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郑州市夏季PM_(2.5)中二次无机组分污染特征及其影响因素

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环境科学 2024年第1期45卷 36-47页

作者：和兵杨洁茹徐艺斐袁明浩翟诗婷赵长民王申博张瑞芹河南省郑州生态环境监测中心郑州450000 郑州大学化学学院郑州450001 郑州大学环境科学研究院郑州450001 郑州大学生态与环境学院郑州450001

硝酸根(NO_(3)^(-))、硫酸根(SO_(4)^(2-))和铵根离子(NH4+)是PM_(2.5)中重要组分,研究三者的污染特征及其影响因素对空气质量的持续改善至关重要.于郑州市2020年夏季利用一系列在线PM_(2.5)化学组分仪器开展连续观测.结果表明,郑州市2... 详细信息

硝酸根(NO_(3)^(-))、硫酸根(SO_(4)^(2-))和铵根离子(NH4+)是PM_(2.5)中重要组分,研究三者的污染特征及其影响因素对空气质量的持续改善至关重要.于郑州市2020年夏季利用一系列在线PM_(2.5)化学组分仪器开展连续观测.结果表明,郑州市2020年夏季ρ(PM_(2.5))平均值为(28±13)μg·m^(-3),呈现夜间高白天低的日变化特征.ρ(NO_(3)^(-))、ρ(SO_(4)^(2-))和ρ(NH_(4)^(+))的平均值分别为(7.8±6.7)、(7.2±3.7)和(5.5±3.1)μg·m^(-3),在PM_(2.5)中的占比分别达到22%、21%和16%.分析不同情景下组分变化规律发现,随着PM_(2.5)浓度的上升,NO_(3)^(-)在PM_(2.5)中的占比上升,达到27%;随着O_(3)浓度的上升,SO_(4)^(2-)的占比上升,达到23%;低风速、高湿度、低温和降雨时段NO_(3)^(-)和NH4+的占比增大;高温条件下SO_(4)^(2-)的占比增大;NO_(3)^(-)的浓度和占比呈夜间高白天低的日变化特征,SO_(4)^(2-)则反之.NH_(4)NO_(3)的气粒分配过程是影响PM_(2.5)中NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-)浓度的主要因素.结合热力学模型探究气象参数、气溶胶含水量和pH值的影响,结果表明低温、高湿和高气溶胶含水量浓度有利于HNO_(3)和NH_(3)向颗粒相分配;高pH值有利于HNO_(3)向NO_(3)^(-)分配,但是不利于NH3向NH4+分配.上述规律部分解释了不同情景下PM_(2.5)中NO_(3)^(-)的浓度和占比的上升.

关键词：化学组分二次无机气溶胶天气过程颗粒物pH值气粒平衡

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毫米波雷达虚拟仿真实验教学设计与实践

福建电脑 2024年第3期40卷 92-97页

作者：王申博徐晓林王春辉郑州科技学院大数据与人工智能学院郑州450064

为提升学生对智能传感器的实践与应用,构建毫米波雷达传感器的建模及性能分析的一体化仿真测试平台是十分必要的。本文研发了一个雷达传感器应用场景及性能分析验证的一体化虚拟仿真测试平台。该平台应用无人驾驶仿真软件PreScan构建虚... 详细信息

为提升学生对智能传感器的实践与应用,构建毫米波雷达传感器的建模及性能分析的一体化仿真测试平台是十分必要的。本文研发了一个雷达传感器应用场景及性能分析验证的一体化虚拟仿真测试平台。该平台应用无人驾驶仿真软件PreScan构建虚拟交通测试场景和具备真实物理特性的传感器模型,并运用MATLAB分析及评价雷达传感器等组件对象行为。实践结果表明,该仿真教学平台能够在实验教学中为学生提供直观、动态的雷达性能分析验证,具有安全高效、费用低、易重复测试等特点。

关键词：仿真测试平台无人驾驶仿真软件实验教学

河南省北部区域霾污染过程中城市和农村点位PM_(2.5)组分差异

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环境科学 2023年第1期44卷 11-19页

作者：王申博王玲玲范相阁王楠马双良张瑞芹郑州大学生态与环境学院郑州450001 河南省生态环境监测中心郑州450046 河南省郑州生态环境监测中心郑州450000

近年来,我国京津冀及其周边地区暴发了多次霾污染过程,受观测仪器等因素的限制,尚未有对河南省北部城市和农村霾污染的对比研究.利用一系列在线高时间分辨率的观测仪器在河南省2个城市点位和3个农村点位对一次区域重污染过程(2018年1月1... 详细信息

近年来,我国京津冀及其周边地区暴发了多次霾污染过程,受观测仪器等因素的限制,尚未有对河南省北部城市和农村霾污染的对比研究.利用一系列在线高时间分辨率的观测仪器在河南省2个城市点位和3个农村点位对一次区域重污染过程(2018年1月12~25日)进行综合观测.结果表明SO_(4)^(2-)、 NO_(3)^(-)和NH_(4)^(+)(SNA)是此次区域污染过程中5个点位PM_(2.5)中占比最高的组分,位于53%~63%之间,以NO_(3)^(-)为主24%~32%,其次为SO_(4)^(2-)(13%~17%).相较于城市点位,农村点位PM_(2.5)中有机物的占比更高,尤其是夜间.随着污染的加重,SNA的占比上升,重污染时段可达67%.此外,当区域受南部气团的传输影响时,5个点位PM_(2.5)中NO_(3)^(-)的占比增大;受北和东北部气团的传输影响时,PM_(2.5)中SO_(4)^(2-)和有机物的占比增大.硝酸铵是导致霾过程中大气能见度下降最主要组分,并且硝酸铵和硫酸铵对城市点位的影响高于农村点位.综上,城市和农村点位PM_(2.5)组分差异显著,城市地区需继续加强对气态前体物的削减,农村地区需同时重视碳质气溶胶排放源的管控.

关键词：河南省霾污染农村点位组分特征消光系数

新冠疫情管控措施对郑州市PM_(2.5)浓度、粒径分布、组分和来源的影响

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环境科学 2022年第6期43卷 2840-2850页

作者：黄兵役王申博和兵薛若雨高更宇张瑞芹郑州大学化学学院郑州450001 河南省郑州生态环境监测中心郑州450007 郑州大学生态与环境学院郑州450001

新冠肺炎疫情(COVID-19)管控期间是一次典型的极限减排情景,是研究管控措施对大气颗粒物影响的重要机会.本研究于2020年1月16~31日利用在线观测仪器对郑州市PM_(2.5)进行观测,分别探究管控前(2020年1月16~23日)与管控期间(2020年1月24~3... 详细信息

新冠肺炎疫情(COVID-19)管控期间是一次典型的极限减排情景,是研究管控措施对大气颗粒物影响的重要机会.本研究于2020年1月16~31日利用在线观测仪器对郑州市PM_(2.5)进行观测,分别探究管控前(2020年1月16~23日)与管控期间(2020年1月24~31日)PM_(2.5)浓度、粒径分布、化学组分、来源解析和传输影响的变化特征.结果表明,相较于管控前,管控期间郑州市大气PM_(2.5)浓度下降4.8%.粒径分布特征表明,管控期间0.06~1.6μm的颗粒物质量浓度和数浓度下降显著.PM_(2.5)组分特征表明,SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)和NH_(4)^(+)等二次无机离子是PM_(2.5)中占比最大的组分,管控期间NO_(3)^(-)浓度的下降对PM_(2.5)的下降有显著贡献.采用正定矩阵因子分解模型(PMF)解析PM_(2.5)来源,结果表明郑州市PM_(2.5)主要来源为二次源、燃烧源、机动车源、工业源和扬尘源,管控期间机动车源、工业源和扬尘源等源排放下降.利用后向轨迹法和潜在源贡献因子法评估传输的影响,结果表明管控期间周边地区的传输对郑州市PM_(2.5)浓度的影响下降.综上,未来郑州市应持续管控机动车源和工业源,并加强区域联防联控.

关键词：郑州市疫情颗粒物粒径分布化学组分正定矩阵因子分解(PMF)

基于高空间分辨网格的郑州市城镇居民PM_(2.5)暴露浓度与健康风险变化评估

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环境科学 2023年第4期44卷 1911-1923页

作者：李媛徐艺斐袁明浩苏方成王申博王克张瑞芹郑州大学化学学院郑州450001 郑州大学环境科学研究院郑州450001 河南省郑州生态环境监测中心郑州450000 郑州大学生态与环境学院郑州450001

近年来,我国以PM_(2.5)为特征污染物的复合型大气污染问题依然严峻,居民长期暴露在PM_(2.5)环境中会造成健康损伤,可以增加特定疾病过早死亡.郑州市PM_(2.5)浓度年均值远高于国家Ⅱ级标准,对居民健康造成了极为不利的影响.基于网络数据... 详细信息

近年来,我国以PM_(2.5)为特征污染物的复合型大气污染问题依然严峻,居民长期暴露在PM_(2.5)环境中会造成健康损伤,可以增加特定疾病过早死亡.郑州市PM_(2.5)浓度年均值远高于国家Ⅱ级标准,对居民健康造成了极为不利的影响.基于网络数据爬取建立的高空间分辨率人口密度网格,依据室外浓度监测数据和城镇居民源排放量,评估了包括室内和室外暴露的郑州市城镇居民的PM_(2.5)暴露水平,并采用综合暴露-反应模型量化了相应的健康风险,最后评估了不同削减措施与空气质量标准对降低城镇居民PM_(2.5)暴露浓度的贡献.结果表明,2017年和2019年郑州市城镇居民的时间加权PM_(2.5)暴露浓度年均值分别为74.06μg·m^(-3)和60.64μg·m^(-3),下降了18.12%.其中室内暴露浓度占时间加权暴露浓度的质量分数分别为83.58%和83.01%,对时间加权暴露浓度下降的贡献率为84.06%. 2017年和2019年郑州市与PM_(2.5)暴露相关的过早死亡的25岁以上城镇居民分别为13 285人和10 323人,下降率为22.30%.当对室内室外环境进行综合治理时,郑州市城镇居民PM_(2.5)暴露浓度最多可下降86.23%,可避免8 902人过早死亡.

关键词：城镇居民 PM_(2.5)暴露浓度健康风险高空间分辨率网格治理措施

郑州市大气PM_(2.5)中重金属的污染特征、来源及健康风险评估:基于高分辨数据

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环境科学 2022年第4期43卷 1706-1715页

作者：曲光辉孙俊苹王申博姜楠李利萍刘洋陈红阳马双良郑州大学化学学院郑州450001 郑州大学生态与环境学院郑州450001 郑州大学环境科学研究院郑州450001 河南省生态环境监测中心郑州450004

为了研究城市大气PM_(2.5)中重金属的污染特征和来源,于2017年的7月和10月及2018年的1月和4月,利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_(2.5)中的21种元素进行在线检测,分析了重金属浓度变化;通过富集因子、主成分分析和潜在源贡献等方法对... 详细信息

为了研究城市大气PM_(2.5)中重金属的污染特征和来源,于2017年的7月和10月及2018年的1月和4月,利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_(2.5)中的21种元素进行在线检测,分析了重金属浓度变化;通过富集因子、主成分分析和潜在源贡献等方法对重金属进行溯源;采用环境健康风险评价模型评估其健康风险.结果表明,K、Zn、Mn、Pb、Cu、As、Cr和Se的浓度随污染等级的提高而增加;富集因子和主成分分析法结果表明,重金属主要来源为地壳源、混合燃烧源、工业源和机动车源;雷达特征图表明,地壳源主导的污染主要发生在春、冬两季,混合燃烧源主导的污染主要发生在冬季;Pb、As和Ni受汾渭平原、京津冀和河南南部的传输影响较大,Cd受采样点西北部影响较大;As对成年人和儿童均有显著致癌风险,Pb和Sb对儿童存在显著非致癌风险.

关键词：污染特征富集因子(EFs) 潜在源贡献(PSCF) 主成分分析(PCA) 雷达特征图

郑州市典型污染过程PM_(1)中重金属浓度、来源及健康风险评估

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环境科学 2022年第3期43卷 1180-1189页

作者：翟诗婷王申博张栋赵孝囡杨洁茹刘洋陈红阳张瑞芹郑州大学化学学院郑州450001 郑州大学生态与环境学院郑州450001 郑州大学环境科学研究院郑州450001

颗粒物中重金属元素可对人体健康造成不利影响,粒径越小危害越大.利用在线重金属观测仪于2021年1月7~25日在郑州市连续测定PM_(1)中Al、Si、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Se、Ba、Pb和Cd共16种重金属元素.结果表明,观测期间ρ... 详细信息

颗粒物中重金属元素可对人体健康造成不利影响,粒径越小危害越大.利用在线重金属观测仪于2021年1月7~25日在郑州市连续测定PM_(1)中Al、Si、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Se、Ba、Pb和Cd共16种重金属元素.结果表明,观测期间ρ(K)的浓度最高(0.62μg·m^(-3)).根据污染物浓度和气象特征,将观测期间划分为清洁日、沙尘日和霾日.大气PM_(1)中重金属污染特征和健康风险评价在不同污染过程下的贡献不同.利用美国EPA健康风险评价法评估重金属的健康风险,采用富集因子法和正定矩阵因子模型(PMF)解析重金属来源,并利用浓度权重轨迹分析法(CWT)和后向轨迹法对传输的影响进行评估.结果表明在不同污染过程下Zn、As、Se、Pb和Cd的富集因子超过100,均受人类活动影响较大.在观测期间重金属主要来源为工业源、燃煤/生物质源、机动车源和扬尘源.将健康风险结果代入PMF分析发现,在清洁日、沙尘日和霾日期间工业源是致癌与非致癌健康风险的主要贡献源,且本地区PM_(1)中重金属元素对成人的致癌风险超过对儿童的致癌风险.通过CWT和后向轨迹法发现区域传输是影响本地健康风险的主要因素之一.

关键词： PM_(1) 重金属元素健康风险源解析区域传输

郑州市三年秋冬季霾过程中PM_(2.5)组分特征及来源

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环境科学与技术 2023年第7期46卷 102-109页

作者：和兵徐艺斐袁明浩赵长民王申博张瑞芹河南省郑州生态环境监测中心河南郑州450000 郑州大学生态与环境学院河南郑州450000

评估颗粒物组分及来源的年际变化特征,可为政府制定下一步管控措施提供科学指导。该文利用PM_(2.5)组分在线仪器于2017-2020年(每年11月-次年2月)在郑州市开展水溶性离子、碳组分和金属元素的连续观测,并将霾污染过程划分为本地积聚过... 详细信息

评估颗粒物组分及来源的年际变化特征,可为政府制定下一步管控措施提供科学指导。该文利用PM_(2.5)组分在线仪器于2017-2020年(每年11月-次年2月)在郑州市开展水溶性离子、碳组分和金属元素的连续观测,并将霾污染过程划分为本地积聚过程和传输增长过程。结果表明,二次无机气溶胶(硝酸根、硫酸根和铵根)是本地积聚和传输增长污染过程中PM_(2.5)的主要来源,硝酸根的占比最高(21.3%~40.4%),并且其贡献在不同类型霾污染过程中均呈逐年增大趋势。传输增长过程(9.1%~19.3%)中硫酸根的占比高于本地积聚过程(4.3%~13.3%)。利用正定矩阵因子法解析PM_(2.5)来源发现,生物质源(5.7%~9.2%)和工艺过程源(3.0%~6.1%)的贡献率呈逐年下降趋势,而机动车源的贡献逐年上升(4.0%~6.1%),燃煤源的贡献居高不下(24.1%~36.4%)。本地积聚过程中的机动车、扬尘和燃煤的贡献分别为4.7%、5.4%和34.9%均高于传输增长过程的3.3%、4.4%和30.2%。综上,郑州市秋冬季霾污染过程中硝酸根是PM_(2.5)中的首要组分并且占比逐年增大。机动车源的贡献逐年上升,本地积聚过程中PM_(2.5)受机动车、扬尘和燃煤的影响高于传输增长过程。

关键词： PM_(2.5) 化学组分二次无机气溶胶年际变化正定矩阵因子法

秦皇岛冬季典型污染时段PM_(2.5)中重金属和PAHs的污染特征

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东北大学学报（自然科学版） 2018年第11期39卷 1667-1672页

作者：周秀艳李娜刘明华王申博东北大学秦皇岛分校资源与材料学院河北秦皇岛066004 秦皇岛市环境保护监测站河北秦皇岛066000

为了探究近年来秦皇岛市大气中PM_(2.5)污染特征和影响因素,通过采集冬季重污染时段城区和开发区PM_(2.5)样品,使用等离子体发射光谱仪和气相色谱-质谱仪,分别测定城区样品中6种元素(Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Cd)和PAHs.结果表明,秦皇岛城区PM_(2... 详细信息

为了探究近年来秦皇岛市大气中PM_(2.5)污染特征和影响因素,通过采集冬季重污染时段城区和开发区PM_(2.5)样品,使用等离子体发射光谱仪和气相色谱-质谱仪,分别测定城区样品中6种元素(Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Cd)和PAHs.结果表明,秦皇岛城区PM_(2.5)日平均质量浓度186μg/m^3,开发区平均质量浓度为118. 88μg/m^3,城区PM_(2.5)中各重金属元素的浓度水平排序为Zn> Pb> Ni> Cr> Cu> Cd,其中Cd为强-极强污染,Pb为中-强污染,Zn属于中等污染,Ni,Cu,Cr等其他元素基本无污染. PM_(2.5)中定性的检测到奈(Nap)、菲(Phe)、荧蒽(Fla)、芘(Pyr)、苯并(k)荧蒽(BkF)等单体. PM_(2.5)日浓度与风速具有显著的负相关性,与相对湿度呈正相关性.

关键词： PM2.5 污染特征重金属多环芳烃气象条件