臭氧污染对广东省2020年空气质量目标影响的探讨

广东省2020年空气质量考核要求PM2.5不超过33μg/m3,空气质量优良天数比例不低于92.5%。在减排努力下,广东省PM2.5持续下降,2018年达到31μg/m3,但由于臭氧超标率日益上升,空气质量优良天数比例欠佳。区域背景浓度上升、地形不利于扩散、高温时间长、热带气旋活跃、副热带高压影响持续时间长、天然源挥发性有机物(VOCs)排放强度高等客观因素,加剧了广东省臭氧污染,严重影响了空气质量优良天数比例目标的可达性。当前以PM2.5防治为主,臭氧防治有效路径尚未明确,建议考虑影响臭氧污染的客观因素,使用参比状态监测数据作为考核依据,统计方法采用3年滑动平均,允许考核目标上下浮动。

基于三维空气质量模型的广东省臭氧生成速率分析

使用WRF/CAMx模型及化学过程分析(CPA)模块,系统研究了广东省夏、秋季的臭氧生成敏感性与生成速率。夏季,广州与东莞等珠三角中部地区臭氧生成主要对VOCs敏感,郊区的臭氧生成速率较大,珠江口地区是重要的臭氧生成源区,夏季白天(08:00-17:00)平均净臭氧生成速率可达37μg/(m^3·h),位于珠三角东北部的天湖白天平均净臭氧生成速率约为25μg/(m^3·h)。秋季,珠江口西岸臭氧生成主要对VOCs敏感,秋季臭氧生成速率显著低于夏季。夏、秋季珠三角大部分地区臭氧生成敏感性从早上对VOCs敏感逐步过渡到下午对NO_x敏感,广东其他大部分地区则全天均为NOx敏感,一般在VOCs敏感区中的臭氧生成速率与化学消耗速率均较大。中心城区的臭氧生成弱,臭氧净化学消耗强。

广东省春节期间空气质量特征及预报方法研究

2017年春节期间广东省环境空气质量自动监测站的数据分析结果表明:春节假期广东省空气质量等级变化较大。除夕全省空气质量为良;初一,全省以良和轻度污染为主,粤东出现重度污染,粤西和粤北出现中度污染,可能与除夕夜烟花爆竹燃放有关;初二起,全省空气质量逐渐转为优良。首要污染物以PM2.5和O3为主。现有的NAQPMS和CMAQ空气质量预报模型在污染相对严重的初一表现较差,主要是因为数值模型未能考虑到烟花爆竹燃放等排放源的输入。

广东省空气质量等级预报准确性评估

对广东省空气质量等级预报准确性评估进行了探讨,结果表明,在不区分污染等级的情况下,2016年夏季广东各市的预报准确性差异较大,中山预报准确性达92%,是全省唯一一个准确性超过90%的城市,云浮最低,为53%。在区分污染等级时,实测为轻度及以上污染级别的情况下,各市的准确性普遍较低,仅佛山、东莞与广州的准确性达50%以上,而有11个城市的准确性为0。综合考虑不同污染级别的准确性得分后,佛山市排名第1,较不区分污染等级时的排名提前9名。指出,采用区分污染等级的预报效果评估办法更加适合广东空气污染较轻的区域。在首要污染物为臭氧的情况下,广东省平均的等级预报准确性低于首要污染物为其他物种的情况。

珠三角地区区域空气质量实况发布体系建设

在分析国内外空气质量发布情况的基础上,确定了区域空气质量实况发布的内容与形式,并以此为指导优化了区域空气质量监测网络,创立了网络化质量保证与质量控制体系,建立了发布数据的自动化审核方法与工作流程,开发了区域空气质量空间分析优化算法与集成展示技术,设计、研制了区域空气质量实况发布平台,并创新了实况发布体系运行管理机制,顺利实现了珠三角区域空气质量实况发布。同时对我国空气质量信息发布进行了展望。

肇庆市市区与风景区空气质量对比分析

分析了肇庆市2013年七星岩风景区和市区的空气质量。监测结果表明,七星岩与市区的各类大气污染物呈现类似的月际变化规律,普遍呈夏季污染较轻但秋冬季污染较严重的态势。七星岩的臭氧浓度显著高于市区,PM10与PM2.5浓度略高于市区,与市区相比,大多数月份七星岩具有较低的SO2、NOx与CO浓度,表明七星岩的空气一次污染较轻,但二次污染严重。七星岩风景区空气质量差于市区,大量天然源VOC叠加少量人为排放的气态污染物生成较多二次污染物是导致自然风景区空气质量差于市区的重要原因。

三维空气质量模型污染来源追因技术概述

为应对区域大气复合污染的严峻态势,亟需建立健全空气污染来源追因系统。三维空气质量模型可以克服外场观测与烟雾箱模拟高成本与低时效的缺点。主要介绍了使用空气质量模型解决大气污染物来源分析的方法,其中:过程分析(PA)可用于估算各物理过程与净化学过程对污染物浓度的影响;臭氧来源解析技术(OSAT)和颗粒物来源解析技术(PSAT)通过标记不同地区各类排放源一次污染物的排放,得出不同受体点位主要一次与二次污染物的来源或主要排放源区对区域各项污染物浓度的贡献。

不同气团对广东鹤山大气超级监测站单颗粒气溶胶理化特征的影响

大气气溶胶对健康、环境和气候具有重要影响,研究其理化特征能阐明灰霾的成因及机理,对科学调控大气环境具有重要意义。以广东江门鹤山大气超级监测站为观测平台,使用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)和气团后向轨迹综合分析了单颗粒气溶胶的理化特征,揭示了气团轨迹对颗粒物浓度、类型和化学成分的影响。单颗粒气溶胶质谱仪在2012年5月11日至7月31日,共采集了约600万个同时含有粒径和质谱信息的颗粒,它们主要可分为8类:有机碳颗粒(OC)、元素碳颗粒(EC)、元素-有机碳混合颗粒(ECOC)、富钾颗粒(K-rich)、大分子有机碳颗粒(HMOC)、海盐颗粒(Na-K)、金属颗粒(Metal)和富硅颗粒(Si-rich)。各类颗粒的质谱特征在一定程度上反映了颗粒的来源:EC颗粒来自一次污染源;K-rich颗粒主要来自与生物质燃烧有关的过程;Na-K颗粒来自于海盐碎沫;Metal颗粒主要来自工业源或火力发电;Si-rich颗粒则主要来自扬尘。8类颗粒中普遍存在的二次成分表明它们都经历了一定程度的大气老化过程。采样期间每隔6 h绘制一条气团后向轨迹图,聚类分析发现这些气团后向轨迹主要有5类:第1类占总轨迹数的14.1%,它代表由内陆经广州、佛山到达采样点的气团;第2类占总轨迹数的10.2%,它代表沿东南部大陆海岸线到达采样点的气团;第3类和第5类在气团后向轨迹中占的比例最高,分别为30.0%和36.8%,它们都来自南海海面,但第3类气团经珠海、澳门到达采样点,而第5类则经阳江到达采样点;第4类占总轨迹数的8.8%,这类气团途经深圳、东莞到达采样点。单颗粒数据结合气团后向轨迹进行统计分析表明:经广州、佛山到达采样点的气团会带来高浓度的颗粒物污染,且颗粒的老化程度较高,而发源于南海海面的气团能带来新鲜海风,对鹤山的大气污染起稀释作用;在颗粒类别上,途经广州、佛山、东莞、深圳这些重污染城市的气团中EC颗粒和ECOC颗粒的含量更高,而途经珠三角南部区域的气团则含有更多的OC颗粒和Metal颗粒。

广东不同环境大气污染特性比较

利用2014年广东南岭背景站、天湖郊区站、磨碟沙城区站和受体区域桃源站SO2、NO2、PM10、O3、PM2.5与CO自动监测数据,分析不同环境大气污染特性。结果表明,4个站点的SO2、NO2、PM10与CO整体平均年均值较低,分别为14,28,59μg/m3和0.7 mg/m3;PM2.5整体平均值为36μg/m3,O3日最大8 h第90百分位数平均值为172μg/m3,二者高于国家二级标准限值。磨碟沙城区站和桃源站的污染物日变化规律较为明显,NO2、PM10和PM2.5在早晚交通高峰或紧接其后的时段出现峰值区。南岭背景站PM2.5质量浓度日间略高于夜间;O3未呈典型单峰分布,而是维持在较平稳、较高浓度水平。周末与工作日O3平均值的相对高低多与NO2、PM10和PM2.5的情况相反。4个站点O3日最大8 h值第90百分位数均未达标;南岭背景站和天湖郊区站O3值尤高,除10月外,在1月或6月也易出现O3高值。区域性的O3污染控制亟须深化开展。

冬季减排对广东省空气污染的影响分析

使用WRF-SMOKE-CAMx模型模拟了2017年1月广东省各市的主要大气污染物,模型对SO 2,O 3,PM 10和PM 2.5的模拟效果较好,但对NO 2存在低估,目前的排放源清单可能普遍低估了NO x的排放量。与基准年2015年相比,预测2020年广东省人为源的SO 2,NO 2,CO,PM 10,PM 2.5,VOCs,NH 3排放分别下降40%,32%,37%,23%,25%,31%,18%。在气象场与2017年1月一致的假设下,2020年同期广东省各市平均NO,NO 2,SO 2,PM 10,PM 2.5月均值下降率分别为31%,19%,17%,14%,14%。O 3平均浓度出现反弹,涨幅均值为11%,主要是由NO滴定效应减弱导致,显示了广东省臭氧污染防治的难度。不同地区气态污染物浓度变化率存在较大差异,2020年冬季珠三角地区的臭氧浓度上升显著,粤东与粤北的上升幅度相对较低;各市气溶胶的变化率相对较接近。

广东省臭氧污染特征及其成因分析

该研究发现2014-2019年广东省与珠三角O_(3)-8h第90百分位数浓度、O_(3)年平均浓度以及超标率均呈现波动上升趋势;O_(3)年度最大值常年居高不下,且污染区域主要集中在珠三角中部和西南部区域。珠三角、长三角和京津冀区域O_(3)均保持上升趋势,珠三角浓度水平介于其它2个区域之间。导致广东或珠三角出现较重臭氧污染的原因主要是臭氧前体物排放量巨大,珠三角VOCs排放强度居全国前列;全国背景臭氧浓度总体呈现逐年上升的趋势;广东省天然源VOCs排放量较大,高温强日照的气象条件有利于臭氧生成;夏秋季台风外围下沉气流和副热带高压等不利气象条件,导致臭氧污染进一步加剧。

大气颗粒物理化特性在线监测技术

对大气颗粒物理化特性的在线监测不仅直接有利于按照国家环境空气质量新标准实施空气质量实况发布,更是全面掌握细颗粒物污染特性、污染成因、形成机制与制定控制对策的关键性基础工作。文章综述国内外关于大气颗粒物理化特征的典型在线监测技术及颗粒物粒径分级技术,如质量浓度、吸湿性、挥发性和数浓度与化学组成及其粒径分布等监测技术,以及单颗粒理化特性在线监测技术,为颗粒物在线监测、灰霾超级站仪器配置和气溶胶污染及其控制研究提供参考。

广东省气象与源排放因素对PM_(2.5)浓度影响的数值模拟研究

为更好地区分大气污染物浓度变化中气象与源排放因素的影响,使用中尺度气象模型WRF和三维空气质量模型CAMx,通过固定源清单的方法模拟研究了广东省各地区不同时期气象因素对PM_(2.5)浓度变化的影响,并结合实测的PM_(2.5)浓度变化,计算出源排放因素对PM_(2.5)浓度的贡献。结果表明:相对于2014年,2015年广东省夏季的气象条件不利于PM_(2.5)浓度的下降,春季和秋季的气象条件有利于PM_(2.5)浓度的下降,就全年各季度平均而言,珠江口附近地区气象条件较有利于PM_(2.5)浓度的下降;源排放变化对肇庆市、韶关市和揭阳市等城市PM_(2.5)浓度变化有较强的削减作用,可使其浓度下降30%以上,显示这些城市的减排工作较为有效,深圳市、珠海市、东莞市、中山市与顺德区等市(区)PM_(2.5)污染改善主要是由于有利的气象条件的影响,源排放变化对珠海市和湛江市等城市污染起加剧的作用,表明不利的源排放变化抵消了部分有利气象条件对PM_(2.5)污染的改善作用,应加强对这些地区源排放的控制。

2017年广东省台风期间O3污染过程特征及影响因素分析

2017年7月25日至8月2日台风“纳沙”和“海棠”影响期间,广东省出现大范围O3污染过程,分析了其变化特征和影响因素。结果表明,台风登陆前城市O3污染逐渐加重,而台风登陆后O3污染逐渐缓解,污染较重城市集中分布在广东省中部,主要是广州市、佛山市、江门市、东莞市、中山市、汕尾市和清远市。造成台风期间O3污染的主要原因是:(1)双台风影响期间,广东省总体受海平面高压控制,以高温晴热天气为主,太阳辐射强、气温高、降水少,相对湿度较低,有利于本地光化学反应进行;(2)受台风外围下沉气流影响,垂直方向扩散条件不利,而平流层O3有可能向下运输;(3)台风登陆阶段,近地面风向以偏北风为主导,且风速小,导致O3浓度出现明显的上升。

2018年国庆前后广东省臭氧污染过程分析

2018年国庆前后,广东省出现了一次大范围臭氧(O3)污染事件,全省共出现111个城次空气质量轻度污染、8城次空气质量中度污染,珠三角西南部的江门市空气污染最为严重,共出现3天中度污染。采用三维空气质量模型的综合过程分析模块,分析了不同物理化学过程对本次O3污染事件污染过程的影响与贡献。结果表明:本次O3污染事件中,在持续偏东北气流的影响下,江门等珠三角西南部城市处于下风向,其较严重的近地面层O3污染主要是由水平输送导致;上边界O3往下输送主要对下午和夜间的O3有正贡献,但化学过程对近地面O3有净消耗作用,几十米以上的高空化学过程在白天则主要表现为O3净生成;O3的城市间输送导致下风向地区出现较严重的O3污染,秋季是珠三角地区的O3污染季节,建议加强珠三角中东部等地的O3前体物控制,以减轻下风向城市的O3污染。

珠三角区域空气质量空间分布类型和天气背景

基于EOF方法分析2016年珠三角9城市日均AQI指数,前3个空间模态累积方差贡献达90%,得到珠三角区域空气质量3种主要的空间分布类型。整体一致型方差贡献71%,9城市空气质量优劣表现一致,当发生污染时,以静稳天气为背景,佛山、江门、中山和东莞污染较为严重。南北相反型方差贡献12%,夏季南部城市普遍优于北部,冬季则相反,这与珠三角区域南北方向上的主导风向有关。东西相反型方差贡献7%,以地面风场辐散(或辐合)为天气背景,纬向风可能是造成东西部空气质量差异的原因之一。

区域大气细粒子污染特征及快速来源解析

在广东大气超级站使用单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪(SPAMS)等仪器开展综合观测,2013年12月共监测到两个污染过程,主要的化学成分为元素碳(EC),占总颗粒数的56.8%,其次为有机碳(OC)和重金属(HM),分别占总颗粒数的12.7%和10.1%.两个污染过程中,不同颗粒类别的变化趋势有差异,说明两个污染过程的污染特征有所不同.污染来源分析发现,监测期间主要受到机动车尾气源和燃煤源的影响,二者分别占24.8%和22%;其次为工业工艺源和生物质燃烧,分别占16.4%和10.3%.第一个污染过程中,工业工艺源是首要污染源,而随着颗粒物浓度的增高,燃煤和二次无机气溶胶的比例明显增加,说明此污染过程中受一次污染源(燃煤源和工业工艺源)和二次光化学反应的复合影响.而第二个污染过程中,机动车尾气为首要污染源,其次是燃煤和工业工艺源,整个过程中各源的比例较为稳定,说明该次污染过程主要由不利气象条件导致的污染物累积形成.

2015年9月珠江三角洲一次区域大气污染过程特征分析

2015年9月7-16日珠三角地区出现了一次区域性的空气污染过程。利用地面空气质量和气象要素监测数据,结合后向轨迹模式综合分析了此次过程的污染特征及其成因。结果表明,此次事件主要是臭氧浓度上升导致的区域性污染,重污染区域呈现由珠三角中北部广佛肇地区向南部沿海城市转移的趋势;高压均压场控制、大范围盛行下沉气流以及地面风速小的静稳天气条件是此次污染过程持续和加重的重要气象因素;污染气团的远距离输送影响了该地区的空气质量状况。

不同天气类型广东大气超级站细粒子污染特征初步研究

2012年5月至7月期间,以广东大气超级监测站为观测平台,利用单颗粒气溶胶质谱仪（SPAMS）和其他多种环境监测仪器对大气污染现象进行高时间分辨的长期连续观测。以能见度和相对湿度为参考,将天气类型划分为2次灰霾、1次暴雨和多次晴朗天气过程。观测结果表明, SPAMS捕获的颗粒物数浓度与PM2.5和PM1的相关性（R2）分别达到0.538和0.448,呈现出一定的相关性。大气颗粒物浓度在不同天气条件下,浓度变化较大,其中,灰霾天气下, PM2.5和PM1浓度最大小时均值分别达到0.132 ng/m3和0.094 ng/m3。观测结果表明,粒径处于600～800 nm的细颗粒物对该区域的灰霾形成过程起了最为关键的作用。该地区的大气颗粒物类型主要可分为7种：元素碳（EC）、有机碳（OC）、元素-有机碳混合（ECOC）、大分子有机碳（HMOC）、海盐（Na-K）、富钾颗粒（K-rich）和富铅颗粒（Pb-rich）。灰霾天气,各类型颗粒物数量浓度均有一定程度的增加,其中以EC和K-rich的增加最为明显。分析表明,第一次灰霾主要是由于大气光化学反应起到主导作用,而生物质燃烧又增大了灰霾程度；第二次灰霾过程,生物质燃烧产生的影响更大。

粤东部分地区空气污染成因分析

珠三角地区是广东省传统的空气污染区,随着空气质量新标准在全省范围的实施,发现粤东部分地区空气污染也较严重。通过对粤东地区的揭阳市及其邻近地区空气污染物浓度及相关气象因子的分析,并结合后向轨迹聚类分析等手段,对该地区空气污染成因及其过程进行了研究。结果表明:高温、高湿、少雨和弱东南风等不利气象条件是揭阳市空气高污染多发的主要因素,来自长三角的污染气团进一步加剧了揭阳市O3污染,来自台湾海峡等地的气团轨迹短、湿度大且风速低,加速了PM2.5二次成分快速生成与积累;通过典型污染过程的分析发现,大陆性气团出海后气体被氧化成气溶胶并折返大陆是导致揭阳市等粤东地区PM2.5污染事件发生的重要原因。