12个月的PM2.5质量浓度及交通流量变化情况,基于小波分析的相关理论,对二者的周期性变化特征及其在不同尺度上的相关性进行研究,并进一步分析了特定周期尺度上PM2.5质量浓度变化相对于机动车流量变化的滞后响应现象.研究表明:二者在24 h左右的日周期尺度上显著相关,且PM2.5质量浓度的滞后时间约为9h.     

空气幕对厨房内PM2.5控制效果的模拟与分析

厨房烹饪是民居室内PM_2.5污染物的重要来源,为对其进行有效控制,提出了空气幕送风方式。建立厨房物理模型,使用Fluent软件对厨房内的气流组织、温度分布和PM_2.5浓度分布进行了数值模拟。研究了空气幕对厨房内PM_2.5和热流的控制效果,并对3种射流速度进行对比分析。研究结果表明：空气幕射流气流对烹饪区域产生了很好的包裹效应,可以阻隔PM_2.5的扩散和热流的蔓延;可使厨房内PM_2.5排除率提高到44%~75%,平均降温1~2℃。当空气幕射流速度为0.6 m/s时,控制效果最佳。研究结论可对厨房PM_2.5污染的防治提供参考,为空气幕送风系统的研究提供模拟数据和理论依据。     

城市秋季大气PM10中的有机污染特征研究--以北京市西北城区为例

使用大流量采样仪在北京西北城区采集了大气中可吸入颗粒物(PM10)样品，利用CCl4和CH4Cl3对样品中的可溶有机物进行萃取分离，结果表明虽然PM10的总质量浓度变化较大，但可溶有机物的质量浓度变化很小。应用气相色谱(GC)，气相色谱／质谱(GC／MS)对可溶有机物中饱和烃、芳烃的组成和分布特征进行了分析。西北城区大气中含有种类繁多的由化石燃料不完全燃烧所产生的饱和烃类污染物，这表明化石燃料不完全燃烧对西北城区大气的污染有很大影响。GC／MS分析还检测出了100多种多环芳烃(PAHs)，其中有10种是属于美国国家环保局(US—EPA)优先控制污染物，怀疑具有致癌性。由机动车排放的苯并[k]萤蒽的浓度在这些优先控制污染物中浓度最高，所以由机动车尾气带来的污染也是一个重要方面。