2015年“九三阅兵”期间北京市空气质量分析

为研究区域性大气污染物减排措施对北京市空气质量的影响,结合地面观测的气象参数、常规污染物和PM_(2.5)化学组分,对"九三阅兵"期间北京市的空气质量进行分析.结果表明,阅兵期间北京市北风平均风速、温度、相对湿度和地面气压等气象要素水平与相邻时段相比较为接近,但北风频率偏高,整体大气扩散条件略有利.阅兵期间SO_2、NO_2、O_3、PM10和PM_(2.5)平均浓度分别为2.7、24.2、63.2、27.2和19.5μg/m^3,与相邻时段相比分别降低了26.0%、31.3%、24.5%、59.0%和59.4%;PM_(2.5)的降幅最大,体现了一次源排放和前体物排放同时减排的叠加作用.从PM_(2.5)化学组分来看,阅兵期间浓度最高前4位依次是OC(6.1μg/m^3)、NH_4^+(3.8μg/m^3)、SO_4^(2-)(3.4μg/m^3)和NO_3^-(2.5μg/m^3),OC中二次生成的组分仍高达57.6%.通过与相邻时段中相似天气形势下污染物浓度的对比测算了减排措施的"净环境效益",阅兵期间的减排措施使得SO_2、O_3、NO_2、PM_(10)和PM_(2.5)浓度分别降低了50.0%、0.7%、42.1%、45.7%和48.6%,并对APEC期间和阅兵期间O_3浓度变化不同的原因进行了讨论.

低温环境下消化污泥和玉米秸秆强制通风堆肥过程中物理化学和生物学指标的研究

在低温环境下采用强制通风堆肥技术对消化污泥和玉米秸秆进行了堆肥化处理。在环境温度为9～15℃和初始C/N比为19.61情况下,第4天堆体温度达到最高温度60℃,堆体温度保持55℃以上时间为9d。污泥堆肥过程中总有机碳和C/N比下降明显,而NO3--N和重金属含量升高。pH值、电导率、NH4+-N、纤维素酶和脲酶的活性呈先增加后降低的趋势。种子发芽指数在第35天达到84.14%。研究结果表明,消化污泥和玉米秸秆强制通风堆肥在35d达到了腐熟要求。

基于16S rRNA基因测序法分析北京霾污染过程中PM_(2.5)和PM_(10)细菌群落特征

2013年1月8~14日,北京出现了严重的霾污染.霾污染时高浓度的大气颗粒物增加了暴露人群的健康风险,而大气中的微生物也可能带来一些风险,但目前对霾污染时大气中微生物组成了解较少.本研究选取了2013年1月8~14日北京7d的PM2.5和PM10采样样本,通过对细菌16S rRNA基因V3区扩增和Mi Seq测序,得到PM2.5和PM10中的细菌群落结构特征,并将结果与相同采样样本的宏基因组测序结果及三项国外基于16S rRNA基因测序方法的大气中细菌研究结果进行了比较.研究发现7 d连续采样条件下,PM2.5中细菌群落结构在门和属的水平上均差别不大.在属级别上,节杆菌属(Arthrobacter)和弗兰克氏菌属(Frankia)是北京冬季大气中细菌群落的主要类群.16S rRNA基因测序与宏基因组测序结果对比分析发现,在属级别上,两种分析方法中有39个相同的属类群(两种分析方法丰度前50的细菌类群合并所得),弗兰克氏菌属(Frankia)和副球菌属(Paracoccus)在16S rRNA基因测序分析结果中相对含量较多,而考克氏菌属(Kocuria)和地嗜皮菌属(Geodermatophilus)在宏基因组测序结果中相对含量较高.在门和属的水平上,PM2.5和PM10中细菌群落结构特征呈现出相似的规律.在门水平上,放线菌门(Actinobacteria)在PM2.5中的相对百分比较大,而厚壁菌门(Firmicutes)在PM10中的相对百分比较大.在属水平上,梭菌属(Clostridium)在PM10中的相对百分比较大.与三项国外基于16S rRNA基因测序研究结果对比发现,尽管在采样地点和采样时间上有较大差异,大气中普遍存在一些相同的细菌类群,且近地面大气细菌群落结构特征相似度较高,区别于高空对流层中细菌群落结构特征.

2006～2015年北京市不同地区O_3浓度变化

对2006~2015年北京市定陵、官园、琉璃河和前门这4个站点的O_3连续监测数据进行分析,探讨其浓度水平、变化趋势、时间变化规律以及和前体物、气象要素的关系.结果表明,定陵站十年平均浓度水平最高(65.2μg·m^(-3)),其次为琉璃河(53.4μg·m^(-3))、官园(49.6μg·m^(-3))和前门(40.4μg·m^(-3)).定陵O_3浓度呈下降趋势[0.5μg·(m^3·a)^(-1)],而官园[0.9μg·(m^3·a)^(-1)]、琉璃河[0.3μg·(m^3·a)^(-1)]和前门[0.3μg·(m^3·a)^(-1)]均呈上升趋势.从月变化来看,各站点O_3浓度最高值均出现在6~8月,出现频次最高的为7月(17次),平均月均浓度为99.8μg·m^(-3);最低值均出现在11、12月和1、2月,出现频次最高的为1月(14次),平均月均浓度为16.6μg·m^(-3).从日变化来看,近年来O_3浓度峰值出现的时间明显提前,近3年峰值均在15:00~16:00出现,提前了1~2 h.2015年定陵站O_3重污染天数达到11 d,比2013年增加了10 d,表明近年来夏季北京下风向山区的O_3重污染状况愈发严重.与前体物的相关性分析表明,定陵站O_3浓度与NO2浓度呈正相关,其余站点两者浓度均呈负相关,暗示定陵站O_3生成的前体物控制区可能为NO2控制区,而其他站点为VOCs控制区.与气象要素的相关性分析表明,O_3浓度与温度呈正相关关系,与湿度和气压呈负相关关系,温度对O_3浓度的影响最大,其次是气压和湿度.当日最高温度超过30℃,相对湿度介于30%至70%之间时,北京市O_3日最大8 h滑动平均浓度超过200μg·m^(-3)的概率较高,空气质量级别会达到轻度至中度污染的级别.

2014年APEC会议期间北京市空气质量分析

为研究区域性大气污染物减排措施对北京市空气质量的影响,结合地面观测的气象数据、能见度、常规污染物浓度和PM2.5化学组分,对APEC会议期间北京市的空气质量进行分析.结果表明,APEC期间的11月4日和8—10日两个过程,大气污染物扩散条件较不利,易出现污染过程.APEC期间,密云、榆垡、昌平、奥体中心和西直门北大街5个站点SO2、NO2、O3、PM10和PM2.5平均浓度分别为(8.0±8.0)、(37.4±21.6)、(36.0±22.5)、(67.7±43.4)和(48.6±42.2)μg·m-3.与近5年同期(PM2.5为去年同期)相比,SO2、NO2、PM10和PM2.5日均浓度分别下降了61.5%、40.8%、36.4%和47.1%,O3日均浓度上升了101.8%.从污染物日变化规律来看,减排措施的环境效果在大气污染物扩散条件较有利的时段体现的更明显.在APEC期间,PM2.5浓度在前半夜保持平稳,未出现积累峰值.与秋季非APEC期间相比,PM2.5中大部分组分浓度均有明显下降,二次离子组分降幅尤为明显.同时,本文测算了APEC期间减排措施的"净环境效益",发现减排措施使得SO2、NO2、PM10和PM2.5浓度分别降低了74.1%、48.0%、66.6%和64.7%,O3浓度上升了189.2%.与10月份的大气污染过程相比,同样在不利气象条件下,实施减排措施后PM2.5浓度峰值明显降低,积累速度明显减缓.

2004～2015年北京市清洁点臭氧浓度变化特征

利用2004~2015年北京市自动监测网络O_3浓度数据,综合探讨了北京市清洁点定陵站O_3浓度的变化特征,结果表明,定陵站2004~2015年O_31h浓度整体呈上升的趋势,年均浓度增长率为4.40μg·m^(-3),定陵站O_38h浓度整体呈下降的趋势,年均浓度增长率为-1.0μg·m^(-3),5~9月O_38h平均浓度增长率为-1.5μg·m^(-3).近3年来定陵站O_38h重度污染天数增加明显,O_3污染形势严峻.定陵站每年6月左右O_3浓度达到一年中的峰值,日变化上15:00~18:00左右出现小时浓度峰值且O_3日峰值浓度是中心城区的1.01~1.56倍;不同年份5~9月定陵站O_3日峰值浓度与城区站明显存在1 h滞后的现象,定陵站峰值浓度与城区峰值浓度之差近年来明显缩小,这可能一方面与O_3区域污染输送有关,另一方面可能与北京市城镇化扩张有关.

北偏西大风对北京冬季生物气溶胶的影响

生物气溶胶对大气成云过程、生态系统演化和人体健康都有着重要的影响,目前对生物气溶胶浓度、组成和活性的变化规律认识不足.因此,在2013年1月和2015年1月在北京市清华大学校园内进行了采样和观测,以分析气象条件对生物气溶胶浓度和组成的影响.生物气溶胶浓度用生物气溶胶在线检测器WIBS-4A(waveband integrated bioaerosol sensor)测定,生物气溶胶中细菌群落的组成用16S rDNA测序的方法来测定.结果表明,北京冬季生物气溶胶数浓度范围在2~150 L^(-1).风是影响生物气溶胶的浓度和组成的重要因素.主导风向为北偏西30°,风速大于4 m·s-1的大风天气时,生物气溶胶的数浓度升高1个数量级,生物气溶胶中细菌群落的组成也发生急剧的变化.大风天气过后,生物气溶胶中细菌群落的组成缓慢恢复到大风前的状态.