青奥会期间利用车载DOAS探测南京地区污染气体的分布和输送

利用车载被动差分吸收光谱遥测技术,在青奥会期间对南京环城和江北工业园区进行了多次走航观测,获得了南京地区SO_2、NO_2的分布和输送规律。结果表明在东北和偏北风场条件下,江北工业区对南京主城有明显影响,而偏东和东南风场下影响较小。另外,青奥前后工业园区排放通量的变化情况表明南京地区的管控措施对减少污染物的排放起到了明显的作用。

2017年春季一次典型沙尘期间南京地区环境空气质量特征

2017年5月6日—8日南京市经历了1次由沙尘影响的污染过程,在此期间对南京城区的PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(2.5)水溶性离子、OC/EC,消光系数、退偏振比和粒径分布等参数进行连续观测,结合HYSPLIT后向轨迹模拟对此次过程作相关分析。结果表明:此次沙尘来源于中国内蒙古西部,从西北向东南方向传输,此次沙尘传输过程导致南京市5月6-7日两天的空气质量达到中度污染;PM_(2.5)中的Ca^(2+)浓度峰值为3.23μg/m^3,NO_3^-和SO_4^(2-)浓度比值的平均值为0.7,硫酸盐的比例有所升高,沙尘带来部分上游二次细颗粒物;近地面至高空1.5 km范围内消光系数值始终在1 km^(-1)以下,退偏振比值在0.2以上,最高达0.5,沙尘期间对空气质量造成影响的主要是形状不规则的粗颗粒物;空气动力学粒径1μm以上颗粒物数量明显增加,远高于通常时段。

青奥期间利用多轴差分吸收光谱观测南京地区气态污染物的输送

南京青奥会期间,在固城湖生态观测站利用多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)对背景点周围NO_2和SO_2的输送状况进行观测。结果表明,在静稳天气下,周边地区SO_2和NO_2的浓度较低,本地排放较少;而在西南风场的影响下气流会带来NO_2和SO_2的输送。

南京典型站点春季大气颗粒物数谱分布特征

利用TSI公司的APS和SMPS系统,于2017年4月在江苏省环境监测中心点位连续一个月进行大气颗粒物数谱观测,结果表明,南京市春季典型月份大气颗粒物数浓度和体积浓度均值分别为1.64×104cm^(-3)和1.65×106μm^3/m^3;核模态、爱根核膜态、积聚模态和粗粒子模态数浓度占比分别为22.72%,53.52%,23.72%和0.05%,体积浓度占比分别为0.01%,1.76%,55.82%和42.41%;颗粒物数浓度平均日变化呈现双峰结构;PM_(2.5)体积浓度和质量浓度具有高度相关性;存在明显的新生粒子事件,3~10 nm颗粒物数浓度小时均值短时>7 500 cm^(-3)。

反演同化技术在激光雷达中的应用研究

为增强模式预报准确性,提高激光雷达数据在化学模式中的应用水平,建立激光雷达同化系统,将激光雷达数据引入模式,利用WRF-Chem模拟2016年12月6日~10日一次污染过程,将激光雷达监测的气溶胶光学深度(AOD)反演成近地面PM2.5浓度,通过三维变分同化技术订正模式原始场,调整模式预报结果。实验对比发现,反演同化后水平和垂直方向初始场调整显著,PM2.5、PM10和AQI的预报准确率明显提升,同化后相关性提高了0.05~0.1,预报准确率提高了10%~20%,分级风险评分也不同程度升高,与观测结果接近,优于不同化的预报结果。表明激光雷达数据在模式同化方面表现良好,有广阔的应用空间。

南京市臭氧、VOCs和PANs污染特征及变化趋势

对2013—2016年基于国家环境空气质量监测站以及省建大气多参数站所获取的南京市O_3、NO_2、CO、VOCs、PANs观测结果进行综合评价,结果表明:2016年南京市O_3第90百分位日最大8 h平均质量浓度比2013年上升33.3%,超标天数中O_3引起的超标占比增至32.0%。南京市区大气中非甲烷总烃冬季浓度高于夏季,含氧挥发性有机物则与之相反;在5—9月,含氧挥发性有机物组分在日变化过程中出现峰值的时间先后顺序依次为醚、醛、酮类,且O_3和过氧乙酰硝酸酯(PANs)生成存在有一定的线性关系。VOCs/NOx比值表明南京市处于VOCs控制区,因此对NO_2浓度下降不敏感,植物源挥发性有机物连续3年上升,夏季大气光化学反应活性未显著下降,这些现象是城市O_3浓度维持在较高水平的重要因素。

南京及周边区域亚青期间大气监控预警走航观测研究

2013年8月,为了解亚青会期间南京及周边地区大气污染物的来源、时空分布和输送规律,江苏省环境监测中心联合中科院大气物理所等15家单位,开展了为期一个月的夏季联合观测,监测区域覆盖江苏沿江8市以及安徽部分地区。该次联合观测,江苏首次利用空气质量数值预报模式指导开展走航观测,实现了动静、水平与垂直相结合的立体式巡航观测,并初步揭示了现阶段江苏省大气污染主要特征,观测结果直接服务于亚青空气质量会商,为保障南京市空气质量提供技术支撑,同时为2014青奥会空气质量保障积累经验。

春季一次典型沙尘天气对南京市空气质量影响研究

2016年5月6日—8日南京市经历了一次由沙尘影响的重污染过程,在此期间对南京城区的PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(2.5)化学组分、消光系数、退偏振比等参数进行连续观测,结合HYSPLIT后向轨迹模拟对此次过程作相关分析。结果表明:此次沙尘为典型的北方传输影响,传输方向为西北至东南,受其影响南京市空气质量一度达到重度污染;PM_(2.5)中Ca2+平均质量浓度达1.52μg/m3,高出沙尘过境后2.45倍;近地面至高空1.2 km范围内消光系数值约0.4 km^(-1),退偏振比值达0.4左右,沙尘造成近地面PM_(10)和PM_(2.5)质量浓度均有升高。

大气超级站网建设及在江苏区域的集成应用实践

当前全球大气环境问题趋于复杂化,区域性灰霾、酸雨和以臭氧、二次有机气溶胶生成为主的光化学污染问题成为大气环境保护领域关注的重点、热点问题。江苏省大气污染由过去单一的煤烟型污染逐步转变为多种污染物、多种作用机制同时存在且相互影响的复合型污染,成为影响广大人民群众身体健康和生态文明发展的重要因素。笔者对欧美和中国关于大气超级站网设计和建设进行了简要评述和比较分析,提出适合江苏省环境监测体系现状的大气复合型超级站网建设、区域数据综合集成及应用发展等方面的建设理论。

气溶胶消光和颗粒物粒径分布之间关系的分析

利用粒径谱仪和光声气溶胶消光仪(PAX)对正常天气、沙尘过境和秸秆焚烧等三种大气状态下颗粒物进行监测,结果表明,引起气溶胶消光系数下降的主要是细颗粒物PM2.5沙尘天气时虽然颗粒物质量浓度大幅飙升,其颗粒物数浓度并未同时大幅上升,而秸秆焚烧时,不仅颗粒物质量浓度升高,颗粒物数浓度也达到优良天气时的两倍,粒径较小的积聚模态粒子是影响气溶胶光学性质的首要因素,也是秸秆焚烧导致能见度下降的主要原因。

江苏省城区VOCs污染特征及其关键活性物种识别

利用2019年8月13日—9月30日江苏省13个设区市离线监测的VOCs数据,对江苏省城区VOCs污染特征及其关键活性组分进行分析研究.结果表明,江苏省逐日VOCs的体积分数范围为8.83×10^-9~45.11×10^-9,表现为烷烃>芳香烃>烯烃>炔烃.江苏省13个设区市VOCs的体积分数为7.85×10^-9~30.52×10^-9,徐州市VOCs最高,这与徐州市监测点位置分布及其工业结构相关.全省13个设区市臭氧浓度处于优、良、轻度污染和中度污染时,VOCs总体积分数分别为14.96×10^-9、17.96×10^-9、25.85×10^-9和25.11×10^-9,臭氧浓度处于污染状态时的VOCs高于优、良状态,且炔烃占比随着臭氧污染程度的加重呈升高趋势,表明现阶段臭氧生成与人类活动关系密切.通过加权的方式筛选出间/对二甲苯、乙烯、甲苯、丙烯、异戊二烯、邻二甲苯等物种,它们是目前对江苏省城区影响程度较大且影响范围较广的关键活性物种.

南京某典型化工园区春季VOCs污染特征和臭氧生成潜势分析

利用2020年3月28日—5月3日南京某典型化工园区挥发性有机物(VOCs)离线监测数据,分析了园区内VOCs污染特征及臭氧生成潜势(OFP)。结果表明,春季园区φ(VOCs)范围为22.3×10^(-9)~892.6×10^(-9),82.1%频率的φ(VOCs)<100×10^(-9);VOCs组分占比表现为:烷烃>含氧挥发性有机物(OVOCs)>烯烃>卤代烃>芳香烃>炔烃>有机硫。高体积分数VOCs中烷烃和烯烃占比高于低体积分数VOCs,受园区内部储罐存储、运输、转运等过程产生的油气挥发及石油化工原料、合成材料的生产影响显著。不同时刻φ(VOCs)表现为夜间最高、早晨其次、下午最低的变化特征,这与园区内部VOCs排放累积、大气边界层抬升和大气光化学反应等因素有关。OFP值范围为166.2~6920.9μg/m^(3),56.0%频率的OFP<500μg/m^(3),低、高值OFP中贡献前10位的物质均以烯烃和芳香烃为主。

南京青奥会空气质量保障联合观测分析研究

2014年8月,为做好南京青奥会空气质量保障工作,江苏省环境监测中心联合中科院大气物理所、南京大学等36家单位,开展了为期一个月的空气质量保障联合观测,共获取监测数据5万多个,巡航观测里程超9 000 km,编制预报及分析报告87份,空气质量预报准确率达80%。结果表明,强力管控措施的实施,对缓解空气污染效果显著;通过联合团队观测方式,集中了产、学、研、用的技术优势和科研力量,带动了全省空气质量监测与分析能力的整体提升,为青奥会空气质量保障工作提供了强有力的技术支撑。

南京冬夏硫酸盐和硝酸盐对黑碳混合态的影响

采用单颗粒黑碳光度计(SP2)结合MARGA在线分析仪对南京地区冬季和夏季黑碳(BC)的质量浓度,以及硫酸盐,硝酸盐对其混合状态的影响进行了研究.结果表明,冬季和夏季南京地区BC质量浓度分别在1.01~14.5μg/m3和0.20~3.81μg/m3之间,均值分别为(4.39±2.66)μg/m3和(1.67±0.76)μg/m3,均呈现早晚高值的双峰型日变化特征.运用相对包裹层厚度Dp/Dc表示BC混合状态,冬季和夏季Dp/Dc分别在1.39~2.34和1.03~1.45之间,均值分别(1.81±0.21)和(1.24±0.08),Dp/Dc日变化特征与BC相反,冬季Dp/Dc日变化幅度较大.冬季Dp/Dc与SO42-和NO3-的相关性较好,Dp/Dc与NO3-的相关性高于其与SO42-的相关性,夏季则相反.冬季清洁时期BC以本地源排放为主,其混合状态受硫酸盐和硝酸盐影响较高,冬季重污染时期,受排放源以及区域传输的影响,Dp/Dc与SO42-和NO3-的相关性较低.

纳滤膜去除饮用水中Cr(Ⅵ)的应用研究

分别采用自制的芳香聚酰胺平板纳滤膜和某芳香聚酰胺平板纳滤膜商品处理模拟含铬饮用水,考察其处理效果及影响因素。结果表明:在Cr(Ⅵ)浓度为50～250μg/L、pH值为7左右、操作压力为0.5 MPa、温度为25℃的条件下,两种纳滤膜对Cr(Ⅵ)的截留效果均较好,出水Cr(Ⅵ)浓度均低于0.05 mg/L(GB 5749—2006的限值),且截留率均随Cr(Ⅵ)浓度的升高而下降,膜通量则基本不变;随着操作压力的增加,两种纳滤膜对Cr(Ⅵ)的截留率均呈上升趋势,膜通量也大幅增加;进水pH值越高,则纳滤膜对Cr(Ⅵ)的截留效果越好,但膜通量无明显变化。

冬季南京城市大气气溶胶吸湿性观测研究

气溶胶吸湿性不仅影响颗粒物非均相化学反应过程和大气能见度,且对云凝结核形成起决定性作用.本研究运用加湿串联拆分迁移分析仪(H-TDMA)对冬季南京城市大气气溶胶吸湿性进行外场观测研究.结果表明:吸湿增长因子概率分布函数(GF-PDF)呈双峰分布,峰值分别为1.000±0.010(弱吸湿峰)和1.400±0.035(强吸湿峰);在85%相对湿度条件下,不同粒径段(40、80、110、150、200 nm)弱吸湿组粒子数目占比(NFLH)随粒径的增大从40%降低至20%,而强吸湿组粒子数目占比(NFMH)却从60%增加到80%.弱吸湿组GF-PDF离散程度(σLH)在0.04~0.05之间,而强吸湿组GF-PDF离散程度(σMH)>0.1,说明强吸湿组粒子化学成分较复杂,外混合程度较高.对比各粒径段气溶胶吸湿性日变化规律发现,平均吸湿增长因子(GFmean)和NFMH均呈双峰特征,峰值分别出现在7:00和17:00左右.受夜晚边界层降低、强吸湿性组分非均相转化生成等影响,GFmean和NFMH夜间数值整体大于白天;受降水等气象条件影响,污染时段所有粒径段气溶胶的GFmean和NFMH均高于清洁时段.