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郑州市PM_(2.5)中有机酸的污染特征、来源解析及二次生成

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环境科学 2024年第2期45卷 700-708页

作者：李子涵董喆尚璐琪孔梓涵李晓张瑞芹郑州大学生态与环境学院郑州450001 郑州大学化学学院郑州450001

大气颗粒物中的有机酸广泛参与大气中的各种物理化学反应,对二次有机气溶胶和霾的形成贡献极大,因此分析颗粒物中有机酸的浓度分布特征、评估其污染来源、探究其二次生成,对深入研究有机气溶胶及其二次转化具有重要意义.在郑州市不同季... 详细信息

大气颗粒物中的有机酸广泛参与大气中的各种物理化学反应,对二次有机气溶胶和霾的形成贡献极大,因此分析颗粒物中有机酸的浓度分布特征、评估其污染来源、探究其二次生成,对深入研究有机气溶胶及其二次转化具有重要意义.在郑州市不同季节采集大气细颗粒物(PM_(2.5))样品,识别并定量二元酸类、脂肪酸类和树脂酸类有机酸共30种,探究其浓度分布特征、季节变化、来源贡献及二次生成.定量的二元酸类以丙二酸(di-C_(3))和琥珀酸(di-C_(4))含量最为丰富,并且表现出明显的季节变化特征:夏季>秋季>冬季>春季;脂肪酸类表现出明显的双峰优势,以棕榈酸和硬脂酸(C_(18))最为丰富,季节变化特征为冬季最高,春季最低.利用主成分分析结合多元线性回归(MLR)方法对郑州市PM_(2.5)中的有机酸进行来源解析,结果表明,35%的有机酸来自于燃烧源和交通源,24%来自于烹饪源、23%来自于二次生成以及17%来自于天然源.利用标记物种的比值(如di-C_(3)/di-C_(4)、F/M和C_(18):1/C_(18))探究有机气溶胶二次形成及其老化过程.结果表明,夏季光化学反应剧烈,有机气溶胶老化或二次生产比例较高,冬季光化学反应较弱,有机气溶胶老化程度较低.采用相关性分析与MLR相结合的方法,量化了气相氧化和液相氧化对二元酸形成的相对贡献,气相氧化在采样过程中起主导作用,占比为58%,特别是夏季,占总二次转化的61%.

关键词：二元酸脂肪酸二次有机气溶胶二次生成气相氧化

郑州市夏季PM_(2.5)中二次无机组分污染特征及其影响因素

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环境科学 2024年第1期45卷 36-47页

作者：和兵杨洁茹徐艺斐袁明浩翟诗婷赵长民王申博张瑞芹河南省郑州生态环境监测中心郑州450000 郑州大学化学学院郑州450001 郑州大学环境科学研究院郑州450001 郑州大学生态与环境学院郑州450001

硝酸根(NO_(3)^(-))、硫酸根(SO_(4)^(2-))和铵根离子(NH4+)是PM_(2.5)中重要组分,研究三者的污染特征及其影响因素对空气质量的持续改善至关重要.于郑州市2020年夏季利用一系列在线PM_(2.5)化学组分仪器开展连续观测.结果表明,郑州市2... 详细信息

硝酸根(NO_(3)^(-))、硫酸根(SO_(4)^(2-))和铵根离子(NH4+)是PM_(2.5)中重要组分,研究三者的污染特征及其影响因素对空气质量的持续改善至关重要.于郑州市2020年夏季利用一系列在线PM_(2.5)化学组分仪器开展连续观测.结果表明,郑州市2020年夏季ρ(PM_(2.5))平均值为(28±13)μg·m^(-3),呈现夜间高白天低的日变化特征.ρ(NO_(3)^(-))、ρ(SO_(4)^(2-))和ρ(NH_(4)^(+))的平均值分别为(7.8±6.7)、(7.2±3.7)和(5.5±3.1)μg·m^(-3),在PM_(2.5)中的占比分别达到22%、21%和16%.分析不同情景下组分变化规律发现,随着PM_(2.5)浓度的上升,NO_(3)^(-)在PM_(2.5)中的占比上升,达到27%;随着O_(3)浓度的上升,SO_(4)^(2-)的占比上升,达到23%;低风速、高湿度、低温和降雨时段NO_(3)^(-)和NH4+的占比增大;高温条件下SO_(4)^(2-)的占比增大;NO_(3)^(-)的浓度和占比呈夜间高白天低的日变化特征,SO_(4)^(2-)则反之.NH_(4)NO_(3)的气粒分配过程是影响PM_(2.5)中NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-)浓度的主要因素.结合热力学模型探究气象参数、气溶胶含水量和pH值的影响,结果表明低温、高湿和高气溶胶含水量浓度有利于HNO_(3)和NH_(3)向颗粒相分配;高pH值有利于HNO_(3)向NO_(3)^(-)分配,但是不利于NH3向NH4+分配.上述规律部分解释了不同情景下PM_(2.5)中NO_(3)^(-)的浓度和占比的上升.

关键词：化学组分二次无机气溶胶天气过程颗粒物pH值气粒平衡

考虑大规模新能源接入的电网性能评价指标体系

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电力系统保护与控制 2024年第15期52卷 178-187页

作者：李响武海潮王文雪安全郑州航空工业管理学院河南郑州450015 河南聚研电力科技有限公司河南郑州450000

为了解决传统电网评价体系在评价大规模新能源和电网相互作用复杂机理时存在的不足,建立一套考虑大规模新能源接入的电网性能指标评价体系。首先,从新型电力系统的核心特征出发,贯穿“源网荷储”各个环节,构建包含接入水平、协调水平、... 详细信息

为了解决传统电网评价体系在评价大规模新能源和电网相互作用复杂机理时存在的不足,建立一套考虑大规模新能源接入的电网性能指标评价体系。首先,从新型电力系统的核心特征出发,贯穿“源网荷储”各个环节,构建包含接入水平、协调水平、适应水平以及承载水平4个维度的电网性能评价指标,显性表达各个指标的统计或计算方式。其次,采用AHP-CRITIC法进行主客观组合赋权,依据电网发展数据自身的客观属性,考虑数据离散程度以及皮尔逊相关系数,挖掘指标间的冲突性和变异性,以增强权重设置的科学性。最后,利用某城市新能源和电网数据对指标体系进行测算,通过对比分析说明所提指标体系与评价方法的有效性,并依据指标灵敏度大小对电网薄弱环节提出发展建议。

关键词：新能源新型电力系统指标体系皮尔逊相关系数权重

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基于光化学损失的郑州市夏季VOCs污染特征、来源及环境影响

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环境科学 2024年第9期45卷 5157-5167页

作者：李卓王冰王甜甜张栋宋鑫帅袁明浩卢轩王文举尹沙沙张瑞芹郑州大学生态与环境学院郑州450001 郑州大学化学学院郑州450001 郑州市环境保护监测中心站郑州450007

为明确郑州市夏季大气挥发性有机物(VOCs)污染特征和来源,于2022年8月对郑州市大气VOCs开展多点位离线采样及实验室分析,对比该时期观测和初始VOCs的体积分数水平、臭氧生成潜势(OFP)、二次气溶胶生成潜势(SOAFP)和来源.研究期间三点位... 详细信息

为明确郑州市夏季大气挥发性有机物(VOCs)污染特征和来源,于2022年8月对郑州市大气VOCs开展多点位离线采样及实验室分析,对比该时期观测和初始VOCs的体积分数水平、臭氧生成潜势(OFP)、二次气溶胶生成潜势(SOAFP)和来源.研究期间三点位观测与初始φ(VOCs)平均值分别为(31.83±13.51)×10^(−9)和(35.92±15.30)×10^(−9),烯烃(52.5%)和芳香烃(29.7%)是光化学损耗率较高的组分,各点位TVOCs观测浓度空间变化大小为:郑州大学>岗李水库>经开区管委,烷烃和OVOCs在各点位的贡献均较高;烯烃和芳香烃是对臭氧和二次气溶胶形成贡献较大的组分;机动车源、溶剂使用源和工业源是郑州市大气VOCs的主要贡献源,与基于初始浓度的源解析结果相比,机动车源、工业源和溶剂使用源贡献率相对较高,燃烧源、植物源和油气挥发源的贡献率相对较低.

关键词：挥发性有机化合物(VOCs) 来源解析臭氧生成潜势(OFP) 二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP) 光化学损失

郑州市冬春季PM_(2.5)中金属元素污染特征、来源及健康风险评估

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环境科学 2024年第5期45卷 2548-2557页

作者：陶杰闫慧姣徐艺斐荆海涛河南省郑州生态环境监测中心郑州450007

于2021年1月和4月利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_(2.5)中的18种金属元素进行连续测定,分析了元素浓度变化特征;采用富集因子、正定矩阵因子分解法(PMF)和特征雷达图对金属元素进行溯源;采用美国EPA健康风险评价模型评估其健康风险,... 详细信息

于2021年1月和4月利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_(2.5)中的18种金属元素进行连续测定,分析了元素浓度变化特征;采用富集因子、正定矩阵因子分解法(PMF)和特征雷达图对金属元素进行溯源;采用美国EPA健康风险评价模型评估其健康风险,并通过后向轨迹法和浓度权重轨迹法(CWT)分析了健康风险的潜在源区.结果表明,春季元素浓度较高,Fe、Ca、Si和Al浓度之和分别占冬季和春季总元素浓度的89.8%和87.5%.Cd属于重度富集,受人为污染影响严重.冬季Pb、Se、Zn、Ni、Sb和K以及春季Cr、Ni、Fe、Mn、V、Ba、Ca、K、Si和Al浓度随污染等级的提高而增加.PMF源解析和特征雷达图结果表明,冬春两季金属元素主要来源为工业源、地壳源、机动车源和混合燃烧源,冬季多发生工业源和混合燃烧源污染,春季多发生地壳源污染.冬春两季均存在明显的非致癌风险,冬季健康风险更严重,Mn造成明显的非致癌风险.冬季健康风险主要受郑州及周边城市传输影响和西北方向远距离输送影响,春季健康风险主要受郑州及周边城市影响.

关键词：郑州市正定矩阵因子分解法(PMF) 特征雷达图健康风险潜在源区

《大气污染防治行动计划》对郑州市冬季PM_(2.5)浓度及化学组成影响

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环境科学 2024年第7期45卷 3849-3857页

作者：徐艺斐袁明浩王晶晶陶杰周伟峰河南省郑州生态环境监测中心郑州450001

基于《大气污染防治行动计划》实施前后,在污染严重的冬季(2013年和2018年12月同期),采集郑州市监测站的PM_(2.5)样品,分析PM_(2.5)化学组成,通过对比分析PM_(2.5)中的EC、OC、水溶性离子和金属元素的浓度变化来评估PM_(2.5)浓度及化学... 详细信息

基于《大气污染防治行动计划》实施前后,在污染严重的冬季(2013年和2018年12月同期),采集郑州市监测站的PM_(2.5)样品,分析PM_(2.5)化学组成,通过对比分析PM_(2.5)中的EC、OC、水溶性离子和金属元素的浓度变化来评估PM_(2.5)浓度及化学组成的变化,同时选取不同阶段重污染过程,探究PM_(2.5)浓度及组成的变化.结果表明:(1)郑州市冬季ρ(PM_(2.5))平均值由2013年的(215.38±107.28)μg·m^(-3)下降至2018年的(77.45±49.81)μg·m^(-3),下降率高达64%.(2)PM_(2.5)中EC、K^(+)、SO_(4)^(2-)和Cl^(-),分别下降了85%、80%、78%和72%;OC、NH_(4)^(+)和NO_(3)^(-)下降幅度较小,分别为50%、41%和32%.(3)与2013年冬季相比,2018年冬季OC/EC的值升高了2.6倍,二次有机碳在OC中占比升高至57%;同时,硫氧化率和氮氧化率的值分别升高了1.5倍和1.0倍,表明郑州市二次污染较为严重,二次转化程度升高.(4)NO_(3)^(-)/SO_(4)^(2-)(质量比)由2013年的0.8±0.2升高至2018年2.5±1.0,表明郑州市移动源贡献上升并且超过固定源成为冬季大气污染的主要来源.(5)不同阶段重污染过程对比结果显示,与2013年相比,2018年重污染过程中PM_(2.5)浓度下降显著,峰值浓度下降了61%,主要化学组成由OC、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)和NH_(4)^(+)变为OC、NO_(3)^(-)和NH_(4)^(+).研究结果表明郑州市一次排放源管控取得了显著的成效,但二次生成对PM_(2.5)贡献呈现升高趋势,因此未来需要关注二次生成的影响.

关键词：大气污染防治行动计划 PM_(2.5) 化学组成二次生成重污染过程

黄河(郑州段)水体中微塑料污染特征及来源分析

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中国环境科学 2024年第7期44卷 4136-4144页

作者：李和通马振芳郭宇邓正云李银月桂新马丽张发文河南省郑州生态环境监测中心河南郑州450007 河南农业大学河南郑州450046

为探究微塑料在我国黄河中下游水体中的分布情况和污染特征,以黄河(郑州段)为研究对象,选取7个具有代表性的点位采集水样,通过体视显微镜对微塑料的丰度和形貌特征进行观察,进一步借助显微红外光谱对其组成成分进行鉴定,并将统计结果与... 详细信息

为探究微塑料在我国黄河中下游水体中的分布情况和污染特征,以黄河(郑州段)为研究对象,选取7个具有代表性的点位采集水样,通过体视显微镜对微塑料的丰度和形貌特征进行观察,进一步借助显微红外光谱对其组成成分进行鉴定,并将统计结果与其他水体的微塑料污染状况进行对比分析,并探究其污染来源.结果表明:黄河(郑州段)水体中微塑料平均丰度为(16.86±4.20)n/L;以粒径小于1mm的尺寸为主,占比高达61.42%;形状中纤维状占比最高为79.31%;微塑料颜色以透明为主,占比为56.06%;微塑料聚合物类型以人造丝(Rayon)为主,同时还有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚丙烯(PP)等.不同点位微塑料的形貌特征和聚合物类型可在一定程度上反映其潜在污染来源.黄河(郑州段)和其他水体相比,微塑料丰度分布存在一定的差异性,粒径分布趋势则大致相同,形状、颜色以纤维状、透明为主,不同水体间的微塑料污染差异可能与水体周边生境、经济水平以及人类活动情况等因素密切相关.

关键词：微塑料污染特征黄河丰度分布

基于机器学习的郑州市大气PM_(2.5)与O_(3)浓度预测方法及气象因子的影响分析

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环境科学研究 2024年第3期37卷 469-478页

作者：张容硕谢沛远陈宏飞杨清荣关民普马南尉鹏朱仁成中国环境科学研究院大气环境研究所北京100012 郑州大学生态与环境学院河南郑州450001 河南省生态环境技术中心河南郑州450046

近年来,我国面临着细颗粒物(PM_(2.5))污染形势依然严峻以及臭氧(O_(3))污染日益凸显的双重压力.为进一步准确预测郑州市大气PM_(2.5)与O_(3)浓度并探明气象因子的影响,本研究使用2018−2022年郑州市大气污染物和气象因子逐时数据,结合... 详细信息

近年来,我国面临着细颗粒物(PM_(2.5))污染形势依然严峻以及臭氧(O_(3))污染日益凸显的双重压力.为进一步准确预测郑州市大气PM_(2.5)与O_(3)浓度并探明气象因子的影响,本研究使用2018−2022年郑州市大气污染物和气象因子逐时数据,结合统计学单因素分析和机器学习LightGBM模型多因素分析,建立了一种基于长时间序列数据的PM_(2.5)与O_(3)浓度预测及气象因子影响分析的综合分析方法.结果表明:①训练后的LightGBM模型能够较好地预测PM_(2.5)污染,准确率达80.8%;对O_(3)污染预测的准确率为52.5%.②郑州市大气PM_(2.5)浓度与气压呈正相关,与比湿和环境温度均呈负相关;大气O_(3)8 h滑动平均浓度(O_(3)-8 h浓度)与比湿和太阳辐射均呈正相关,与气压呈负相关.③有利的气象条件可能是2021年PM_(2.5)年均浓度得到显著改善的重要因素;同时,不利的气象条件也促使2021年和2022年6月O_(3)月评价值(O_(3)日最大8 h滑动平均90百分位浓度)有所上升.研究显示,这种基于长时间序列的综合分析方法适用于大气PM_(2.5)与O_(3)浓度的气象因子影响分析,也能有效预测PM_(2.5)与O_(3)的浓度.

关键词：大气污染防控细颗粒物(PM_(2.5)) 臭氧(O_(3)) 气象因素机器学习郑州市

郑州市2020~2021年大气PM_(2.5)中金属元素污染特征及健康风险评估

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郑州大学学报（医学版） 2024年第2期59卷 216-221页

作者：靳超美阙菡雅吴雯焦琳琳周蓉田梅张思雨陈彦哲周舫郑州大学公共卫生学院劳动卫生与职业病学教研室郑州450001 郑州市疾病预防控制中心公共卫生监测与评价所郑州450007

目的:分析2020~2021年郑州市两城区大气PM_(2.5)中金属元素的浓度,推测其可能的来源并评估其健康风险。方法:测定2020~2021年郑州市二七区和经开区的PM_(2.5)及其中金属元素的浓度,利用富集因子(EF)法和主成分分析评估金属元素的来源,... 详细信息

目的:分析2020~2021年郑州市两城区大气PM_(2.5)中金属元素的浓度,推测其可能的来源并评估其健康风险。方法:测定2020~2021年郑州市二七区和经开区的PM_(2.5)及其中金属元素的浓度,利用富集因子(EF)法和主成分分析评估金属元素的来源,并根据相关技术指南进行PM_(2.5)中金属元素经吸入途径的健康风险评估。结果:2020~2021年郑州市二七区、经开区的PM_(2.5)浓度分别为50.00(38.00,72.50)、53.00(40.00,74.50)μg/m^(3),两城区各金属元素浓度比较,差异无统计学意义(P>0.05);两城区Mn、Ni的EF值在10~100之间,其余元素的EF值均大于100;两城区均筛选出两个主成分,成分1包括Se、Sb、Pb、Tl、As、Cd、Ni,成分2包括Al、Mn;两城区金属元素的非致癌风险危害商值均小于1,二七区、经开区As的致癌风险分别为2.20×10^(-5)、2.41×10^(-5),Cd的致癌风险分别为1.55×10^(-6)、1.71×10^(-6)。结论:目前郑州市仍然存在大气PM_(2.5)污染情况,其中金属元素As、Cd对人群具有潜在致癌风险。

关键词： PM_(2.5) 金属元素健康风险评估郑州