灰霾的健康效应

灰霾是颗粒物和气体污染物导致的可察觉到的能见度降低的污染天气现象.近年来,随着城市化进程的快速发展,城市大气污染加剧,灰霾天气也随之增多.总结了灰霾这一污染型天气的特征,介绍了灰霾的化学成分、污染机制等,并从影响机制和流行病学角度出发,对国内外灰霾对人体的健康效应研究成果进行了综合评述,提出目前急需解决的科学问题和今后的研究方向.     

天津市夏季灰霾与非灰霾天气下颗粒物污染特征与来源解析

年6—8月在天津市区进行的连续灰霾观测发现,灰霾发生的天数占观测时段的1/3. 灰霾日与非灰霾日颗粒物质量浓度存在显著差异,灰霾日ρ(PM_2.5)与ρ(PM₁₀)的平均值分别是非灰霾日的1.64和1.55倍. 灰霾日S含量高于非灰霾日近50%;灰霾日ρ(SO₄2-)和ρ(NO₃-)明显高于非灰霾日,其中灰霾日ρ(NO₃-)增幅最高可达251.02%;灰霾日PM_2.5和PM₁₀中的ρ(OC)、ρ(EC)均是非灰霾日的1.25倍以上. 灰霾日与非灰霾日的气象条件相近,表明此次观测期间天津市区夏季灰霾天气发生与气象条件的关系不大. 使用CMB模型(化学质量平衡模型)对PM_2.5来源进行的解析表明,二次硝酸盐和二次硫酸盐对灰霾日ρ(PM_2.5)的贡献率分别是非灰霾日的2.17和1.34倍,而其他源类在灰霾日和非灰霾日的贡献差异不明显,说明二次离子可能是造成天津市区夏季灰霾最主要的颗粒物源类.      

基于灰关联分析的天津市气溶胶消光特征研究

根据天津市秋季(2006年10月10日～20日)消光系数(bext)、PM2.5、SO2、NOX、NO2、O3质量浓度及相对湿度监测结果,利用灰色关联分析法分析大气消光系数同空气中的几种主要污染要素的相关性。结果表明,与消光系数有关的几种主要指标的灰关联度序为PM2.5NOXRHNO2O3,其中PM2.5与消光系数的灰关联系数达到0.905,远高于其他相关指标。同时对PM2.5和消光系数相关分析表明,监测期间天津市PM2.5质量消光系数为6.04m2/g。     

一次连续在线观测分析天津市细颗粒物污染特征

根据2005年的5月17日—5月23日GR IMM(1.109#)谱分析仪在线观测结果考察天津市细颗粒物浓度和质量浓度特征。观测期间,天津市颗粒物数浓度平均值为1 124 cm-3,粒径分布为0.25μm~0.60μm,98.5%粒子的粒径0.65μm。同期PM10日均质量浓度值为204μg/m3,ρ(PM2.5)为104μg/m3,ρ(PM1.0)为82.9μg/m3。ρ(PM1.0)/ρ(PM2.5)超过80%,粒径1μm超细颗粒物为天津城市大气颗粒物的主要成分。     

天津市颗粒物中元素化学特征及来源

2006年的8月—12月采集天津市PM2.5和PM10样品,分析了Na、Al等17种元素质量浓度及月变化特征,PM2.5中元素平均质量浓度为17.2μg/m3,占PM2.5的10.3%。微量元素Zn、Pb在PM10和PM2.5中含量较高,Cr、V、Ni、As等则在细粒子中有明显分布。用富集因子法分析发现,PM2.5中元素富集程度高于PM10。地壳元素除Ca外,均无明显富集,微量元素则呈现不同程度的富集,以Cd富集最为明显。颗粒物分析表明,土壤尘、燃煤、机动车尾气及化工行业是PM2.5中无机元素的主要来源。     

天津市PM10和PM2.5中水溶性离子化学特征及来源分析

2011年5月—2012年1月在天津市南开区设立采样点,采集大气中PM10和PM2.5样品。采用离子色谱法测定颗粒物中水溶性无机阴离子、阳离子成分,分析其主要组成、季节变化及污染来源。结果表明,天津市PM10中离子平均浓度为71.2μg/m3,占PM10质量浓度的33.7%。PM2.5中离子平均浓度为54.8μg/m3,占PM2.5质量浓度的39.6%。NH+4、SO2-4、NO-3等二次离子含量较大,且夏季含量均为最高。颗粒物总体呈酸性,PM10中∑阳离子/∑阴离子平均值为0.92,PM2.5中该比值为0.75。来源分析发现,PM10可能主要来源于海盐、工业源、二次反应及土壤和建筑尘等,PM2.5则主要来源于海盐污染源、二次反应及生物质燃烧。     

天津市臭氧浓度时空分布与变化特征研究

随着经济的发展和机动车保有量的增长,光化学烟雾已经成为影响城市环境空气的重要因素。利用2008年臭氧监测的小时浓度,对臭氧污染的空间分布、时间分布以及臭氧变化特征进行了分析。结果表明:臭氧浓度呈现明显的日变化规律,臭氧浓度和氮氧化物及一氧化碳浓度日变化呈现典型的负相关,臭氧浓度和温度日变化呈现典型的正相关。     

天津市PM2.5中水溶性离子组分特征

2006年8—12月连续采集PM_2.5样品,分析其中水溶性无机离子浓度特征。结果表明,采样期间,天津市PM_2.5日均浓度均不同程度超过美国EPA日均浓度标准(35 μg/m³);SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺和Cl^-为无机离子的主要成分,占全部无机离子的88.6%;各离子均表现出不同季节变化特征。对NH₄⁺和NO₃^-、SO₄^2-进行相关性分析发现,NH₄⁺和NO₃^-相关性最好,相关系数为0.795。SOR和NOR的平均值分别为0.16和0.23,均为8月最高,表明前体物二次转化夏季最明显。     

天津市区夏冬季环境空气PM2.5中碳组分污染特征及来源研究

为了明确天津市区环境受体PM_(2.5)中碳组分的污染特征及来源,本研究分别于2016年2月(冬季)和8月(夏季)在天津市区设置6个采样点位同步采集PM_(2.5)样品,采用热光反射法测定样品中各个碳组分(OC1~OC4、EC1~EC3和OP(裂解碳))的含量,并计算得到OC、EC、CharEC和Soot-EC,以定性识别大气颗粒物中碳组分的来源.结果表明,夏季PM_(2.5)中OC平均浓度为(7.5±3.0)μg·m-3,占PM_(2.5)的11.7%±4.1%;而冬季相比于夏季OC的浓度和占比均有增加,分别为(13.1±7.0)μg·m-3和13.9%±2.8%.夏季和冬季EC浓度分别为(4.0±1.8)μg·m-3、(4.3±2.4)μg·m-3,占PM_(2.5)的6.1%±2.0%和4.6%±1.2%.OC与EC的相关性在夏季(r=0.83,p0.01)和冬季(r=0.96,p0.01)均显著,而冬季CharEC与OC(r=0.94,p0.01)、EC(r=0.98,p0.01)相关性明显高于夏季(OC:r=0.44,p0.01;EC:r=0.45,p0.01).PM_(2.5)中OC/EC平均值在夏季和冬季分别为1.9和3.0,估算得到夏季SOC为(2.6±1.4)μg·m-3,占OC的33.5%±13.6%;冬季为(3.5±2.5)μg·m-3,占OC的26.6%±12.0%.夏季Char-EC/Soot-EC为6.5,高于冬季(4.9),并且空间差异性显著(t检验,p0.05).正定矩阵因子模型(PMF)解析结果表明,天津市区大气PM_(2.5)中碳组分主要有4类来源:燃煤及生物质排放混合源、柴油车、汽油车、道路尘,对夏季PM_(2.5)中碳组分分担率分别为35.4%、16.4%、20.5%、14.4%;对冬季碳组分分担率分别为41.3%、15.5%、18.1%、16.3%.可见,燃煤和机动车是天津市区PM_(2.5)中碳组分的主要来源.     

2001-2012年天津市大气降水特征及化学成分分析

为了解天津市大气降水特征及化学成分变化规律,对2001-2012年天津市酸雨监测资料进行了统计分析.结果表明:2001-2012年,天津市降水pH在波动中总体升高,但升高趋势不显著;酸雨率则呈显著下降趋势;降水pH从春季到冬季呈直线下降趋势,酸雨率从春季到冬季总体呈上升趋势;2008-2012年,pH在6.0～7.5的降水样本较多,在这区间,平均降水量越大,则降水pH越低,酸性越强,平均电导率和平均降水量则表现出明显负相关,即平均降水量较小时平均电导率较高;2001-2012年,天津市降水中各离子当量浓度(当量浓度=质量浓度×原子价/化学结构式量)所占比例为SOi-＞Ca2+ ＞NH4+ ＞NO3-＞C1-＞Mg2+ ＞Na+ ＞F-＞K+;对天津市降水起主导中和作用的阳离子为Ca2+,贡献率在56.4％～77.9％,贡献率春季最高,夏季最低,NHt的贡献率在28.4％～44.0％,夏季最高,冬季最低;从2001-2012年天津市降水的SO42-、NO3-当量浓度之比的变化来看,该市酸雨类型经历了从硫酸型或燃煤型到混合型的过渡过程.