荆门市PM_(2.5)中碳组分污染特征及二次有机碳评估

为研究荆门市PM_(2.5)中碳组分不同季节污染特征及二次有机碳生成,于2021年6月至2022年5月进行了为期1年的细颗粒物碳组分采样监测。利用OCEC分析仪对其质量浓度进行了分析,并利用最小相关系数法(MRS)对二次有机碳(SOC)进行了评估,结果显示:荆门市PM_(2.5)中TC均值为10.9μg/m^(3),占PM 2.5的14.2%,其中OC均值为8.8μg/m^(3),EC均值为2.1μg/m^(3);不同季节碳组分污染特征显示冬季OC、EC浓度水平最高,春夏季最低,而占比特征正好相反,说明相比冬季,春夏季碳组分对PM_(2.5)贡献较大;相关性及比值分析显示春季OC和EC相关性较好,夏季的相关性最差,OC/EC均值为4.5,符合机动车尾气及燃煤复合污染特征,各季节均存在不同程度的二次有机污染过程;SOC评估结果显示SOC对OC贡献春季>夏季>冬季>秋季。

重庆市主城区二次有机碳气溶胶污染特征研究

为研究重庆市大气PM_(2.5)中二次有机气溶胶污染特征,于2013年1—12月运用URG-3000ABC型中流量颗粒物采样仪连续同步采集重庆市主城区大气PM_(2.5)样品,选取OC/EC比值对PM_(2.5)中的SOC污染进行估算,结果表明,该市主城区PM_(2.5)中SOC年平均质量浓度为12.5μg/m3,占OC质量浓度的50.0%,占PM_(2.5)质量浓度的10.1%,SOC质量浓度为冬季>秋季>夏季>春季。机动车排放是SOC前体物的主要来源。

二氧化钛/多孔碳纳米纤维复合材料的制备及其光催化性能

为实现纳米二氧化钛(TiO_(2))的回收和重复使用,采用静电纺丝、高温煅烧和酸溶技术制备了多孔碳纳米纤维(PCNF),随后使用二次形核法将锐钛矿相TiO_(2)负载到其表面,得到具有光催化活性的TiO_(2)/PCNF复合材料。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、紫外-可见漫反射光谱仪等表征了TiO_(2)/PCNF复合材料的形貌结构、成分和光吸收性能,并测试了其对降解亚甲基蓝(MB)溶液的光催化性能。结果显示:复合材料的比表面积高达331.9 m^(2)/g,光照30 min后对MB溶液(5 mg/L)的去除率为98.6%,光照60 min后对MB溶液的去除率可达99.6%,均高于同等TiO_(2)含量的对比组;重复使用5次后,其对MB溶液的去除率仍然保持在95.0%;PCNF是一种性能优异的光催化载体材料,它不仅能够实现对纳米TiO_(2)的固定和回收,而且能提高TiO_(2)的光催化性能。

天津市区夏季碳气溶胶特征及改进的二次有机碳估算方法

为更加准确地估算环境受体PM_(2.5)中SOC(二次有机碳)的质量浓度,于2015年6—8月利用在线监测仪器同步采集小时分辨率的PM_(2.5)及OC(有机碳)和EC(元素碳)样品数据,分析碳气溶胶的变化特征,并尝试运用改进的EC示踪法估算ρ(SOC).结果表明:天津市区夏季ρ(PM_(2.5))为(70.9±46.0)μg/m3,ρ(OC)和ρ(EC)分别为(7.6±3.1)(2.2±1.5)μg/m3,占ρ(PM_(2.5))的11.8%±4.6%和3.1%±1.4%,OC/EC(质量浓度之比,下同)的平均值为4.0±2.0.ρ(OC)与ρ(EC)之间的Pearson相关系数(R)仅为0.66,说明OC和EC的来源较为复杂,SOC的产生可能是重要影响因素.ρ(NO2)与OC/EC呈显著负相关(R=-0.47,P<0.01),并且OC/EC(4.0)相对较低,说明天津市区机动车可能对碳气溶胶具有重要影响.ρ(SO2)与ρ(OC)、ρ(EC)的相关性较低(R均为0.33,P均小于0.01),说明天津市区碳气溶胶可能受燃煤源的影响较低.改进的EC示踪法主要是利用O3和CO、EC作为光化学反应和一次源排放的指标,并结合ρ(OC)、ρ(EC)和OC/EC的变化特征,逐步筛选一次排放源主导的时间段的ρ(OC)和ρ(EC)数据,然后利用最小二乘法拟合获得ρ(OC)和ρ(EC)的线性方程,最后进行ρ(SOC)和ρ(POC)(POC为一次有机碳)的估算.天津市区夏季ρ(SOC)的平均值为(2.5±2.0)μg/m3,分别占ρ(OC)和ρ(PM_(2.5))的28.8%±15.0%和3.7%±3.6%;ρ(POC)的平均值为(5.2±1.7)μg/m3,分别占ρ(OC)和ρ(PM_(2.5))的71.2%±15.0%和8.1%±5.2%,说明天津市区夏季有机碳的主要来源是一次排放源.研究显示,相比于EC示踪法,改进的EC示踪法估算的ρ(SOC)明显降低,ρ(POC)明显升高.AT(大气温度)对ρ(SOC)的影响较为显著,而WS(风速)对ρ(POC)的影响较为显著.

PM_(2.5)中二次有机气溶胶的组成及其对有机碳的贡献

运用气相色谱/质谱(gas chromatography-mass spectrometry,GC/MS)对浙江一中学夏季PM_(2.5)样品进行了分析,研究了各二次有机气溶胶(secondary organic aerosol,SOA)示踪物的浓度水平及SOA形成的影响因素,并利用示踪物产率法分析了二次有机碳(secondary organic carbon,SOC)对有机碳(organic carbon,OC)的贡献.结果表明:异戊二烯SOA示踪物在总SOA示踪物浓度中所占比重较大,达到31.3%~52.2%,其中2-甲基甘油酸是主要的异戊二烯SOA示踪物;而α-蒎烯SOA示踪物所占比重最小,仅占总SOA示踪物浓度的16.4%~35.8%.甲苯SOA示踪物的浓度范围为6.49~12.60 ng/m^3,高于上海宝山和中国香港地区,低于北京和广州地区.甲苯SOC对OC的贡献率为11.5%~17.7%,是SOC的重要组成部分,表明人为源排放是当地大气污染的重要来源.另外,各示踪物浓度以及总SOC浓度都与O_3浓度呈显著正相关,表明O_3对SOC的形成具有重要影响.

关中地区秋冬季颗粒物二次有机碳的估算

2017年9月4日~2018年1月19日期间分别在关中地区的5个主要城市西安(XA),渭南(WN),铜川(TCH),宝鸡(BJ),咸阳(XY)设置采样点进行PM2.5,PM10颗粒物手工采样观测,采用热光透射法(TOT)分析碳组分,最小值法估算二次有机碳(SOC)浓度,结果显示PM2.5与PM10中SOC平均浓度分别为(7.44±5.54),(9.62±7.49)μg/m^3,一次有机碳(POC)平均浓度分别为(7.04±2.59),(9.33±4.33)μg/m^3,不同粒径颗粒物中SOC各点位的浓度值分布表现基本相同为XY>XA>WN>BJ>TCH.PM2.5中SOC含量为8.76%,OC占比为48.03%,PM10含量为6.28%,OC占比为48.09%,季节分布均呈现为秋季低冬季高,关中地区SOC污染严重.后向轨迹聚类分析结果显示污染气团传输主要是关中地区局部污染和西北,东北方向传输,其中局部污染轨迹的数量占比较多,浓度较高.低空传输与近地面风向风速及污染物分布存在差异,结合关中地区盆地地形,静风频率高,边界层低等多种因素造成颗粒物中SOC浓度较高,其中BJ点位易受到东北气团的污染物传输累积.

二次盐水中总有机碳的测定

介绍采用Multi n/c-2100检测仪,利用高温催化燃烧氧化-非色散红外探测原理测定盐水中的总有机碳的方法以及测定中的注意事项。

成都碳质气溶胶变化特征及二次有机碳的估算

利用2020年6月~2021年5月在成都市观测的碳质气溶胶小时分辨率数据,分析了气溶胶中总碳(TC)、有机碳(OC)、元素碳(EC)和二次有机碳(SOC)的变化特征.结果表明:观测期间m(TC)、m(OC)、m(EC)和r(OC/EC)的年均值分别为(9.5±4.4)μg/m^(3),(6.4±3.2)μg/m^(3),(3.2±1.1)μg/m^(3),2.2±0.5.成都m(TC)、m(OC)、m(EC)均表现冬为季最高((15.8±8.2),(11.1±5.8),(4.6±2.5)μg/m^(3)),春秋次之,夏季最低((6.1±0.9),(4.5±2.0),(2.7±1.4)μg/m^(3))的特征.r(OC/EC)季节均值(1.9~2.6)以及四个季节的m(TC)、m(OC)、m(EC)呈现早(07:00~09:00)晚(22:00~01:00)“双峰”的日变化特征,表明机动车排放源对成都碳质气溶胶的影响较大.春夏季OC与EC的相关性小于秋冬季,表明春夏季OC、EC来源差异较大.由EC示踪法和最小相关性法得到m(SOC),r(SOC/OC)在夏季最大(40.4%),冬季最小(27.3%).春、夏季SOC与O3呈显著正相关,表明较强的光化学反应对SOC生成有重要贡献.选取各季节连续高m(TC)时段与季节平均作对比,发现碳质气溶胶有明显夜间积累过程,夏季高浓度时段二次生成使得m(OC)增长显著高于m(EC),r(OC/EC)也迅速上升.

大气微粒二次有机碳形成特性研究

悬浮微粒为空气污染主要项目之一,且PM1(气动直径小于1 μm之微粒)为引起呼吸道各种病变的最主要污染,因此了解大气环境悬浮微粒之来源与特性,是保护人民健康及空气品质的首要工作.本研究分别于高雄市小港(都会区)与台东县太麻里(郊区)进行大气悬浮微粒测定,量测大气悬浮微粒中PM1及PM10之质量浓度与分布,并利用元素分析仪分析微粒中之有机碳(organic carbon,OC)与元素碳(elemental carbon,EC)含量.分析研究期间所得样本结果显示,都会区PM1及PM10有机碳(OC)及元素碳(EC)之浓度均较郊区高,且OC浓度又比EC高;而郊区PM1及PM10之OC及EC之含量较都会区之含量高.若以最小比值估计法OCsec=OCtotal-(OC/EC)minxEC,可估算都会区大气微粒PM1及PM10有机碳成分中约有30.4%及33.0%,郊区之PM1及PM10有机碳成分中则约有40.1%及17.6%,为挥发性有机物气固相传输所形成之二次有机碳组成,结果显示较细微粒(PM1)二次有机碳之含量较高,且郊区大气中亦有相当比例之二次有机碳组成.

燃烧法与湿式氧化法检测二次盐水中总有机碳的对比

利用高温催化氧化法与100℃过硫酸盐氧化法测定二次盐水中的总有机碳,比较了采用两种氧化方式测定总有机碳的结果,并得出结论:两种测定形式对盐水系统的有机碳氧化转化率基本相同,数据稳定,平行性较好;两种方法均可用于氯碱二次盐水的总有机碳检测。

大气中二次有机气溶胶估算方法研究进展

大气中二次有机气溶胶产生于光化学反应或挥发性及半挥发性有机物的气-粒转化,目前没有直接测定二次有机气溶胶的方法,一般采用间接方法估算二次有机气溶胶的贡献。通过分析对比各种二次有机气溶胶估算方法的优缺点及应用条件,认为EC示踪法操作简单,参数容易获得,但参数的不确定性高;化学迁移模型法能详细反映二次有机气溶胶形成情况,但所需参数不易获得;有机物受体模型示踪法,不需要模拟复杂的情况,但难于保证成分谱的准确性及可靠性。因此,在选择估算方法时应充分考虑到各种方法的局限性及适用范围,将试验观测与环境空气质量模型联合用于二次有机气溶胶估算应成为今后重要的发展方向。

芳香化合物生成二次有机气溶胶的光学性质研究进展

芳香化合物是二次有机气溶胶(SOA)的一类重要前体物,其在大气中的氧化可以生成具有光吸收特性的棕色碳。因此,理解芳香化合物所生成SOA的光散射、光吸收、反照率等光学性质对于定量研究其对空气质量、能见度和气候变化的影响具有重要意义。系统总结了实验室研究中单环芳香烃、含氧芳香化合物、多环芳香烃三类典型芳香化合物所生成SOA的光学性质,分析对比了文献关于光散射和光吸收参数的异同,归纳了多种环境因素对SOA光学性质的影响,并展望了该方向未来的重点研究领域。

济南市钢铁集聚区大气细颗粒物中碳组分污染特征

为分析钢铁集聚区大气细颗粒物(PM_(2.5))中碳组分的污染特征,对济南市钢铁集聚区和市区秋季(2020年10月15日至2020年10月24日)、冬季(2020年12月18日至2021年1月7日)和春季(2021年4月23日至5月2日)环境空气中PM_(2.5)进行手工采样,利用热光碳分析仪测定了PM_(2.5)中有机碳(OC)和元素碳(EC)的含量.结果表明,钢铁集聚区秋季OC和EC质量浓度范围分别为5.79—12.56μg·m^(−3)和1.34—3.44μg·m^(−3);冬季OC和EC质量浓度范围分别为3.92—55.54μg·m^(−3)和0.38—11.39μg·m^(−3);春季OC和EC质量浓度范围分别为2.14—4.70μg·m^(−3)和0.19—1.33μg·m^(−3),呈现显著的季节变化,表现为冬季>秋季>春季.钢铁集聚区冬季PM_(2.5)中OC和EC占比最高,分别为28.11%和5.36%,春季OC和EC占比最低,分别为9.82%和1.76%.钢铁集聚区秋季和冬季OC(EC)质量浓度均高于市区,分别是市区的2.12(2.68)、2.27(4.27)倍,表明钢铁集聚区秋冬季PM_(2.5)的污染状况比较严峻.在以PM_(2.5)为首要污染物的不同污染等级下,均为碳组分OC4和EC1的占比最高,分别占PM_(2.5)的9.0%和7.5%,是碳组分的主要贡献组分.钢铁集聚区春季、秋季和冬季SOC的浓度分别为1.09、1.79、10.80μg·m^(−3),分别占OC质量浓度的35.39%、19.02%和37.00%,表明钢铁集聚区冬季比其他季节二次有机污染较严重.由因子分析可知,钢铁集聚区碳组分主要来源于钢铁工业烧结等工序燃煤和柴油车尾气排放.研究成果为济南市钢铁集聚区周围环境空气质量改善措施的制定提供技术支撑.

汾河平原城市秋冬季PM_(2.5)中碳质组分特征及来源解析

碳质组分是PM_(2.5)中的重要组成部分,对气溶胶辐射强迫、全球温室效应、能见度和人体健康等方面都有重要影响,因此对其特征及来源进行分析具有重要意义.本研究以汾河平原城市为研究对象,采集2020年11月—2021年1月PM_(2.5)样品,采用热/光分析仪分析PM_(2.5)中的碳质组分,并通过PMF模型对该地区碳质组分的来源进行解析.结果表明,采样期间PM_(2.5)浓度较高的为晋中(82.1μg·m^(-3)),运城(79.6μg·m^(-3))和临汾(74.4μg·m^(-3));有机碳(OC)浓度较高的为运城(11.2μg·m^(-3))和临汾(11.0μg·m^(-3)),元素碳(EC)浓度较高的为晋中(6.0μg·m^(-3))和运城(4.7μg·m^(-3)).各城市二次有机碳(SOC)浓度较高的为运城(3.0μg·m^(-3)),三门峡(2.5μg·m^(-3))和临汾(2.5μg·m^(-3)),但三门峡(40.3%)和吕梁(32.4%)的SOC占OC比例较高.相关性分析表明,采样期间汾河平原城市的OC、EC和SOC与污染物SO_(2)、NO_(2)和CO浓度呈显著正相关,说明采样期间汾河平原城市受到燃煤、工业以及机动车排放的影响.源解析结果显示,汾河平原城市碳质组分主要污染源的贡献最大为燃煤源(25.5%),其次是柴油车排放源(22.5%)、汽油车排放源(22.3%)和扬尘源(18.3%),生物质燃烧源(11.4%)贡献最小.燃煤源是汾河平原城市碳质组分的主要贡献源,是该地区的重点管控源;此外机动车对汾河平原城市碳质组分的影响不容小觑,尤其是柴油车.本研究从浓度特征、城市变化及来源解析等方面揭示了汾河平原各城市碳组分的污染特征和污染来源情况,为在区域层面对PM_(2.5)的控制提供了数据支撑和管控思路.

南京市城区和郊区PM_(2.5)中碳质组分特征差异及来源分析

为比较南京市城区和郊区细颗粒物(PM_(2.5))中碳质组分特征及来源差异,利用碳组分在线监测仪器对2022年城区和郊区有机碳(OC)和元素碳(EC)进行连续监测。研究结果表明:(1)2022年南京市城区OC、EC质量浓度分别为(5.24±2.39),(1.27±0.62)μg/m^(3),郊区OC、EC质量浓度分别为(5.67±2.45),(1.32±0.70)μg/m^(3)。2022年OC和EC质量浓度水平分别较2014—2018年均显著下降。城区和郊区的OC、EC质量浓度均呈现冬季高、夏季低的特点。从日变化特征看,城区和郊区OC和EC质量浓度均呈现白天低、夜间高的特点,并且具有明显的峰谷值。(2)城区和郊区OC、EC均在冬季呈现良好的相关性,显著高于春季和夏季。根据碳质组分与气态污染物的关系以及ρ(OC)/ρ(EC)分析结果,城区和郊区均存在二次污染,机动车和燃煤是城、郊区的主要污染源,机动车源对城区影响大于郊区,燃煤源对郊区影响大于城区。(3)污染源的直接排放对南京市OC的质量浓度水平影响较大,郊区二次有机碳(SOC)质量浓度高于城区。城区需要重点关注机动车排放,郊区需要与周边区域协同治理燃煤、生物质燃烧等方面的污染排放。

南京市PM_(2.1)中有机碳和元素碳污染特征及影响因素

采用DRI Model 2001A热/光碳分析仪测定了2011年南京市区(南师)和郊区工业区(南化)大气气溶胶细粒子(PM2.1)中有机碳(OC)和元素碳(EC)的含量,并对两地的OC、EC污染特征进行了评价,分析了细粒子中含碳物质的来源.结果显示,在PM2.1中,南京市市区OC、EC的年平均浓度分别为12.79,3.18μg/m3,郊区工业区分别为13.44,3.74μg/m3,工业区污染更加严重.市区和工业区冬春季OC、EC含量较高且冬季OC、EC相关性较高,这与冬季燃煤量增加,并且受内陆西风及逆温的影响,污染物集中在南京市上空不易扩散有关;夏季两地OC、EC含量及相关性均达到最低,可能由于夏季降雨频繁,加上台风作用,稀释和清除了部分污染物.应用OC/EC比值法对市区和郊区工业区二次有机碳(SOC)含量进行了估算,两地均是夏季SOC占TOC比例最高,分别为46.63%、45.65%,SOC主要来自于光化学反应,可见在光照充裕、辐射强烈的夏季更加有助于SOC的生成.

石家庄市春节期间大气颗粒物有机碳和元素碳的变化特征

为研究石家庄市大气颗粒物的污染特征及其来源,于2013年2月6—19日春节期间在石家庄市采集大气颗粒物TSP、PM10、PM2.5样品,对其有机碳、元素碳进行分析测定。结果表明,石家庄TSP、PM10、PM2.5日平均质量浓度分别为389、330、245μg/m3,颗粒物污染严重;碳组分在颗粒物中占有较大比重,且随着粒径的减少,碳组分比重逐渐增加;存在不严重的次生有机碳污染;OC与EC的相关系数较高,说明两者有较为相似的污染源,主要为燃煤、机动车排放源。各种气象条件对PM2.5、OC、EC浓度和OC/EC的变化都有不同程度的影响。

厦门市冬季大气PM_(2.5)中有机碳和元素碳的污染特征

为探讨厦门市冬季大气PM_(2.5)含碳组成特征,于2014-12-10至2015-01-09同步采集了城区和郊区的PM_(2.5)样品。采用热光透射法分析了PM_(2.5)中OC、EC的质量浓度。结果表明,近年来厦门市PM_(2.5)、OC、EC的浓度表现出逐年降低的趋势。城区和郊区的OC平均浓度分别为9.77±1.87和9.17±2.42μg/m^3,EC平均浓度分别为1.87±0.73和2.43±1.10μg/m^3,与国内外其他城市相比,厦门市冬季大气PM_(2.5)中的OC、EC浓度均处于较低水平,人为引起的大气含碳成分污染相对较轻。城区和郊区的OC/EC值均大于2,SOC占OC比例分别高达34.96%、39.03%,厦门大气PM_(2.5)中的OC受到二次污染较严重。PM_(2.5)、OC、EC的分布规律表明,OC、EC受到了除天气条件以外的其他因素如OC和EC污染源种类、源强以及二次转化程度的影响。城区(R2=0.107 9)和郊区(R2=0.341 9)的OC与EC相关性不明显,初步判断厦门市冬季PM_(2.5)中OC和EC的来源较复杂,EC可能主要来自化石燃料和生物质不完全燃烧等一次排放源,OC则主要受到化石燃料燃烧和二次污染的影响,城区污染源还包括烹饪源以及生物质燃烧。

2011年冬季天津PM_(2.5)及其二次组分的污染特征分析

2011年11月—12月于天津城区和武清采集PM2.5样品,分析其中的二次水溶性无机离子(NH4+、NO3-和SO24-)、有机碳(OC)和元素碳(EC),估算二次成分浓度,并分析采样期间气象因素对一次持续重污染过程的影响.结果表明,天津地区冬季PM2.5污染严重、城区和武清PM2.5质量浓度平均值分别为166.9μg.m-3和180.0μg.m-3;城区样品中SO24-、NO3-和OC在PM2.5的比例依次为19.4%、16.7%和15.4%,武清样品中则为19.2%、15.5%和20.4%;二次组分占PM2.5质量浓度的47%(城区)和46%(武清),雾霾日二次组分含量明显高于非雾霾日;高湿和静小风等不利气象条件是造成PM2.5质量浓度持续增加以及二次组分浓度迅速升高的重要原因.

不同季节广东鹤山超级站大气颗粒物中有机碳(OC)和元素碳(EC)粒径分布研究

为了解鹤山大气含碳颗粒物的粒径分布特征,于2014年7月和2015年1月,以广东省大气超级监测站为观测平台,采用10级串联撞击式采样器MOUDI采集了鹤山市夏季和冬季的大气颗粒物,用美国Sunset有机碳/元素碳分析仪对其中的有机碳(OC)和元素碳(EC)进行了分析。结果表明,鹤山夏季和冬季PM、OC和EC均主要集中在小于3.2μm的粒径段。其中OC和EC在0.32~1.0μm粒径段浓度最大,夏季分别为(2.26±0.72)μg/m^3和(0.89±0.36)μg/m^3,冬季分别为(10.85±5.49)μg/m^3和(1.47±0.71)μg/m^3。晴天OC浓度明显在各个粒径段都大于雨天,而EC浓度在晴雨天变化不明显。灰霾天气PM、EC和OC在各个粒径段的浓度都大于优良天气。鹤山大气中的OC和EC相关性以及SOC质量浓度在不同天气情况下存在较大差异。