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2022年夏季广州市一次较长时间O_(3)污染的特征及机理分析

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环境科学学报 2024年第3期44卷 268-277页

作者：黄继章高健何钰清高锐裴成磊宋伟李磊张金谱刘南希葛澳琪余美芳郭昊叶子铭广州市环境保护科学研究院有限公司广州510620 中国环境科学研究院北京100012 广东省广州生态环境监测中心站广州510006 中国科学院广州地球化学研究所广州510630 中山大学大气科学学院珠海519082

2022年夏季广州市经历了一次持续时间较长的臭氧污染过程(7月22日—8月1日).针对此次典型污染事件,本文利用大气常规污染物和挥发性有机物(VOCs)组分数据,以及逐小时气象数据、欧洲中心第5代大气再分析资料(ERA5)等气象数据,对本次污染... 详细信息

2022年夏季广州市经历了一次持续时间较长的臭氧污染过程(7月22日—8月1日).针对此次典型污染事件,本文利用大气常规污染物和挥发性有机物(VOCs)组分数据,以及逐小时气象数据、欧洲中心第5代大气再分析资料(ERA5)等气象数据,对本次污染过程的来源及成因进行了解析,进而研究了天气系统、气象要素及区域传输过程对本次臭氧污染事件的影响.结果表明:在污染期间烷烃和芳香烃对VOCs浓度的贡献最大,工业源及溶剂挥发排放源是造成广州市中心城区污染的重要原因;此外,本次污染过程中广州长时间处于副热带高压控制的下沉气流区,由此产生的局地高温低湿、强辐射等气象条件为臭氧的生成、累积及其污染的持续创造了条件;广州市臭氧分布不仅受本地源的影响,还受区域传输影响;不利气象条件下需要建立区域联防联控机制以减少污染.

关键词：广州臭氧污染过程区域传输

广州市大气VOCs污染特征及O_(3)生成潜势分析

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中国环境监测 2023年第1期39卷 51-59页

作者：邓拓宇陈鸿展张金谱广东省广州生态环境监测中心站广东广州510006

利用手工及自动监测数据,结合最大增量反应活性(MIR)系数法,对广州市大气挥发性有机物(VOCs)污染特征及臭氧生成潜势(OFP)进行了研究。结果表明:广州市大气VOCs总体积分数为73.85×10^(-9),其中,丙烷、甲醛、乙酸乙酯的体积分数最高,分... 详细信息

利用手工及自动监测数据,结合最大增量反应活性(MIR)系数法,对广州市大气挥发性有机物(VOCs)污染特征及臭氧生成潜势(OFP)进行了研究。结果表明:广州市大气VOCs总体积分数为73.85×10^(-9),其中,丙烷、甲醛、乙酸乙酯的体积分数最高,分别为5.59×10^(-9)、4.87×10^(-9)、4.25×10^(-9)。组成特征分析结果显示,含氧挥发性有机物(OVOCs)和烷烃为主要污染物种类,分别贡献了总VOCs的34.32%和32.34%。在空间分布上,各站点VOCs体积分数自南向北不断降低,番禺市桥站(南部,76.16×10^(-9))>公园前站(中部,75.58×10^(-9))>花都梯面站(北部,69.80×10^(-9))。广州市大气中甲醛和乙醛的比值为1.22,表明本地排放对广州市醛酮类化合物的贡献较大;乙苯和间/对-二甲苯的比值为0.35,表明广州市气团老化程度低,VOCs主要受本地排放影响;甲苯和苯的比值显示,公园前站苯系物主要受机动车排放的影响,而其他站点还受到溶剂使用的影响;异戊烷和正戊烷的比值显示,戊烷类化合物可能来源于机动车排放或燃料蒸发。广州市不同月份的VOCs体积分数差异不大,最大值出现在12月(84.10×10^(-9)),最小值出现在10月(65.28×10^(-9));主要VOCs污染物的日变化特征多呈现为早晚高、午后低,且在早高峰时常出现较大值,表明机动车排放对广州市大气VOCs的贡献不容忽视。OFP主要贡献种类为OVOCs和芳香烃,占比分别为37.78%和36.62%;贡献最大的5种化合物为间/对-二甲苯、甲醛、甲苯、乙醛和邻二甲苯。

关键词：挥发性有机物污染特征臭氧生成潜势广州

2016—2020年广州市PM时空分布特征

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环境科学学报 2022年

作者：陈彦宁张金谱裴成磊邱晓暖陈漾广东省广州生态环境监测中心站中国科学院大学中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东省环境资源利用与保护重点实验室

对大气污染物进行时空分布特征研究是开展大气污染防治的关键技术支撑.本研究基于广州市52个城市环境空气质量监测站点数据，采用系统聚类法、经验正交函数(EOF)等方法分析了2016—2020年广州市PM浓度的时空分布特征.结果表明：(1)2016... 详细信息

对大气污染物进行时空分布特征研究是开展大气污染防治的关键技术支撑.本研究基于广州市52个城市环境空气质量监测站点数据，采用系统聚类法、经验正交函数(EOF)等方法分析了2016—2020年广州市PM浓度的时空分布特征.结果表明：(1)2016—2020年广州市PM污染改善显著，PM年均浓度从35.9μg·m下降至23.0μg·m，达标比例由96.2%上升至100%;PM干季平均浓度为湿季的1.54倍，国控点超标天数为湿季的10.5倍；PM浓度日变化曲线峰谷值浓度差由7.5μg·m下降至3.9μg·m，日变化幅度趋于平缓.(2)广州市PM浓度最高值区主要分布在东西两侧，高值区域范围逐年减小，全市PM浓度分布趋于均匀；采用系统聚类法可将广州市PM分成北部、中北部、南部、中南部4个污染区，其中，北部区PM浓度下降率仅为其他污染区的1/2，推测其PM浓度下降可能更多地由区域背景浓度的下降贡献；EOF分解前3模态累积方差贡献率达93%，分别可表征PM总体污染程度、在南北方向上的区域输送特征及由外围区域向中心城区聚集的污染特征.

关键词： PM 广州时空分布系统聚类法经验正交函数(EOF)

2016—2020年广州市PM_(2.5)时空分布特征

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环境科学学报 2022年第12期42卷 273-285页

作者：陈彦宁张金谱裴成磊邱晓暖陈漾广东省广州生态环境监测中心站广州510006 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东省环境资源利用与保护重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049

对大气污染物进行时空分布特征研究是开展大气污染防治的关键技术支撑.本研究基于广州市52个城市环境空气质量监测站点数据,采用系统聚类法、经验正交函数(EOF)等方法分析了2016—2020年广州市PM_(2.5)浓度的时空分布特征.结果表明:(1)2... 详细信息

对大气污染物进行时空分布特征研究是开展大气污染防治的关键技术支撑.本研究基于广州市52个城市环境空气质量监测站点数据,采用系统聚类法、经验正交函数(EOF)等方法分析了2016—2020年广州市PM_(2.5)浓度的时空分布特征.结果表明:(1)2016—2020年广州市PM_(2.5)污染改善显著,PM_(2.5)年均浓度从35.9μg·m^(-3)下降至23.0μg·m^(-3),达标比例由96.2%上升至100%;PM_(2.5)干季平均浓度为湿季的1.54倍,国控点超标天数为湿季的10.5倍;PM_(2.5)浓度日变化曲线峰谷值浓度差由7.5μg·m^(-3)下降至3.9μg·m^(-3),日变化幅度趋于平缓.(2)广州市PM_(2.5)浓度最高值区主要分布在东西两侧,高值区域范围逐年减小,全市PM_(2.5)浓度分布趋于均匀;采用系统聚类法可将广州市PM_(2.5)分成北部、中北部、南部、中南部4个污染区,其中,北部区PM_(2.5)浓度下降率仅为其他污染区的1/2,推测其PM_(2.5)浓度下降可能更多地由区域背景浓度的下降贡献;EOF分解前3模态累积方差贡献率达93%,分别可表征PM_(2.5)总体污染程度、在南北方向上的区域输送特征及由外围区域向中心城区聚集的污染特征.

关键词： PM_(2.5) 广州时空分布系统聚类法经验正交函数(EOF)

2021年一次春季北方沙尘过程对广州空气质量的影响

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环境科学学报 2023年第1期43卷 247-254页

作者：雷蕾张金谱裴成磊陈彦宁常鸣邱晓暖广东省广州生态环境监测中心站广州510006 暨南大学环境与气候研究院广州511443

2021年3月,中国北方地区发生了大范围的沙尘天气,广州出现了连续3 d都以PM_(10)为首要污染物的罕见现象.为进一步加深关于北方粗粒子气溶胶传输对广州市空气质量影响的理解,本文利用广东省广州生态环境监测中心站的污染物与气象监测数据... 详细信息

2021年3月,中国北方地区发生了大范围的沙尘天气,广州出现了连续3 d都以PM_(10)为首要污染物的罕见现象.为进一步加深关于北方粗粒子气溶胶传输对广州市空气质量影响的理解,本文利用广东省广州生态环境监测中心站的污染物与气象监测数据,结合富集因子法、特征雷达图和后向轨迹法分析了沙尘影响前后广州市大气污染特征的转变.结果表明:沙尘影响期间,(1)粗细粒子浓度比(PM_(2.5)/PM_(10))呈明显下降趋势,从沙尘影响前的0.59降低至0.27,广州市的污染特征由标准型、偏钢铁型转变为偏扬尘型;(2)大气颗粒物中Si、Fe、Ca、Pb、Al、Cu、K浓度显著升高,增幅超过50%,这7种元素的富集因子也显著升高,说明其污染源主要来自于粗颗粒气溶胶的长距离输送;(3)大气颗粒物中Zn和Mn浓度增长不明显,增幅均低于50%,V、Cr、Ni、As的浓度有所降低,这6种元素的富集因子也有所降低,说明其污染源主要来自于广州本地;(4)广州本次污染特征的转变受到源于蒙古国、中国内蒙古西部及南疆盆地的粗离子气溶胶远距离输送和本地生成的共同影响,反映了在大气颗粒物污染不断改善的新形势下,仍需关注北方沙尘对广州市空气质量的影响.本研究为广州市环境污染精细化治理与预警预报提供了理论依据.

关键词：浮尘可吸入颗粒物(PM_(10)) 细颗粒物(PM_(2.5)) 广州空气质量

基于垂直观测数据融合的广州市臭氧污染过程分析

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环境科学学报 2023年第1期43卷 171-180页

作者：张金谱裴成磊陈彦宁雷蕾王新明黄俊中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东省环境资源利用与保护重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049 广东省广州生态环境监测中心站广州510006 广州市气象台广州511430

了解O_(3)污染的垂直分布对于充分理解O_(3)在大气中的扩散和输送具有重要意义.本研究利用最优插值法实现了高塔与激光雷达O_(3)观测数据的融合,并基于垂直观测融合数据对2021年10月广州市一次O_(3)污染过程进行分析,结果表明:(1)不同... 详细信息

了解O_(3)污染的垂直分布对于充分理解O_(3)在大气中的扩散和输送具有重要意义.本研究利用最优插值法实现了高塔与激光雷达O_(3)观测数据的融合,并基于垂直观测融合数据对2021年10月广州市一次O_(3)污染过程进行分析,结果表明:(1)不同时刻的O_(3)浓度均大致呈现出随高度上升先升后降的变化趋势,平均相对高值主要分布在300~500 m,最高值出现在400 m附近.(2)结合边界层高度分析可知,白天的O_(3)生成和扩散基本均在边界层以内进行,夜间普遍存在O_(3)残留问题,而在污染日尤其显著,表明白天光化学反应生成的高浓度O_(3)是夜间残留层中O_(3)的来源.(3)污染期间,不同大气污染物形成了不同的垂直分层,具体表现为较高浓度的PM_(2.5)和NO_(2)在中、低层积累,而高层(约200~600 m)则维持高浓度O_(3)的污染垂直分布结构.推测原因在于南北气流对峙及夜间稳定边界层共同导致低层污染物累积于中心城区,而高层O_(3)因得不到有效消耗而一直维持较高浓度的夜间残留.O_(3)浓度的空间分布受水平风场、边界层高度和前体物浓度等多种因素的共同影响,对不同来源的数据进行融合利用,有助于进一步揭示O_(3)的空间分布特征,为O_(3)的科学防治提供依据.

关键词：臭氧污染过程数据融合垂直分布

2021年广州市臭氧污染特征及气象因子影响分析

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生态环境学报 2022年第10期31卷 2028-2038页

作者：陈漾张金谱邱晓暖琚鸿黄俊广东省广州生态环境监测中心站广东广州510006 广州市气候与农业气象中心广东广州511430

为深入认识臭氧(O_(3))污染特征及气象学成因,也为O_(3)污染预警预报和防控治理提供技术支撑,利用2021年广州市环境空气质量自动监测数据和气象观测资料,综合探讨了广州市O_(3)污染特征及气象因子和地面天气形势的影响,并对1次O_(3)持... 详细信息

为深入认识臭氧(O_(3))污染特征及气象学成因,也为O_(3)污染预警预报和防控治理提供技术支撑,利用2021年广州市环境空气质量自动监测数据和气象观测资料,综合探讨了广州市O_(3)污染特征及气象因子和地面天气形势的影响,并对1次O_(3)持续中度污染过程进行分析。结果表明,O_(3)为2021年广州市最主要的大气污染物,O_(3)污染时间提前。O_(3)日最大8 h滑动平均值(O_(3)-8 h)与日照时数和气温均呈显著正相关,相关系数分别为0.643^(**)和0.332^(**),与风速、降水量、气压和相对湿度均表现为显著负相关,相关系数分别为−0.355^(**)、−0.239^(**)、−0.208^(**)和−0.139^(**)。O_(3)-8 h与日照时数/风速比值的相关系数为0.745^(**),高于O_(3)-8 h与任一单项气象因子的相关系数,其线性拟合方程(O_(3)-8 h为因变量,日照时数/风速比值为自变量)的斜率随着上午07:00 NO_(2)浓度区间的升高呈现先增后减的变化。O_(3)-8 h与风速在干、湿季的相关系数分别为−0.514^(**)和−0.172^(*),与相对湿度在干、湿季的相关系数分别为0.041和−0.469^(**),季节差异较大。O_(3)-8 h随相对湿度的增大呈先升后降的变化,当相对湿度大于80%,O_(3)-8 h明显下降。造成2021年O_(3)污染主要有均压场、弱低压槽和弱高压脊这3种地面天气形势,其中受均压场控制时O_(3)超标天数最多且O_(3)-8 h最高。广州市O_(3)污染具有持续性和区域性特征。4月30日—5月1日广州市出现的连续两天O_(3)中度污染为地面低风速、日照时间长、风场持续转变等因素造成O_(3)聚集,再加上夜间逆温造成前体物累积与白天辐射增强加速O_(3)生成综合作用的结果。

关键词：臭氧(O_(3)) 污染气象因子地面天气形势相关性广州

2020年新冠疫情期间广州市大气污染物垂直分布特征

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环境科学学报 2023年第1期43卷 192-203页

作者：梁宇暄裴成磊高敏周声圳赵军张金谱杭建范绍佳中山大学大气科学学院和南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站广州510275 广东省广州生态环境监测中心站广州510006 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东省环境资源利用与保护重点实验室广州510640 广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室广州510275 热带大气海洋系统科学教育部重点实验室珠海519082

为研究新冠疫情发生后广州市实行疫情防控政策对大气污染物浓度的影响,利用广州市2019年12月1日—2020年2月29日的空气质量指数数据及广州塔垂直梯度观测站实时监测的PM_(2.5)、PM1.0、NO_(x)、O_(3)、SO_(2)和CO等污染物浓度数据,采用... 详细信息

为研究新冠疫情发生后广州市实行疫情防控政策对大气污染物浓度的影响,利用广州市2019年12月1日—2020年2月29日的空气质量指数数据及广州塔垂直梯度观测站实时监测的PM_(2.5)、PM1.0、NO_(x)、O_(3)、SO_(2)和CO等污染物浓度数据,采用统计分析、污染物特征雷达图及相关性分析等方法,探讨了疫情前后大气污染物的垂直分布、污染特征及其影响因素.结果表明,实施疫情防控政策后,除O_(3)外,其他组分浓度均有不同程度的下降,其中,NO_(x)下降幅度最大为68.5%,且浓度随着高度上升而降低;其次PM_(2.5)下降39.5%,但PM_(2.5)浓度随高度下降幅度不明显;相反地,O_(3)浓度升高了18.0%,且浓度随着高度上升而增加.研究发现,疫情防控期间NO_(x)浓度的减少导致了O_(3)浓度的积累,从而增强了大气氧化性,促进了高空中二次气溶胶的生成.综上,疫情管控期间污染物的减排对环境空气质量的改善有显著作用,但由于PM_(2.5)、NO_(x)与O_(3)之间复杂的关系,仍需要加强区域间和不同大气污染物的协调控制力度.

关键词：大气污染物垂直分布污染特征新冠疫情广州塔

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广州市大气污染物对新冠疫情管控的响应

环境科学导刊 2023年第1期42卷 47-53页

作者：陈漾张金谱广州生态环境监测中心站广东广州510006

为评估极端污染减排情境下广州市大气污染物的响应特征,结合气象要素和出行指数,分析了2020年新冠疫情停工前后大气污染物时空变化特征。2020年疫情停工期(1月24日—2月9日)气象条件与2017—2019年同期相比,大气水平扩散条件未见显著性... 详细信息

为评估极端污染减排情境下广州市大气污染物的响应特征,结合气象要素和出行指数,分析了2020年新冠疫情停工前后大气污染物时空变化特征。2020年疫情停工期(1月24日—2月9日)气象条件与2017—2019年同期相比,大气水平扩散条件未见显著性差异,湿清除条件较好,生成O_(3)的光化学反应条件较差,NO_(2)、PM_(10)、PM_(2.5)、SO_(2)和CO浓度达2017年以来同期最低值,O_(3)浓度则处于2017年以来的次低值。相似气象条件下,全市6项大气污染物在停工期的浓度均比停工前和复工期低。其中,NO_(2)、PM_(10)和PM_(2.5)对疫情管控的响应较灵敏,SO_(2)和CO的响应较弱;由于受气象条件和气态前体物的共同作用,O_(3)浓度在停工前后的变化显得较为复杂,变化幅度较小。城区大气污染物对管控的响应比郊区大,而在大气污染排放较为集中的工业园区,响应比城郊区更加灵敏。对严控措施响应较敏感的污染物NO_(2)和PM_(10),其浓度均与出行强度/风速的相关系数分别为0.87和0.74,呈现较强的正相关关系。

关键词：新冠疫情大气污染物出行强度广州市