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内河船舶排放PM源成分谱特征研究

环境科学学报 2024年

作者：宋华英胡柯梁胜文邓萌杰肖寒成海容武汉市生态环境监控中心武汉大学资源与环境科学学院

内河船舶排放的细颗粒物(PM2.5)源成分谱研究十分匮乏.本研究以长江武汉段船舶为研究对象，构建了内河船舶排放PM2.5的源成分谱，研究了高速、中速、低速3种不同工况下船舶排放PM2.5的源成分谱特征，并对船舶排放PM2.5中重金属的健康风... 详细信息

内河船舶排放的细颗粒物(PM2.5)源成分谱研究十分匮乏.本研究以长江武汉段船舶为研究对象，构建了内河船舶排放PM2.5的源成分谱，研究了高速、中速、低速3种不同工况下船舶排放PM2.5的源成分谱特征，并对船舶排放PM2.5中重金属的健康风险进行了评价.结果表明：内河船舶排放的PM2.5主要组分为碳质组分(w≥10%)，其次是水溶性离子(w≤8%)和元素组分(w≤3%)；不同工况下船舶排放PM2.5中有机碳、元素碳、硝酸盐的占比随转速的增加而增大，而其他水溶性离子和各元素的质量百分比则呈现相反的规律；同类型船舶排放的PM2.5源成分谱基本相似，不同类型船舶的PM2.5源成分谱差异性较大；船舶排放PM2.5中的重金属具有一定的非致癌风险和致癌风险，其中，重金属Cr、Cd和V存在非癌症风险；重金属Cr、Cd则具有高癌症风险.

关键词：内河船舶 PM 源成分谱重金属健康风险

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内河船舶排放PM2.5源成分谱特征研究

环境科学学报 2024年第7期 419-427页

作者：宋华英胡柯梁胜文邓萌杰肖寒成海容武汉大学资源与环境科学学院武汉市生态环境监控中心

内河船舶排放的细颗粒物(PM2.5)源成分谱研究十分匮乏.本研究以长江武汉段船舶为研究对象，构建了内河船舶排放PM2.5的源成分谱，研究了高速、中速、低速3种不同工况下船舶排放PM2.5的源成分谱特征，并对船舶排放PM2.5中重金属的健康风险进行了评价.结果表明：内河船舶排放的PM2.5主要组分为碳质组分（w≥10%），其次是水溶性离子（w≤8%）和元素组分（w≤3%）；不同工况下船舶排放PM2.5中有机碳、元素碳、硝酸盐的占比随转速的增加而增大，而其他水溶性离子和各元素的质量百分比则呈现相反的规律；同类型船舶排放的PM2.5源成分谱基本相似，不同类型船舶的PM2.5源成分谱差异性较大；船舶排放PM2.5中的重金属具有一定的非致癌风险和致癌风险，其中，重金属Cr、Cd和V存在非癌症风险；重金属Cr、Cd则具有高癌症风险.

关键词：内河船舶 PM2.5 源成分谱重金属健康风险

黄石市大气 PM_(2.5)中碳氮组分的污染特征及来源解析

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环境科学 2023年第2期44卷 626-633页

作者：王赐眸邓萌杰陈雨王祖武成海容武汉大学资源与环境科学学院武汉430072

基于稳定同位素技术与正定矩阵因子分解(PMF)模型,探究黄石市城区大气PM_(2.5)中碳氮组分的污染特征和来源.结果表明,黄石市城区大气PM_(2.5)中总碳浓度[ρ(TC)]与总碳同位素组成(δ^(13)C_(TC))均呈冬高夏低的季节性变化特征,夏季分别... 详细信息

基于稳定同位素技术与正定矩阵因子分解(PMF)模型,探究黄石市城区大气PM_(2.5)中碳氮组分的污染特征和来源.结果表明,黄石市城区大气PM_(2.5)中总碳浓度[ρ(TC)]与总碳同位素组成(δ^(13)C_(TC))均呈冬高夏低的季节性变化特征,夏季分别为(4.4±1.2)μg·m^(-3)和(-26.3±0.5)‰,冬季分别为(9.9±3.5)μg·m^(-3)和(-25.5±0.5)‰;总氮浓度[ρ(TN)]在夏季[(9.1±9.1)μg·m^(-3)]明显低于冬季[(62.4±26.4)μg·m^(-3)],而总氮同位素组成(δ^(15)N_(TN))在夏季[(12.8±1.9)‰]较冬季[(2.9±4.0)‰]明显富集.除本地源贡献外,黄石市PM_(2.5)中碳氮组分主要受湖南北部近距离区域排放和西北方向远距离传输影响.贝叶斯混合模型(MixSIAR)与PMF模型解析出机动车排放源为PM_(2.5)中碳组分的主要来源,贡献率分别为38.9%和39.3%.MixSIAR结果表明NO_(x)排放源相对NH_(3)排放源对不同季节PM_(2.5)中氮组分的影响更大,且夏季(80%)贡献高于冬季(66.8%),其中燃煤(夏季:36.1%;冬季:20.2%)排放产生的NO_(x)贡献最大,而PMF模型表征出氮质组分主要来源为机动车排放(59.8%).通过多模型结合分析克服了单模型解析的不确定性和主观性,为有效应对城市PM_(2.5)污染问题提供理论依据.

关键词：稳定同位素 PMF模型后向轨迹源解析污染特征

黄冈市大气挥发性有机物污染特征、来源及对臭氧生成的影响

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环境科学 2023年第10期44卷 5410-5417页

作者：连世泽邓萌杰陈楠王语嫣陶卉婷成海容武汉大学资源与环境科学学院武汉430072 湖北省生态环境监测中心站武汉430074

基于黄冈市城区大气挥发性有机物(VOCs)离线采样数据和常规空气污染物、气象在线监测数据,分析了黄冈市大气VOC组分和体积分数特征,并利用正交矩阵因子分解(PMF)模型和耦合MCM机制的光化学反应箱式模型(PBM-MCM)分别分析了臭氧(O_(3))... 详细信息

基于黄冈市城区大气挥发性有机物(VOCs)离线采样数据和常规空气污染物、气象在线监测数据,分析了黄冈市大气VOC组分和体积分数特征,并利用正交矩阵因子分解(PMF)模型和耦合MCM机制的光化学反应箱式模型(PBM-MCM)分别分析了臭氧(O_(3))污染高发期VOCs的来源及臭氧生成敏感性.结果表明,φ(TVOCs)平均值为(21.57±3.13)×10^(-9),且呈现出冬春高、夏秋低的季节性特征,其中烷烃(49.9%)和烯烃(16.4%)的占比最大.PMF解析结果显示黄冈市大气VOCs主要来源为:燃料燃烧源(27.8%)、机动车排放源(19.9%)、溶剂使用源(15.7%)、工业卤代烃排放源(12.1%)、化工企业排放源(10.5%)、自然源(7.8%)和柴油车排放源(6.2%).在人为源中,溶剂使用、燃料燃烧和化工企业排放的VOCs对大气环境中O_(3)生成的贡献较大,贡献了O_(3)生成的60.9%,故对O_(3)污染防控应优先管控这3种人为源.通过相对增量反应性(RIR)和经验动力学方法(EKMA)曲线分析,观测期间黄冈市O_(3)生成处于VOCs控制区,且间/对-二甲苯、乙烯、1-丁烯和甲苯等VOCs对O_(3)生成比较敏感,应重点削减以上VOCs的排放.

关键词：挥发性有机物(VOCs) 臭氧生成敏感性 PMF模型相对增量反应性(RIR) EKMA曲线

基于小波变换的山西省PM_(2.5)污染特征及影响因素

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环境科学 2022年第3期43卷 1226-1234页

作者：张可可胡冬梅闫雨龙彭林段小琳尹浩王凯邓萌杰华北电力大学环境科学与工程学院资源环境系统优化教育部重点实验室北京102206

基于山西省11城市2015~2019年PM_(2.5)日均浓度、社会影响因素数据和气象数据,利用小波变换确定PM_(2.5)浓度周期,通过Spearman相关性和小波相干谱分别探究PM_(2.5)与社会影响因素和气象因素的关联,确定PM_(2.5)长短周期管控的主要影响... 详细信息

基于山西省11城市2015~2019年PM_(2.5)日均浓度、社会影响因素数据和气象数据,利用小波变换确定PM_(2.5)浓度周期,通过Spearman相关性和小波相干谱分别探究PM_(2.5)与社会影响因素和气象因素的关联,确定PM_(2.5)长短周期管控的主要影响因子.结果表明,2015~2017年山西省PM_(2.5)浓度年均值呈上升趋势,年均上升率为4.3%,2018~2019年呈下降趋势,年均下降率为4.2%;ρ(PM_(2.5))月均值呈“U”型分布,1月最高(95μg·m^(-3)),8月最低(34μg·m^(-3)),冬季均值约为夏季的2倍;临汾等南部城市ρ(PM_(2.5))均值为62μg·m^(-3),大同等北部城市均值为45μg·m^(-3),空间上呈南高北低.11城市PM_(2.5)浓度存在显著周期性变化,主要周期包括293 d左右的长周期和27 d左右的短周期.其中,能源消耗水平和产业结构偏重是影响山西省长周期上PM_(2.5)浓度的强驱动因素;短周期上则受大气环流变化影响较大,且不同城市PM_(2.5)的主要气象影响因子不同,临汾、运城、大同、朔州和忻州易受风速影响,晋中和吕梁易受温度影响,太原、晋城、阳泉和长治较为特殊,受相对湿度影响显著.因此,产业结构调整和能源结构调整等是山西省大气PM_(2.5)长期管控和空气质量长效改善的关键;开展短期区域联防联控时需考虑不同城市气象因子对PM_(2.5)的差异化影响.

关键词：山西省 PM_(2.5) 污染特征影响因素小波变换

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武汉夏季光化学过程二羰基的污染特征及来源

中国环境科学 2023年第10期43卷 5214-5222页

作者：黄海滨成海容胡柯黄宇邓萌杰陶卉婷武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430079 武汉市生态环境监控中心湖北武汉430015 武汉市生态环境科技中心湖北武汉430023

2021年在武汉城区开展了夏季光化学污染过程中大气羰基化合物的离线观测和大气挥发性有机物(VOCs)的在线监测,研究该时期乙二醛和甲基乙二醛的污染特征并利用正交矩阵因子模型(PMF)对其来源进行解析.武汉夏季大气乙二醛和甲基乙二醛的... 详细信息

2021年在武汉城区开展了夏季光化学污染过程中大气羰基化合物的离线观测和大气挥发性有机物(VOCs)的在线监测,研究该时期乙二醛和甲基乙二醛的污染特征并利用正交矩阵因子模型(PMF)对其来源进行解析.武汉夏季大气乙二醛和甲基乙二醛的平均浓度分别为(0.42±0.34)×10^(-9)和(0.69±0.19)×10^(-9),两者均呈现“单峰型”日变化规律,在上午10:00达到峰值.PMF共解析出6类源,乙二醛的源贡献为二次生成(A)(70.86%)>溶剂使用源(8.05%)>机动车排放源(8.04%)>燃烧源(6.43%)>工业源(3.38%)>二次生成(B)(3.24%);甲基乙二醛的主要排放源及贡献率为二次生成(A)(39.10%)>二次生成(B)(31.54%)>机动车排放源(13.26%)>溶剂使用源(8.21%)>燃烧源(5.80%)>工业源(2.09%).由于强烈的光化学作用,二次生成是乙二醛和甲基乙二醛最主要的来源.光化学污染期与非污染期相比,二次生成(A)对乙二醛和甲基乙二醛的贡献显著增加.研究结果有助于提高对武汉市大气乙二醛和甲基乙二醛的认识,为武汉市政府制定大气污染防治策略提供数据基础和科学依据.

关键词：武汉市乙二醛甲基乙二醛光化学污染过程污染特征来源解析

武汉市夏季典型光化学污染过程中二羰基化合物的污染特征及来源

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中国环境科学 2023年

作者：黄海滨成海容胡柯黄宇邓萌杰陶卉婷武汉大学资源与环境科学学院武汉市生态环境监控中心武汉市生态环境科技中心

2021年在武汉城区开展了夏季光化学污染过程中大气羰基化合物的离线观测和大气挥发性有机物(VOCs)的在线监测，研究该时期乙二醛和甲基乙二醛的污染特征并利用正交矩阵因子模型(PMF)对其来源进行解析。武汉夏季大气乙二醛和甲基乙二醛... 详细信息

2021年在武汉城区开展了夏季光化学污染过程中大气羰基化合物的离线观测和大气挥发性有机物(VOCs)的在线监测，研究该时期乙二醛和甲基乙二醛的污染特征并利用正交矩阵因子模型(PMF)对其来源进行解析。武汉夏季大气乙二醛和甲基乙二醛的平均浓度分别为(0.42±0.34)×10-9和(0.69±0.19)×10-9，两者均呈现“单峰型”日变化规律，在上午10时达到峰值。PMF共解析出6类源，乙二醛的源贡献为二次生成(A)(70.86%)>溶剂使用源(8.05%)>机动车排放源(8.04%)>燃烧源(6.43%)>工业源(3.38%)>二次生成(B)(3.24%)；甲基乙二醛的主要排放源及贡献率为二次生成(A)(39.10%)>二次生成(B)(31.54%)>机动车排放源(13.26%)>溶剂使用源(8.21%)>燃烧源(5.80%)>工业源(2.09%)。由于强烈的光化学作用，二次生成是乙二醛和甲基乙二醛最主要的来源。光化学污染期与非污染期相比，二次生成(A)对乙二醛和甲基乙二醛的贡献显著增加。研究结果有助于提高对武汉市大气乙二醛和甲基乙二醛的认识，为武汉市政府制定大气污染防治策略提供数据基础和科学依据。

关键词：武汉市乙二醛甲基乙二醛光化学污染过程污染特征来源解析

城市内部尺度PM_(2.5)传输关联方法研究—以北京市为例

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中国环境科学 2022年第2期42卷 550-556页

作者：尹浩胡冬梅闫雨龙彭林王凯张可可邓萌杰华北电力大学环境科学与工程学院资源环境系统优化教育部重点实验室北京102206

基于数据驱动思想,以城市内部环境空气质量监测站点为研究对象,建立了目标站点与周边站点间PM_(2.5)浓度、风向、风速、欧几里得距离等参数的多元线性关联回归模型,使用梯度下降算法学习得到各参数权重系数,计算得出周边站点对目标站点P... 详细信息

基于数据驱动思想,以城市内部环境空气质量监测站点为研究对象,建立了目标站点与周边站点间PM_(2.5)浓度、风向、风速、欧几里得距离等参数的多元线性关联回归模型,使用梯度下降算法学习得到各参数权重系数,计算得出周边站点对目标站点PM_(2.5)传输贡献,并评估了模型的可行性.以北京市丰台花园(FT)为目标站点的应用研究结果显示,2016年FT站点PM_(2.5)浓度为82μg/m^(3),周边站点大兴(DX)、房山(FS)、亦庄(YZ)、东四环(DS)、古城(GC)和万柳(WL)浓度分别为93,82,80,79,77,71μg/m^(3);FT站点PM_(2.5)浓度与上一时刻周边站点WL、GC、DX、YZ的相关性分别为0.634、0.631、0.608和0.601,显示其对FT站点PM_(2.5)污染传输显著;建立的4个季节关联回归模型RMSE值分别为13.22、11.74、12.51和13.22,PM_(2.5)模拟浓度与监测浓度变化趋势一致,验证了模型的可行性;WL、DX、YZ、GC分别是对应春、夏、秋、冬4个季节对FT站点PM_(2.5)污染传输贡献较大的站点,其贡献值分别为1.61%、1.71%、2.20%和8.57%.该模型解析的结果可为北京市未来城市规划、建设提供依据,提出的PM_(2.5)传输多元线性关联回归方法同样可用来解析其他城市内部尺度PM_(2.5)传输关联,为挖掘城市内部PM_(2.5)传输路径、精准溯源提供基础.

关键词：城市内部尺度 PM_(2.5) 多元线性关联回归传输贡献

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晋城市环境空气中BTEX变化特征及来源

生态环境学报 2022年第3期31卷 504-511页

作者：李颖慧郭前进闫雨龙胡冬梅邓萌杰彭林山西农业大学资源环境学院山西太原030031 华北电力大学环境科学与工程学院/资源环境系统优化教育部重点实验室北京102206 晋城市环境监控中心山西晋城048000

采集晋城市夏季和冬季环境空气样品,测定苯、甲苯、乙苯、间,对-二甲苯和邻-二甲苯(BTEX)的质量浓度,探讨晋城市环境空气中BTEX日变化特征,运用特征比值法分析BTEX来源,计算BTEX的臭氧和二次有机气溶胶生成潜势,讨论其环境影响。结果表... 详细信息

采集晋城市夏季和冬季环境空气样品,测定苯、甲苯、乙苯、间,对-二甲苯和邻-二甲苯(BTEX)的质量浓度,探讨晋城市环境空气中BTEX日变化特征,运用特征比值法分析BTEX来源,计算BTEX的臭氧和二次有机气溶胶生成潜势,讨论其环境影响。结果表明:观测期间,晋城市夏季和冬季环境空气中BTEX质量浓度分别为10.52μg·m^(−3)和23.60μg·m^(−3),冬季和夏季环境空气中质量浓度较高的BTEX化合物为苯和甲苯;两个季节日变化峰值均出现在08:00—10:00时段,谷值出现时段存在差异,日变化受机动车排放、光化学反应和边界层影响。夏季X/E值为2.41,冬季X/E值为3.02,夏季受区域传输影响较冬季大,受本地排放影响较冬季小。夏季B/T值为0.95,冬季B/T值为1.46,表明夏季晋城市BTEX主要排放源为机动车源和燃煤源,冬季BTEX主要来自于本地排放的燃煤源;夏季和冬季观测期间,间,对-二甲苯臭氧生成潜势分别为47.51μg·m^(−3)和33.26μg·m^(−3),甲苯臭氧生成潜势分别为15.48μg·m^(−3)和27.89μg·m^(−3),间,对-二甲苯二次有机气溶胶生成潜势分别为0.34μg·m^(−3)和0.24μg·m^(−3),甲苯二次有机气溶胶生成潜势分别为0.24μg·m^(−3)和0.43μg·m^(−3),甲苯和间,对-二甲苯为臭氧生成潜势和二次有机气溶胶生成潜势较高的BTEX物种。因此,夏季控制机动车排放和燃煤排放,冬季控制本地燃煤排放,特别是控制甲苯和间,对-二甲苯的排放是降低晋城市环境空气中BTEX浓度、改善臭氧污染和二次有机气溶胶污染的有效手段。

关键词：晋城 BTEX 比值分析臭氧生成潜势二次有机气溶胶潜势