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南京北郊工业区碳质气溶胶污染特征及生物质燃烧的影响研究

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南京北郊工业区碳质气溶胶污染特征及生物质燃烧的影响研究

作者：鲍孟盈南京信息工程大学

学位级别：硕士

碳质气溶胶是大气气溶胶的重要组成成分,对全球气候变化,大气能见度,空气质量和人类健康等有着重要影响。碳质气溶胶的主要组成成分有机碳(OC)和元素碳(EC),具有不同的来源特征。近年来,作为吸光性有机碳的棕碳(BrC)的发现也引起了学者... 详细信息

碳质气溶胶是大气气溶胶的重要组成成分,对全球气候变化,大气能见度,空气质量和人类健康等有着重要影响。碳质气溶胶的主要组成成分有机碳(OC)和元素碳(EC),具有不同的来源特征。近年来,作为吸光性有机碳的棕碳(BrC)的发现也引起了学者广泛的关注,BrC的来源以生物质燃烧为主,燃煤和二次转化是其次要来源。长江三角洲地区是我国经济发展最发达的地区之一,近年来大气灰霾现象日趋严重。研究表明,细颗粒物是影响空气能见度的重要因素,是灰霾天气加剧的主要原因。而碳质气溶胶尤其是二次有机碳是灰霾天气下细颗粒物的重要组成部分。南京作为长江三角洲的典型代表城市,研究该地区的大气碳质气溶胶污染特征及输送来源解析,对于控制减排具有重要意义。本论文采用sunset RT-4型半连续有机碳元素碳分析仪,对南京北郊工业区2015年6月-2016年8月大气PM2.5中OC、EC和BrC进行了一年的连续观测,讨论了其碳质气溶胶的浓度特征、季节变化和日变化特征以及气象因子的影响;并利用MRS方法对二次有机碳(SOC)进行了估算,分析了 SOC的季节变化和日变化特征;结合MODIS卫星遥感火点资料,以及膜样品的OC、EC和左旋葡萄糖测定,研究了 2015年10月一次生物质燃烧事件对南京北郊工业区碳质气溶胶的影响,并利用HYSPLIT后向轨迹模型结合聚类分析方法,计算了污染期间后向气流轨迹,通过计算潜在源贡献因子PSCF,分析了南京北郊工业区碳质气溶胶的潜在源区。通过分析,得到以下结论:(1)南京北郊工业区大气碳质气溶胶污染水平在全国属于中等偏上。大气颗粒物和OC、EC浓度均呈现出冬季高,夏季低的季节变化特征,这与夏季降水对气溶胶的湿清除作用和冬季排放源的增多及不利的气象条件有关。OC、EC日变化特征表现为夜间高白天低,受边界层影响显著。早晚交通高峰对OC、EC浓度影响显著,机动车尾气排放的交通源是重要来源。(2)夏季SOC对OC的贡献较高,这与夏季高温高湿强太阳辐射的气象条件相关,导致光化学反应发生速率的加快,冬春季节SOC/OC较低,说明冬春季节碳质气溶胶来源较单一。(3)春冬季节,局地排放对南京北郊地区的OCEC贡献不可忽视。此外,来自北方燃煤城市的气流输送对春冬季较高的OC、EC浓度贡献显著,来自内陆地区的气流输送对春秋季的OC、EC浓度贡献显著,而夏季较低的OC、EC浓度与来自海洋的清洁气团输送有关。(4)dEC可以被用作生物质燃烧的示踪物,较好的指示生物质燃烧,反映生物质燃烧的影响。高温条件下有利于dEC的生成,dEC的生成机制与SOC的形成密切相关。2015年10月生物质燃烧事件过程,生物质燃烧源对有机碳的贡献为20%。

关键词：有机碳元素碳生物质燃烧二次有机碳输送来源

2015~2019年南京北郊碳质气溶胶组成变化

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环境科学 2022年第6期43卷 2858-2866页

作者：谢添曹芳章炎麟林煜棋范美益宋文怀鲍孟盈项妍琨赵祝钰杨笑影谢锋张煜娴俞浩然张子金邢佳莉南京信息工程大学应用气象学院耶鲁大学-南京信息工程大学大气环境中心气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心气象灾害教育部重点实验室南京210044

碳质气溶胶是大气细颗粒物的重要组成,对空气质量、人体健康和气候变化有着重要影响.为了探究碳质气溶胶在减排背景下的长期变化,本研究测定了南京北郊5 a(2014年12月17日至2020年1月5日)PM_(2.5)样品的有机碳(OC)和元素碳(EC)浓度.结... 详细信息

碳质气溶胶是大气细颗粒物的重要组成,对空气质量、人体健康和气候变化有着重要影响.为了探究碳质气溶胶在减排背景下的长期变化,本研究测定了南京北郊5 a(2014年12月17日至2020年1月5日)PM_(2.5)样品的有机碳(OC)和元素碳(EC)浓度.结果表明,ρ(OC)和ρ(EC)5a平均值分别为(10.2±5.3)μg·m^(-3)和(1.6±1.1)μg·m^(-3),其中OC占PM_(2.5)的31.1%,EC占PM_(2.5)的5.2%.OC和EC均呈现出冬高夏低的季节特征.通过非参数的Mann-Kendall检验和Sen's斜率发现,OC和PM_(2.5)的浓度整体呈显著下降趋势[OC:P<0.0001,-0.79μg·(m^(3)·a)^(-1),-0.29%·a^(-1);PM_(2.5):P<0.0001,-4.59μg·(m^(3)·a)^(-1),-1.58%·a^(-1)].EC虽然整体上升,但显著性和变化幅度相对而言并不明显[P=0.02;0.05μg·(m^(3)·a)^(-1),0.02%·a^(-1)].从冬季的长期变化看,OC、EC都呈显著下降[OC:P<0.0001,-2.05μg·(m^(3)·a)-1,-0.74%·a^(-1);EC:P=0.001,-0.15μg·(m^(3)·a)^(-1),-0.05%·a^(-1)],且下降较总体更明显.OC和EC的相关性表明,冬季和夏季的来源较春季和秋季更复杂.根据OC/EC特征比值判断,2015~2019年燃煤源和生物质燃烧源的贡献有所下降,工业源与机动车排放源的影响日益显著,与此对应的是OC的明显下降和EC的轻微回升.OC/EC比值大于2.0,说明研究区域存在二次污染.进一步计算发现SOC变化与OC一致,呈显著下降[P<0.0001,-0.47μg·(m^(3)·a)^(-1),-0.17%·a^(-1)],均值为(5.0±3.5)μg·m^(-3),占OC的49.2%.以上变化说明南京市近年来对空气污染的防控治理效果明显,同时今后的治理可以针对VOCs的排放,以减轻二次污染.

关键词：南京北郊有机碳(OC) 元素碳(EC) 长期变化二次有机碳(SOC)

徐州市冬季大气细颗粒物水溶性无机离子污染特征及来源解析

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环境科学 2017年第11期38卷 4478-4485页

作者：范美益曹芳张园园鲍孟盈刘晓妍张雯淇高嵩章炎麟南京信息工程大学大气环境中心南京210044 江苏省电力公司电力科学研究院南京210000

本研究于2015年12月至2016年2月在徐州市城区采集大气细颗粒物PM_(2.5)样品共32套,使用离子色谱法分析了颗粒物中的F^-、Cl^-、NO_3^-、SO2-4、Na^+、Mg^(2+)、NH_4^+、K^+和Ca^(2+)的质量浓度.观测期间,徐州市冬季PM_(2.5)的平均质量... 详细信息

本研究于2015年12月至2016年2月在徐州市城区采集大气细颗粒物PM_(2.5)样品共32套,使用离子色谱法分析了颗粒物中的F^-、Cl^-、NO_3^-、SO2-4、Na^+、Mg^(2+)、NH_4^+、K^+和Ca^(2+)的质量浓度.观测期间,徐州市冬季PM_(2.5)的平均质量浓度为(164.8±77.3)μg·m-3,9种水溶性离子总质量浓度为(67.5±36.1)μg·m^(-3),占PM_(2.5)的40.9%,各离子浓度高低顺序为NO_3^->SO_4^(2-)>NH_4^+>Cl^->Ca^(2+)>K^+>Na^+>Mg^(2+)>F^-,其中NH_4^+、NO_3^-和SO_4^(2-)是最主要的水溶性离子.清洁大气、轻度霾和重度霾时期PM_(2.5)中总水溶性无机离子(WSIIs)质量浓度分别为(12.8±8.8)、(59.0±22.8)、(86.3±36.0)μg·m^(-3),SNA分别占WSIIs的86.4%、82.8%和78.9%.NH_4^+、NO_3-和SO_4^(2-)三者之间相关性显著,在PM_(2.5)中的结合方式为(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3.徐州市PM_(2.5)中水溶性离子的主要来源为二次转化、生物质燃烧、化石燃料燃烧和矿物粉尘等.

关键词：徐州市 PM2.5 水溶性无机离子霾来源解析

南京秋季大气PM_(2.5)中类腐殖质的光学性质与来源分析

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环境化学 2021年第1期40卷 301-311页

作者：洪一航曹芳鲍孟盈章炎麟张益兴南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室大气环境中心气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室南京210044

类腐殖质(humic-like substances, HULIS)是水溶性有机碳(WSOC)中具有吸光特性的重要组分,对空气质量、气候变化和人体健康均有重要影响.尽管目前对HULIS的研究很多,但不同方法分离机理不同,对于HULIS的分离与测定仍然缺乏统一的标准,针... 详细信息

类腐殖质(humic-like substances, HULIS)是水溶性有机碳(WSOC)中具有吸光特性的重要组分,对空气质量、气候变化和人体健康均有重要影响.尽管目前对HULIS的研究很多,但不同方法分离机理不同,对于HULIS的分离与测定仍然缺乏统一的标准,针对HULIS分离方法的研究很少.固相萃取法(solid phase extraction, SPE)因其操作简单、分离效果较好而被广泛应用,但对于低浓度样品仍存在检出限较高、回收率较低的问题,且很少有人关注提纯过程中流程空白所包含的含碳组分及其吸光能力.本研究通过调整活化溶液(0.01 mol·L^(-1) HCl溶液+甲醇+2%NH_(3)H_(2)O/MeOH)与洗脱溶液(2%NH_(3)H_(2)O/MeOH)用量的比例对提纯方法进行优化.结果表明,应用优化后的方法对流程空白进行测量时,检出限(MDL)降低到0.035 mg·L^(-1)以下,精密度RSD <5.41%(n=20),标准品回收率达到95%,在保证回收率的情况下减少了流程空白,提高了样品的精密度,使测定浓度较低的HULIS含量成为可能.为了探究生物质燃烧期间含碳组分的光学特性和来源特征,本研究对2017年10月6日至11月9日南京北郊秋季大气气溶胶样品进行采集.采样期间PM_(2.5)的浓度为(87.9±43.7)μg·m^(-3),WSOC和类腐殖质碳(HULIS-C)的浓度分别为(4.2±2.3)μg·m^(-3)和(3.6±2.0)μg·m^(-3),HULIS-C占WSOC的比例为47.3%,是WSOC中的重要组成部分.本研究还对HULIS在330—400 nm波段的吸光进行测定,使用Angstrom指数(absorption angstrom exponent,AAE)进行表征,得到采样期间AAE的值为2—7,说明HULIS污染主要来自二次转化.后向轨迹结果表明,重污染期间污染物来源为本地生物质燃烧和区域或者长距离气团的输送.

关键词：类腐殖质固相萃取吸光特性来源 PM_(2.5) 南京

专项质控管理对护理电子病历书写质量的影响效果评价

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中国病案 2020年第11期21卷 13-16页

作者：鲍孟盈中国医科大学附属盛京医院第二呼吸与重症监护内科病房辽宁省沈阳市110031

目的探讨专项质控管理模式与传统质控模式在护理电子病历书写质量管理中的应用效果差异。方法抽查某院某病房2018年1月1日-2018年12月31日护理电子病历229份为传统组,抽查2019年1月1日-2019年12月31日护理电子病历228份为质控组。科室... 详细信息

目的探讨专项质控管理模式与传统质控模式在护理电子病历书写质量管理中的应用效果差异。方法抽查某院某病房2018年1月1日-2018年12月31日护理电子病历229份为传统组,抽查2019年1月1日-2019年12月31日护理电子病历228份为质控组。科室根据等级医院评审要求进行单项护理质控,设定单项指标阈值95分。比较2组各项护理电子病历记录书写质量、单项指标阈值达标率及2组护理电子病历的书写缺陷率。结果质控组的内科系统护理记录单书写质量评分96.59±2.68分,高于传统组94.02±2.89分,质控组的住院患者预防跌倒/坠床护理评估表书写质量评分96.35±2.47分,高于传统组93.92±2.95分,质控组的自理能力等级评价表书写质量评分96.74±2.29分,高于传统组93.15±3.05分,质控组的单项指标阈值大于95分,并且单项指标阈值达标率均达标,差异具有统计学意义(P<0.001)。2组护理电子病历的书写缺陷质控组比传统组降低,差异具有统计学意义(P<0.001)。结论运用专项质控管理模式能够提高护理电子病历书写质量,促进病房护理质量持续改进和全面达标,提升科室护理质量和工作效率,适合临床推广。

关键词：专项质控管理指标阈值控制线管理护理电子病历护理质量

南京北郊秋季PM_(2.5)碳质组分污染特征及来源分析

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环境科学 2018年第7期39卷 3033-3041页

作者：徐足飞曹芳高嵩鲍孟盈石一凡章炎麟刘晓妍范美益张雯淇卞航刘寿东南京信息工程大学大气环境中心南京210044 江苏省电力公司电力科学研究院南京210000 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏省农业气象重点实验室南京210044

本研究于2015年10~11月在南京北郊分昼夜采集PM_(2.5)样品,采用热光透射法(TOT)和离子色谱法对样品中的有机碳(OC)/元素碳(EC)和左旋葡聚糖(levoglucosan)的质量浓度特征进行分析.观测期间OC和EC的平均浓度分别为(11.3±4.9)μg·m-3和(... 详细信息

本研究于2015年10~11月在南京北郊分昼夜采集PM_(2.5)样品,采用热光透射法(TOT)和离子色谱法对样品中的有机碳(OC)/元素碳(EC)和左旋葡聚糖(levoglucosan)的质量浓度特征进行分析.观测期间OC和EC的平均浓度分别为(11.3±4.9)μg·m-3和(1.1±0.9)μg·m-3,总碳TC占PM_(2.5)的质量分数为22.9%,OC/EC的平均值为7.4,SOC占OC的质量分数为51.9%.PM_(2.5)、OC、EC和SOC质量浓度都体现出夜晚>白天的特征,白天OC和EC的相关性好于夜晚(相关性系数分别为0.86和0.7).通过分析PM_(2.5)、左旋葡聚糖和SOC质量浓度以及后向轨迹和火点数据可知南京北郊在13~16号受到来自河北等地生物质燃烧远距离输送的影响.采样期间K+和左旋葡聚糖与OC、EC和SOC的相关性显著(相关性系数分别为0.78、0.79和0.65),经受体示踪物方法估算采样期间生物质燃烧对OC的贡献为21.9%.

关键词： PM2.5 有机碳(OC) 元素碳(EC) 生物质燃烧左旋葡聚糖

中国典型城市冬季大气细颗粒物水溶性离子特征及来源分析

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生态环境学报 2019年第2期28卷 307-315页

作者：林昕曹芳翟晓瑶鲍孟盈俞绍才王京鹏章炎麟南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室大气环境中心江苏南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室江苏南京2100442 浙江大学环境与资源学院/污染环境修复与生态健康教育部重点实验室/空气污染与健康研究中心浙江杭州310058 浙江大学环境与资源学院浙江杭州310058

细颗粒物是大气污染防治的重点内容。分析大气细颗粒物中的水溶性离子组分及其变化,对评价城市空气污染状况和污染物的来源具有重要意义。选取中国东部典型城市长春、北京、上海、杭州和南京作为研究对象,基于2016年11月11日-12月6日大... 详细信息

细颗粒物是大气污染防治的重点内容。分析大气细颗粒物中的水溶性离子组分及其变化,对评价城市空气污染状况和污染物的来源具有重要意义。选取中国东部典型城市长春、北京、上海、杭州和南京作为研究对象,基于2016年11月11日-12月6日大气颗粒物样品采集及其水溶性离子分析,探讨PM_(2.5)中水溶性无机离子浓度变化特征,并利用主成分分析结果分析各类污染源排放对细颗粒物中水溶性离子质量浓度的贡献,以期为区域大气环境质量的改善提供参考依据。结果表明,长春、北京、上海、杭州和南京总水溶性无机离子质量浓度平均值分别为(18.8±9.0)、(34.9±23.3)、(21.8±13.3)、(42.2±21.4)和(62.1±25.9)μg·m^(-3),占PM_(2.5)质量浓度的33.6%-62.1%。二次离子(SIA,包括NO_3^-、SO_4^(2-)和NH_4^+)在总水溶性离子中占比均超过75.0%,说明SIA是水溶性离子的主要组分。SIA占总水溶性离子浓度的百分比随污染程度增强而增加。硝酸盐为5个城市在污染大气下主要的贡献物种。5个城市站点ρ(NO_3^-)/ρ(SO_4^(2-))随着大气污染程度的增加均有不同程度的增加且大于1,说明含氮污染物逐渐成为大气颗粒物中最重要的污染物。除长春硫氧化率(SOR)均值小于0.1外,其他4个城市SOR和氮氧化率(NOR)均大于0.1,说明北京、上海、杭州和南京站点大气中存在较高程度的SO_2和NO_2的二次氧化。北京站点NO_3^-、SO_4^(2-)和NH_4^+以NH_4NO_3和(NH_4)_2SO_4的形式存在,在其他4个城市站点以NH_4NO_3和NH_4HSO_4的形式存在。5个城市水溶性离子主要来源为二次转化、扬尘、生物质和煤燃烧。

关键词：冬季细颗粒物水溶性离子大气污染来源解析

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灰霾不同阶段含碳颗粒物的污染特征及湿清除

中国科技论文 2017年第15期12卷 1796-1804页

作者：高嵩张雯淇张园园鲍孟盈刘晓妍汤天然章炎麟曹芳江苏省电力公司电力科学研究院南京211103 南京信息工程大学应用气象学院南京210044

为了研究南京市北郊冬季灰霾不同阶段中的含碳颗粒物化学组分变化及湿清除作用,采用DRI Model2001A热/光碳分析仪对2015年1月南京市北郊采集的大气PM2.5样品中的有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elementary carbon,EC)的质量浓度进... 详细信息

为了研究南京市北郊冬季灰霾不同阶段中的含碳颗粒物化学组分变化及湿清除作用,采用DRI Model2001A热/光碳分析仪对2015年1月南京市北郊采集的大气PM2.5样品中的有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elementary carbon,EC)的质量浓度进行分析。结果表明,南京市北郊冬季PM2.5、OC和EC的平均质量浓度分别为279.64、18.58和6.29μg/m3,属于国内较高水平,并存在一定程度的二次污染。与清洁日相比,灰霾日PM2.5、总碳(total carbon,TC)、OC和EC的质量浓度更高、变化范围更大,灰霾期间的二次污染作用强于清洁日期间,含碳颗粒物对PM2.5的贡献率在灰霾的生成和消除阶段都较为稳定;降水过程对含碳颗粒物的湿清除作用显著,清除效果与降水强度有关,且降水对于OC、EC的清除效率大于二次有机物(secondary organic carbon,SOC)。

关键词：应用气象学灰霾含碳颗粒物湿清除作用

南京北郊冬季典型灰霾天气气象成因及来源分析

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科学技术与工程 2017年第21期17卷 136-144页

作者：张园园刘寿东曹芳张雯淇刘晓妍鲍孟盈章炎麟南京信息工程大学气候与环境变化国际合作联合实验室大气环境中心南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室南京210044

2015年1月14~28日南京发生了入冬以来最为严重的持续性霾污染事件。利用地面气象资料、后向轨迹分析和污染物浓度数据,结合加强观测实验所获得的3 h高频次PM2.5中有机碳(OC)和元素碳(EC)的数据,分析了此次霾过程的成因和污染物来源。结... 详细信息

2015年1月14~28日南京发生了入冬以来最为严重的持续性霾污染事件。利用地面气象资料、后向轨迹分析和污染物浓度数据,结合加强观测实验所获得的3 h高频次PM2.5中有机碳(OC)和元素碳(EC)的数据,分析了此次霾过程的成因和污染物来源。结果表明高压系统和静稳的均压场是观测期间霾过程形成的天气背景。后向轨迹和气态前体物的分析结果显示第一次霾过程的形成受到山西河北境内高污染气团区域传输的影响。第二次霾过程是一次短时局地污染事件,主要是由于低风速和极低的边界层高度等不利的扩散条件导致污染物在近地层的堆积。OC/EC计算结果(7.66)结合卫星火点资料和轨迹分析进一步说明第三次霾过程受到南方生物质燃烧的影响。高相对湿度有利于二次污染物的生成,因而加剧了第四次霾过程的污染程度。CO、SO_2、NO_2与颗粒物浓度显著相关,OC/EC比值范围2.54~11.61,表明化石燃料和生物质燃烧以及汽车尾气排放是此次观测期间霾形成的主要污染来源。

关键词：霾成因分析 PM2.5 气体污染物碳组分