北京夏季SO2-NO2-O3的DOAS观测结果及变化特征

利用实施北京市奥运空气质量保障计划"北京市与周边地区空气污染物的输送、转化及北京市空气质量目标研究"项目的有利时机,2006年8月对北京城区空气污染物进行加强观测。文章利用SO2、NO2和O3等污染气体的差分吸收光谱仪(DOAS)的观测数据,初步分析这些污染气体的变化特征,得到了一些有价值的结果:2006年8月空气质量总体较好,但NO2和O3小时平均浓度有时超标;北京8月份主导风向是东南风,空气对流活动及降水可明显降低大气中的污染物浓度;NO2污染主要来自局地污染源排放,O3污染来自光化学反应和大气输送;DOAS观测结果与北京市环境保护局发布的空气污染指数间具有比较好的一致性。

汾渭平原大气SO2和NO2时空变化特征分析

汾渭平原能源结构以煤为主,清洁化利用水平偏低,煤烟型污染特征明显,全面了解汾渭平原二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)的时空变化特征对精准施策、综合治理具有重要的意义。基于卫星遥感数据,分析了2007—2018年汾渭平原SO2和NO2的柱浓度时间变化及空间分布特征,并讨论了社会经济因素对SO2和NO2柱浓度变化的影响。结果表明,汾渭平原SO2和NO2柱浓度均具有显著的周期性特征,总体表现为冬高、夏低,春秋季节次之,每个周期的波谷一般出现在7、8月,波峰一般出现在1、2月。SO2和NO2柱浓度的高值区主要分布在地形较为平坦的河谷平原地带。汾渭平原大部分地区SO2柱浓度均呈现出了下降趋势,其中洛阳东北部、运城盆地和渭河平原东部下降趋势最为显著,趋势系数可达−0.08—−0.1 DU·a^−1。NO2在各个区域的变化不尽相同,洛阳东北部和渭河平原下降趋势比较显著,趋势系数达到了−0.5×10^15—−1.4×10^15 mol·cm^−2·a^−1。而在太原盆地南部、吕梁大部分地区和临汾西部,呈现正的变化趋势,趋势系数为0.1×10^15—0.2×10^15 mol·cm^−2·a^−1。该研究可为汾渭平原开展有针对性的联防联控、协同治理提供科学依据。

宝鸡市春季PM2.5、PM10、SO2、NO2污染现状分析

收集PM_(2.5)实时监控网提供的2015年春季宝鸡市大气污染物浓度的实时数据,分析宝鸡市各监测点大气污染物PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2的日均值和月均值浓度变化特征以及各污染物的负荷系数。结果表明:各监测点大气污染物月平均浓度3—5月呈下降趋势,但整体的空气质量状况有待进一步提高;宝鸡市大气颗粒物呈区域性污染,各监测点之间的差距较小,而污染气体SO_2和NO_2具有点状污染特征;4种主要的大气污染物中,PM_(2.5)和PM_(10)的贡献率超过一半以上,但SO_2和NO_2同样不可忽视。

天山北坡河谷型城市大气NO2和SO2时空变化及影响因素分析

基于地基多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)于2017年1月—2018年12月在天山北坡城市监测并结合气象、工厂、车流量等因素分析天山北坡河谷型城市大气NO2和SO2污染状况,结果表明,同一时刻天山北坡河谷型城市大气NO2垂直柱浓度(VCD)高于SO2 VCD,均呈现中午低、早晚高的特征,且冬季>春季>秋季>夏季。在空间上,天山北坡河谷型城市的工厂、交通干道以及靠近天山山脉处的大气NO2 VCD较高。天山北坡河谷型城市地处谷底,易产生逆温层,大气污染物不易扩散。因城市布局的特点,每当西风盛行时,阜康市与乌苏市大气污染会加重,博乐市大气污染会降低,且外来气团携带的大气污染物会加重天山北坡河谷型城市的大气NO2和SO 2污染程度。产业类型不同对城市大气NO2和SO2的污染程度不同,第二产业为主的城市污染程度最严重,第三产业为主的城市污染程度次之,第一产业为主的城市污染程度最低。

四川省凉山州森林火灾NO2、CO和SO2释放时空动态变化分析

火灾是对森林危害最严重的灾害之一,森林火灾在破坏林区生态的同时,也会释放大量的污染物气体(CO2、CO、NOX、CXHY、SO2等),对当地空气质量有很大的影响,进而加重气候变化程度、危及人类健康。四川省是我国林业资源丰富、易发森林火灾的省份,近年四川省凉山彝族自治州已发生多起森林火灾事件。本文以凉山州为例,基于 NASA 的 FIRMS 近实时活跃火数据和 Sentinel 5P 卫星的近实时 NO2、CO 和 SO2对流层柱浓度数据进行火灾情况分析和气体浓度变化分析,主要探究 2020 年西昌市和木里县森林大火与这三种有害气体释放的时空动态变化关系。结果表明,NO2和 CO 的浓度在火灾发生后 14 天内有明显的上升且高浓度聚集区与发生火灾的山脉重合,但 SO2的浓度变化与山火的关联性不大,说明此次大火的硫化气体产物较少。研究结果也可为火灾后的空气质量治理工作提供参考。

2006─2010年环保重点城市主要污染物浓度变化特征

利用2006─2010年全国环保重点城市的空气质量日报数据,分析了大气ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(PM10)的变化特征.结果表明:从年际变化看,ρ(SO2)和ρ(PM10)呈下降趋势,ρ(NO2)变化不显著.从季节变化看,ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(PM10)均呈冬季高、夏季低的特征.从浓度谱分布看,全国大气中ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(PM10)分别集中在0～0.150、0～0.100和0～0.250 mgm3范围内,ρ(SO2)和ρ(PM10)谱峰区间逐渐向低浓度范围偏移,高浓度事件逐渐减少,表明SO2和PM10污染得到较明显的控制,而ρ(NO2)谱峰变化不大.从浓度变化看,山西ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(PM10)下降最明显,年变化率分别为-11.2、-3.6和-14.2μgm3;青海ρ(SO2)、山东ρ(NO2)和ρ(PM10)的上升趋势最明显,年变化率分别为4.4、2.7和4.5μgm3.

大气颗粒物和气态污染物的降雨清除效率及影响因素

降雨是大气污染物最重要的汇大气污染物影响雨水化学组成,定量化大气污染物的降雨清除效率能为大气污染的准确模拟和污染控制的人工干预提供重要科学依据。2014年9月29日-2015年1月12日,采样监测南昌地区降雨前后大气污染物,分析降雨状况,计算和比较降雨对不同大气污染物的清除效率,讨论不同因素对清除过程的影响,结果显示,降雨对大气污染物有清除作用,对不同污染物的清除效果不同大气颗粒物的清除效率高于气态污染物的原因是作用机制的不同3种气态污染物清除效率的区别是因为水溶性的差异;多天连续降雨使大气污染物的降雨清除效率呈下降趋势;降雨量与大气污染物的降雨清除效率呈正相关;降雨强度越大大气污染物的降雨清除效率越高;大气压因影响降雨量,而间接影响大气污染物的降雨清除效率相对湿度71.1%~93%范围内,相对湿度越大大气污染物的降雨清除效率越大。

云南13种乡土绿化树种对SO_2、NO_2气体反应的研究

采用人工模拟熏气的方法,研究了13种云南乡土绿化树种对城市SO2、NO2有害气体的反应。结果表明:云南红豆杉、长梗润楠、翠柏、滇润楠、麻栗坡含笑、南亚含笑、山玉兰对SO2气体的抗性弱,而云南含笑、脉叶虎皮楠、川滇三角枫对SO2气体的抗性最强,灯台树、川滇三角枫净化SO2的能力较强,其净化量分别为300mg.kg-1、700 mg.kg-1。NO2浓度为1.0 mg.m-3时,长梗润楠、云南含笑、云南拟单性木兰、云南红豆杉、麻栗坡含笑、灯台树叶片的N净化量依次为2 000 mg.kg-1、1 100 mg.kg-1、1 700 mg.kg-1、2 300 mg.kg-1、1 200 mg.kg-1、13 100 mg.kg-1。经综合比较:川滇三角枫对SO2气体具有较好的抗性和净化能力,而对NO2气体具有较好的抗性;云南含笑、云南拟单性木兰、脉叶虎皮楠等树种对SO2、NO2气体具有较好的抗性和净化能力。

红花荷等植物对SO_2和NO_2的抗性

为探讨红花荷等24种园林植物抗SO2和NO2污染能力,以2～3年生实生苗为材料,通过人工气候室的盆栽实验,研究不同质量浓度SO2和NO2混合气体对园林植物苗木叶片相对含水量(RWC)、叶绿素相对含量、细胞膜质透性、丙二醛(MDA)含量、超氧化歧化酶(SOD)活性和可溶性蛋白含量的影响。结果表明,随SO2和NO2浓度的增加,园林植物叶片细胞膜质透性和膜质过氧化产物变化规律基本一致,呈上升趋势;而SO2和NO2胁迫对叶片超氧化物歧化酶活性和可溶性蛋白质含量的影响规律不明显。采用隶属函数值法和聚类分析法对各指标测定值进行综合评价可知,黄槐和小叶紫薇抗污染能力强;红花荷、木棉、腊肠树、广宁红山茶、杜鹃红山茶、深山含笑、铁刀木和大花紫薇抗污染能力较强;红千层、澳洲火焰木、无忧树和穗花棋盘抗污染能力中等;红花羊蹄甲、红花风铃木、仪花、蓝花楹和黄花风铃木抗污染能力较弱;而美丽异木棉、复羽叶栾树、本地火焰木、宫粉羊蹄甲和樱花抗污染能力弱。

夏季降雨对大气污染物的清除影响

从南昌市环境监测站获取大气中主要污染物浓度,降雨量由APS-3A型降雨降尘自动采样器实际监测得到,分析了南昌市新城区2014年夏季降雨对大气污染物浓度的影响。结果表明：（1）中强降雨（日降雨量≥10 mm）对大气中的SO_2、PM_（10）和PM_（2.5）都有明显的清除效果,对SO_2、PM_（10）和PM_（2.5）的清除效率分别为14.3%～50.0%、20.2%～68.8%、20.0%～74.0%;〉1～〈10mm的降雨对SO_2、PM_（10）和PM_（2.5）也有一定的清除效果;≤1mm的降雨,对PM_（10）具有清除作用,但清除效率较低（2.3%～23.2%）,而对SO_2和PM_（2.5）清除效果不明显。降雨量对NO_2的浓度变化影响不大。（2）降雨对大气污染物的清除效率受降雨前污染物本底浓度的影响,污染物本底浓度很低时甚至会出现反弹现象。（3）降雨对污染物的清除效率除了受降雨量的影响外,其降雨场数和降雨累积时间对其也有一定的影响。

基于车载便携式DOAS对工业园区SO_2,NO_2和苯的走航观测

介绍了自行研发的便携式DOAS系统,该系统基于差分吸收光谱技术(differential optical absorption spectroscopy,DOAS),并结合了光纤光谱仪和多次反射池技术。通过采用SO_2标准气体和NO_2标准气体对系统的精确度及稳定性进行测试,利用该系统对铜陵市某工业园区的SO_2,NO_2和苯等污染成分开展了走航观测实验。结果表明,在整个测量期间,以上污染气体在近污染厂区显示了较高的浓度值,SO_2的最高浓度为5 023.2μg·m^(-3),NO_2为2 195.2μg·m^(-3),苯为162.5μg·m^(-3)。在吸收光程为12.6m时,系统对SO_2,NO_2和苯的最低检测限分别为67.0,169.9和30.6μg·m^(-3)。该便携式DOAS系统可为工业园区气体泄漏、无组织排放等气态污染物的应急性及监督性监测和评估提供便捷、有效的技术手段。

北京市空气污染物对过敏性鼻炎的影响研究

以2009年3月19日至2010年3月18日间北京医院耳鼻喉—头颈外科的过敏性鼻炎(AR)门诊就诊病人观测为基础,结合北京市空气质量,探讨空气质量与AR的关系。结果表明,AR患者的人数均随年龄的增长呈现先增加后减少的趋势,以中青年龄段(21～50岁)人数最多。春、秋季是过敏性鼻炎的易发时期,夏、冬季发病率相对较低。AR日就诊人数的时间变化趋势与空气中PM10,SO2,NO2的浓度变化具有一定的时间对应性,在观测的上半期内尤为明显,表明在短期内空气中PM10,SO2,NO2浓度的增加会直接影响AR的发生与症状加重,并导致就诊人数增加。

2014年北京奥体中心空气质量演变特征

利用中国环境监测总站发布的实时大气环境监测资料,选择北京国家奥林匹克体育中心(下称北京奥体中心)为研究对象,分析了2014年全年北京奥体中心空气质量演变特征.结果表明:12014年全年北京奥体中心首要污染污染物为PM_(2.5),其次是NO_2,而PM_(2.5)和PM10出现中度污染以上的污染事件主要集中在冬季和春末秋初;2PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、O_3和CO等主要污染物的年均质量浓度分别为89.75、141.12、21.83、64.26、48.60和1 210μg/m^3.其中年均ρ(PM_(2.5))是GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值(35μg/m^3)的2.6倍,年均ρ(PM10)也是其二级标准限值(70μg/m^3)的2.0倍,年均ρ(SO_2)略高于其一级标准限值(20μg/m^3),而年均ρ(NO_2)则高于其标准限值(40μg/m^3);3北京奥体中心全年逐月ρ(SO_2)/ρ(NO_2)都小于1.00,年均值为0.37,反映出北京目前硝酸型污染特征越来越明显;4针对不同污染等级下各类污染物质量浓度的分析结果显示,严重污染时ρ(PM_(2.5))和ρ(PM10)平均值分别高达324.75和494.98μg/m^3,分别是世界卫生组织(WHO)《空气质量准则》推荐24 h平均浓度准则值的13和10倍,其浓度如此之高会对人体健康造成严重危害;5ρ(PM_(2.5))年均24 h变化趋势表明,ρ(PM_(2.5))具有明显的日变化特征,出现2个峰值,高峰值出现在午夜时分(23:00—翌日01:00),次高峰值出现在上午(09:00—11:00),最低值出现在下午(15:00—17:00),次低谷值则出现在凌晨(05:00—07:00),说明ρ(PM_(2.5))除与混合层高度日变化特征密切相关外,还与人们的日常生活有一定联系.

中国环渤海地区SO_2和NO_2干沉降数值模拟及影响因子分析

利用耦合了Wesely大叶阻力干沉降模型的嵌套网格空气质量预报系统NAQPMS,对环渤海地区SO2和NO2的干沉降敏感因子、干沉降通量、空气质量进行模拟分析.结果表明,大气稳定度、太阳辐射、季节、下垫面类型为干沉降的主要敏感因子.大气越稳定,干沉降速率越小.太阳辐射越强,干沉降速率越大.SO2早秋干沉速率最小,冬季最大;NO2春、夏、早秋、晚秋的干沉降速率大致相同,冬季最小.SO2的干沉降速率在水面上较大,在沙漠上较小;NO2的干沉降速率在农田上较大,在水面上较小.由于不同敏感因子的共同作用,使得环渤海大部分地区SO2干沉降通量密度为0.05~0.25 g/（m2 s）,NO2干沉降通量密度均为0.05~0.30 g/（m2 s）,高值区均主要分布在河北南部、山东西北部以及辽宁中部的部分地区.干沉降通量密度从大到小依次为秋季、春季、冬季和夏季,白天干沉降通量密度普遍大于夜间,且在渤海海面上也有一定的干沉降通量.由于干沉降、源排放、输送等作用的共同影响,使得环渤海地区SO2平均浓度为（5~20）10-6,NO2平均浓度大致在（20~60）10-6,高值区主要出现在河北南部、山东西北部以及辽宁中部的部分地区.夏季个别地区浓度较高,大部分地区浓度较低,春、秋、冬3季大部分地区浓度较高.

北京市大气SO_2、NO_2和O_3的激光雷达监测实验

目前监测网中大部分SO2、NO2和O3监测设备为地基点式仪器。该种设备不能获得大气SO2、 NO2和O3的空间分布信息。 SO2、NO2和O3的空间分布数据在习惯上一般是通过球载探测仪来获取。但通过球载仪获得的数据时间和空间分辨率都较差。中科院安徽光机所已开发研制完成了车载测污激光雷达系统。该系统能进行大气SO2、NO2和O3进行三维空间扫描测量。利用该系统2001年12月27日至2002年 1月27日期间于北京市进行了大气SO2、NO2和O3的监测实验,首次给出了北京市近地面层大气SO2、 NO2和O3的激光雷达测量数据。测量数据与地面仪器的监测数据进行了比较,结果表明车载测污激光雷达系统的测量数据是合理可靠的。

SO_2和NO_2胁迫对红花荷等植物光合生理影响及抗性评价

为探讨红花荷(Rhodoleia championii)等12种园林植物抗SO2和NO2污染能力,以1～2年生实生苗为材料,通过人工气候室的盆栽实验,研究不同SO2和NO2混合气体胁迫对园林植物苗木光合参数和相对叶绿素含量的影响,并利用隶属函数法及系统聚类分析法对其抗SO2和NO2污染能力进行了综合评价。结果表明,植物叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和相对叶绿素含量基本上随着SO2和NO2胁迫的加剧而逐渐降低,但水分利用效率受净光合速率和蒸腾速率变化的影响规律不明显。综合隶属函数和聚类分析可知,红花荷和红千层(Callistemon rigidus)抗污染能力强,杜鹃红山茶(Camellia azalea)和粉红羊蹄甲(Bauhinia blakeana)抗污染能力较强,红花银桦(Grevillea robusta)和无忧树(Saraca divespierre)抗污染能力中等,大叶紫薇(Lagerstroemia speciosa)、金花风铃木(Tabebuia chrysantha)和腊肠树(Cassia fistula)抗污染能力较弱,而本地火焰木(Spathodea nilotica)、复羽叶栾树(Koelreuteria bipinnata)和樱花(Prunus serrulata)抗污染能力弱。研究结果为火电厂、陶瓷厂、钢铁厂、石化厂等重度酸污染地区植物选择提供参考。

MM5/WRF气象场模拟差异对CMAQ空气质量预报效果的影响

评估了为公共多尺度空气质量模式(CMAQ)提供气象输入场的第五代NCAR/Penn State中尺度(MM5)模式与天气研究和预报(WRF)模式模拟的多种气象要素的准确性;比较了2个模式提供的气象场对华北地区SO2和NO2源同化反演效果及其质量浓度预报的差异;分析了相对湿度和边界层高的变化对ρ(SO2),ρ(NO2)预报的影响及其物理机制.结果表明:WRF模式模拟的各气象要素准确性优于MM5模式,其中MM5模式对相对湿度和边界层高度的模拟值与实测值的偏差较明显,而WRF模式的模拟值与实测值较接近;相对湿度和边界层高度参数是影响CMAQ空气质量预报的关键气象要素,这2个参数的变化对ρ(SO2)和ρ(NO2)的预报有显著影响,因此,对2个参数的改进可显著减小预报误差;ρ(SO2)模拟误差减小的主要原因是垂直输送和质量调整过程对ρ(SO2)的贡献减小;而ρ(NO2)模拟误差减小的主要原因是化学反应过程对ρ(NO2)的贡献明显减小.

春节期间燃放烟花爆竹对西安市大气主要污染物质量浓度的影响

使用2002—2007年西安市环境监测站监测的5个功能区PM10、SO2和NO2污染物日平均质量浓度和2006年、2007年时平均质量浓度资料,分析了春节期间西安城区及郊区主要污染物近地面质量浓度的时空变化特征。结果显示:6年的PM10、SO2和NO2的春节期全市日平均质量浓度的平均值分别为0.2172mg/m3、0.0678mg/m3和0.0417mg/m3,比春节前偏高54.3%、35.8%和14.5%,比春节后偏高73.6%、21.6%和37.8%;城区小寨PM10和SO2日平均质量浓度最大值分别达0.375mg/m3和0.303mg/m3;PM10时平均质量浓度最大值出现在郊区的草滩,高达0.759mg/m3,SO2时平均质量浓度最大值出现在城区人口稠密的聚居区小寨,高达0.343mg/m3。表明烟花爆竹燃放可导致近地面空气中PM10、SO2和NO2质量浓度上升,郊区的PM10上升最为显著,而城区PM10和SO2质量浓度上升均较为明显;且烟花爆竹燃放对近地面污染物质量浓度的短时贡献可大大超出现有污染源的贡献,造成严重的大气污染。因此,春节期间有必要限制西安市烟花爆竹的燃放。

西安市大气污染物浓度特征及影响因素分析

以西安市环境监测站公布的2010—2012年大气污染物数据作为分析资料,结合各监测点所处位置和年际间的污染物浓度数据差异,分析2010—2012年间西安市大气污染物随时间和空间的分布特征,并进行了污染状况与风向风速、降雨、雾霾天气及冬季采暖等因素的关联性分析。结果表明,PM_(10)是西安市的主要空气污染物,其次是NO_2、SO_2。SO_2污染状况呈下降趋势,2010(43.2±26.0μg·m^(-3))>2011(42.3±35.2μg·m^(-3))>2012(40.2±25.6μg·m^(-3));NO_2浓度变化趋势与SO_2有所不同,呈先下降后增高的趋势,2010—2011下降9%,2011—2012升高2.7%;PM_(10)的变化趋势与NO_2相同,2010(123.8±20.8μg·m^(-3))>2012(118.8±40.8μg·m^(-3))>2011(118.4±37.9μg·m^(-3))。时空分布特征显示西安市大气污染物浓度夏季最低,冬季、春季最高;高压开关厂、高新西区污染较重,草滩、兴庆小区污染较轻。降雨量、风向风速都能影响大气污染状况,NO_2与风向风速的相关性最强,PM_(10)与降雨量的相关性最强,小雨更有利于PM_(10)去除。扬尘天气会使PM_(10)浓度剧增4倍左右,但对SO_2和NO_2浓度没有太大的影响;雨天SO_2,NO_2,PM_(10)的浓度都低于非下雨天的浓度;采暖季污染重于非采暖季,其中SO_2的浓度受采暖的影响最大,其次是PM_(10)最小的是NO_2。

春节除夕燃放烟花爆竹对环境空气质量影响分析

结合2003—2014年南京城区春节除夕前后主要空气污染物监测数据,分析烟花爆竹集中燃放时空气污染指数及PM10、SO2、NO2质量浓度的变化趋势。指出除夕燃放烟花爆竹会引起PM10、SO2、NO2质量浓度上升,在大气扩散条件不佳的情况下影响了环境空气质量。建议在大中城市城区采取适当的禁放措施,并加快研制安全环保型的烟花爆竹替代产品。