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Precursors and potential sources of ground-level ozone in suburban Shanghai

Frontiers of Environmental Science & Engineering 2020年第6期14卷 5-16页

作者： Kun Zhang Jialuo Xu Qing Huang Lei Zhou Qingyan Fu yusen duan Guangli Xiu State Environmental Protection Key Laboratory of Environmental Risk Assessment and Control on Chemical Processes/School of Resources&Environmental Engineering East China University of Science and TechnologyShanghai 200237China School of Environmental and Chemical Engineering Shanghai UniversityShanghai 200444China Shanghai Environmental Protection Key Laboratory for Environmental Standard and Risk Management of Chemical Pollutants School of Resources&Environmental EngineeringEast China University of Science and TechnologyShanghai 200237China Shanghai Institute of Pollution Control and Ecological Security Shanghai 200092China Shanghai Environmental Monitoring Center Shanghai 200235China

A high level of ozone(O3)is frequently observed in the suburbs of Shanghai,the reason for this high levei remains *** obtain a detailed insight on the high level of 03 during summer in Shanghai,03 and its precursors were measured at a suburban site in Shanghai from July 1;2016 to July 31,*** the Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory,(HYSPLIT)model and concentration weighted trajectories(CW T),we found that Zhejiang province was the main potential *** 03 in suburban *** the sampling site was cotrolled by south-westerm winds exceeding 2 m/s,the O3-rich air masses from upwind regions(such as Zhejiang province)could be transported to *** *** propylene-equivalent concentation(PEC)and ozone formation potential(OFP)were,further calculated for each vOC species,and the resuts suggested that propylene,(m+p)-xylene,*** played dominant roles in O3 *** Ozone Isopleth Plotting Research(OZIPR)model was used to reveal the impact ofO;precursors on O3 formation,and 4 base-cases *** to adjust the model *** average *** 18.20%was achieved between the simulated and observed 03 *** 03 isopleth diagram ilustrated that 03 fomatin in July 2016 was in VOC-senstive regime,although the VOCNO,ratio was greater than *** intoducing sensitivity(S),a sensitvity analysis was performed for 03 *** *** 03 formation was senstive to propylene,(m+p)-xylene,e,o-xylene and *** results provide theoretical suppot for 0;plluton treatment in Shanghai.

关键词： Ozone OZIPR Volatile organic compounds Shanghai HYSPLIT

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Development,verification and application of a versatile aerosol calibration system for online aerosol instruments

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Particuology 2023年第3期74卷 48-55页

作者： Chengfeng Liu Cheng-Jung Huang Kan Huang Sheng-Hsiu Huang Juntao Huo yusen duan Yanfen Lin Center for Atmospheric Chemistry Study Shanghai Key Laboratory of Atmospheric Particle Pollution and Prevention(LAP3)Department of Environmental Science and EngineeringFudan UniversityShanghai200433China Zhang Jia International Co. LTDTaipeiTaiwanChina Institute of Environmental and Occupational Health Sciences College of Public HealthTaiwan UniversityTaipeiTaiwanChina Shanghai Environmental Monitoring Center Shanghai200235China IRDR ICoE on Risk Interconnectivity and Governance on Weather/Climate Extremes Impact and Public Health Fudan UniversityShanghai200433China Institute of Eco-Chongming(IEC) Shanghai202162China

Traditional calibration methods mostly focus on the calibration of detection systems while the calibration from the sampling and pre-condition systems to the detection system is usually *** this regard,a Primary Standard Aerosol Mass Concentration Calibration System(PAMAS)is developed for the whole-process calibration of time-resolved aerosol measurement *** is composed of a particle generation chamber,an ultrasonic atomizer,a dilution system,and a syringe *** is designed to steadily generate standard aerosol particles of known concentrations(≤250μg/m^(3)),chemical compositions,and stable particle size *** aerosol can be generated in the size range of hundreds of nanometers to several micrometers with a narrow size *** generated particles with different compositions generated by PAMAS have been well verified by the filter-based gravimetric method,yielding accuracy and R^(2) of more than 95%and 0.999 in a wide concentration *** response time by changing the target concentration of reference particles is 1-2 *** has been applied to various types of time-resolved aerosol measurement instruments,including particle mass concentration monitors(Beta Attenuation and Tapered Element Oscillating Microbalance),online Ion Chromatograph,and semi-continuous OCEC carbon aerosol *** consistent results between PAMAS and calibrated instruments can be obtained if the instruments are functioning *** for instruments with certain technical issues,PAMAS can serve as a good tool for performance evaluation and quality assurance of the instruments and the accuracy of the measurement data can be adjusted based on the calibration results.

关键词： PAMAS Whole-process calibration Time-resolved aerosol measurement instruments

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Response of PM_(2.5)-bound elemental species to emission variations and associated health risk assessment during the COVID-19 pandemic in a coastal megacity

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Journal of Environmental Sciences 2022年第12期34卷 115-127页

作者： Guochen Wang Kan Huang Qingyan Fu Jia Chen Juntao Huo Qianbiao Zhao yusen duan Yanfen Lin Fan Yang Wenjie Zhang Hao Li Jian Xu Xiaofei Qin Na Zhao Congrui Deng Shanghai Key Laboratory of Atmospheric Particle Pollution and Prevention(LAP3) Department of Environmental Science and EngineeringFudan UniversityShanghai 200433China Shanghai Environmental Monitoring Center Shanghai 200030China Pudong New District Environmental Monitoring Station Shanghai 200122China Chinese Research Academy of Environmental Sciences Beijing 100012China IRDR ICoE on Risk Interconnectivity and Governance on Weather/Climate Extremes Impact and Public Health Fudan UniversityShanghai 200433China Institute of Eco-Chongming(IEC) Shanghai 202162China

The coronavirus(COVID-19)pandemic is disrupting the world from many *** this study,the impact of emission variations on PM_(2.5)-bound elemental species and health risks associated to inhalation exposure has been analyzed based on real-time measurements at a remote coastal site in Shanghai during the *** trace elemental species decreased significantly and displayed almost no diel peaks during the *** the lockdown,they rebounded rapidly,of which V and Ni even exceeded the levels before the lockdown,suggesting the recovery of both inland and shipping *** sources were identified based on receptor *** combustion accounted for more than 70%of the measured elemental concentrations before and during the *** emissions,fugitive/mineral dust,and waste incineration all showed elevated contributions after the *** total non-carcinogenic risk(HQ)for the target elements exceeded the risk threshold for both children and adults with chloride as the predominant species contributing to ***,the total carcinogenic risk(TR)for adults was above the acceptable level and much higher than that for *** incineration was the largest contributor to HQ,while manufacture processing and coal combustion were the main sources of *** control measures were beneficial for lowering the carcinogenic risk while unexpectedly increased the non-carcinogenic *** the perspective of health effects,priorities of control measures should be given to waste incineration,manufacture processing,and coal combustion.A balanced way should be reached between both lowering the levels of air pollutants and their health risks.

关键词： COVID-19 lockdown PM_(2.5)-bound elemental species Source apportionment Health risk Shanghai

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Elucidate long-term changes of ozone in Shanghai based on an integrated machine learning method

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Frontiers of Environmental Science & Engineering 2023年第11期17卷 223-238页

作者： Jin Xue Fangting Wang Kun Zhang Hehe Zhai Dan Jin yusen duan Elly Yaluk Yangjun Wang Ling Huang Yuewu Li Thomas Lei Qingyan Fu Joshua S.Fu Li Li School of Environmental and Chemical Engineering Shanghai UniversityShanghai 200444China Key Laboratory of Organic Compound Pollution Control Engineering(MOE) Shanghai UniversityShanghai 200444China Shanghai Environmental Monitoring Center Shanghai 200235China Institute of Science and Environment University of Saint JosephMacao 999078China Department of Civil and Environmental Engineering University of TennesseeKnoxvilleTN 37996USA

Surface ozone(O_(3))is influenced by regional background and local photochemical formation under favorable meteorological *** the contribution of these factors to changes in O_(3)is crucial to address the issue of O_(3)*** this study,we propose a novel integrated method that combines random forest,principal component analysis,and Shapley additive explanations to distinguish observed O_(3)into meteorologically affected ozone(O_(3_MET)),chemically formed from local emissions(O_(3_LC)),and regional background ozone(O_(3_RBG)).Applied to three typical stations in Shanghai during the warm season from 2013 to 2021,the results indicate that O_(3_RBG)in Shanghai was 48.8±0.3 ppb,accounting for 79.6%–89.4%at different sites,with an overall declining trend of 0.018 ppb/yr.O_(3_LC)at urban and regional sites ranged from 5.9–9.0 ppb and 8.9–14.6 ppb,respectively,which were significantly higher than the contributions of 2.5–7.4 ppb at an upwind background site.O_(3_MET)can be categorized into those affecting O_(3)photochemical generation and those changing O_(3)dispersion conditions,with absolute contributions to O_(3)ranging from 13.4–19.0 ppb and 13.1–13.7 ppb,*** found that the O_(3)rebound in 2017,compared to 2013,was primarily influenced by unfavorable O_(3)dispersion conditions and unbalanced emission reductions;while the O_(3)decline in 2021,compared to 2017,was primarily influenced by overall favorable meteorological conditions and further emissions *** findings highlight the challenge of understanding O_(3)change due to meteorology and regional background,emphasizing the need for systematic interpretation of the different components of O_(3).

关键词： Ozone Integrated method Machine learning

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基于SOA和O3生成潜势的上海市VOCs优控物种研究

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中国环境监测 2020年第2期36卷 138-147页

作者：段玉森上海市环境监测中心国家环境保护上海淀山湖科学观测研究站上海200235

为评估上海市挥发性有机物(VOCs)对二次有机气溶胶(SOA)和臭氧生成潜势的贡献,采用SUMMA罐采样实验室GC-FID/MS分析方法开展了环境空气104种臭氧前体物和TO-15组分分析,采用DNPH吸附管采样实验室HPLC高效液相色谱法开展了环境空气13种... 详细信息

为评估上海市挥发性有机物(VOCs)对二次有机气溶胶(SOA)和臭氧生成潜势的贡献,采用SUMMA罐采样实验室GC-FID/MS分析方法开展了环境空气104种臭氧前体物和TO-15组分分析,采用DNPH吸附管采样实验室HPLC高效液相色谱法开展了环境空气13种醛酮类组分分析。结果表明:2018年8-11月上海市代表点位VOCs摩尔分数均值范围为20. 61~50. 38 nmol/mol,臭氧生成潜势(OFP)均值范围为60. 55~184. 12μg/m^3,二次有机气溶胶生成潜势(AFP)为21. 63~61. 72μg/m^3。醛酮类和芳香烃类是OFP的主要贡献因子,贡献占比分别为31. 5%~55. 2%和21. 6%~37. 8%。芳香烃类对AFP贡献超过90%。从主要组分构成来看,城区人口密集区点位乙烷、丙烷浓度最高,其他点位甲醛浓度最高;甲醛对OFP贡献最大;间/对二甲苯在浦东书院点位AFP贡献最大,其他点位为甲苯。OFP和AFP双控物种各点位均有4~5个主要物种,以芳香烃类为主。

关键词：上海挥发性有机物臭氧生成潜势二次有机气溶胶气溶胶生成潜势

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上海市霾污染判别指标体系初步研究

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环境污染与防治 2012年第3期34卷 49-54,58页

作者：段玉森上海市环境监测中心上海200030

随着全球变暖及工业污染排放的蔓延式发展,由空气污染带来的区域能见度恶化越来越成为中国东部经济发达地区所面临的严重区域性问题,常出现大范围的雾霾天气,造成区域空气质量的恶化及能见度水平的下降。基于对能见度及相对湿度、颗粒... 详细信息

随着全球变暖及工业污染排放的蔓延式发展,由空气污染带来的区域能见度恶化越来越成为中国东部经济发达地区所面临的严重区域性问题,常出现大范围的雾霾天气,造成区域空气质量的恶化及能见度水平的下降。基于对能见度及相对湿度、颗粒物浓度和组分的观测分析及影响能见度的相对湿度和空气污染因子的理论分析,提出了环保范畴内的霾污染概念,并制定了包括能见度、颗粒物浓度及其组分的上海市霾污染判别指标体系,基于颗粒物组分观测数据,对相对湿度因子进行了参数化。根据所提出的指标体系,通过上海市某点位一年观测数据的跟踪分析发现,根据霾污染判别指标体系计算得到的霾污染天数与气象学意义上的霾天数具有很好的对应关系,且新的判别指标体系能很好地区分霾污染和浮尘过程。

关键词：霾灰霾霾污染评价判别指标体系

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疫情防控期间上海市城郊空气污染特征比较

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环境科学与技术 2022年第12期45卷 145-153页

作者：朱爽段玉森修光利华东理工大学资源与环境工程学院国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室上海200237 华东理工大学资源与环境工程学院上海市环境保护化学污染物环境标准与风险管理重点实验室上海200237 上海市环境监测中心上海200233

为比较COVID-19疫情防控期间上海市城郊地区环境空气污染特征,文章对闵行区与奉贤区2个观测点的主要空气污染物进行了研究。基于2019-2021年疫情防控同期,分析4种主要污染物以及气象条件的变化特征,分析结果显示,NO_(2)受防控措施影响... 详细信息

为比较COVID-19疫情防控期间上海市城郊地区环境空气污染特征,文章对闵行区与奉贤区2个观测点的主要空气污染物进行了研究。基于2019-2021年疫情防控同期,分析4种主要污染物以及气象条件的变化特征,分析结果显示,NO_(2)受防控措施影响最显著,城郊差异最小。O_(3)平均浓度比防控前分别上升65%(城区)、21.26%(郊区),城郊差异最明显。2020年防控期相较2019、2021年同期NO_(x)、PM_(2.5)、O_(3)显著下降。气象条件分析结果表明,城区相较于郊区有更多的静稳天气,从而不利于污染物扩散。Spearman相关性分析结果显示,O_(3)在城区与郊区都属于VOCs控制区,且在城区关系更加显著。采用潜在源贡献因子分析法和浓度权重轨迹分析法对比分析O_(3)污染区域输送的差异,上海城区O_(3)污染受上海本地生成贡献、杭州湾地区的气团中距离输送以及浙江沿海城市气团长距离输送综合作用。疫情防控措施导致上海市城郊两地污染物不同程度的减排,有效改善了上海市短期空气质量。

关键词：新冠肺炎防控城郊特征污染源分析

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上海市2000-2019年降水酸性和离子成分的变化趋势

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环境化学 2021年第12期40卷 3672-3680页

作者：叶诗雨段玉森李庆上海外国语大学附属外国语学校上海200083 上海市环境监测中心上海200235 复旦大学环境科学与工程系上海200438

降雨的酸度和化学成分主要由区域空气质量决定.本研究通过分析上海市2000-2019年降水监测数据,研究了酸雨强度和频率的变化趋势及其原因.结果表明,本世纪前二十年上海酸雨污染呈现先加剧后缓解的倒"V"型变化趋势,2019年全市平均酸雨污... 详细信息

降雨的酸度和化学成分主要由区域空气质量决定.本研究通过分析上海市2000-2019年降水监测数据,研究了酸雨强度和频率的变化趋势及其原因.结果表明,本世纪前二十年上海酸雨污染呈现先加剧后缓解的倒"V"型变化趋势,2019年全市平均酸雨污染水平与2000年相当,其中石化企业集中的金山区取代钢铁火电集中的宝山区成为上海酸雨污染最严重的区域.SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、NH_(4)^(+)和Ca^(2+)是降水中的主要离子成分.各站点降水SO_(4)^(2-)浓度比最高点分别降低了85%-94%,与同期大气SO_(2)降幅基本一致,表明消减SO_(2)排放在酸雨防控中发挥了关键作用.NO_(3)^(-)/SO_(4)^(2-)比值不断升高,从最初的~0.3上升到当前的1.0以上,表明上海酸雨已经从硫酸型转变为以硝酸为主的混合型,即,机动车排放污染成为上海酸雨的主控因子.降水中Ca^(2+)浓度降幅超过70%,部分抵消了SO_(2)减排对酸雨的影响.随着碱性大气颗粒物的减少,NH_(3)排放对降水酸度的影响越来越突出.为协同治理PM_(2.5)和酸雨污染,本研究建议在长三角等酸雨区应审慎实施NH_(3)减排措施.

关键词：酸雨机动车污染硫酸盐硝酸盐 NH pH值

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Si_(3)N_(4)/W高温共烧陶瓷的制备与研究

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材料导报 2023年第17期37卷 113-118页

作者：戴金荣唐志红段于森张景贤上海理工大学材料与化学学院上海200093 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

氮化硅陶瓷具有良好的热导率与优异的力学性能,在大功率电子器件中具有较好的应用前景。实现氮化硅陶瓷与金属的高温共烧对其在电子器件中的应用具有重要意义。高温共烧技术常用氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷和氮化铝陶瓷作为基板材料,鉴于此... 详细信息

氮化硅陶瓷具有良好的热导率与优异的力学性能,在大功率电子器件中具有较好的应用前景。实现氮化硅陶瓷与金属的高温共烧对其在电子器件中的应用具有重要意义。高温共烧技术常用氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷和氮化铝陶瓷作为基板材料,鉴于此,本工作以氮化硅陶瓷为基板材料,结合流延成型、丝网印刷以及高温共烧技术制备氮化硅多层共烧组件,探究烧结助剂(Er_(2)O_(3))含量对氮化硅陶瓷性能的影响,并对氮化硅多层组件脱粘工艺、界面结构与成分和导电性能进行分析与讨论。结果表明:Er_(2)O_(3)含量为9%(质量分数,下同)时,可得到相对密度、收缩率、热导率和抗弯强度分别为95.35%、10.33%、69.94 W/(m·K)和(807.33±10.34)MPa的氮化硅陶瓷。适用于氮化硅多层组件的脱粘工艺为:在真空下以1℃/min的速率升温到600℃并保温1 h。共烧后氮化硅多层组件中的W层厚度约为7μm,W层与陶瓷层界面明显,既存在机械互锁型结构,也有界面反应发生,产物为W5Si3。组件的薄层方阻为0.878Ω/sq,证明组件具有导电性能。本工作为高温共烧技术提供了一种新型的基板材料,也为氮化硅陶瓷与金属高温共烧做出了新的探索,有利于扩展氮化硅陶瓷在电子行业的应用。

关键词：高温共烧技术氮化硅陶瓷丝网印刷钨

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上海市淀山湖区域灰霾天大气颗粒物中碳组分的污染特征

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华东理工大学学报（自然科学版） 2019年第3期45卷 440-448页

作者：孙运筑修光利段玉森伏晴艳华东理工大学资源与环境工程学院国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室上海市环境保护化学污染物环境标准和风险管理重点实验室上海200237 上海市环境监测中心上海200233

采集了上海市淀山湖区域 2015 年 3 月至 2016 年 2 月灰霾天大气颗粒物中 PM2.5 样品,重点分析了其中碳组分的污染特征。结果表明,PM2.5年均质量浓度为(69.01±37.05)μg/m3,数值与有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性有机碳(WSOC)显著相关... 详细信息

采集了上海市淀山湖区域 2015 年 3 月至 2016 年 2 月灰霾天大气颗粒物中 PM2.5 样品,重点分析了其中碳组分的污染特征。结果表明,PM2.5年均质量浓度为(69.01±37.05)μg/m3,数值与有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性有机碳(WSOC)显著相关,相关性大小与灰霾程度有关。OC、EC的年均质量浓度分别为(4.46±3.41)μg/m3和(2.15±1.31)μg/m3,呈现冬季高、夏季低的趋势,两者显著相关,相关性大小同样与灰霾程度有关。WSOC 的年均质量浓度为(2.07±1.40)μg/m3,春季高于冬季,且灰霾天质量浓度大于非灰霾天相应值。碳组分对大气能见度的影响较大,需得到控制。

关键词：灰霾 PM2.5 有机碳(OC) 元素碳(EC) 水溶性有机碳(WSOC)

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