南京冬季持续性强浓雾天气中三级分档雾水的理化特性分析

2013年12月7—9日南京出现持续性强浓雾天气过程。利用观测试验中获取的三级分档雾水和分粒径气溶胶的水溶性离子浓度,气溶胶数浓度谱、雾滴谱以及自动气象站获取的气象要素等资料,通过对比研究浓雾过程中4—16 μm（3级）、16—22 μm（2级）、>22 μm（1级）3个粒径范围雾滴（雾水）与分粒径气溶胶的微物理特征和化学特性,探讨不同粒径气溶胶粒子吸湿增长对雾滴的贡献以及气溶胶离子组分对不同尺度雾滴化学性质的影响。结果表明,在强浓雾天气中,能见度为50 m左右,短波辐射减弱形成稳定逆温层,有助于污染气溶胶的累积并吸湿增长向雾滴转化。雾滴的增加主要集中在小滴范围, 直径在0.5—1 μm的气溶胶粒子对其贡献最大。各粒径段气溶胶中阴离子NO₃-和SO₄2-均表现出较高值,阳离子中Ca2+浓度最高。三档雾水中各阴、阳离子浓度均在4—16 μm小滴雾水中最高,16—22 μm中滴雾水和>22 μm大滴雾水的阴、阳离子浓度没有明显的高低之分。阳离子中Ca2+的浓度在第1级小滴雾水中最高,2级和3级雾水中NH₄+的浓度最高,阴离子中NO₃-和SO₄2-在各级雾水中浓度相差不大。雾水pH值2.7—6.9,呈酸性,小雾滴酸性更强。      

中国区域空气污染本底站的降水化学特征

分析了3个代表不同背景特征的WMO（世界气象组织）区域本底空气污染站黑龙江五常县龙凤山本底站，北京密云县古北口上甸子本底站和浙江临安本底站的降水化学特征。分析内容为降水的pH值和SO₄2-、NO₃-、Cl-、F-、NH₄+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+诸离子的浓度。结果表明，降水pH值和SO₄2-、NO₃-、NH₄+、Ca2+具有年际变化和年变化的特征，但其变化趋势各站及各要素不尽一致。离子Cl-、F-、K+、Na+、Mg2+浓度偏低，变化不明显。就多年平均而言，临安站的pH值为3站最低，SO₄2-为最高。上甸子除了SO₄2-浓度次于临安外，其余所有离子浓度均为3站之首，而且pH值也为3站最高。龙凤山除了降水中的Ca2+、Mg2+离子浓度略高于临安外，其它各离子的浓度是3站中最低，pH值在3站中的位置居中。降水化学特征演变趋势为:3个站的降水皆呈酸性，其中临安最严重，龙凤山其次，上甸子相对轻一些，但其酸化的速率为3站之首。     

2016—2017年中国中东部本底地区PM10化学特性

对中国中东部3个区域大气本底观测站2015年12月—2017年12月PM₁₀质量浓度及其化学成分空间分布与季节变化特征进行研究,结果显示:研究期间龙凤山站、临安站和金沙站平均PM₁₀质量浓度分别为57.5,62.2 μg·m-3和57.6 μg·m-3。其中临安站和金沙站2017年PM₁₀质量浓度较2016年有所下降,但龙凤山站有所上升。与2013年相比,临安站和金沙站平均PM₁₀质量浓度分别降低29.3%和26.2%。临安站SO₄2-,NO₃-和NH₄+平均质量浓度分别为9.9,8.2 μg·m-3和3.7 μg·m-3,金沙站分别为10.2,6.7 μg·m-3和2.6 μg·m-3,均高于龙凤山站的5.9,4.9 μg·m-3和2.1 μg·m-3,其中龙凤山站和临安站的NO₃-与SO₄2-质量浓度比值较高（0.9和0.8）,金沙站较低（0.6）。龙凤山站的有机碳（OC）和元素碳（EC）质量浓度分别为10.1 μg·m-3和2.7 μg·m-3,临安站为6.7 μg·m-3和3.1 μg·m-3,金沙站为4.7 μg·m-3和2.3 μg·m-3,即龙凤山站OC最高,金沙站最低,3个站点的EC基本相当,临安站略高。与2013年相比,研究期间临安站SO₄2-,NH₄+和OC分别下降38.1%,26.0%和55.6%,金沙站分别下降46.3%,51.9%和44.7%,但临安站和金沙站的NO₃-分别上升12.3%和15.5%;临安站EC下降27.9%,金沙站EC上升4.5%。3个站点夏季PM₁₀,NO₃-,EC质量浓度及NO₃-与SO₄2-质量浓度比值均最低。     

临安大气气溶胶理化特性季节变化

分别利用碳成分分析仪、离子色谱仪和原子吸收光谱仪等获取浙江省临安地区大气气溶胶在春、夏、秋、冬四季的质量浓度、离子与碳成分特性，并对不同粒径气溶胶成分分布特点作了较详细分析。结果表明:气溶胶质量浓度、可溶性离子浓度以及碳成分浓度具有明显的季节变化趋势。整个尺度范围内，气溶胶质量浓度季节变化特点为春季浓度最高，达到534 μg/m3；冬季次之，质量浓度为117.21 μg/m3；夏季浓度最低，平均为65.7 μg/m3；秋季质量浓度98.6 μg/m3。可溶性离子成分在气溶胶中所占比例具有明显的季节性，其中夏季最高为49.4%，春季最低为11.3%。硫酸根离子SO₄2-和氨根离子NH₄+和硝酸根离子NO₃- 3种离子浓度之和约占离子总量的75%~83%。受温度影响，硝酸根离子NO₃-浓度随季节变化幅度较大，夏季平均浓度为1.7 μg/m3, 冬季平均浓度为11.5 μg/m3，是夏季浓度的6.8倍。碳浓度分布特点显示，气溶胶中元素碳浓度春季最高，夏季最低。有机碳浓度春季最高，冬季最低。气溶胶粒度分布特点也非常明显。四季中粒径小于11 μm（PM₁₁）的气溶胶均占气溶胶总量的90%以上，粒径小于2.1 μm（PM_2.1）的气溶胶占到气溶胶总量的53%以上。可溶性离子在粒径小于2.1 μm气溶胶颗粒中，以硫酸根离子、氨根离子和硝酸根离子为主。碳成分尺度分布特征为颗粒越小，有机碳及元素碳浓度越高。     

烟花爆竹燃放对天津市空气质量的影响研究

为了研究烟花爆竹燃放对空气质量的影响,利用动态滤膜校准系统-微量震荡天平法颗粒物分析仪、大气细颗粒化学组分在线离子色谱监测仪、有机碳（OC）/元素碳（EC）在线分析仪、气态污染物分析仪、常规自动气象站并结合云高仪和微波辐射计等设备于2015年2月18日至3月7日对天津市细颗粒物（PM2.5）及其主要化学组分,气态污染物（SO₂、NO₂、CO和O₃）和气象参数进行连续观测。本文选取3个污染事件作为研究重点进行分析,研究发现:烟花爆竹禁放和限放政策导致除夕夜烟花爆竹燃放量减少,PM2.5峰值与2014年相比明显下降;烟花爆竹禁放和限放区的设立导致天津市PM2.5质量浓度在烟花爆竹密集燃放期间存在明显的空间差异;站点之间小时平均值差异最高达到394 μg/m3。受烟花爆竹燃放的影响,距地面80 m以下颗粒物后向散射强度相近,表明80 m以下颗粒物呈均匀分布。污染事件1是由于烟花爆竹密集燃放引起的,PM2.5主要化学组分为K+、SO₄2-和Cl-,同时SO₂和CO质量浓度显著升高;但EC和OC质量浓度并未明显增加。污染事件2的形成是由于不利的气象条件（逆温、逆湿、下沉气流和较高的相对湿度）促进了SO₂和NO_x在烟花爆竹排放的颗粒物表面发生非均相化学反应,导致SO₄2-和NO₃-浓度快速增加。污染事件3由元宵节烟花爆竹燃放引发,而后呈现二次无机组分与臭氧协同增长的复合型污染特征;此外区域传输对污染事件3也有重要贡献。     

2010年长江三角洲临安本底站PM2.5理化特征

2010年在代表长三角区域背景地区的浙江省临安区域大气本底站开展了对大气细粒子PM_2.5为期1年的地面观测,并对细粒子中水溶性离子和碳组分的季节变化特征进行了分析。临安2010年大气中PM_2.5质量浓度平均为 (58.2±50.8) μg·m－3,PM_2.5质量浓度季节变化明显。利用HYSPLIT4模式计算了2010年临安72 h后向轨迹,根据轨迹计算与聚类结果,结合地面观测的PM_2.5数据进行了分析。研究表明:临安地区因受到长江三角洲区域及偏北气流引起的污染传输影响,呈现出高细粒子水平特征。PM_2.5中总水溶性离子年平均质量浓度为 (28.5±17.7) μg·m－3,占PM_2.5质量浓度的47%。其中,气溶胶组分SO₄2-,NO₃-和NH₄+所占比例最大,共占总水溶性离子的69%。PM_2.5中有机碳和元素碳的年平均质量浓度分别为 (10.1±6.7) μg·m－3和 (2.4±1.8) μg·m－3。有机碳和元素碳质量浓度显著相关,表明有机碳和元素碳主要来自相同的排放源。     

2013-2015年合肥市PM2.5重污染特征研究

综合利用中国环境监测网公布的合肥市2013-2015年大气污染物浓度数据和合肥市气象站的常规气象资料,以及激光雷达探测资料、公益性行业（气象）专项（GYHY201206011）获得的气溶胶离子成分分析结果,分析了合肥市PM_2.5重污染（日均浓度>150 μg/m3）特征。结果表明:（1）2013-2015年,合肥市PM_2.5浓度和重污染天数空间分布差异明显,东北部多、西南部少,1月各站差异最大。除了低浓度日（日均浓度≤35 μg/m3）,PM_2.5浓度都存在明显的日变化,午后低、早晚高,且随着污染程度加重,早上峰值出现时间推后。（2）重污染日臭氧以外的气态污染物浓度都显著上升。（3）重污染日常伴随着霾和轻雾天气,以稳定、小风天气为主,重污染日白天相对湿度偏高、风速偏小,600 m以下的消光系数显著增大且峰值高度降低。（4）重污染日PM_2.5中水溶性无机离子含量增高,其中NO₃-含量的占比增加最多,超过了SO₄2-的占比。      

2013年夏季华北乡村站点固城大气氨变化特征

利用2013年6—8月河北省定兴县固城站的NH₃连续高时间分辨率观测数据,分析了NH₃体积分数水平、变化特征和影响因素。结果表明:2013年夏季固城站NH₃小时平均体积分数变化范围为0.9×10-9~862.9×10-9,平均体积分数为43.9×10-9±65.9×10-9。观测期间PM_2.5中NH₄+平均质量浓度为 (19.77±33.24) μg·m-3。2013年夏季固城站NH₃和NH₄+质量浓度有较好的相关性,且浓度明显高于华北地区城市站点,说明由于农业施肥等活动导致固城站大气NH₃和NH₄+质量浓度水平显著提高。夏季NH₃体积分数有明显日变化且呈单峰特征。2013年夏季固城站硫氧化率和氨转化率较高,说明SO₂和NH₃转化为SO₄2-和NH₄+的速率较大。华北地区应加大对由农业活动造成的NH₃排放的控制力度,以降低区域二次气溶胶污染。     

辽宁农村代表区域降水离子组成及与气态污染物相关性

对辽宁农村代表区域站点辽中县马龙村观测站2007年2月至2008年1月酸雨、气态污染物浓度观测资料进行了分析。结果表明：辽中观测站降水的化学组成阴离子主要为SO₄^2-和NO₃^-,阳离子主要是NH^₄+和Ca₂⁺, SO^₄2-/ NO₃^-比值为2.9, Na⁺/Cl^-比值较大,大于1。各种离子浓度冬春季高,夏秋季较低,表明研究区域降水酸化与污染关系不显著。实测的9种主要阴离子、阳离子总浓度比（∑阴离子/∑阳离子）与降水pH值相关性不高,表明目前酸雨研究观测的主要9种阴阳离子不能完全包括降水中的离子组成。降水酸性与近地面污染气体浓度相关各异,pH与NO_x、CO、NO₂和O₃浓度有比较明显的负相关,与SO₂浓度负相关不明显;降水pH值与颗粒物等碱性污染物浓度正相关明显。降水中主要致酸离子SO₄^2-和NO₃^-的浓度与相应酸性气体污染物SO2和NOx近地面浓度的相关不明显。     

北京春季沙尘和霾期间气溶胶的对比模拟研究

利用气象模式WRF驱动区域空气质量模式RAQMS,模拟研究了2014年北京地区春季颗粒物及气溶胶化学组分的时空变化,对比分析了沙尘期（3月17日、29日）和霾期（3月25～27日）的天气形势、气象要素和气溶胶化学组分特征,比较了沙尘和人为气溶胶表面非均相化学反应对大气化学成分的影响及相对贡献。结果显示,模式对于气象要素、PM2.5、PM10及其化学组分具有较好的模拟能力,考虑了气溶胶表面非均相化学反应后明显提高了模式对PM2.5及气溶胶化学组分模拟的准确性。沙尘期间,沙尘对PM10质量浓度贡献占主导地位（50.7%）,对PM2.5的贡献与有机气溶胶（OM）和人为排放的一次颗粒物（PPM）相当;霾期间,硝酸盐NO₃?（25.6%）和OM（23.6%）对PM2.5的贡献最大,在PM10中NO₃?、PPM和OM的贡献相当。沙尘期,粗粒子明显增加,在PM10中所占比例与细粒子相当,为45.5%;霾期,细粒子占主导地位,占PM10质量浓度的85.6%。非均相化学反应使沙尘期间硫酸盐（SO₄2–）和NO₃–浓度分别增加16.9%和83.8%,使霾期间的SO₄2?和NO₃–浓度分别增加14.5%和45.0%。2014年3月,非均相化学反应使北京月均SO₂、NO₂、O₃、SO₄2?、NH₄+和NO₃?的浓度分别变化了?2.5%、?5.7%、?3.4%、11.7%、18.6%和58.5%,本文结果表明非均相化学反应对二次无机气溶胶的生成有重要贡献。     

2018年冬季鲁西北大气污染特征及影响因子分析

利用2018年12月至2019年2月滨州、德州和聊城PM_2.5、PM₁₀、NO₂、SO₂、CO和O₃逐日质量浓度及其对应的气象资料,分析了鲁西北大气污染特征和影响因子。结果表明：2018年冬季鲁西北大气污染比较严重,聊城、德州和滨州轻度及以上污染天数分别占61%、60%和54%,重度以上染污天数分别占24%、11%和9%;首要污染物均为PM_2.5、PM₁₀和NO₂,其中PM_2.5占60%以上。PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO日变化呈双峰双谷型,谷值分别出现在04-07时和15-17时,且下午比清晨更低,峰值出现在上午和下午交通高峰期后2-3 h,且峰值上午大于下午;O₃呈单峰型分布,09时出现极小值,18-19时出现极大值。PM_2.5是鲁西北主要的首要污染物,与PM₁₀、CO、NO₂均为显著正相关,并通过0.01水平显著性检验,与NO₂的相关性在低相对湿度(< 60%)时大于高相对湿度(≥ 60%),与CO的相关性在高相对湿度时大于低相对湿度;污染时段(PM_2.5>75 μg·m^-3)的平均相对湿度和平均温度明显大于清洁时段(PM_2.5 ≤ 75 μg·m^-3),清洁时段风速和气压比污染时段明显偏大。     

重庆市主城区雾霾天气过程的污染特征分析

利用重庆主城区沙坪坝站2002~2014年逐日气象观测资料和2009~2011年10月至翌年3月逐时气象观测及污染监测资料,对雾霾天气过程中SO₂、NO₂和PM10污染物浓度变化及与气温、风和降水等地面气象要素的关系进行分析。结果表明:2009~2011年重庆主城区共出现Ⅰ级至Ⅳ级不同强度的雾霾天气过程共27次,雾霾天气过程中SO₂浓度变化为单峰型,峰值出现在中午,白天浓度大于夜间;NO₂浓度变化为双峰型,主峰值出现在晚上20时,次峰值出现在中午12时;PM10的日变化幅度较SO₂和NO₂变幅小,呈双峰双谷型;污染物浓度与气温、相对湿度的相关性比较好,静风条件有利于污染物积累,降水对污染物有较明显的清除作用。      

京津冀典型工业城市沙河市大气污染特征及来源分析

近些年京津冀地区秋、冬季大气重污染事件频发,工业生产与居民燃煤是大气灰霾污染的重要原因。河北省沙河市是京津冀地区以玻璃制造和加工为主的典型工业城市,本研究选取该城市为研究对象,主要利用2017年1月至12月国控站点的大气环境监测和气象数据,采用扩散模型、潜在源分析等手段,分析了沙河市主要污染物的时空分布特征和污染来源。主要结论有:（1）沙河市首要污染物具有明显季节特征,春季、夏季、秋冬季分别以PM₁₀、O₃、PM_2.5污染为主,季节贡献率分别为43.3%、72.3%、61.5%。（2）受城市大气边界层和排放的共同影响,PM₁₀、PM_2.5、SO₂、NO₂和CO浓度均有剧烈的季节—日变化特征。（3）冬季东北风时PM_2.5、NO₂、SO₂均展现出高浓度和高相关性特征,表明站点可能受东北方向玻璃企业排放影响。同时,站点可能也受城中村散煤燃烧影响。（4）沙河市冬季PM_2.5浓度为143 μg m-3。冬季的一次重污染中硫氧化率SOR、氮氧化率NOR的最高值分别达0.67、0.39,气态污染物的二次转化剧烈,高湿度利于二次粒子的生成。重污染中C(NO₃-)/C(SO₄2-)均值为1.89,推测沙河市NO₂主要来自大型运输车辆和企业的共同排放。（5）本地源是沙河市PM_2.5的主要潜在源区,周边几个重工业城市也有一定贡献。因此本研究建议沙河市PM_2.5的治理除需加强本地污染源的削减和控制外,区域联防联控也十分重要。     

南京北郊 O3、NO2和 SO2变化特征分析

利用 2008年1-12月南京北郊O₃、NO₂及SO₂质量浓度连续观测资料,分析了南京北郊气体污染物(O₃、NO₂、SO₂) 的质量浓度变化规律。结果表明：南京北郊O₃浓度夏季较高,日变化曲线呈单峰型,NO₂和SO₂浓度夏季较低,日变化曲线呈双峰型,NO₂与O₃的日变化呈现负相关关系,该地区SO₂浓度整体较高,夏季周末效应NO₂和SO₂较O₃更明显。     

冬季采暖优化对北京地区空气质量的影响

空气污染能够影响人体健康、交通运输、农业生产等,会对国家经济造成损失。多年来,北京一直是空气污染严重地区,而冬季燃煤采暖是一个重要的原因。2016～2017年,北京大力优化采暖的能源结构,旨在改善空气质量。本文通过分析5个位于北京不同区域的空气质量监测站的PM2.5、PM10、SO₂、NO₂和CO污染物浓度,对比了2018年和2015年的空气质量变化情况。结果显示:2018年5个站5种污染物浓度较2015均下降,平均下降幅度为37.3%,而5个站降幅最大的污染物浓度都是SO₂,平均降幅为59.2%。进一步分析表明,两年5种污染物浓度的差距主要来自冬季的取暖时期。2018年冬季5个站重空气污染（PM2.5浓度>150 μg/m3）天数较2015年平均下降率高达91.3%,比其他季节多了41.3%。相较于2015年,5个站平均的2018年冬季5种污染物浓度平均下降值是其他季节的4.8倍,平均下降的幅度是其他季节的2.3倍。逐小时数据分析显示,2018年较2015年冬季污染物浓度下降比较大的时刻主要来来自暖更多的时间段。结合气象条件分析表明,北京冬季采暖优化很大程度地提高了空气质量,这为有相似采暖方式的城市的空气污染治理提供借鉴和参考。