济南市区黑碳污染变化特征及来源解析

黑碳(BC)作为细颗粒物(PM2.5)的重要来源之一,探究其变化特征及来源对PM2.5管控具有指导意义。为了研究济南市区大气黑碳颗粒物污染变化特征及来源,于2020年1月-2021年12月在济南市区选择市中心站(1#)利用Magee公司AE33型黑碳仪对黑碳浓度展开了在线连续观测,还开展了PM2.5、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)质量浓度的同步在线观测,获得了市区黑碳浓度变化特征,探究了BC与主要大气污染物的关系,并结合省中心站(2#)BC监测,定量解析了济南市区BC排放来源的日变化特征,同时选取典型污染过程研究不同排放源黑碳的传输影响。结果表明,整个观测时段1#BC平均质量浓度为(1.86±1.21)μg·m^(-3),BC与PM2.5和CO呈正相关关系。BC质量浓度呈现明显的年、季节、周和日变化特征,2021年BC较2020年下降约0.28μg·m^(-3),下降比例为14%,BC质量浓度春(1.47±0.51)μg·m^(-3)<夏(1.60±0.43)μg·m^(-3)<秋(1.99±0.77)μg·m^(-3)<冬(2.48±1.17)μg·m^(-3);BC受交通早晚高峰的影响呈现双峰型日变化特征,春夏季周末浓度高于工作日,具有比较明显的“周末效应”。源解析结果表明,交通排放为BC主要来源,2020年和2021年BC交通源贡献均值占比(BCtraffic/BC)夏(0.81)>秋(0.79)>春(0.76)>冬(0.67),不同季节BCtraffic日变化特征也证实了交通源对BC贡献占主导作用,2#省中心站与1#市中心站变化相似,但受交通流量与工业源影响BC浓度通常高于1#市中心站,典型PM2.5污染期间BC除受近距离局地排放源影响外,还有济南北部、德州市和河北衡水市传输影响。风场对BCtraffic和BCnontraffic浓度的影响显示该站点以周边源排放为主,BCtraffic受西南方向的旅游路隧道及东北方向舜华路等交通繁忙路段排放影响明显。

突发性中尺度暴雪过程大气污染特征与潜在源区研究

针对济南市大气污染情况,分析突发性中尺度暴雪过程大气污染特征与潜在源区。基于2020年1月7日济南市气象和环境监测数据,通过皮尔逊积差相关系数法分析污染物之间、污染物与气象要素之间相关关系。经分析可知:暴雪对大气污染具有一定清洗能力,颗粒污染物浓度与气体污染物浓度之间存在一定同源性,污染物与不同气象要素也存在正向或负向相关关系,证明暴雪导致的气象要素改变对大气污染扩散具有一定意义。采用潜在源贡献因子分析法和浓度权重轨迹分析法测得本地源为济南市PM_(2.5)浓度贡献最高源区,表明PM_(2.5)高贡献与聚集性工业活动相关。

长沙市气流传输特征及其对大气环境的影响分析

利用HYSPLIT气流轨迹模型和GDAS全球资料同化系统数据,文章计算了长沙市2016-2019年区域逐时的72 h气流后向轨迹并进行了轨迹聚类,结合监测数据分析了大气污染物浓度及气象因子受气流传输的影响规律,进一步采用轨迹权重浓度分析(WCWT)识别了污染潜在源区。结果表明:长沙市PM2.5与NO2、SO2、CO均显著正相关,而O3与NO2、CO均显著负相关,且O3与PM2.5浓度分别与风速呈显著正、负相关关系。长沙市受东北方向气流影响显著,春、夏、秋和冬季其轨迹占比分别为50.1%、37.7%、82.1%和42.8%,不同气流传输类型影响下污染物浓度差异明显,颗粒物、NO2、CO在冬季受西南及西北气流影响时浓度较高,其他三季受东北方向短距离传输气流影响时浓度较高,四季O3和SO2分别受东北方向、南面沿海方向气流影响时浓度较高;另外,区域风速和温度受不同类型气流影响时也存在明显差别。WCWT分析表明,长沙市PM2.5潜在源区域主要集中在西北方向的陕西、山西,东北方向的河南以及东南方向的广东等部分区域,O3潜在源区域主要集中在东北方向的河南、河北、江苏、浙江以及西南方向的广西、广东部分区域,SO2、NO2及CO潜在源区域较为相似,在西北方向的宁夏、陕西、湖北沿线及南面的广东珠三角区域均存在贡献高值;污染物潜在源分布差异显示,长沙市NO2受西北燃煤排放影响相对较大,而CO受广东珠三角区域机动车排放影响相对较大,区域NOx对O3的滴定作用明显。

基于卫星遥感与CMB模型的济南市冬季重污染过程PM_(2.5)溯源分析

济南市作为京津冀大气污染传输通道“2+26”城市之一,冬季易出现以PM_(2.5)为首要污染物的重污染天气。为探究济南市冬季PM_(2.5)重污染过程的污染成因和主要来源,以济南市冬季一次重污染过程(2020年1月1日—6日)为研究对象,基于卫星遥感、化学质量平衡(CMB)模型、潜在源贡献因子分析(PSCF)和浓度权重轨迹分析(CWT),同时结合气态污染物和PM_(2.5)组分小时数据以及各项气象要素等资料,全面和综合地对济南市冬季重污染过程污染特征、本地来源、区域传输和时空演变过程进行了分析。结果表明,济南市本次重污染过程以PM_(2.5)为首要污染物,随着湿度升高和大气边界层高度(PBL)的降低,PM_(2.5)日均质量浓度达到最高211μg·m^(−3),其中PM_(2.5)小时质量浓度最高达到333μg·m^(−3);NO_(3)^(−)、SO_(4)^(2−)、NH4+和有机物(OM)在PM_(2.5)中占比分别为30.7%、11.4%、13.9%和13.7%;重污染时段硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)平均值分别达到0.6和0.5,说明此次重污染过程主要来自于气态前体物的二次转化。CMB来源解析结果表明,二次源(硝酸盐、硫酸盐、二次有机碳)和机动车源是济南市冬季PM_(2.5)重污染过程的主要来源;与清洁天相比,硝酸盐的分担率和质量浓度均显著升高,分担率是清洁天的2.2倍,质量浓度是清洁天的10.5倍。本次重污染过程除济南本地污染源以外,还受山东省内德州东部、滨州西部以及济南市的商河县和济阳区等地污染气团近距离传输,以及来自西南方向的河南省东北部和安徽省西部地区的跨省输送的污染气团,途径济南市南部、泰安和济宁地区以及济南市的长清区和平阴县等地的共同影响。

亚洲大陆流出羽中气溶胶磷的来源解析

利用西风盛行时在青岛采集的总悬浮颗粒物(TSP)样品,分析其中总P(TP)和溶解态P(DP)浓度与气团后向轨迹的关系,采用正定矩阵因子分析(PMF)和潜在源贡献因子分析(PSCF)方法解析TP和DP的来源及其潜在贡献区域.结果表明:青岛气溶胶中TP主要来自地壳源的贡献(45%);其次是机动车排放源(22%)、燃烧源(21%)和工业源(12%);海盐源的贡献最小(<1%).但DP主要来自人为源的贡献,其中机动车排放源的贡献为35%,燃烧源和/或二次源为28%、工业源为25%;地壳源和海盐源等自然源的贡献分别为9%和1%.相同来源的TP和DP其潜在贡献区域相似,但DP的贡献区域范围更广.地壳源P(TP和DP)的贡献区域集中在沙尘从源地向我国近海传输的路径上,海盐源P的贡献区域位于黄、渤海,工业源P的贡献区域主要为河南、山东以及蒙古国南部等地区,燃烧源/二次源P的主要贡献区域为山东南部和江苏北部区域,机动车排放源P的贡献区域则主要为北京、天津、山东、江苏等区域.

基于后向轨迹模式的区域大气污染及传输特征分析

选取南京市2017年PM_(2.5)逐时观测数据,分析其颗粒物污染特征,并利用聚类分析、潜在源贡献因子法和GDAS气象数据,分析不同高度、季节下南京市主要气流输送路径及PM_(2.5)污染的主要潜在源区。结果表明:南京市PM_(2.5)污染冬季最严重,夏季最轻,逐时PM_(2.5)浓度变化范围夏季小于冬季;夏季气流轨迹主要来自东南方向,秋冬春等季节以偏西和西北路径为主,且随着高度的增加,气流输送速度逐渐加快;冬季对南京市PM_(2.5)污染的贡献最为显著,低层PM_(2.5)污染贡献源区主要集中在近地区域,且贡献率较高,随着高度的增加,贡献源区由研究区域向四周辐散,贡献范围广,贡献率降低。

2013—2016年海口市空气质量特征及典型个例污染物来源分析

根据海南省环境科学研究院提供的海口站2013—2016年逐日空气污染数据,统计分析了海口市空气质量状况。综合应用高低空环流场、AQI指数结合MODIS卫星蓝光气溶胶厚度图,采用HYSPLIT轨迹聚类分析法、潜在源贡献因子法和浓度权重轨迹分析方法,重点分析了2013年12月海口空气污染的的主要输送路径,并探讨了首要污染物PM2.5和O3的潜在源区。结果表明:冬夏季风风向转换是海口发生空气污染的最主要气象原因,且首要污染物为PM2.5,其次是PM10和O3;海口市空气质量达标率在97.1%,总体较好,AQI指数呈逐年下降趋势;值得关注的是,O3呈逐年稳定上升趋势。大气污染物浓度受污染物排放和环流场共同影响,海口污染日对应的地面天气形势主要有3种类型,冷高压、变暖高压脊和台风外围下沉气流。此次污染过程中污染源是来自北方地区污染物长距离输送影响的结果。污染物个例分析中,首要污染物PM2.5潜在源区主要集中在湖南和江西的交界处、广东沿海地区、广西北部、江西和福建的交界处以及浙江中部地区,这些潜在源区气团沿着轨迹1、2和4通过长距离输送到海口。海口O3质量浓度贡献较大的区域主要集中在湖南和江西的交界处、粤西一带,主要沿着轨迹2将内陆地区的污染源输送到海口。

2020年营口市夏季期间臭氧来源分布研究

利用后向轨迹模型计算了2020年6月以营口为起点的逐时48 h后向轨迹,并将后向轨迹与臭氧浓度相结合,表征出超标轨迹,进行轨迹聚类与臭氧潜在源区及浓度权重分析。结果表明,2020年6月,营口市超标轨迹主要来自西南方向,以山东省和京津冀西南部为主。聚类分析表明,营口市的气团来源主要是华北气团和东北气团,分别占27.92%和23.89%;通过PSCF和CWT分析法,计算不同来源地区对营口市O_(3)浓度的贡献影响。结果表明,山东省和河北省东南部对营口市O_(3)浓度贡献最为显著,辽宁省本地的气团对营口市O_(3)浓度也有一定贡献。

2015-2023年和田市大气污染特征及主导污染物的潜在来源

位于塔里木盆地南缘的和田市是我国大气污染最严重的城市之一,为了探究和田市大气污染特征及其潜在来源,基于2015—2023年和田市环境空气质量AQI数据与主要污染物PM_(2.5)、PM10、CO、NO_(2)、SO_(2)、O_(3)的质量浓度数据分析了研究期间和田市的空气质量状况与主要污染物的污染特征,接着计算并推导出了影响和田市空气质量状况的主导污染物,最后利用后向轨迹模式和潜在源贡献因子法探究了不同季节主导污染物的潜在源分布及其贡献水平.结果表明:2015—2023年和田市大气污染形势严峻,9 a的AQI平均值为199.45,属于中度污染水平,9 a中优良率仅为23.8%,而污染率达到了76.2%,其中2022年污染最为严重,AQI平均值为220.60,达到了重度污染水平.污染物PM_(2.5)、PM10、O_(3)、NO_(2)、SO_(2)和CO的平均浓度值分别为103.43、340.24、86.72、25.31、27.26μg·m^(-3)和1.15 mg·m-3,其中PM_(2.5)与PM10浓度值分别为国家年均二级浓度限值(35和70μg·m^(-3))的2.9倍和4.8倍,污染最为严重.PM10为影响和田市空气质量的主导污染物,四季的平均比重值高达0.97,而污染物PM_(2.5)、O_(3)、NO_(2)、SO_(2)和CO平均比重值之和仅为0.03,影响有限.和田市大气污染的四季重点贡献源区为塔里木盆地,次要贡献源区为中亚地区.

关中平原春节前后碳质气溶胶分布特征及来源解析

以2023年春节期间西安、宝鸡、咸阳、渭南和铜川大气PM_(2.5)中的OC和EC为对象,利用反距离加权空间插值法(IDW)、二次有机碳(SOC)估算和潜在源贡献因子分析(PSCF)分析了关中平原碳质气溶胶的时空变化特征及潜在来源.结果表明,在时间分布上,ρ(OC)表现为:春节后[(18.6±11.0)μg·m^(-3)]>春节期间[(16.2±15.1)μg·m^(-3)]>春节前[(10.0±8.3)μg·m^(-3)],ρ(EC)表现为:春节后[(2.2±1.2)μg·m^(-3)]>春节期间[(1.7±1.5)μg·m^(-3)]>春节前[(1.4±1.1)μg·m^(-3)],OC和EC污染在春节后最严重;在空间分布上,ρ(OC)表现为:咸阳[(21.4±17.3)μg·m^(-3)]>宝鸡[(15.8±12.8)μg·m^(-3)]>西安[(13.6±11.3)μg·m^(-3)]>渭南[(11.6±9.1)μg·m^(-3)]>铜川[(10.0±8.3)μg·m^(-3)],ρ(EC)表现为:咸阳[(2.1±1.4)μg·m^(-3)]>渭南[(1.8±1.4)μg·m^(-3)]>西安[(1.8±1.2)μg·m^(-3)]>铜川[(1.6±1.4)μg·m^(-3)]>宝鸡[(1.2±0.9)μg·m^(-3)],总体上咸阳的PM_(2.5)和碳质气溶胶污染最严重,铜川污染最轻.IDW结果显示:OC和EC浓度的高值中心[ρ(OC)>27.3μg·m^(-3),ρ(EC)>2.9μg·m^(-3)]在平原中部,低值中心[ρ(OC)<7.0μg·m^(-3),ρ(EC)<1.0μg·m^(-3)]在平原北部,OC分布西高东低,EC分布东高西低.SOC在OC中的占比为:春节后(51.7%)>春节期间(41.1%)>春节前(36.8%).各城市SOC/OC大小和各城市SOC在关中平原的贡献率大小表明,铜川、宝鸡和咸阳受有机碳二次转化影响较大.春节前、春节期间和春节后OC与EC的相关系数(r=0.85、r=0.98和r=0.94)表明二者具有高度的同源性.碳质气溶胶在春节前和春节期间与湿度和风速有一定相关性,春节后与各气象因子呈弱相关;碳质气溶胶总体上与CO和NO2有较强的相关性且在春节后相关性最强,与SO2的相关性在春节期间最强.5个城市碳质气溶胶潜在源区主要集中在本地和周边的甘肃南部、陕北以及陕南地区,春节前还受到来自西北方向长距离输送的影响.

不同污染等级下阳泉市PM_(2.5)传输特征和潜在源区分析

利用2020~2022年阳泉市的PM_(2.5)监测数据、NCEP数据及对应时刻天气形势分析的气象资料,采用HYSPLIT4后向轨迹模式,引入多站潜在源贡献因子分析法(MS-PSCF)和轨迹密度分析法(TDA),对阳泉市PM_(2.5)传输通道和潜在源区分区域、分级别研究.结果表明:(1)阳泉市PM_(2.5)污染主要集中在阳泉和平定,盂县相对较轻,阳泉和平定的不同污染等级天数占比及PM_(2.5)浓度的平均值和最高值均要明显比盂县高,PM_(2.5)分布特征与本地特殊地形密切相关.(2)小风天气下不同污染等级PM_(2.5)污染次数最多、PM_(2.5)浓度最高;东西向区域输送对阳泉和平定PM_(2.5)污染次数和PM_(2.5)浓度影响明显,且偏东风贡献显著;盂县中度以上天气以本地污染源影响为主.(3)中度以上污染天气生成维持的地面形势主要有4种,暖低压型(22%)、高压前部(底部)型(54%)、高压后部型(14%)和均压场型(10%),高压前部(底部)型是造成PM_(2.5)浓度升高的主要地面形势;高空形势主要有2种,平直西风气流型(78%)和西北气流型(22%),平直西风气流型是造成PM_(2.5)浓度升高的主要高空形势.(4)MS-PSCF和TDA分析法得出的PM_(2.5)不同污染等级的传输通道和潜在源区结果具有一致性,PM_(2.5)主要传输通道为东北、东南和西北通道,东北和东南通道为短距离传输,是造成PM_(2.5)浓度增加的主要路径,西北通道与西北沙尘传输通道一致,属于长距离传输;PM_(2.5)主要的污染潜在源区位于河北中西部与东南部、河南东北部及其与山东西南部交界处、山西东南部.

郑州市大气PM_(2.5)中重金属的污染特征、来源及健康风险评估:基于高分辨数据

为了研究城市大气PM_(2.5)中重金属的污染特征和来源,于2017年的7月和10月及2018年的1月和4月,利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_(2.5)中的21种元素进行在线检测,分析了重金属浓度变化;通过富集因子、主成分分析和潜在源贡献等方法对重金属进行溯源;采用环境健康风险评价模型评估其健康风险.结果表明,K、Zn、Mn、Pb、Cu、As、Cr和Se的浓度随污染等级的提高而增加;富集因子和主成分分析法结果表明,重金属主要来源为地壳源、混合燃烧源、工业源和机动车源;雷达特征图表明,地壳源主导的污染主要发生在春、冬两季,混合燃烧源主导的污染主要发生在冬季;Pb、As和Ni受汾渭平原、京津冀和河南南部的传输影响较大,Cd受采样点西北部影响较大;As对成年人和儿童均有显著致癌风险,Pb和Sb对儿童存在显著非致癌风险.

绥化市一次空气污染过程及潜在源区分析

本研究以2019年12月21—25日绥化市一次严重的空气污染事件为研究对象,分析了此次污染概况、气象条件、污染成因以及污染的潜在源区.结果表明:此次污染期间,绥化市以PM2.5污染为主,污染特征由21日10:00及22日11:00的偏燃煤污染型转变为24日15:00的偏二次颗粒物污染型,最终25日12:00污染特征又转变为偏燃煤型,本次污染主要以燃煤、机动车尾气和二次无机源为主;不利的气象条件主要由于弱风、高湿及低温、较差的扩散条件导致污染物局地积累;48 h后向轨迹模拟表明污染期间绥化市受4类气流输送的影响,主要来源于俄罗斯、内蒙古、吉林等方向,其中超标轨迹占97.4%;WPSCF分析发现潜在源区主要集中在绥化本地中部、辽宁省东北部、大庆市中部、齐齐哈尔市东南部、哈尔滨市中部区域;WCWT模拟出的潜在源区域较WPSCF大,模拟发现吉林北部对绥化PM2.5污染贡献值为60~80μg·m^-3,黑河东北部的贡献值高达100μg·m-3以上,俄罗斯、内蒙古地区对绥化市大气PM2.5污染水平的影响及贡献较小.

2016~2019年江西省臭氧污染特征与气象因子影响分析

利用2016~2019年生态环境部环境监测总站提供的江西省11个设区市的监测数据及同期的国家气象观测站常规观测资料,研究江西省臭氧污染特征与气象因子的关系.结果表明,江西省近几年臭氧污染日益严重,2016年全省臭氧(日最大8 h滑动平均值)平均浓度为80.1μg·m^(-3),到2019年上升至98.2μg·m^(-3),平均年增长率为6μg·m^(-3).2019年江西省11个设区市O_(3)超标总天数为475 d,占总超标天数的72.6%.2016~2018年O_(3)月平均浓度具有典型的季节变化特征:夏季>春季>秋季>冬季,2019年秋季由于降水量显著减少、日照时数增多和气温升高等气象条件导致秋季近地面臭氧浓度异常升高,其平均浓度高于其它季节.臭氧浓度总体与气温、日照时数呈正相关,与相对湿度呈负相关,当气温高于30℃、相对湿度在20%~40%区间、风速在2~3 m·s^(-1)区间时易出现高浓度臭氧污染.江西省臭氧浓度呈现一定的空间分布特征:赣东北地区低于其他地区,南部城市高于北部城市.其中,赣州市臭氧污染较为严重,其2019年平均浓度居全省最高,为104.2μg·m^(-3).基于后向轨迹HYSPLIT模型和潜在源解析PSCF对赣州市进行分析,研究结果表明赣州市臭氧污染的主要潜在贡献源区存在一定的季节差异:春季臭氧污染的外来输送源主要来自广东中部和江西北部地区,夏季主要来自江西北部地区,而秋季则主要来自广东北部和安徽中部地区.

库尔勒市大气颗粒物浓度特征及来源

在塔里木盆地东北部库尔勒市大气颗粒物逐时数据(2015年1月至2020年12月)污染特征分析的基础上,利用HYSPLIT模型、聚类分析、潜在源贡献因子分析(PSCF)、浓度权重轨迹分析(CWT)分析不同季节库尔勒市颗粒物传输路径与潜在源区,揭示研究期间库尔勒市不同季节大气颗粒物的潜在源分布及其贡献水平。结果表明:2015—2020年库尔勒市PM_(2.5)、PM_(10)年均值分别为47.7±20.0、162.2±102.4μg·m^(-3),超过国家年均值二级浓度限值132%、36.3%,PM_(10)为主要污染物;颗粒物季节变化呈现冬春高、夏秋低的变化特征;PM_(2.5)/PM_(10)值春季最低(0.29),冬季最高(0.47),PM_(2.5)/PM_(10)值整体呈下降趋势;气流输送路径主要来自西风短气流,其次为吐鲁番盆地的东灌气流;塔里木盆地全年四季都是库尔勒市颗粒物的主要贡献源区,颗粒物浓度贡献水平春冬季较高,夏秋季较低。