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武汉市典型颗粒物污染过程演变特征及来源研究

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环境科学学报 2024年第5期44卷 310-323页

作者：杨静宜李亚菲罗忠伟冯成亮刘姝童张裕芬吴建会冯银厂南开大学环境科学与工程学院国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350

为探究疫情后社会经济逐渐复苏背景下武汉市大气污染过程的特征,基于环境空气质量及PM_(2.5)组分在线监测数据、气象资料,对2021年10月—2022年3月期间发生的几类典型颗粒物污染事件不同发展阶段的演变规律、影响因素进行了分析,并综合... 详细信息

为探究疫情后社会经济逐渐复苏背景下武汉市大气污染过程的特征,基于环境空气质量及PM_(2.5)组分在线监测数据、气象资料,对2021年10月—2022年3月期间发生的几类典型颗粒物污染事件不同发展阶段的演变规律、影响因素进行了分析,并综合利用扩散标准化-正定矩阵因子分解、后向轨迹聚类和潜在源贡献分析等方法解析了污染过程中PM_(2.5)来源贡献的时间变化,识别了污染气团的传输路径与潜在源区.结果表明:(1)污染累积阶段,轻-中度污染过程(P1)PM_(2.5)浓度累积速率快,约为中-重度污染过程(P2)的6倍,但P2过程的不利扩散条件导致其累积期相较于P1增长4.5倍;污染维持阶段,P2过程低温高湿特征更为显著,平均相对湿度比P1高11%,平均气温比P1低9℃,二次转化程度高于P1,SOR、NOR值约为P1的1.3、2.3倍,加之更为典型的静稳天气特征,维持期较P1长30%.(2)春节期间的污染过程,由于机动车等污染源活动水平下降,NO3-占比下降15%;除夕夜烟花爆竹的集中燃放叠加高湿环境,助推PM_(2.5)浓度以10μg·m^(-3)·h^(-1)的速率快速增长,较一般污染过程快40%~90%;PM_(2.5)中Cl^(-)、K^(+)、Mg^(2+)占比均有明显增加趋势,分别约增加3.1%、5.3%、0.88%,SO_(4)^(2-)占比约增加7.5%.(3)沙尘过程以远距离传输所致的浮尘为主,沿途城市受大风天气作用产生的扬尘也有影响,PM_(2.5)、PM_(10)浓度增长速率分别达到16、64μg·m^(-3)·h^(-1);Ca、Fe等地壳元素占比大幅上升,SO_(4)^(2-)占比超过NO_(3)^(-),反映出远距离传输的影响.(4)除本地排放外,武汉市的污染过程受区域传输影响也较为明显,近年来主要污染源区有南移趋势,由华北地区移至湖北邻近省份及武汉城市圈地区.

关键词：武汉颗粒物化学组分演变规律来源解析潜在源区

天津郊区春季大气新粒子生成特征及影响因素分析

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环境科学学报 2024年

作者：刘佳媛彭剑飞张进生国纪良宋爱楠史国良吴建会毕晓辉吴琳王婷冯银厂毛洪钧南开大学环境科学与工程学院天津市城市交通污染防治研究重点实验室国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室

新粒子生成（NPF）对空气质量、区域和全球气候以及人体健康产生重大影响.为揭示京津冀地区沿海城市NPF特征及影响因素，于2023年春季在天津郊区站点实测了3～1000 nm大气颗粒物的数浓度粒径分布.观测期间，颗粒物数浓度的平均值为（1.6... 详细信息

新粒子生成（NPF）对空气质量、区域和全球气候以及人体健康产生重大影响.为揭示京津冀地区沿海城市NPF特征及影响因素，于2023年春季在天津郊区站点实测了3～1000 nm大气颗粒物的数浓度粒径分布.观测期间，颗粒物数浓度的平均值为（1.6×10～4±9.5×10～3） cm-3，数谱分布呈现以核模态和爱根核模态为主的特征，二者占总颗粒物数浓度的81.6%.NPF发生频率约为37%，新粒子生成速率和增长速率范围分别为2.96～12.34 cm-3·s-1,2.3～7.1 nm·h-1，生成粒径主要分布在3～25 nm.NPF事件主要出现在较清洁的大气条件下，气态H2SO4和NH3是天津NPF过程中的重要物种.此外，高温、低湿、强太阳辐射等气象条件更有利于NPF事件的发生.后向轨迹结果显示，NPF天气团主要来自长三角和天津西北部地区，而来自海洋方向的气团不利于NPF发生.

关键词：沿海地区新粒子生成颗粒物数浓度粒径分布气态前体物

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城市扬尘污染主要成因与精准治尘思路

环境科学 2022年第3期43卷 1323-1331页

作者：李廷昆冯银厂毕晓辉张裕芬吴建会南开大学环境科学与工程学院中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350

扬尘是城市环境空气颗粒物的重要贡献源.为进一步提升扬尘污染防治水平,梳理总结了城市扬尘排放与贡献特征,剖析了城市扬尘污染的主要成因,明确主要起尘情景和关键控制指标,并针对性提出主要防治措施建议,以进一步完善“精准治尘”的思... 详细信息

扬尘是城市环境空气颗粒物的重要贡献源.为进一步提升扬尘污染防治水平,梳理总结了城市扬尘排放与贡献特征,剖析了城市扬尘污染的主要成因,明确主要起尘情景和关键控制指标,并针对性提出主要防治措施建议,以进一步完善“精准治尘”的思路.各扬尘源类中,道路扬尘和施工扬尘是对城市环境空气颗粒物贡献的主要源类,其中通常以道路更为突出.生产活动、车辆扰动和风蚀是各类扬尘源的主要起尘情景.道路扬尘防治应以积尘负荷为关键控制指标,施工等其他扬尘源以场地内道路积尘负荷和裸露土壤(物料)面积为关键控制指标.围绕关键指标,进一步明确了控制道路积尘负荷的3种主要途径和控制施工等其他扬尘源的6项主要措施.此外,还针对扬尘治理所需保障措施提出了建议,为城市扬尘防治的实践应用提供参考.

关键词：扬尘颗粒物污染防治精细化成因分析

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天津市PM碳组分空间差异性及来源解析

环境科学 2023年

作者：武甫亮吴建会戴启立肖致美冯银厂天津市生态环境监测中心南开大学环境科学与工程学院国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室

2021年在天津市不同功能区共设置4个点位同步采集细颗粒物(PM2.5)样品，测定了其中8种碳质亚组分的含量.结果表明，采样期间各点位ρ[有机碳(OC)]为3.7～4.4μg·m-3，ρ[元素碳(EC)]为1.6 ～1.7μg·m-3，OC浓度在中心城区最高，EC浓... 详细信息

2021年在天津市不同功能区共设置4个点位同步采集细颗粒物(PM2.5)样品，测定了其中8种碳质亚组分的含量.结果表明，采样期间各点位ρ[有机碳(OC)]为3.7～4.4μg·m-3，ρ[元素碳(EC)]为1.6 ～1.7μg·m-3，OC浓度在中心城区最高，EC浓度差较小.采用最小比值法对二次有机碳(SOC)进行估算，结果表明环城区二次污染较为突出，SOC占OC的比例达48.8%.各功能区碳质亚组分间的相关性强弱呈现出外围区>中心城区>环城区的特征，均表现出EC1与OC2和EC1与OC4相关性最强.正定矩阵因子(PMF)来源解析结果显示，道路扬尘源(9.7%～23.5%)、燃煤源(10.2%～13.3%)、柴油车尾气(12.6%～20.2%)和汽油车尾气(18.9%～38.8%)是天津市PM2.5中碳组分的主要来源.不同功能区碳组分污染源存在差异，中心城区和外围区主要受汽油车尾气影响；环城区受二次污染和柴油车尾气的影响更为突出.

关键词：天津 PM 碳组分空间差异来源解析

青岛市臭氧污染与非污染期间VOCs化学特征及来源解析

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环境科学 2023年第4期44卷 1962-1973页

作者：贾智海顾瑶孔翠丽宋江邦孟赫石来元吴建会刘保双青岛市生态环境局崂山分局青岛266061 南开大学环境科学与工程学院国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350 青岛市生态环境局胶州分局青岛266300 山东省青岛市生态环境监测中心青岛266003

青岛市夏季臭氧浓度水平高且污染事件频发,开展臭氧污染过程和非污染时期的挥发性有机物(VOCs)及其臭氧生成潜势(OFP)的精细化来源解析研究,对于有效降低沿海城市的大气臭氧污染,持续改善环境空气质量将会发挥重要的作用.因此,利用青岛... 详细信息

青岛市夏季臭氧浓度水平高且污染事件频发,开展臭氧污染过程和非污染时期的挥发性有机物(VOCs)及其臭氧生成潜势(OFP)的精细化来源解析研究,对于有效降低沿海城市的大气臭氧污染,持续改善环境空气质量将会发挥重要的作用.因此,利用青岛市2020年夏季(6~8月)小时分辨率的在线VOCs监测数据,分析臭氧污染过程和非臭氧污染时期环境VOCs的化学特征,并通过正定矩阵因子分解(PMF)模型进行了环境VOCs及其OFP的精细化来源解析研究.结果表明,青岛市夏季环境ρ(TVOCs)平均值为93.8μg·m^(-3),臭氧污染过程相较于非臭氧污染时期TVOCs浓度上升了49.3%,其中芳香烃浓度增加最显著,增加了59.7%.夏季环境VOCs总的OFP达到246.3μg·m^(-3),臭氧污染过程相较于非臭氧污染时期环境VOCs的总OFP增加了43.1%;其中烷烃增加最多,增加了58.8%.间-乙基甲苯和2,3-二甲基戊烷是臭氧污染过程中OFP增加幅度最大的物种.青岛市夏季环境VOCs的主要贡献源为柴油车(11.2%)、溶剂使用(4.7%)、液化石油气及天然气(27.5%)、汽油车(8.9%)、汽油挥发(26.6%)、燃烧及石化相关企业排放(16.4%)和植物排放(4.8%).相较于非臭氧污染时期,臭氧污染过程中液化石油气及天然气浓度增加了16.4μg·m^(-3),是增加量最大的源类;而植物排放浓度增加了88.6%,是增加率最高的源类.另外,燃烧及石化相关企业排放是青岛市夏季OFP最大的贡献源,其OFP和贡献率分别达到38.0μg·m^(-3)和24.5%;其次为液化石油气及天然气以及汽油挥发.相较于非臭氧污染时期,臭氧污染过程中液化石油气及天然气、汽油挥发和溶剂使用对总OFP升高量的贡献率之和达到74.1%,是最主要的贡献源类.

关键词：夏季臭氧污染过程挥发性有机化合物(VOCs) 正定矩阵因子分解(PMF) 源解析

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天津市空气污染的健康影响分析

环境科学 2023年第5期44卷 2492-2501页

作者：华琨罗忠伟贾斌薛倩倩李亚菲肖致美吴建会张裕芬冯银厂南开大学环境科学与工程学院中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350 天津市生态环境监测中心天津300191

空气污染是影响人群健康水平的重要因素,其带来的健康影响及经济学评估对防控决策十分重要.自“大气十条”和“蓝天保卫战”等政策实施以来,天津市空气质量变化显著.对天津市2013~2020年六项常规空气污染物的健康效应及经济损失进行了评... 详细信息

空气污染是影响人群健康水平的重要因素,其带来的健康影响及经济学评估对防控决策十分重要.自“大气十条”和“蓝天保卫战”等政策实施以来,天津市空气质量变化显著.对天津市2013~2020年六项常规空气污染物的健康效应及经济损失进行了评估,分析了政策实施前后PM_(2.5)中重金属元素和多环芳烃的健康风险,并讨论了其主要组分的浓度变化.结果表明空气质量改善取得了正向的健康效益,SO_(2)带来的健康收益最高,2020年相比2013年避免了3786例死亡.空气污染带来的健康经济损失也逐年下降,常规空气污染物导致的健康经济损失由上百亿元降低到数十亿元.但近年来O_(3)浓度呈升高趋势,带来的健康经济损失也有所上升.冬季PM_(2.5)中主要组分浓度均有明显下降,其载带的金属元素和多环芳烃的吸入健康风险均呈下降趋势,但Cr(Ⅵ)、As、Cd和Ni这4种元素的呼吸系统致癌风险仍未降至阈值之下.未来PM_(2.5)和O_(3)协同控制的健康影响规律有待更深入的研究.

关键词：空气污染健康效应经济损失重金属多环芳烃健康风险

基于EOF分解和KZ滤波的2019~2021年中国臭氧时空变化及驱动因素分析

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环境科学 2023年第4期44卷 1811-1820页

作者：王浩琪张裕芬罗忠伟王艳阳戴启立毕晓辉吴建会冯银厂南开大学环境科学与工程学院中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350

基于我国337个地级行政区2019~2021年的3~8月O_(3)逐时浓度数据及同期气象数据,使用经验正交函数(EOF)分解,分析了我国O_(3)浓度的主要空间分布模态变化趋势及其主要气象驱动因素.选取31个省会城市,利用KZ滤波将O_(3)及气象因子的时间... 详细信息

基于我国337个地级行政区2019~2021年的3~8月O_(3)逐时浓度数据及同期气象数据,使用经验正交函数(EOF)分解,分析了我国O_(3)浓度的主要空间分布模态变化趋势及其主要气象驱动因素.选取31个省会城市,利用KZ滤波将O_(3)及气象因子的时间序列分解为短期分量、季节分量和长期分量,结合逐步回归模型,建立O_(3)与气象要素之间的关系,进而重构“气象调整”后O_(3)浓度的长期分量时间序列.结果表明,在我国O_(3)浓度变率的总体空间特征基本稳定的背景下,O_(3)浓度的第一模态整体呈趋同性变化,即O_(3)浓度变率的高值区域波动性减弱,低值区域波动性增强.气象调整前后不同城市O_(3)浓度的变化趋势存在一定差异,大部分城市O_(3)浓度经调整后的长期分量较调整前更“平缓”.其中,气象因素对石家庄、济南和广州等城市O_(3)浓度长期变化的影响较大,而前体物排放变化对福州、海口、长沙、太原、哈尔滨和乌鲁木齐等城市长期变化的贡献相对较大,北京、天津、长春和昆明O_(3)浓度长期变化趋势受排放和气象的影响均较大.

关键词：臭氧(O_(3)) 时空特征气象调整经验正交函数(EOF) KZ滤波

天津市2016、2021年夏秋季颗粒物水溶性离子污染特征对比研究

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环境污染与防治 2023年第5期45卷 639-644,649页

作者：邹官灿杨阳武甫亮罗希肖致美吴建会南开大学环境科学与工程学院国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300071 天津市生态环境监测中心天津300191

分别于2016年、2021年夏、秋季在天津市采集细颗粒物(PM_(2.5))样品,分析PM_(2.5)的质量浓度、水溶性离子组成、水溶性离子相关性,探讨“十三五”前后天津市夏、秋季PM_(2.5)中水溶性离子污染特征,利用主成分分析解析水溶性离子污染来... 详细信息

分别于2016年、2021年夏、秋季在天津市采集细颗粒物(PM_(2.5))样品,分析PM_(2.5)的质量浓度、水溶性离子组成、水溶性离子相关性,探讨“十三五”前后天津市夏、秋季PM_(2.5)中水溶性离子污染特征,利用主成分分析解析水溶性离子污染来源。结果表明,2021年夏、秋季PM_(2.5)浓度较2016年夏、秋季分别下降了31.9%、58.0%,水溶性离子浓度分别下降了59.8%、72.1%,天津市夏、秋季主要水溶性离子均为SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、NH_(4)^(+)。与2016年相比,移动源对PM_(2.5)的贡献更高,但水溶性离子的二次转化程度低于2016年。2016年秋季、2021年夏季NH_(4)^(+)以(NH_(4))_(2)SO_(4)和NH_(4)NO_(3)的形式存在,2021年秋季NH_(4)^(+)以(NH_(4))_(2)SO_(4)、NH_(4)NO_(3)及NH_(4)Cl的形式存在,2016年夏季NH_(4)^(+)除了以(NH_(4))_(2)SO_(4)、NH_(4)NO_(3)及NH_(4)Cl的形式存在之外,还有其他存在形式。主成分分析结果表明,天津市PM_(2.5)中水溶性离子的主要来源主要为二次源、建筑尘。

关键词：水溶性离子 PM_(2.5) 污染特征天津市

青岛市港口区域PM_(2.5)污染特征及来源解析研究

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环境科学学报 2022年第11期42卷 293-307页

作者：张子祎刘保双孟赫石来元王静吴建会冯银厂南开大学环境科学与工程学院国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350 山东省青岛生态环境监测中心青岛266003

港口区域因大气污染物排放量大且污染源复杂,已成为沿海城市大气污染防治的关键区域.为明确青岛港口区域PM_(2.5)污染特征及主要贡献源类,于2019年在青岛市3个港口区域和1个背景点位采集了不同季节的环境PM_(2.5)样品,并分析了其化学组... 详细信息

港口区域因大气污染物排放量大且污染源复杂,已成为沿海城市大气污染防治的关键区域.为明确青岛港口区域PM_(2.5)污染特征及主要贡献源类,于2019年在青岛市3个港口区域和1个背景点位采集了不同季节的环境PM_(2.5)样品,并分析了其化学组分特征;同时,采用正定矩阵因子分析模型(PMF)和潜在源贡献函数(PSCF)分别分析了港口区域PM_(2.5)的主要贡献源类及各源类潜在的影响区域.结果表明,2019年青岛港口区域ρ(PM_(2.5))年均值为64μg·m^(-3),是我国空气质量二级标准的1.8倍,其中,董家口点位最高(74μg·m^(-3)),崂山点位最低(55μg·m^(-3)).NO_(3)^(-)、OC和SO_(4)^(2-)是PM_(2.5)的主导组分,其中,NO_(3)^(-)-含量(13.1%)明显高于其它组分.董家口点位ρ(NO_(3)^(-))、ρ(SO_(4)^(2-))、ρ(OC)和ρ(EC)(分别为13.0、7.09、8.98和2.91μg·m^(-3))明显高于其它点位,燃煤、工业特别是钢铁企业及货车等影响可能较为明显.同时,冬季这些组分浓度也显著高于其它季节,而夏季Na的浓度(0.96μg·m^(-3))和占比(2.13%)明显较高;春季Si和Al的浓度(1.27和0.45μg·m^(-3))和占比(2.79%和1.00%)明显高于其它季节.PMF源解析结果表明,二次硫酸盐和二次有机碳气溶胶(SOA)混合源(22.4%)及二次硝酸盐(20.1%)是港口区域PM_(2.5)的主要贡献源类,其次为机动车源(16.7%)和扬尘源(14.6%),燃煤源的贡献率为13.8%,而海盐和船舶源的贡献为7.2%.从季节变化来看,春季扬尘贡献(32.1%)较高,夏季二次硫酸盐和二次有机碳气溶胶(SOA)混合源(31.6%)、海盐和船舶源(19.2%)贡献较高,而冬季燃煤(16.6%)、机动车(22.8%)、二次硝酸盐(23.9%)、钢铁及相关冶金源(3.2%)和建筑水泥尘(3.6%)贡献较高.河北省中南部及山东省中西部地区是青岛港口各源类的主要潜在源区,黄海是船舶排放的主要潜在源区.

关键词：青岛港口 PM_(2.5) 正定矩阵因子分解(PMF) 源解析潜在源贡献函数(PSCF)