山东省PM2.5污染现状及预报效果对比分析

对2019—2022年山东省16个市的细颗粒物（PM_2.5 ）污染特征进行了分析,并对2021和2022年的4个数值模式［社区多尺度空气质量模拟系统（CMAQ）、扩展综合空气质量模型（CAMx）、区域气象-大气化学在线耦合模式（WRF-Chem）、嵌套网格空气质量预报系统（NAQPMS）］及集合预报模式预测的效果进行评估。结果表明：2019—2022年山东省PM_2.5 年均质量浓度逐年降低,污染程度逐步减轻,但在1—3,11—12月,PM_2.5 质量浓度超标现象较为普遍。2021年底更换污染源清单后,2022年5个模式的24 h级别准确率和相关系数（r）同比升高,均方根误差（RMSE）同比降低,模式预报准确率有所提升,但由于参数调整略大,CMAQ、CAMx、WRF Chem、集合预报模式易漏报或偏轻预报PM_2.5 的中度污染和重度污染天气。由于NAQPMS模式在更换污染源排放清单时,同时改进了非均相化学反应机制,因此对PM_2.5 不同污染类别尤其是中度污染、重度污染的预报准确率明显提升。     

2019年江苏省PM2.5和O3多模式集合预报算法效果评估

基于江苏省重污染天气监测预报预警系统多模式预报结果,分析了不同数值模式对江苏省13个城市细颗粒物(PM_2.5)和臭氧(O₃)的预报偏差特征,发展了多模式集合预报算法,并对其进行了评估。结果表明,相较于单一数值模式,集合预报算法显著改善了PM_2.5和O₃预报的准确率,其对江苏省PM_2.5和O₃空气质量分指数等级的预报准确率超过了80%。就江苏省整体而言,PM_2.5集合预报的准确率相比最优单一数值模式提升了6%。O₃浓度较低时,集合预报能有效改善各模式存在的高估现象。但受限于目前的校正策略,出现高浓度O₃污染时,集合预报对预报效果的提升相对有限。     

“Ox增减量”O3人工订正预报方法与应用

为满足环境管理部门"O₃污染过程不漏、AQI类别准确和AQI范围预报准确"的要求,基于大气箱式模型和相似案例分析,引入O_x指标原创性提出"O_x增减量"O₃人工订正预报方法。介绍了该方法的预报思路、预报要点和步骤、历史相似案例库构建与基于大气条件预报的判别分析、方法普适性和局限性等,以期为提高区域、城市O₃业务预报准确率提供技术参考。以东部沿海城市青岛市为研究案例,结果显示,2020年6—9月24 h人工订正AQI类别预报、AQI范围预报准确率分别为91%和68%,比同期业务化运行的WRF-Chem数值模式预报准确率分别提高19%和25%,应用该预报方法可有效提高O₃污染过程预报准确率。     

山东省2015年PM2.5和O3污染时空分布特征

利用中国环境监测总站的城市空气质量自动监测数据,分析了2015年山东省细颗粒物（PM_2.5）和臭氧（O₃）污染的时空分布特征,并初步探讨了其与气象要素的相互关系。研究发现：山东省PM_2.5年均质量浓度和年超标天数的空间分布均呈现由东部向西部递增的趋势,半岛地区的浓度最低,其他地区浓度均较高,年均质量浓度最大值出现在德州（101 μg/m³）。各城市PM_2.5的月均质量浓度均呈现出季节性变化,冬季最高,夏季最低。O₃-8h年均值和O₃年超标天数的空间分布与PM_2.5不同,半岛地区污染天数最少,其次为南部地区,中部地区和西北部地区污染最为严重并且各区域的城市之间O₃污染情况存在较大差异,具有明显的局地性特征。O₃质量浓度在春末夏初最高,超标现象主要出现在5—8月。分析各城市PM_2.5污染和O₃污染的协同性与差异性发现,虽然不同城市之间两者污染情况存在一定差异,但整体上看,山东省大气复合污染特征明显,全年有10个城市的PM_2.5和O₃同时超标天数都在20 d以上,并且该现象主要发生在夏季。夏季高温低湿的大陆气团控制更有利于O₃和PM_2.5叠加共存形成复合型污染。温度≥26℃时,O₃-8 h与PM_2.5日均质量浓度的相关系数为0.63,相对湿度≤60%时,两者相关系数为0.69。此外,当在大陆气团的控制下发生O₃污染时,相对湿度的提高更有利于PM_2.5浓度的增加。     

广州市大气VOCs污染特征及O3生成潜势分析

利用手工及自动监测数据,结合最大增量反应活性(MIR)系数法,对广州市大气挥发性有机物(VOCs)污染特征及臭氧生成潜势(OFP)进行了研究。结果表明：广州市大气VOCs总体积分数为73.85×10^-9,其中,丙烷、甲醛、乙酸乙酯的体积分数最高,分别为5.59×10^-9、4.87×10^-9、4.25×10^-9。组成特征分析结果显示,含氧挥发性有机物(OVOCs)和烷烃为主要污染物种类,分别贡献了总VOCs的34.32%和32.34%。在空间分布上,各站点VOCs体积分数自南向北不断降低,番禺市桥站(南部,76.16×10^-9)>公园前站(中部,75.58×10^-9)>花都梯面站(北部,69.80×10^-9)。广州市大气中甲醛和乙醛的比值为1.22,表明本地排放对广州市醛酮类化合物的贡献较大;乙苯和间/对-二甲苯的比值为0.35,表明广州市气团老化程度低,VOCs主要受本地排放影响;甲苯和苯的比值显示,公园前站苯系物主要受机...     

广州市污染季节空气质量预报效果评估及误差分析

基于广州市2016年第四季度空气质量实测及预报数据,对广州市污染季节空气质量预报效果进行了评估,结果表明,2016年第四季度广州市空气质量级别预报准确率83.7%、AQI范围预报准确率67.4%、首要污染物预报准确率67.2%、综合考核评分87.4分、相关系数0.78,预报效果总体良好,预报准确率在优良级别时相对较高,而在轻度污染以上级别时相对较低。预报误差分析表明,气象预报精细化程度不足、模式预报不确定性等客观因素,预报员缺乏对污染过程物理化学机制的深入理解等主观因素共同导致了预报的误差。     

长沙地区O3污染潜势广义可加模型的季节分异性

基于长沙市2016—2019年臭氧（O₃）浓度的逐时监测资料以及该时段同时次的气象观测数据,首先利用相关性分析和方差膨胀因子相结合的方法排除了相对湿度、太阳辐射、气温、风速、气压之间存在多重共线性问题,进而构建了春、夏、秋、冬四季O₃日最大8 h滑动平均质量浓度（O₃-8 h）与上述气象因子的广义可加模型（GAMs）,分析了O₃污染潜势GAMs模型的季节分异特征。结果表明：①春、夏、秋、冬四季O₃与相对湿度、太阳辐射、气温、风速、气压各变量之间多呈现出非线性关系（自由度大于1）。②春、夏、秋、冬四季多变量GAMs模型方差解释率（IRV）分别为80.7%、60.2%、83.0%、81.4%,调整判定系数R²分别为0.795、0.564、0.819、0.795,即不同季节气象因子在GAMs模型中对O₃的解释能力存在显著差异,秋季最好,冬春季次之,夏季最差。③相对湿度、太阳辐射、气温是决定春、夏、秋、冬四季O₃浓度变化最重要的气象要素,但其重要性排序随季节有所变化,对应的太阳辐射的F统计值分别为140.841、36.606、14.16、46.377,相对湿度的F统计值分别为3.291、4.158、15.82、8.105,气温的F统计值分别为7.030、2.113、15.79、3.340。该结论揭示了气象因子对O₃演化影响的复杂性,并为后续O₃污染潜势的预报奠定了基础。     

某市城区典型时段VOCs污染特征及其与O3的相关性

通过研究某市城区4—9月臭氧污染较严重时间段71种挥发性有机物的手工监测数据和臭氧浓度自动监测数据,分析了该市挥发性有机物在典型时段的污染特征及其与臭氧浓度变化的相关性。为该市通过控制挥发性有机物排放来精准防控臭氧污染提供参考。研究结果显示：该市挥发性有机物浓度水平与活性水平变化趋势总体一致,污染物种类在不同时间段的浓度和活性有差异,从浓度和活性角度分析得到的关键物种在不同时间段有差异,挥发性有机物的污染变化与臭氧浓度变化的相关性有时显著,有时不显著。     

珠三角区域空气质量预报方法及预报效果评估

介绍了珠三角区域空气质量预报的"六步法"流程,并对2015年空气质量等级和首要污染物预报准确率进行评估研究。结果表明,2015年珠三角区域空气质量以优良为主,24 h等级预报准确率1月最高2月最低,平均准确率为87.6%;出现的首要污染物种类包括PM2.5,PM10,O3-8 h和NO2,预报准确率9月最高3月最低,平均准确率为72.7%。     

桂林市城区大气VOCs污染特征及对O3和SOA的生成潜势

对桂林市城区大气中挥发性有机物(VOCs)的污染特征,以及VOCs对臭氧(O3)和二次有机气溶胶(SOA)的生成潜势进行了研究。结果显示,研究期间,共检出VOCs物种78种,平均体积分数为21.32×10-9,表现为芳香烃(67.82%)烷烃(19.56%)卤代烃(7.50%)烯烃(2.86%)含氧挥发性有机物(1.41%)。VOCs体积分数空间分布呈现市中心和下风向郊区两个高值区。通过苯与甲苯的浓度比值发现,林科所VOCs主要来自交通源和生物源,师专甲山校区VOCs主要是来自交通源,其余测点VOCs主要来自交通源、工业源和外来传输源。分析乙苯和间/对二甲苯的浓度比值发现,电子科大尧山校区气团光化学年龄较大,光化学反应活性相对较强烈;旅游学院、华侨旅游经开区、大埠中心校气团光化学年龄较小,光化学反应活性相对较弱。VOCs对O3生成潜势最大的为芳香烃(93.81%),其次是烷烃(7.22%)和烯烃(4.75%);对SOA生成潜势最大的为芳香烃(97.45%),其次是烷烃(2.55%)。     

台州市区PM2.5和O3污染特征及相互作用关系

基于2016—2020年台州市区大气污染物监测数据及气象观测资料,分析了台州市区PM_2.5和O₃的污染特征及受气象因素影响情况,并探究了不同季节下的PM_2.5浓度和O₃浓度的相关性及相互作用关系。2016—2020年,台州市区PM_2.5年均浓度和超标天数呈显著下降趋势,O₃-8 h年均浓度和超标天数总体呈上升趋势。PM_2.5浓度在冬季最高,且易发生超标;O₃浓度在春、夏、秋季均较高,且均会发生超标。通过相关性分析可知：PM_2.5浓度与气温、相对湿度、风速、降水量呈负相关,与大气压呈正相关;O₃浓度与气温、风速呈正相关,与相对湿度、降水量呈负相关。不同季节下的PM_2.5浓度与O₃浓度均呈正相关,两者存在协同增长。在春、夏、秋季,二次PM_2.5在总PM_2.5中的占比随着O₃     

邯郸地区2017—2021年PM2.5和O3污染特征

利用实时监测数据分析2017—2021年邯郸市及周边区县PM_2.5和O₃污染特征。研究发现:2017—2021年各地区PM_2.5年均质量浓度持续降低,轻度及轻度以上污染逐渐减少;2017—2019年O₃污染加剧,2020年起O₃年均质量浓度逐年下降,污染天不断减少。PM_2.5和O₃-8 h分别在1月(平均浓度为127.3 μg/m³,平均超标22d)和6月(平均浓度为233.4 μg/m³,平均超标22 d)污染最严重。结合气象参数分析来看,PM_2.5与温度、风速和降水量呈显著负相关,与相对湿度呈显著正相关;O₃-8h与温度呈显著正相关,而与风速、湿度和降水量的相关性较弱。后向轨迹和潜在源分析表明:邯郸地区PM_2.5典型污染月受山西省中部地区污染传输影响最大,O₃典型污染月受河南省东部污染传输影响最大。     

2018—2021年安徽省PM2.5和O3时空分布特征及其健康风险分析

利用2018—2021年安徽省空气质量监测数据分析了PM_2.5和O₃时空分布特征及其引发的健康风险。结果表明:从时间分布来看,2018—2021年安徽省PM_2.5年均值下降25.5%,而O₃-8 h年均值则保持持平;PM_2.5和O₃-8 h月均值具有明显的季节变化特征,PM_2.5月均质量浓度和超标天数均在冬季达到最大值,O₃-8 h月均值和超标天数则在夏季达到最大值。从空间分布来看,PM_2.5、O₃-8 h年均值和超标天数均为皖北最高,其次为皖中,最后为皖南。夏季O₃是主要的健康风险因子,冬季PM_2.5是主要的健康风险因子。当PM_2.5超标时,除2021年皖北地区外(PM₁₀是主要的健康风险因子),PM_2.5均是主要的健康风险因子;当O₃-8 h超标时,O₃是主要的健康风险因子。     

O3自动监测的技术要点

通过多年在粤港空气监控系统中的O3自动监测实践,阐述了O3标准气浓度传递认证的范例性解决方案,并在O3气体样品输送、O3分析仪器性能维护及在线检查校准用标准气等方面提出了实用的技术方法。     

北京市城区挥发性有机物污染特征及其对臭氧影响分析

对2020年4月—2021年3月北京市建成区挥发性有机物(VOCs)的化学特征、污染来源及其对臭氧(O₃)污染的影响进行了研究。结果显示:O₃日最大8 h滑动平均值在臭氧季(4—9月)均值为134μg/m³,是非臭氧季(10月至次年3月)均值(59.6μg/m³)的2.2倍。臭氧季VOCs体积浓度均值为14.3×10^-9,明显低于非臭氧季(21.1×10^-9),可能与光化学反应速率和VOCs来源的季节性差异有关。臭氧生成潜势(OFP)贡献率排名前10位的物种在臭氧季和非臭氧季相似,均包括间/对-二甲苯、甲苯、乙烯、邻二甲苯、异戊烷、正丁烷、丙烯、反式-2-丁烯和1,2,4-三甲基苯,但排名有所差异,燃煤源特征明显的乙烯等物种在非臭氧季上升明显,与溶剂使用、油气挥发相关的间/对二甲苯、甲苯、异戊烷和正丁烷等物种在臭氧季上升明显。甲苯/苯的值和异戊烷/正戊烷的值在臭氧季明显高于非臭氧季,反映出机动车排放和油气挥发等在臭氧季影响突出,非臭氧季是燃煤影响显著。基于...     

宜都市PM2.5与O3季节性分布特征及潜在源区分析

为了解宜都市PM_2.5与O₃的污染特征及潜在来源,利用宜都市2020年3月至2022年2月在线监测数据及气象数据,对宜都市PM_2.5与O₃质量浓度变化特征、气象影响因素及潜在源区进行了分析,结果表明:宜都市PM_2.5质量浓度冬高夏低,日变化呈双峰特征,O₃质量浓度夏高冬低,日变化呈单峰特征。高湿、静稳的气象条件以及较强偏北风作用下的区域污染传输对PM_2.5污染有重要影响,高温以及中湿度对O₃污染过程有重要作用。春、夏、秋季偏南方向气流轨迹占主导,且携带较高的污染物浓度,冬季来自湖北东北及西南方向的气流占比较高且携带的PM_2.5浓度较高;宜都市PM_2.5、O₃的潜在源区具有季节性差异,总体来看,主要分布在河南南部、湖北东部及湖南的北部区域。     

江苏如东沿海经济开发区夏季O3污染特征及来源分析

为探究如东沿海经济开发区夏季大气中的O₃污染成因,基于2022年6月园区大气超级站的监测数据,较为全面地分析了O₃污染来源、水平及二次生成潜势等。结果表明:2022年6月园区O₃超标天数占比为34.5%,共计10 d,污染严重程度为2018—2022年同期最高水平(151 μg/m³);分析4个污染过程发现,高温低湿、静稳天气易诱发O₃污染事件,结合污染天气象条件发现,当温度＞25℃且相对湿度＜ 75%时极易发生O₃污染;污染天VOCs组分贡献率主要受芳香烃、烯烃及烷烃影响,其中邻二甲苯、甲苯、间-对二甲苯是O₃管控的关键活性物种;后向轨迹聚类分析显示,园区O₃污染主要受到上海、江西和苏南本地气团输送的影响,主导轨迹出现概率分别为30%、27%和24%,其余小部分时段可能受到来自中国北部和东部的下沉气流影响。为科学管控园区夏季O₃污染,应加强监测并协同管控本地关键VOCs物种。     

气质联用法测固定污染源中三氟甲烷、四氟甲烷、六氟乙烷和六氟化硫

建立了固定污染源排气中三氟甲烷、四氟甲烷、六氟乙烷和六氟化硫的采样和气质联用分析方法,检出限分别为0.06、0.15、0.21、0.71 mg/m3,精密度在3.2%以下,相关系数大于0.999 6,并对浙江省内2家典型企业排放的温室气体进行了监测,实际样品监测结果表明,该方法能够满足废气中4种温室气体的监测要求。     

珠三角典型城市COVID-19疫情封闭期间臭氧污染的放大效应研究

珠三角地区臭氧(O₃)已经逐步取代颗粒物成为主要大气污染物。对新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情封闭期间珠三角城市背景污染效应(特别是对O₃的放大效应)进行了量化研究,发现PM_2.5和NO₂质量浓度均为工作日高于节假日,非疫情期高于疫情期。O₃质量浓度节假日高于工作日,其中疫情期节假日浓度最高。减排会增加低温高湿背景下O₃质量浓度,但会降低其极大值,并导致 O₃随温度和相对湿度的变化梯度减弱。疫情封闭期间异地输送对于局地O₃质量浓度的变化贡献突出。叠加疫情封闭影响的春节假期O₃质量浓度比节前工作日增加20.4%~41.7%,与一般年份特征相反,而NO₂降低65.3%~75.6%,降低程度强于一般年份。疫情封闭期春节期间O₃质量浓度比一般年份上升14.0%~25.9%,而NO₂质量浓度降低37.0%~54.5%。低湿晴好的天气为光化学反应提供有利条件,并且疫情封闭扩大了假期人为源减排规模,导致NO_x质量浓度进一步下降,使其对O₃的滴定效应减弱,同时静稳天气有利于O₃浓度的累积,导致局地O₃污染被逐步放大。