北京大气中SO_2浓度变化特征

作为酸雨和细粒子的前体物,SO2对空气质量和人体健康乃至气候与环境的影响十分重要,特别是在不利于扩散的气象条件下,SO2可造成城市短时间严重污染事件。作者以2006年北京325m气象塔15m观测平台SO2观测数据为基础,结合同步气象资料分析研究发现:1)SO2浓度冬季高、夏季低;全年日均值为(22.5±22.1)×10-9,最大日均值能达到113×10-9。日变化呈现双峰型,峰值出现在北京时间08:00和22:00;并且季节差异明显,冬季浓度为夏季的4.5倍,采暖期为非采暖期的3.2倍。2)风向、风速与SO2扩散和输送密切相关,高浓度SO2在东北、东、西方向上出现频率分别为25.8%、13.8%和11.8%;而西北、北方向上的风速越大对SO2清除效果越好。3)利用平均晴空指数划分采暖期阴霾天和晴天,发现阴霾天混合层高度与平均风速仅为(376±204)m和1.1m.s-1,容易造成SO2累积。4)SO2污染过程呈现周期性的局地累积—清除特征,地形、静风和暖低压是造成北京2006年1月一次重污染事件的成因。

北京与伦敦空气中气态污染物的比对研究

城市空气质量问题已经引起广泛关注。通过对中英2个大城市北京与伦敦2004年8月～2005年12月空气中气态污染物O3、NOx、SO2和CO浓度变化的分析与对比发现：参照世界卫生组织空气质量准则、欧盟空气质量标准、美国国家空气质量标准或国家空气质量二级标准，北京O3、NOx、SO2和CO浓度的超标天数或时数明显高于伦敦。观测期内，北京O3、NOx、SO2和CO浓度明显高于伦敦，平均值分别是17．9±22．1×10^-9、72．4±76．1×10^-9、19．5±21．8×10、2004．6±1509．8×10^-9。与10．8±9．9×10^-9、54．6±38．9×10、1．8±2．2×10^-9、372．3±235．0×10^-9。两城市O3统计日变化形式均表现为白天高，夜晚低，峰值出现在午后14：00左右，日较差分别为31．5±30．9×10^-9与11．1±7．7×10^-9；NO、NO2、SO2和CO呈双峰态日变化，峰值出现在交通的早高峰与晚高峰附近。北京O，最高值出现在夏季，而伦敦出现在春季；但两城市NOx、SO2和CO最高值均出现在冬季。北京与伦敦的NOx与NO呈显著线性相关，且斜率与截距十分相似，分别是1．25和1．28与28．1和23．2；同时两城市CO／NOx比率明显高于SO2／NOx分别为14．0、4．5与0．13、0．03。由此可以判断：对于两城市空气污染问题，交通源的贡献要远大于点源；但点源也对两城市李气质量造成影响。此外，连续逆温的天气是造成重污染事件的原因。

改进GC/FID法连续观测大气中CO浓度

改进装配有氢火焰离子化检测器(即FID)的气相色谱仪(GC),可连续监测大气中痕量气体CO浓度。本系统采用单阀双柱反吹进样技术,优选前置柱能更有效地剔除杂质,提高了分析柱效率,保持色谱基线平稳,提高分辨率和定量分析的准确率。优化后的气路设计与色谱柱的改进,使GC/FID对CO的最低检出限达到10×10-9、精密度误差小于2%,准确度在±2%之内。将气相色谱与动态气体稀释仪耦合使系统能够自动进行工作曲线校准,系统自动采样、分析和标定,无需人员职守。对北京大气CO连续观测结果表明,北京大气CO浓度变化受气象要素与排放源双重控制。

北京夏末秋初不同天气形势对大气污染物浓度的影响

根据2007～2008年地面、850hPa和500hPa天气图,结合主要气象要素将夏末秋初(8月和9月)影响北京地区的主要天气系统分为高污染的积累天气型(包括槽前无降水、槽后脊前、脊、副高4种基本型)和清洁的清除天气型(包括槽或槽前有降水、槽后有降水或偏北风2种基本型).北京地区4站2007年在积累天气型控制时NOx、O3(日小时均值最大值)、PM2.5和PM10浓度分别为38.1×10-9(体积分数),115.2×10-9(体积分数),90.6μg/m3,212.5μg/m3,清除天气型控制时4种污染物浓度分别为36.3×10-9(体积分数),68.9×10-9(体积分数),39.3μg/m3,125.4μg/m3;2008年施行北京奥运空气质量保障措施期间,上述4种污染物在积累天气型控制时分别为19.3×10-9(体积分数),87.1×10-9(体积分数),66.3μg/m3,99.6μg/m3,清除天气型控制时分别为19.0×10-9(体积分数),62.5×10-9(体积分数),41.0μg/m3,65.2μg/m3;尽管施行了源减排措施,积累天气型控制时北京地区污染物浓度仍相对较高,因此需关注此天气形势下污染物的变化.

长三角工业区夏季近地层臭氧和颗粒物污染相互关系研究

利用2013年5月15日到8月31日南京江北工业区(长三角典型工业区)同步的观测资料分析了近地层臭氧(O_3)和细颗粒物(PM_(2.5))、气溶胶光学厚度(AOD)的变化特征及相互间的关系,并结合光化学箱模式分析了AOD对近地层O_3生成的影响。结果表明,观测期间PM_(2.5)平均质量浓度为56.2±20.1μg m^(-3);AOD(500nm)均值为1.4±0.9;波长指数α(440~870 nm)均值为1.0±0.3。PM_(2.5)质量浓度24 h均值超国家二级标准20.2%,超标时AOD均值增加14.7%,α平均值增加23.9%,O_3体积分数均值减少12.3%。O_3超国家二级标准10.1%,超标时段AOD增加34.9%,α变化不显著。高温低湿条件下,O_3日变化峰值(y)和PM2.5质量浓度(x)存在较高的线性相关。相对湿度<60%时,两者拟合曲线为y=0.97x+43.96(拟合度R2=0.60),温度>32°C时,两者拟合方程为y=1.24x+30.61(R^2=0.64)。夏季长三角工业区呈现高浓度O_3与高浓度PM_(2.5)叠加的大气复合污染。O_3日变化峰值和AOD变化呈显著负相关。模拟结果显示,O_3日变化峰值(y)和AOD(x)呈现极高的负相关[y=-34.28x+181.62,R^2=0.93或y=220.62·exp(-x/3.17)-19.50,R^2=0.99]。

天津滨海新区秋冬季大气污染特征分析

为了解天津滨海新区大气污染物浓度水平和污染来源,2009年9月1日～2010年2月28日对NOx、CO、SO2、O3、PM2.5、PM10进行了连续在线观测,并同步观测了气象要素.结果表明,秋冬季上述污染物最高日均值(秋冬平均值±标准差,O3为日小时均值最大值)分别达到300.7(65.4±52.9)×10-9、7.278(1.324±1.169)×10-6、53(13±12)×10-9、95(28±21)×10-9(体积分数)和287.4(62.3±53.6)μg/m3、1421.4(161.9±136)μg/m3.NOx和SO2秋季低于冬季,O3和PM10反之.CO和PM10相对国家二级标准超标率为2%和38%,PM2.5相对WHO标准(75μg/m3)超标率为31%.季节统计日变化显示CO和NOx为早晚双峰型,SO2为中午的单峰型,O3为午后单峰型,且秋季日变化振幅远大于冬季,PM10为早晚双峰型,但冬季比秋季晚出峰2～3h.除冬季PM10,大气污染物浓度49%～74%的逐日变化由气象要素影响.滨海新区大气污染受局地排放和外源输送共同影响,西南方向气流易造成污染物积累,其次是东北方向,而东和东南气流最有利于污染物扩散;各污染物具体表现为NOx主要受局地源控制;SO2主要受外来输送影响;CO和PM2.5同时受本地源和外来源的共同影响;PM10秋季表现为本地源污染,而冬季为本地源和外来源的共同影响.

京津冀及周边地区采暖季PM2.5化学组分变化特征

利用京津冀及周边地区大气污染综合立体监测网,在京津冀大气污染传输通道城市(“2+26”城市)开展了PM2.5及其化学组分长期连续观测,并对数据进行深入分析.结果表明:①2017年、2018年和2019年采暖季“2+26”城市PM2.5浓度平均值分别为(84±62)(95±63)和(80±61)μg m 3,达到了京津冀及周边地区2019—2020年秋冬季PM2.5平均浓度同比下降4%的目标;与PM2.5浓度变化相似,其主要化学组分——有机物(OM)浓度最大值出现在2018年采暖季,但二次无机盐(硝酸盐、硫酸盐和铵盐)浓度呈逐年上升趋势,而元素碳、氯盐、地壳物质和微量元素浓度均呈逐年下降趋势.②OM、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、地壳物质、元素碳、氯盐和微量元素浓度空间分布存在明显差异.受污染物排放、气象条件以及地形因素的共同影响,PM2.5及其化学组分浓度高值区主要出现在太行山传输通道城市(保定市、石家庄市、邢台市、邯郸市、安阳市和新乡市).③不同空气质量状况下,“2+26”城市PM2.5化学组分浓度年际变化相似,即随空气污染的加重,硝酸盐、硫酸盐和铵盐占PM2.5的比例均上升,而OM占比下降.研究显示,采暖季“2+26”城市空气质量总体得到改善,但需进一步加强对PM2.5中二次组分的科学管控.

黑龙江海伦农业区冬春PM_(2.5)和气态污染物污染特征

2011-2012年冬春期间（11月到翌年4月）,通过设置在海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的在线监测仪器获取了 PM2.5和气态污染物（NOx、O3和SO2）质量浓度的时间变化,同时结合地面气象资料和HYSPLIT后向气团轨迹模型分析了该地大气污染物的污染水平、可能来源及传输过程.结果表明：观测期间 PM2.5、NOx和 SO2的24h 均值（范围）分别为（54.7±45.7）（8.0-217.8）,（23.0±11.5）（4.5-59.6）,（10.0±10.3）（0.3-56.0）μg/m3, O3的日最大8h平均值（范围）为（62.4±18.7）（24.1-173.5）μg/m3,其中除O3在4月份超过国家一级标准8d外,其它气态污染物均未超过国家一级标准；PM2.5超过国家二级标准的天数为40d,占整个观测期间的22.5%.PM2.5和 SO2各月质量浓度变化较大,最高值出现在12月份,是冬季采暖的高峰期.NOx、PM2.5和 SO2日变化呈双峰型,峰值出现在07：00和17：00左右；O3为单峰型,峰值出现13：00-15：00.通过对海伦地区72h内HYSPLIT后向气团轨迹模拟结果和该站点的气象数据进行分析,表明该农业区大气污染受本地源和区域输送共同影响,偏南气流易造成污染物积累,而偏北气流有利于污染物扩散.

京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网的建设与应用

京津冀及周边地区大气染污综合立体观测网针对的是大气重污染发生—演变—消散全过程的核心科学问题,通过制定适用于京津冀及周边地区的大气污染综合观测技术规范,建立了区域大气污染综合立体观测网,开展了近地面及大气边界层气象和大气化学过程的同步观测,构建了监测数据综合分析及共享应用平台,实现了大气环境多源数据综合管理业务化,为大气重污染成因研究提供精准数据集,提升了京津冀秋冬季重污染成因机制研究和精细化源解析的能力,推动了京津冀及周边地区空气质量的持续改善.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网开展了传输通道的加密观测,增加了背景站和手工采样点观测,建立了包括黑碳、氨和重金属等多要素的关键站点,并充分利用了服务于科学研究的超级站和垂直梯度观测技术.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网和数据平台的建立,实现了业务部门与科研部门数据的有效融合与综合管理业务化,具有效率高、代表性好、目的性强的特点,能够很好地应对决策部门不断提高的管理需求.观测网络和平台充分吸取了国外的先进技术和观测经验,保证了观测网长期稳定运行;通过综合环境空气质量监测预警和发布平台,为环境空气质量监测和污染成因综合研究提供技术支撑,最终为实现我国空气质量的全面改善奠定了坚实的基础.

2013-2014年《大气污染防治行动计划》实施效果及对策建议

2013年9月10日国务院颁布了《大气污染防治行动计划》（下称《行动计划》）.为研究《行动计划》颁布前后我国不同地区大气污染状况变化及其防治措施效果,通过分析2013—2014年＂中国大气气溶胶研究网络（CARE-China）＂36个监测站点ρ（PM（2.5））,结合同期环境保护部公布的74个重点城市大气主要污染物浓度数据和OMI卫星数据,分析了我国不同地区ρ（PM（2.5））变化及其原因;同时,以北京为例,分析了不同粒径段中颗粒物质量浓度变化的原因.结果表明：1京津冀及其周边、长三角、珠三角、西南、成渝、西北、华中、关中和东北9个地区ρ（PM（2.5））年均值下降了1.1-16.3μg/m3.其中,京津冀及其周边、长三角、珠三角、成渝和关中地区降幅均超过10.0%,分别为10.2%、10.7%、11.6%、16.9%和20.8%.2不同地区ρ（NO2）和ρ（SO2）年均值变化基本一致,近地面ρ（NO2）年均值在京津冀及其周边、珠三角、西南、成渝和华中等地区降幅在3.0%-9.2%之间,但是华北平原地区NO2柱浓度下降明显,降幅在10.0%-20.0%之间.3北京地区ρ（PM1）和ρ（PM（2.5））年均值分别下降了5.7和0.2μg/m3,并且ρ（NO3-）和ρ（SO42-）年均值在PM1和PM（2.5）中均有所下降,但ρ（PM1-2.5）与其ρ（NH4＋）年均值升幅分别为27.9%和16.2%.因此,京津冀及其周边地区在防治措施实施过程中,在控制高架点源与实施脱硝措施等情况下,应逐步加强近地面面源和线源的控制力度;在实施SO2和NOx减排措施的同时,还需要重视机动车三元催化过程和燃煤电厂脱硫脱硝过程中可能导致的NH3排放问题.

北京市与香河县大气臭氧及氮氧化合物的变化特征

于2005年春、夏之交,在北京市及河北省香河县两地同时开展了臭氧和氮氧化合物的连续监测.结果表明,香河县和北京市的臭氧统计日变化形式基本一致,北京市大气臭氧平均浓度比香河低,分别为28×10-9V/V和43×10-9V/V;大气中Ox浓度北京市高于香河县,分别为72×10-9V/V和60×10-9V/V.观测期间,两地臭氧的月最高值出现时间一致,其中6月21日北京市的臭氧浓度最高达到200×10-9V/V,香河县也达到149×10-9V/V.在三次臭氧严重超标事件发生的前一天,两地都伴随有氮氧化合物的高浓度积累;南风时北京市和香河县的Ox浓度都比平均值高25%.

北京大气中常规污染物的垂直分布特征

近地层大气中的污染物的垂直变化对地面空气质量有直接影响.2004年9月22日─10月30日,以北京325 m气象塔为观测平台,分别在气象塔的8,47,120和280 m处,对大气中的O3,CO,NO,SO2和NOx5种污染物及温度、湿度、风向和风速4项气象要素进行同步连续观测.5种污染物在各层日变化均明显,其中8,47和120 m 3层的变化一致,但280 m处的φ(O3)高于其下3层,夜间尤其明显.当φ(NO2)/φ(NO)小于25时,φ(O3)与该比值表现出很强的相关性,8,47,120和280 m处的相关系数分别为0.86,0.72,0.58和0.57.主成分分析中,280 m处各主成分组成与其下3层完全不同,进一步表明该处的污染物与低层污染物分布规律不同,该处的污染物除受局地湍流扩散影响外,还显著受到区域水平输送作用的影响.

北京秋季大气气溶胶质量浓度的垂直分布

2004年和2005年秋季，在北京325m气象塔的8，80，240m 3个不同高度，对PM10和PM2.5的质量浓度分别进行了实时观测．结果表明，2004年10月1日-11月30日PM10和PM2.5的平均浓度分别为155，97μg／m^3，PM2.5/PM10为62％；2005年10月1日-11月30日PM10和PM2．5的平均浓度分别为174，87μg／m^3，PM2.5/PM10为50％．超过国家二级标准150μg／m^3（日平均值）的天数，2004年为27d,2005年为32d；超标日中,PM2.5/PM10为60％，距地面8-80m的气溶胶混合均一，但与240m相比，浓度有明显分层结构，特别是夜晚，240m的PM2.5和PM10分别低于80m以下15％和29％．夜晚100,200m附近强逆温层、风速和风向的变化是气溶胶近地层垂直分层结构形成的重要原因．

夏末秋初北京市区与背景区大气污染物的对比分析

在北京市区和背景区——河北兴隆县选点,对比两地大气污染物浓度变化及污染状况.结果表明:除O3外,北京市区主要大气污染物浓度均高于背景区,其ρ(PM10),φ(NOx)和φ(SO2)的平均值分别是背景区的1.6,3.1和4.0倍,而背景区φ(O3)平均值则是北京市区的2.2倍;与国家二级标准限值比较,夏末秋初基本上不存在SO2和NOx污染,大气污染物中超标最严重的是O3,北京市区与背景区的超标天数分别是46.9%和65.5%,其次是PM10,北京市区超标天数达到25%,背景区则全部达标;北京市区与背景区的大气污染物日变化特征明显不同,其中北京市区的日变化主要受人为活动影响,表现出典型的城市特征,而背景区日变化受人为活动影响小.

广州亚运会期间鼎湖山站大气污染特征

为了解广州亚运会期间华南区域大气质量状况以及气象条件对区域本底浓度值的影响,2010年11月对鼎湖山站主要污染物NO_x,SO_2,O_3,PM_(10)和PM_(2.5)进行了连续在线观测。利用MICAPS,NCEP FNL资料及后向轨迹模拟对观测时段大气污染物变化特征进行了分析。结果表明:观测时期鼎湖山区域NO_2,SO_2和O_3平均体积分数分别为(7.2±3.1)×10^(-9),(8.5±3.8)×10^(-9)和(28.7±9.8)×10^(-9)。PM_(10)和PM_(2.5)的月平均质量浓度分别达到113μg·m^(-3)和81μg·m^(-3),PM_(2.5)超标日数达13 d(标准为世界卫生组织第1阶段值,日平均值为75μg·m^(-3))。不同时段日变化分析表明,广州亚运会期间高值时段(定义为PM_(2.5)质量浓度超过世界卫生组织的IT.1标准的时段)NO_x和O_3平均体积分数为13.2×10^(-9)和20.9×10^(-9),较2009年同期分别下降了41.3%和10.7%。不利气象要素影响和污染物区域传输作用是形成珠江三角洲区域大气本底(鼎湖山地区)细粒子污染偏高的主要原因。

京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网支撑作用

京津冀及周边大气污染综合立体观测网制定了38项观测标准技术规范,开展了高效的综合立体观测,解决了原有站点不足、观测零散、标准不一、要素不全、数据可比性差等问题;注重业务和科研相结合,提升了京津冀及周边地区(“2+26”城市)重污染过程中大气污染化学成分的快速监控能力,对区域空气质量宏观和中、微观演变特征进行动态监测与追踪.区域大气环境综合监测数据库和共享应用平台解决了多源大气环境数据缺乏归一质控、管理、分析和图形影像显示技术,缺乏统一、安全、稳定的数据采集、传输、核验、存储和共享业务化平台的问题,为生态环境部、地方政府和科研机构及研究人员提供全方位数据共享.

北京大气细粒子及其成分的浓度变化特征

硫酸盐、硝酸盐是城市的大气细粒子重要组成部分之一。本文利用RCFP仪器针对北京市2004～2007年北京大气细粒子的成分进行了连续的观测与分析发现,硝酸盐年平均下降率为7%,约合0.7微克/立方米;而硫酸盐浓度从2006年的28微克/立方米下降到了18微克/立方米。同时特别分析了2007年8月17日至20日机动车限行期间,北京及周边地区区域气象特征、细颗粒污染物浓度特征,及其主要化学成分的特征,并参照反向轨迹演算发现以硫酸盐为表征的北京周边地区污染物随弱南向气团向北京输移,以湿气团和氯离子为共同表征的东南海陆特性气团随东南气流向北京输移,从而证明偏南气流将北京周边地区的细颗粒物污染物输移向北京的特征。

华北典型农区夏季大气污染特征及变化趋势研究

为研究华北典型农区大气污染特征及变化趋势,于2008年和2012-2014年的夏季在山东禹城生态站,对大气中主要污染物(NO_x、O_3、SO_2和PM_(2.5))进行了观测研究。结果表明:观测期间NO_x、O_3、SO_2和PM_(2.5)的平均浓度分别为(31.8±16.8)、(77.6±27.5)、(13.1±14.3)和(84.2±41.7)μg/m^3,O3日8 h滑动平均最大值和PM_(2.5)日均值浓度超过国家二级标准的超标率分别为35%和54%;NO_x、O_3及O_x的浓度总体呈上升趋势;SO_2浓度呈下降趋势;PM_(2.5)浓度呈现波动变化;NO、O_3和SO_2呈现白天单峰型日变化形式,NO_2和PM_(2.5)日变化呈现双峰型。禹城农业区夏季大气污染主要受其偏南城市济南、泰安和聊城方向气流影响,高浓度的O_3污染的同时伴随着高浓度PM_(2.5)污染。

合成簇合物的新方法——劈开组合法

介绍了一种独特而有效的合成新结构和新成键的金属簇合物的“劈开组合法”:利用含有多种可配原子 (C、N或 P、S)的前配体与二元金属簇合物的反应 ,前配体在不同位点的劈开 ,提供了多样化的分子片充当各种配体 。

大气气溶胶碳组分测量误差与北京有机气溶胶特征研究

大气气溶胶碳组分存在形式多样，其化学和光学特征明显不同；因此基于不同的热和光行为的假设和分析步骤的碳组分分析方法导致碳组分测量结果的差异。本文基于文献调研与实验室分析介绍气溶胶碳组分分析仪器的基本性能指标，分析不同分析方法导致气溶胶碳组分的差异和成因。为了了解北京有机气溶胶特征，本文描述北京PM2.5中有机碳（OC）和元素碳（EC）变化特征并对北京秋、冬季PM，（大气中空气动力学直径≤1μm的颗粒物）中有机气溶胶进行了来源解析。结果表明，北京OC和EC在秋冬季呈现出较高的水平，采暖期OC浓度是非采暖期的1．2—1．8倍，EC浓度是非采暖期的1．1倍左右；秋季北京PM，中有机气溶胶（OA）主要来源于二次转化产生的氧化性有机气溶胶（OOA），机动车排放的烃类有机气溶胶（HOA）和餐饮排放有机气溶胶（COA）；而冬季北京PM1中有机气溶胶主要来源于高度氧化的低挥发性的OOA，“新鲜”氧化的半挥发性的OOA，燃煤源有机气溶胶（CCOA）、烹饪源排放的COA和机动车排放的HOA。