城市大气颗粒物中锑污染研究进展

随着工业化和城市化发展,高强度人类活动及锑化合物的广泛使用使城市大气环境中锑污染日趋严重。进入大气中的锑能长时间驻留并随大气环流进行长距离迁移造成跨区域污染。鉴于锑对人体的潜在毒性及致癌性,城市大气环境锑污染引起学术界和国家相关部门的高度重视,然而目前国内关于大气环境中锑的研究仍处于初期阶段。对城市大气颗粒物中锑的来源、污染特征、源解析等方面进行综述,在此基础上对大气环境中锑污染来源、迁移转化过程研究中的锑同位素应用前景进行展望,为进一步开展城市大气颗粒物锑污染研究、防治和环境管理提供参考。

莫高窟文物保存环境的大气颗粒物背景浓度及化学组成

大气颗粒物是潜在威胁遗址与文物的一种大气污染物,颗粒物沉降或吸附后覆盖文物表面细节,降低其审美价值,并带来进一步的物理或化学侵蚀。通过分析莫高窟开放洞窟(16窟、257窟)、非开放洞窟(320洞窟)和窟外大气中各粒径颗粒物(总悬浮颗粒物TSP、粗颗粒物PM_(10)和细颗粒物PM_(2.5))背景和典型沙尘天气质量浓度及其碳组分和水溶性无机离子组分含量,获得文物保存环境中大气颗粒物的质量浓度及化学组成。各观测季节内,非沙尘天气窟内TSP质量浓度介于48.4~60.0μg/m^(3),PM_(10)质量浓度介于13.3~61.3μg/m~3,PM_(2.5)质量浓度介于9.9~59.2μg/m^(3)。洞窟是否向公众开放对窟内颗粒物浓度水平和组成的影响不显著,开放和非开放洞窟颗粒物质量浓度的I/O比值多小于1,显示窟内颗粒物主要源于室外。窟内颗粒物化学组成中,地壳源矿物尘多占据主导地位,在沙尘频发的春季占比介于53.0%至80.7%之间,冬季占比介于17.1%~44.0%。其他化学组分中,细颗粒PM_(2.5)中碳组分和总水溶性无机离子含量占比明显高于TSP和PM_(10)。冬季窟内PM_(2.5)质量浓度低于春季,但碳组分和无机离子浓度值和含量占比均高于春季(除去春季16洞窟),冬季碳组分和无机离子含量占比高达60%,其中酸性组分含量占比和可达30%。对莫高窟大气颗粒物的控制不能忽视细颗粒浓度及其化学组成的潜在危害。

BP神经网络用于大气中颗粒物(TSP)预测的研究

通过对BP神经网络的构造分析,采用网络构建、初始化、训练等一系列步骤,形成网络预测系统。针对1999年至2001年的杭州市区大气中颗粒物(TSP)实测数值及大气环境数据,通过构建并选用合适的BP神经网络进行训练,结果表明BP神经网络用于大气污染的预测是可行的。

南宁市大气颗粒物TSP、PM_(10)、PM_(2.5)污染水平研究

20 0 2年在南宁市的 5个典型城市功能区内 ,共采集了 12 5个大气样品 (按季节分别采集 ) ,初步调查了大气中颗粒物TSP、PM1 0 、PM2 .5的污染状况。结果表明 ,南宁市 TSP、PM1 0 、PM2 .5的污染很严重 ,超标率分别为 67.5 %、82 .5 %、92 .5 %,对人体健康危害更大的 PM2 .5占到了 PM1 0 的 63 .5 %左右。重污染区 PM2 .

TSP-PM_(10)-PM_(2.5)-2型中流量大气颗粒物采集系统的开发和应用

自行开发并研制了 TSP-PM1 0 -PM2 .5-2型中流量 TSP、PM1 0 、PM2 .5大气颗粒物采集系统 ,是目前中国唯一可以采集 TSP、PM1 0 、PM2 .5样品并提供足够的样品量进行大气颗粒物化学成分分析的中流量大气颗粒物采集器。该系统精心设计和加工的限流孔可以保持完全固定的流量 ,保证切割粒径的稳定 ,减小采样的误差并方便操作。该系统已经成功地应用于 2 0多个城市和地区大气颗粒物的监测和研究中 ,为研究大气颗粒物的污染状况和来源提供了有效的技术手段和支持。

大气颗粒物中铅和砷元素质控滤膜的制备及其实际应用

为填补我国生态环境监测领域大气颗粒物滤膜介质质控样品空白,保障颗粒物组分分析结果的准确性,客观、真实地反映我国大气颗粒物中金属元素的检测能力和技术水平,以大气颗粒物中常见的铅、砷2种元素为代表,研究制备了大气颗粒物滤膜质控样品,利用实验室比对的方式,在全国范围内组织各级各类生态环境监测机构共119家实验室开展实际应用和验证。结果表明,研制的滤膜介质中2种元素的均匀性与稳定性较好,符合能力验证样品的要求。参加比对实验室铅、砷测试结果的精密度与标准方法一致,统计得出的稳健均值与样品制备浓度接近,表明研制的滤膜样品应用效果较佳。该滤膜制备成本经济、可操作性强,可考虑将其作为日常监测中颗粒物金属元素分析的质控样品使用。实验室比对评价结果显示,铅、砷的满意率分别为86.6%、80.7%,可见我国生态环境监测机构大气颗粒物中铅、砷2种元素检测技术水平整体较好。

石家庄市大气颗粒物TSP,PM_(10)和PM_(2.5)主要成分研究

为了研究石家庄市大气颗粒物TSP,PM_(10)以及PM_(2.5)中的主要成分,在不同季节分别采集了该市6个点位的颗粒物样品,对其主要成分的浓度与含量进行了分析。研究表明,TSP,PM_(10)以及PM_(2.5)中的主要成分为SO^(2-)_4,NO^-_3,NH^+_4,Al,Si,Fe,OC,EC等,这些主要成分在各粒径中呈现季节性变化的特点。春季以扬尘污染为主,冬季燃煤污染显著,夏秋季为复合型污染。市区6个点位主要成分的变化规律基本一致,"西南高教"与"西北水源"的颗粒物污染较为严重,可能与其周围污染源分布有关。

基于电感耦合等离子体质谱的大气细颗粒物的多维表征研究进展

大气细颗粒物(PM_(2.5))作为影响全球人群健康的主要污染物之一,在环境中高度动态且其化学组成、形貌特征及来源非常复杂。对复杂环境基质中PM_(2.5)关键组分的实时分析、粒径表征、精准溯源及原位识别等多维表征一直存在严峻的方法学挑战。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术具有高灵敏度、高通量、线性范围宽等优势,是分析PM_(2.5)的有力工具。近年来,ICP-MS技术在进样系统、碰撞反应池技术、单颗粒分析、多接收器检测技术、激光剥蚀联用技术等方面取得了快速发展,实现了对PM_(2.5)中关键组分的实时和原位分析,并能够对其粒径、数量和同位素指纹进行准确识别。为此,该研究综述了近年来ICP-MS技术在PM_(2.5)多维分析中的最新应用进展,总结了相应的原理及注意事项,并针对未来的研究进行了展望。为丰富PM_(2.5)溯源、转化及健康风险研究提供了参考。

不同粒径和来源大气颗粒物暴露与孕妇子痫前期发生风险的关联研究

目的:探究不同粒径和来源的大气颗粒物暴露对孕妇子痫前期发生风险的影响。方法:从北京市某城区妇幼保健院收集2014—2018年的产前检查记录;监测同期气象数据和空气动力学直径5~560 nm的大气颗粒物数浓度(PNC),并应用正定矩阵因子分解法进行颗粒物的来源解析。采用Logistic回归分析大气颗粒物暴露与孕妇子痫前期发生风险的关联效应。结果:孕前3个月和孕早期暴露于空气动力学直径5~200 nm的颗粒物与孕妇子痫前期的发生存在正相关关系。孕前3个月的25~100 nm、100~200 nm粒径段的大气颗粒物暴露水平每增加四分位间距(IQR)浓度,子痫前期的发生风险分别增加36%[比值比(OR)=1.36,95%CI(1.04,1.76)]和40%[OR=1.40,95%CI(1.12,1.76)];孕早期5~25 nm和100~200 nm粒径段的大气颗粒物暴露水平每增加IQR浓度,子痫前期的发生风险分别增加46%[OR=1.46,95%CI(1.15,1.83)]和40%[OR=1.40,95%CI(1.08,1.82)]。子痫前期发生风险与孕前3个月和孕早期的大气核模态颗粒和汽油车排放颗粒暴露存在显著关联。结论:大气颗粒物,特别是交通来源的细小粒径颗粒物暴露可增加孕妇子痫前期的发生风险。

太原市小店区不同粒径大气颗粒物(PM_(2.5),PM_5,PM_(10),TSP)浓度变化特征

对太原市小店区不同粒径的大气颗粒物(PM2.5,PM5,PM10,TSP)进行采集,并对其浓度变化特征进行详细分析,探讨了特殊天气对大气颗粒物浓度的影响.结果表明:在采样期间,不同粒径颗粒物的年平均浓度均超过了国家规定的二级标准.PM2.5,PM5,PM10,TSP随月份、季节的变化趋势基本一致,均为冬季最高,夏季最低.特殊气象条件对颗粒物的浓度影响较大.

北京5种典型风景游憩林的大气颗粒物吸滞特征

【目的】探究不同树种在叶片和冠层尺度上吸滞大气颗粒物的特征,解析相同污染背景下不同树种单叶和林分冠层对大气颗粒物吸滞特征的变异,为营建能够高效吸滞大气颗粒物的城市森林提供理论依据。【方法】对北京市五环路周围具有代表性的平原风景游憩林进行调查后,选择奥林匹克公园内5片典型风景游憩林(华山松-银杏混交林、毛白杨-白蜡混交林、旱柳纯林、毛白杨纯林、多树种复层针阔混交林)作为研究对象,采用洗脱称量粒度分析法得到各树种单位叶面积大气颗粒物吸滞量,通过叶面积指数计算每公顷各树种对不同径级颗粒物的吸滞量,依据各树种冠层占整个林分冠层的面积比例计算纯林或混交林单位面积林分对不同径级颗粒物的吸滞量。【结果】不同林分各树种叶片吸滞大气颗粒物的粒径分布特征存在显著差异,单位面积叶片颗粒物吸滞量在树种间的差异随颗粒物径级和林分类型有所改变。单叶尺度上,各树种对不同径级大气颗粒物的吸滞能力综合排序为银杏>圆柏>元宝枫>栾树>华山松>侧柏>白蜡>旱柳>毛白杨。不同林分冠层对大气颗粒物的吸滞能力差异明显,相差倍数高达20倍左右;各类型林分单位面积的大气颗粒物吸滞量大小不随颗粒物径级而变化,对所有径级颗粒物均为华山松-银杏混交林的吸滞量最高,然后依次为多树种针阔混交林、旱柳纯林、毛白杨-白蜡混交林和毛白杨纯林。【结论】本研究9个树种中,银杏、圆柏和元宝枫为高滞尘树种,栾树、华山松和侧柏为中等滞尘树种,白蜡、旱柳和毛白杨为低滞尘树种;能够对大气颗粒物进行高效吸滞的林分结构特征为含多个高滞尘树种+具有多层林冠+林木疏密相间,欲使城市森林发挥其大气颗粒物吸滞效能,需同时关注高滞尘树种选择及合理林分结构设计。

河南省大气细颗粒物暴露与小于胎龄儿的发病风险关系

目的:探讨大气细颗粒物(PM2.5)及其组分与小于胎龄儿(SGA)发病风险的关联。方法:基于国家免费孕前优生健康检查数据库2013年河南省的母婴数据进行分析,使用logistic回归模型分析孕妇妊娠各时期PM2.5及其组分暴露对SGA的影响。结果:在调整一般人口学资料、生活方式和健康行为、妊娠情况和环境温度变量后,以第一分位数PM2.5浓度为参照,孕早期、孕中期、孕晚期和全孕期暴露于第四分位数PM2.5浓度分娩SGA的风险分别增加58.2%(OR=1.582,95%CI 1.44~1.738)、35.4%(OR=1.354,95%CI 1.235~1.483)、30.1%(OR=1.301,95%CI 1.189~1.423)和45.9%(OR=1.459,95%CI 1.363~1.561)。以第一分位数浓度暴露为参照,全孕期黑炭、有机物、铵盐、硝酸盐和硫酸盐第四分位数浓度暴露与分娩SGA风险增加均有关(P<0.05)。结论:妊娠各时期孕妇避免PM2.5暴露均能降低SGA发生风险。

南京大气颗粒物化学组分的粒径分布和来源解析

大气颗粒物中化学组分的粒径分布与其来源、形成过程、环境及健康效应密切相关。而过去对不同季节颗粒物的粒径分布特征,以及不同来源对粗、细颗粒物的贡献的研究相对较少。于2022年12月(冬季)和2023年8月(夏季)在南京采集了大气分粒径颗粒物样品,分析了粗颗粒物(PM_(2.1-10))和细颗粒物(PM_(2.1))中碳质组分和主要水溶性无机离子的粒径分布和季节变化,运用正定矩阵因子分解模型(Positive Matrix Factorization,PMF)进行PM_(2.1-10)和PM_(2.1)的源解析。结果表明,在粒径分布特征上,冬夏两季有机碳(OC)、元素碳(EC)、水溶性有机碳(WSOC)的平均浓度呈双峰型分布。SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)的季节平均浓度均为双峰型分布。NH_(4)^(+)主要分布在细颗粒物中,季节平均浓度呈单峰型分布,冬夏季均在0.43-0.65μm出现峰值。在季节变化上,颗粒物中除Na^(+)和SO_(4)^(2-)外的主要化学组分浓度均在冬季高于夏季。冬夏两季Ca^(2+)、Mg^(2+)主要集中在粗颗粒物中。根据PMF模型解析结果,南京大气颗粒物主要有4类来源贡献,即交通源、二次生成、生物质燃烧和扬尘源。PM_(2.1)主要来自二次生成和生物质燃烧源,冬夏季分别贡献了65.7%和61.0%,其中冬季生物质燃烧和二次硝酸盐的贡献占主导地位,而夏季主要来自二次硫酸盐的贡献。冬季PM_(2.1-10)主要来自交通源(41.8%),夏季则主要来自生物质燃烧和硝酸盐的二次生成贡献(43.9%)。研究探讨了大气颗粒物的化学组分的粒径分布特征、季节差异及来源,可为制定有针对性的大气污染防控措施提供科学依据。

大气颗粒物重金属污染排放浓度及环保检测技术研究

为降低大气颗粒物中重金属污染检测的检测误差,针对大气颗粒物重金属污染排放浓度及环保检测技术进行研究。利用光纤激光器对向污染的气体中发射一定波长的光束,等待污染分子完成光纤吸收后,获得红外吸收光谱,再分析分子运动状态,提取光谱中包含的特征。获取大气中声波传输信号,并结合声传播波动方程,计算出重金属污染排放浓度。最后,依托于稳态工况法和标准污染物排放限值,得出环保检测结果。实验结果表明:所提技术的检测结果的相对误差保持在3%以下,可以准确反映大气重金属污染情况。

北方城市绿地对大气颗粒物浓度的削减作用对比研究

尽管城市绿地能够改善空气质量,但由于实践中缺乏统一的绿地分类系统,很难从优化绿地植被结构的角度出发调节城市空气质量。因此,为了探究北方城市不同绿地削减大气颗粒物浓度效果的差异,构建了一套融入植被结构因子和物种组成的绿地分类系统,基于该分类系统,在北京、西安、宝鸡选取了5类共同常见的植被结构绿地类型,通过卫星图像判读与实地监测相结合的方式,探究了不同本底环境、植被结构、植物多样性、气象因子和时间因子对大气颗粒物浓度(PM_(2.5)与PM_(10))的影响。结果表明:(1)城市绿地率对大气颗粒物浓度造成显著影响,绿地率越高的本底环境内颗粒物浓度越低,即多绿本底<灰绿参半本底<灰色本底;(2)植被结构和植物多样性水平显著影响绿地的滞尘能力,北方城市中半开敞绿地的滞尘能力最好,其次为半闭合绿地与闭合绿地,开敞绿地滞尘能力最弱,植物多样性的增加将导致绿地内颗粒物浓度增加;(3)不同植被结构绿地内的大气颗粒物浓度受气象因素的显著影响,随温度和风速的增大而减小,随湿度的增大而增大;(4)北方城市绿地大气颗粒物浓度存在明显的季节和日变化规律,一年内大气颗粒物浓度在夏季最低,冬季最高;一天之内颗粒物浓度在8:00—10:00最低。上述研究结果以期为今后不同本底环境下以削减大气颗粒物浓度为导向的北方城市绿地规划与设计提供理论依据和实践方法。

长春大气细颗粒物中多环芳烃的季节变化及健康风险评价

为研究长春大气细颗粒物(PM_(2.5))中多环芳烃(PAHs)的季节变化及健康风险评价,于2020年9月至2021年4月采集大气PM_(2.5)样品,测定PM_(2.5)中16种优先控制PAHs的浓度。结果表明,除二苯并(a,h)蒽外,其他15种PAHs均有检出,总质量浓度在0~198.00 ng/m^(3),平均值为67.80 ng/m^(3),呈冬季(平均值71.90 ng/m^(3))>春季(平均值70.50 ng/m^(3))>秋季(平均值55.20 ng/m^(3))的特征,PAHs的苯并(a)芘毒性当量季节变化明显,冬季(平均值4.40 ng/m^(3))显著高于秋季(平均值1.26 ng/m^(3))和春季(平均值0.38 ng/m^(3))。成人和儿童在冬季的平均终生致癌风险(ILCR)值分别为2.15×10^(-5)、2.43×10^(-5),显著高于秋季(成人6.18×10^(-6)、儿童6.98×10^(-6))和春季(成人1.84×10^(-6)、儿童2.08×10^(-6)),冬季大气PM_(2.5)中PAHs可能对人体存在一定致癌风险。

南京市大气颗粒物中重金属的健康与生态风险评价

大气颗粒物中的重金属不仅污染生态而且影响着人体健康,其化学形态和生物有效性对于评价健康和生态风险具有重要意义。对比探究了南京市工业区和市区细颗粒物(PM_(2.5))的生物有效性和总悬浮颗粒物(TSP)的生态风险,基于2016―2017年采集的工业区和市区的PM_(2.5)和TSP样品,分析了样品中Pb、Cd、Mn、Cu等元素。结果表明:(1)PM_(2.5)中Cd具有较高的生物可给性,对人体健康有较大的威胁,应严格控制其排放;(2)工业区TSP的重金属平均污染程度高于市区,其中Cd和Pb元素处于极强生态危害等级。

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.

大气颗粒物中水溶性离子的在线捕集与提取装置

大气颗粒物对空气质量、人体健康和气候变化有重要影响.水溶性离子是其重要组成部分,监测其浓度变化对于大气污染治理至关重要.但在一些采样环境艰苦的背景区域,需要稳定环境、充足电力和水源保障的在线离子分析仪很难满足监测需求.为了在小体积、低能耗条件下实现大气颗粒物中水溶性离子的高时频在线捕集和前处理,自主研发了一种基于膜累积采样法的系统和装置.该装置实现了样品采集和前处理的自动化、连续化,操作简单,制备高效,并对环境条件要求低.通过该装置,可以获得水溶性离子组分浓度的高时频变化规律,对于认识污染进程中排放源贡献和形成机制具有重要作用.