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2021年  第34卷  第1期

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封面+目录
2021, 34(1): .
摘要(687) PDF(268)
摘要:
序言
序言——《环境科学研究》"庆祝中国共产党成立100周年"大气专刊
2021, 34(1): .
摘要(440) HTML (54) PDF(302)
摘要:
国家大气污染防治攻关联合中心简介
2021, 34(1): .
摘要(869) HTML (94) PDF(281)
摘要:
大气环境综合观测与污染成因
京津冀及周边地区采暖季PM2.5化学组分变化特征
刀谞, 吉东生, 张显, 唐桂刚, 刘宇, 王莉莉, 程麟钧, 王跃思
2021, 34(1): 1-10. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.04
摘要(1272) HTML (81) PDF(372)
摘要:
利用京津冀及周边地区大气污染综合立体监测网,在京津冀大气污染传输通道城市(“2+26”城市)开展了PM2.5及其化学组分长期连续观测,并对数据进行深入分析.结果表明:①2017年、2018年和2019年采暖季“2+26”城市PM2.5浓度平均值分别为(84±62)(95±63)和(80±61)μg/m3,达到了京津冀及周边地区2019—2020年秋冬季PM2.5平均浓度同比下降4%的目标;与PM2.5浓度变化相似,其主要化学组分——有机物(OM)浓度最大值出现在2018年采暖季,但二次无机盐(硝酸盐、硫酸盐和铵盐)浓度呈逐年上升趋势,而元素碳、氯盐、地壳物质和微量元素浓度均呈逐年下降趋势.②OM、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、地壳物质、元素碳、氯盐和微量元素浓度空间分布存在明显差异.受污染物排放、气象条件以及地形因素的共同影响,PM2.5及其化学组分浓度高值区主要出现在太行山传输通道城市(保定市、石家庄市、邢台市、邯郸市、安阳市和新乡市).③不同空气质量状况下,“2+26”城市PM2.5化学组分浓度年际变化相似,即随空气污染的加重,硝酸盐、硫酸盐和铵盐占PM2.5的比例均上升,而OM占比下降.研究显示,采暖季“2+26”城市空气质量总体得到改善,但需进一步加强对PM2.5中二次组分的科学管控.
京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网支撑作用
程麟钧, 唐桂刚, 刘宇, 宫正宇, 吉东生, 王跃思
2021, 34(1): 11-19. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.10
摘要(955) HTML (76) PDF(315)
摘要:
京津冀及周边大气污染综合立体观测网制定了38项观测标准技术规范,开展了高效的综合立体观测,解决了原有站点不足、观测零散、标准不一、要素不全、数据可比性差等问题;注重业务和科研相结合,提升了京津冀及周边地区(“2+26”城市)重污染过程中大气污染化学成分的快速监控能力,对区域空气质量宏观和中、微观演变特征进行动态监测与追踪.区域大气环境综合监测数据库和共享应用平台解决了多源大气环境数据缺乏归一质控、管理、分析和图形影像显示技术,缺乏统一、安全、稳定的数据采集、传输、核验、存储和共享业务化平台的问题,为生态环境部、地方政府和科研机构及研究人员提供全方位数据共享.
基于综合立体观测网的京津冀地区污染过程分析
孙婷婷, 项衍, 罗宇涵, 张天舒, 司福祺, 吕立慧, 窦科, 周海金, 杨东上, 杨太平, 刘文清, 刘建国, 赵志新
2021, 34(1): 20-27. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.05
摘要(864) HTML (35) PDF(320)
摘要:
为揭示大气污染的演变规律,推动京津冀及周边地区空气质量的持续改善,针对大气重污染发生—演变—消散全过程的核心科学问题,在京津冀及其周边地区建立大气污染传输通道立体观测网,围绕2017年秋冬季和2018年春、秋、冬三季开展重污染时段和重污染过程的地基和车载走航观测,评估区域大气污染输送和城市间大气污染的相互传输量.结果表明:北京市污染呈明显的区域性特征,春季主要受区域不利扩散条件及沙尘传输影响,秋季主要受西南通道传输影响,冬季主要受西南、南部、东南通道混合层内传输与区域扩散条件不利的共同影响.秋冬季京津冀地区NO2、SO2污染物垂直柱浓度整体低于西南、东南和南部输送通道区域,当弱南风静稳天气条件主导时,北京市易受到污染物输送的影响,形成局域污染过程.研究显示,北京市重污染时段外来污染物各类尺度输送通道中,西南通道污染传输为主导,部分时段还受到东南和东部通道污染传输的影响.
天地一体化遥感监测大气污染技术进展
赵冉, 胡启后, 孙中平, 吴跃, 邢成志, 刘浩然, 刘诚
2021, 34(1): 28-40. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.25
摘要(1560) HTML (50) PDF(382)
摘要:
天地一体化遥感监测技术通过地基和卫星融合互补,成为研究大气污染来源、传输和影响的重要方法.但目前国外主导的地基和卫星遥感算法不适应国内复杂大气环境,其数据可靠性尚需验证.为进一步推动国内大气研究自主性,厘清天地一体化遥感监测技术发展现状,对相应的平台建设、算法研发及应用实例进行介绍.结果表明:①可通过地基观测网络实时连续监测大气污染物的浓度(柱总量)/廓线信息,目前国内组建并运行了CNEMC空气质量监测网络和USTC地基遥感网络.②可通过紫外-可见波段卫星载荷获取全球/区域尺度大气污染物的浓度(柱总量)/廓线产品,GF-5搭载的EMI填补了国内该类载荷的空白,基于DOAS(BOAS)的柱总量反演算法、基于OE的垂直廓线反演算法是当下国际主流业务算法.③天地一体化遥感监测技术以高精度、广覆盖、准定位的优势得到快速发展,可为亟需解决的大气污染治理成效评估、作用机理研究、区域传输测算及精准溯源等难题提供技术支持.研究显示,天地一体化遥感监测技术需以应用化和业务化为导向,加快观测平台硬件建设,加强相关反演算法研发,深入融合多平台数据,全面推进大气遥感监测技术的立体化和系统化发展.
基于烟雾箱模拟的己烯醇与O3气相反应的动力学研究
王振, 陈梅芳, 佟胜睿, 陈怡, 李伟然, 张欣然, 葛茂发
2021, 34(1): 41-53. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.09
摘要(699) HTML (52) PDF(231)
摘要:
为了研究O3与挥发性不饱和醇的动力学常数以及反应活性差异的原因,使用绝对速率法在烟雾箱中对5种己烯醇和O3的反应动力学进行研究.结果表明:Z-2-己烯-1-醇、E-2-己烯-1-醇、Z-4-己烯-1-醇、E-4-己烯-1-醇、5-己烯-1-醇与O3在298 K、101 325 Pa下的反应动力学常数分别为(8.94×10-17±0.80×10-17)、(13.95×10-17±0.48×10-17)、(8.82×10-17±0.31×10-17)(10.01×10-17±1.03×10-17)和(0.82×10-17±0.04×10-17)cm3/(molecule·s),并通过理论计算结果来解释和讨论动力学常数的变化趋势,发现不同烯醇与O3反应的活性会受到—OH和双键相对位置的影响.通过试验所得动力学数据与大气氧化剂平均浓度计算得到各种己烯醇的大气寿命,发现O3、OH自由基和NO3自由基在消除Z-2-己烯-1-醇、E-2-己烯-1-醇、Z-4-己烯-1-醇和E-4-己烯-1-醇的过程中均属于竞争反应,但在高O3污染地区,这4种己烯醇的消除是由O3所主导的,5-己烯-1-醇因结构的原因,其大气寿命较长,超过7 h.研究显示:O3对这5种己烯醇的清除作用明显;研究数据为环境空气质量预测模式提供了相关的动力学参数;己烯醇中各官能团的不同位置对其与O3反应活性的影响结果,可为类似烯醇与O3的反应速率常数的测定和预测提供理论支持.
德州、北京重污染过程PM2.5中PAHs污染特征及来源分析
李晓, 范瀚允, 吴兴贺, 徐楠, 郭松, 胡敏
2021, 34(1): 54-62. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.18
摘要(750) HTML (56) PDF(247)
摘要:
为探讨华北地区秋冬季重污染过程PM2.5(细颗粒物)中PAHs(多环芳烃)的污染水平、分布特征及来源,分别采集2018年11月17日—2019年1月19日德州市和北京市PM2.5样品,利用气相色谱-质谱法测量两个站点6次重污染过程中26种PAHs浓度水平,分析PAHs污染特征、分子组成分布及其来源,并利用毒性当量因子估算了PAHs毒性.结果表明:①6次重污染过程中,德州站点∑26PAHs浓度为62~191 ng/m3,北京站点为61~129 ng/m3.②单位质量PM2.5中PAHs的浓度北京站点更高.③两个站点PAHs分子组成分布较为一致,萘、蒽、芴等低分子量的PAHs浓度较低,高分子量PAHs浓度较高,浓度最高的分别为苯并[b]荧蒽、苯并[a]芘、苯并[a]蒽和甲基荧蒽等.④特征比值结果显示,PAHs来源包括柴油车尾气、燃煤和生物质燃烧,德州站点受生物质燃烧影响更为显著.⑤毒性当量计算结果表明,德州站点毒性当量浓度(TEQ)高于北京站点,6次重污染过程中两个站点PAHs的TEQ平均值在6.5~17.2 ng/m3之间,低于国内其他一些地区,但苯并[a]芘的浓度在5.2~13.1 ng/m3之间,超过了GB 3095—2012《环境空气质量标准》日均值的标准限值(2.5 ng/m3),对人体健康存在潜在危害.研究显示:秋冬季重污染过程中,北京站点单位质量PM2.5中PAHs的浓度较高,两个点位PAHs分子组成分布特征及来源较为相似,且均对人体健康存在潜在危害;应进一步加强对PAHs浓度水平的控制,这不仅有利于持续改善PM2.5污染,也有助于减轻人体潜在的健康风险.
石家庄近地层风场辐合与重污染关系研究
李二杰, 张智, 祁妙, 赵玉广
2021, 34(1): 63-70. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.23
摘要(968) HTML (44) PDF(391)
摘要:
石家庄多发生以风场辐合为特征的局地污染事件,客观判识辐合区和辐合过程强弱对重污染预报指示意义重大.为研究石家庄风场辐合特征及其对局地污染的贡献,更好地为区域重污染天气预报预警提供客观指标参考,在引入固定高度层内矢量通风系数物理量的基础上,结合箱体模型提出一种定量计算近地层风场辐合强度系数的方法,并利用ERA-Interim再分析资料计算了京津冀地区矢量通风系数以及辐合强度系数,对2016年9月—2019年3月期间10次典型风场辐合污染过程进行分析,探讨了风场辐合形成的原因和对污染贡献的关系.结果表明:①受地形影响,石家庄易出现近地层风向、风速辐合,均可归结为区域内输入通风量大于输出通风量,西部太行山地形的阻挡加重了其辐合程度.②风场辐合使空气中的水汽和污染物汇聚,为二次反应提供高湿条件,这种正反馈作用促发PM2.5爆发性增长,期间ρ(PM2.5)平均每小时可上升25 μg/m3.③石家庄近地层辐合强度系数在26以上时对污染贡献作用明显,辐合区污染强度比周边偏高1~2个等级,ρ(PM2.5)比区域背景值偏高85%~200%.研究显示,风场辐合对重污染贡献明显,是形成局部污染物浓度偏高、PM2.5爆发性增长的重要气象指标.
六类餐饮源排放PM2.5化学成分谱
李林璇, 程渊, 杜鑫, 戴启立, 吴建会, 毕晓辉, 冯银厂
2021, 34(1): 71-78. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.11
摘要(902) HTML (63) PDF(320)
摘要:
大气颗粒物源成分谱可以表征源排放颗粒物的理化特征,为受体模型开展来源解析研究提供基础数据.餐饮油烟排放是室内外环境大气污染的来源之一,当前餐饮源排放PM2.5的化学成分谱仍然缺乏.该研究分别在成都市、武汉市和天津市采集了29组6种餐饮源(居民烹饪、火锅店、烧烤店、职工食堂、中餐馆、商场综合餐饮)排放的PM2.5样品,分析无机元素、离子、碳、多环芳烃(PAHs)等化学组分,并构建了餐饮源排放颗粒物化学成分谱.结果表明:①餐饮源排放PM2.5化学成分中的主要组分为OC(有机碳)、EC(元素碳)、Ca、Al、Fe、NH4+、SO42-、NO3-、Na+、K+、Mg2+和Cl-,其中w(OC)最高,为41.67%~57.91%.②餐饮源排放PM2.5的PAHs中,3环和4环占比较高,其中芴(Flu)、菲(Phe)、荧蒽(Fla)、芘(Pyr)的质量分数相对其他物质较高.研究显示:餐饮源排放PM2.5中OC/EC约为15.99~67.61,在一定程度上可以用来表征餐饮源排放;Fla/(Fla+Pyr)和InP/(InP+BghiP)多集中在0.45~0.55之间,或可作为标识餐饮源的特征比值.
驻马店市区采暖季PM2.5时间和空间来源解析研究
刁刘丽, 李森, 刘保双, 李亚菲, 张晴, 高翔, 毕晓辉, 张裕芬, 冯银厂
2021, 34(1): 79-91. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.08.23
摘要(966) HTML (82) PDF(257)
摘要:
为了明确驻马店市区PM2.5污染特征及贡献源类,2019年1—3月在驻马店市区2个采样点采集PM2.5样品,分析了其化学组分特征;结合PMF和后向轨迹模型构建了PM2.5的时间和空间来源解析方法,并对该解析方法进行应用.结果表明:①采暖季,驻马店市区环境空气中ρ(PM2.5)平均值为117 μg/m3,NO3-和OC是其主导组分;ρ(OC)和ρ(EC)分别达18.2和5.2 μg/m3,且ρ(OC)/ρ(EC)平均值为3.5,说明机动车源和燃煤源的影响较明显.②ρ(SO42-)与ρ(NO3-)相关性显著(R=0.80,P < 0.01),表明SO42-和NO3-具有较高的同源性.③重污染过程中ρ(SNA)(SNA为SO42-、NO3-和NH4+三者统称)平均值为61.5 μg/m3,显著高于清洁期;重污染过程中硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)分别达0.42和0.39,说明存在明显的二次离子生成过程.④重污染过程中Si、Al、Mg等地壳类元素的浓度和占比均高于清洁期,说明重污染过程中扬尘源的贡献可能较高.⑤来源解析结果表明,二次源是采暖季PM2.5的最大贡献源,贡献率为32.6%,其次为扬尘和生物质燃烧混合源(26.4%)、机动车源(21.4%)、燃煤源(13.2%)和工业源(6.3%);两次重污染过程中的最大贡献源分别为二次源(54.5%)和机动车源(46.2%),清洁期的主要贡献源主要为二次源(45.2%)和燃煤源(29.8%).从空间变化来看,扬尘和生物质燃烧混合源对天方二分厂的贡献率(29.3%)明显高于对彩印厂的贡献率(23.3%),而燃煤源对彩印厂的贡献率(16.5%)高于对天方二分厂的贡献率(10.1%),其他源类的贡献率相差不大.正东、东南以及西北方向是彩印厂和天方二分厂各类源的主要贡献方向.研究显示:二次源是采暖季、重污染期间和清洁期最大的贡献源;相比于清洁期,重污染期间扬尘和生物质燃烧混合源贡献增加.源类贡献存在空间差异,正东、东南及西北方向是采样点各类源主要贡献方向.
2018年冬季淄博市一次沙尘天气颗粒物污染特征研究
吴丽萍, 李丽明, 张向炎, 王信梧, 马银红, 耿春梅, 徐勃
2021, 34(1): 92-102. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.20
摘要(1085) HTML (134) PDF(322)
摘要:
2018年11月底淄博市经历了一次沙尘影响下的大气重污染过程,为研究此次重污染过程形成机制,分析了淄博市ρ(PM10)和ρ(PM2.5)及PM2.5化学组分特征,并利用PMF模型和后向轨迹模型对颗粒物的来源进行研究.结果表明:①污染期间,ρ(PM10)和ρ(PM2.5)小时平均值分别为(259±111)和(133±51)μg/m3,分别是污染后ρ(PM10)〔(88±38)μg/m3〕和ρ(PM2.5)〔(36±14)μg/m3〕的2.9和3.7倍.②受沙尘的影响,Ca2+、Mg2+、Al、Mg、Ca、Si等代表沙尘源的离子和元素组分的质量浓度在PM2.5中占比均高于污染后.③ 72 h后向轨迹结果表明,除受西北方向沙尘传输气流影响外,局地盘旋的当地气流也增加了污染物的累积,此次大气污染过程是本地污染物累积及西北沙尘传输共同作用形成的.④ PMF模型解析表明,污染期间扬尘源是PM2.5的首要贡献源类,贡献率达33.61%,说明沙尘过境对此次污染过程有较大贡献;污染后工业源贡献显著增高,成为主要污染源,贡献率为22.71%,体现了淄博市是重工业城市的特点.研究显示,淄博市此次重污染过程颗粒物来源复杂,除受本地区域污染影响外,外来沙尘过境贡献也较大.
大气污染源排放与管控
典型地方炼化企业VOCs排放特征及其对二次污染生成的贡献
吕大器, 陆思华, 谭鑫, 邵敏
2021, 34(1): 103-113. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.22
摘要(1032) HTML (66) PDF(480)
摘要:
为研究石化行业VOCs的排放特征及其环境影响,选取山东省3家典型地方炼化企业开展样品采集和物种分析,并利用MIR(最大增量反应活性)法和SOAP(二次有机气溶胶生成潜势)法量化其对二次污染生成的贡献.结果表明,不同生产类型企业VOCs排放组成差异较大.从体积浓度来看,企业A各采样点位以芳香烃(30.4%~92.2%)为主要排放化合物;企业B排放以烷烃(15.4%~53.8%)、烯炔烃(11.4%~71.7%)和含氧VOCs(0.1%~53.8%)为主;企业C则主要排放烷烃(6.1%~95.3%)和烯炔烃(1.2%~93.1%).从合成源谱来看,企业A以芳香烃为主要化合物,乙苯、苯、苯乙烯、甲苯为高排放物种;企业B中烷烃、烯炔烃和含氧VOCs均有较高占比,1-丁烯、甲基乙基酮、反-2-丁烯、异丁烷、甲苯为主要物种;企业C则主要排放烷烃类化合物,包括异丁烷、丙烷、环戊烷.OFP(臭氧生成潜势)评估结果表明,芳香烃化合物包括乙苯、苯乙烯、苯和甲苯,其对企业A的贡献最大;企业B中,烯炔烃化合物包括1-丁烯、反-2-丁烯、异戊二烯,其OFP占比最高;企业C则以烯炔烃和烷烃为高贡献化合物,其中丙烯、异丁烷、间/对-二甲苯、顺-2-丁烯为关键活性物种.SOAP评估结果表明,各企业SOA(二次有机气溶胶)的生成均由芳香烃主导,关键活性物种为甲苯、苯乙烯、苯、间/对-二甲苯.研究显示,地方炼化企业所排的VOCs组分复杂且存在显著的工艺差异,应根据筛选出的关键活性组分制定针对性的VOCs减排策略.
基于含VOCs原辅材料和产污环节实测的印刷行业VOCs排放特征分析
王敏燕, 姚震, 聂磊, 吕举男, 刘文文
2021, 34(1): 114-123. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.07
摘要(1164) HTML (151) PDF(589)
摘要:
为掌握印刷行业VOCs(挥发性有机化合物)污染特征,进一步科学合理地推进印刷行业VOCs减排,利用“气袋法采样+实验室FID检测”以及便携式非甲烷总烃测试仪对京津冀地区25家典型印刷企业VOCs排放情况进行检测.基于21类含VOCs原辅材料的VOCs含量及时应使用环节废气VOCs浓度的监测结果,得出不同类型原辅材料VOCs含量水平,以及产污环节的VOCs废气浓度水平.结果表明:①油墨VOCs含量范围为0.05%~76.9%,胶印油墨、凹印油墨、柔印油墨和网印油墨符合GB 38507—2020《油墨中可挥发性有机化合物(VOCs)含量的限值》中含量限值的样品数分别占抽检样品总数的98.3%、85.7%、66.7%和100.0%,VOCs含量水平差别较大.②润版液、清洗剂、胶粘剂、光油等原辅材料VOCs含量水平分别为0.4%~45.0%、3.0%~98.7%、0.1%~60.0%、0.1%~50.0%,其中溶剂型样品VOCs含量明显高于水性、UV样品.③从生产过程VOCs产污水平来看,同类工艺的烘干环节VOCs产污浓度普遍高于印刷、清洗、润版等环节;采用溶剂型油墨、胶粘剂、光油的生产工艺VOCs产污浓度(100.0~5 000.0 mg/m3)明显高于其他工艺类型(10.0~500.0 mg/m3);VOCs产污浓度最高的为采用溶剂型油墨的凹版印刷工艺(300.0~5 000.0 mg/m3),其次为采用溶剂型胶粘剂的干式复合工艺(300.0~1 000.0 mg/m3)和采用溶剂型光油的上光工艺(200.0~1 000.0 mg/m3).研究显示,平版胶印、柔印、丝印、复合、上光等工艺均可通过源头替代达到较低的VOCs产污浓度水平(≤50.0 mg/m3),但凹印工艺在采用水性墨替代后VOCs产污浓度水平为50.0~500.0 mg/m3,仍需采取高效的末端处理措施.
超低排放下燃煤电厂氨排放特征
钟洪玲, 陈鸥, 王洪亮, 曹莉莉, 梁超, 刘国栋, 罗志刚
2021, 34(1): 124-131. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.24
摘要(805) HTML (78) PDF(326)
摘要:
燃煤电厂采用SCR(选择性催化还原)脱硝过程消耗大量的氨,同时存在氨逃逸和氨排放问题.为了掌握超低排放燃煤机组的氨排放程度、脱硝氨逃逸情况以及各环保设施对氨的协同脱除能力,为燃煤电厂氨减排政策制定和氨减排技术研发提供支持.在京津冀大气污染传输通道城市中选取11个城市中的14台机组,采用例如DL/T 260—2012《燃煤电厂烟含脱硝装置性能验收试验规范》的标准方法用稀硫酸吸收烟气中的氨再结合分光光度测试方法,对环保设施多个位置的烟气中氨进行浓度测试.结果表明:①氨排放浓度介于0.05~3.27 mg/m3之间,平均约0.95 mg/m3,通过烟气排入大气中氨的浓度不高;②测试的14台机组中有7台机组(约50%)脱硝氨逃逸值高于设计值(2.28 mg/m3),说明脱硝氨逃逸超过设计值呈普遍现象,个别电厂脱硝氨逃逸严重,氨逃逸亟待解决;③环保设施对逃逸氨具有较好的协同脱除能力,平均脱除率约为64.86%.建议对于SCR脱硝氨逃逸严重的机组,对SCR出口烟道截面氮氧化物(NOx)实施网格式测试,在此基础上实施精细化精准喷氨、优化流场、提高SCR脱硝运行水平(或采用专业化运维),从源头上减少氨耗量,降低系统能耗和氨排放.
唐山市柴油车远程监控综合管控平台的开发及应用
田苗, 王军方, 黄健畅, 马帅, 吉喆, 王宏丽, 宋国华, 丁焰
2021, 34(1): 132-140. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.06
摘要(873) HTML (54) PDF(256)
摘要:
柴油车排放是我国大气污染的重要来源之一,其排放量大且实际道路排放超标问题较严重,但缺少高效快捷的识别和定量技术.以柴油车精准管控以及重点行业运输需求调控为目的,该研究建立了以车辆车载诊断系统(OBD)、年检、路检路查、遥感等监控信息为主,车辆行驶轨迹和加油信息为辅的柴油车远程监控综合管控平台,实现高排放车辆识别溯源和重点企业运输监控.以唐山市柴油车秋冬季管控的应用示范为例,分析平台的应用效果.结果表明:①唐山市秋冬季及重污染应急响应期间46家重点企业运输管控平均执行力度均在65%以上.②OBD数据分析得出,监控车辆76%的行驶里程发生在唐山市内,且主要物流通道呈“两纵四横”的特征;高排放车辆在中高速和高扭矩工况下NOx排放水平较高.③秋冬季对移动源的管控使46家重点企业秋冬季和重污染应急响应期间货车流量分别减少了15.9%和33.7%,交通流量减少显著.研究显示,柴油车远程监控综合管控平台可以有效监管企业秋冬季移动源政策实施,以及重型柴油货车运行和排放状况,为区域内重型柴油车动态化精准管控提供支持.
北京市2017年典型日机动车动态排放特征研究
王燕军, 何巍楠, 宋国华, 唐祎骕, 李刚, 张诗海, 张鹤丰
2021, 34(1): 141-148. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.23
摘要(768) HTML (54) PDF(259)
摘要:
为深入了解北京市路网机动车排放特征,采用自主开发的基于交通流的机动车动态排放模型,耦合北京市2017年交通流观测数据,测算了北京市机动车在工作日、非工作日、节假日、重污染日和重大活动日5种典型日工况下,主要路网上1 h时间分辨率、1 km×1 km空间分辨率下的时空分布特征.结果表明:①北京市二环路及以内区域和二三环之间(包括三环路)机动车排放强度较高,分别达到0.050和0.043 t/(km2·d).②北京市机动车NOx排放分布规律性较强,主要分布在东南六环路方向及其联络线,以及东北、西北六环路方向及其联络线上,NOx排放高峰值在05:00出现.③北京市机动车CO排放主要集中在城区五环路及以内区域,CO排放高峰值在18:00出现,五环路及以内区域及其联络线附近均为CO高排放区.④北京市5种典型日中,非工作日机动车排放量最大.研究显示,五环路及以内区域机动车污染控制应以轻型车为主,六环路及以外区域应以重型柴油车为主.
我国大气氨的排放特征、减排技术与政策建议
刘学军, 沙志鹏, 宋宇, 董红敏, 潘月鹏, 高志岭, 李玉娥, 马林, 董文旭, 胡春胜, 王文林, 王悦, 耿红, 郑云昊, 顾梦娜
2021, 34(1): 149-157. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.14
摘要(1416) HTML (409) PDF(996)
摘要:
氨是大气中的碱性活性氮气体,其与酸性前体物反应形成的二次无机气溶胶是PM2.5的重要成分,影响着PM2.5重污染事件的发生.为响应我国在2017年开始实施的总理基金“农业排放状况及强化治理方案”研究目标和2018年《打赢蓝天保卫战三年行动计划》中提出的氨减排行动计划,开展了全国尤其是京津冀及周边地区农业氨减排工作,助力区域农业资源高效利用及大气污染治理.我国2018年氨排放为9.90×106 t,其中京津冀及周边地区“2+26”城市是我国氨排放强度较大的区域(2018年其氨排放量为1.41×106 t),这与观测到的大气氨浓度结果相吻合.农业排放是主要的大气氨来源,农业源中畜禽养殖业约占50%,种植业约占30%,但在对城市大气氨来源的解析中发现,贡献较大的是非农业源氨.通过模型模拟氨减排对大气污染物的影响发现,在减排40%的情景下,可削减华北地区大气中50%的硝酸根离子和15%~20%的PM2.5峰值浓度.在整合分析的农业氨减排技术清单中,优化氮肥投入总量是种植业控制氨排放的基础,结合氮肥深施,或通过有机肥、低挥发性氮肥和添加脲酶抑制剂的稳定性氮肥来替换普通氮肥可获得较好的控氨效果;养殖业方面,对猪、鸡、牛等主要畜禽养殖场以低蛋白日粮为基础,通过改善圈舍管理、优化粪尿处理处置、提升有机肥农田施入技术等可实现畜牧养殖的全链条氨减排.结合我国氨排放现状和减排潜力,提出了针对我国的氨减排目标,建议强化大气氨监测并结合溯源技术定量化氨来源,加强重点区域氨减排技术的推广和示范,为打赢蓝天保卫战提供科学理论和技术支撑.
大气污染防治决策支撑
大气污染防治综合决策支持技术平台典型城市应用研究
孙新丽, 杜世勇, 王书肖, 朱云, 韩道汶, 许宏宇, 邢佳, 龙世程, 袁颖枝, 马乔
2021, 34(1): 158-171. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.08
摘要(1032) HTML (48) PDF(313)
摘要:
以典型城市济南市为研究对象,利用大气污染防治综合决策支持技术平台(简称“技术平台”)综合评估了济南市《2018年大气污染治理“十大措施”实施方案》(简称“‘十大措施’”)的实施效果,并进一步基于特定空气质量目标〔济南市2018年ρ(PM2.5)、ρ(O3)同比2017年分别下降20%、8%〕开展大气污染防治策略寻优及费效评估.结果表明:①“十大措施”实施后,SO2、NOx、VOCs、一次PM2.5减排率分别为39%、24%、42%、41%,该情景在2017基准年气象条件下可使济南市2018年ρ(PM2.5)同比下降19%,新增治污成本约4.70×108元,效益-成本比约1.40;单位减排成本最低的本地扬尘源减排对ρ(PM2.5)下降的贡献率最大,建议济南市下一阶段应进一步强化扬尘源减排.②经过策略寻优,反算得到了SO2、NOx、VOCs、一次PM2.5的减排率分别为46%、20%、42%、60%的优化策略,该策略下的新增治污成本约4.69×108元;对比“十大措施”,优化策略提高了SO2和一次PM2.5的减排率,降低对O3具有负贡献的NOx减排率,满足空气质量目标的同时又尽可能地降低了治污成本,将效益-成本比提升至1.88.技术平台在济南市的初步成功应用,为济南市下一阶段的大气污染防治提供基于实证的科学依据;同时对其在我国城市逐步推广具有重要示范意义,可有效支撑大气污染防治综合科学决策制定.
京津冀及周边地区“2+26”城市空气质量特征及其影响因素
李慧, 王淑兰, 张文杰, 王涵, 王少博, 李海生
2021, 34(1): 172-184. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.26
摘要(1402) HTML (246) PDF(366)
摘要:
京津冀及周边地区“2+26”城市为京津冀大气污染传输通道城市,也是我国空气污染最严重的区域之一.针对京津冀及周边地区“2+26”城市,利用中国环境监测总站公布的PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3和CO数据,对2013—2019年京津冀及周边地区“2+26”城市大气污染特征进行分析,并探讨影响其空气质量变化的因素.研究表明:①2013—2019年京津冀及周边地区“2+26”城市空气质量总体向好,2019年ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)、ρ(CO)和ρ(NO2)比2013年分别下降了50%、41%、79%、49%和20%,ρ(O3-8 h-90per)(臭氧日最大8 h平均值第90百分位数)比2013年升高了21%.②2013—2019年京津冀及周边地区“2+26”城市重污染天数持续减少,2019年比2013年下降67%,严重污染天数下降尤为明显,降幅达90%.优良天数比例虽然增加,但2016年以后基本稳定在50%左右,没有持续增加的趋势.③ρ(PM10)、ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(CO)的最大值均出现在1月,ρ(O3-8 h)(臭氧日最大8 h平均值)的最大值出现在6月.ρ(PM2.5)越高,PM2.5/PM10和SO2/NO2越大,表明二次污染源和燃煤源的贡献越大.④就空间分布而言,ρ(PM2.5)和ρ(PM10)高值区主要集中在区域中南部太行山脉山前的平原地区,低值区主要集中在区域北部.⑤地理位置、气象条件、产业结构、能耗消耗以及减排政策是影响2013—2019年京津冀及周边地区“2+26”城市空气质量变化的重要因素.研究显示,随着大气污染防治减排措施实施的力度逐渐加大,政策影响已成为京津冀及周边地区“2+26”城市空气质量持续改善的最重要手段.
基于监测及Kriging方法的京津冀地区大气污染物暴露分布研究
王占山, 李志刚, 钱岩, 李晓倩, 郭辰, 薛凯兵, 王孜晔, 朱晓晶, 魏永杰
2021, 34(1): 185-193. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.25
摘要(720) HTML (43) PDF(218)
摘要:
为了实现充分利用已有环境监测站点数据进行人群精细化暴露评估的目的,同时解决某些待测人群社区周边无监测站点时数据的选择问题,以保定市作为大气高污染研究城市,基于现场监测和Kriging(克里金插值)空间分析方法,明确了在研究大气污染物人群暴露时,某一个固定监测站污染物数据的代表性问题.研究表明:对于大气中φ(SO2)、φ(NO2)、颗粒物及其组分,空气质量监测点位的代表性一般为5~6 km;对于φ(CO)、φ(O3)和φ(VOCs),它们在城市不同地区的空间分布更为均匀,空气质量监测点位的代表性范围更大.通过使用Radial Basis Functions(径向基函数,RBF)、Local Polynomial Interpolation(局部多项式插值,LPI)、Inverse Distance Weighting(反距离权重插值,IDW)、Kriging、Kernel Smoothing(内核平滑插值,KS)和Diffusion Kernel(内核扩散插值,DK)等6种空间分析方法对大气污染物浓度进行预测发现,Kriging方法对大气污染物浓度预测时可使预测值和实测值间的偏差小于10%,准确度最高.因此,在进行某城市某点位的污染物人群暴露浓度预测时,若该点位周边5 km以内有空气质量监测点位,则可用该点位的监测值代替;若5 km以内没有空气质量监测点位,则可基于最近监测点位的污染物浓度进行Kriging空间插值,从而获得该点位的污染物暴露水平.
京津冀及周边地区优先控制有毒有害大气污染物名录研究
张丽丽, 朱晓晶, 于洋, 牛文凤, 郑玉婷, 张杨, 林军
2021, 34(1): 194-201. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.28
摘要(816) HTML (84) PDF(309)
摘要:
近年来,随着污染防治攻坚战的不断强化,京津冀及周边地区重污染天气问题初步得到缓解.为了深度改善大气环境质量,落实精准治污,更好地服务于京津冀有毒有毒大气污染物的环境管理,开展了京津冀及周边地区优先控制有毒有害大气污染物名录的研究.以京津冀及周边地区为主要研究对象,采用文献调研法建立备选名单;针对备选名单中的有毒有害大气污染物进行危害信息收集,采用两步筛选法,以危害筛选指标、暴露筛选指标、持久性/生物蓄积性筛选指标共包含10项内容进行赋分求和,筛选出高分值的污染物建立候选名单;在候选名单基础上,从国家排放标准、地方排放标准、监测方法三方面进行筛选,形成优控名录.筛选形成的优控名录包括苯、环氧乙烷、二英类、砷及其化合物、铅及其化合物、甲醛、氯乙烯、三氯乙烯、1,2-二氯丙烷、氯甲基甲醚、铍及其化合物、三氯甲烷在内的12种(类)污染物,可为“十四五”有毒有害大气污染物环境管理及今后京津冀优控名录的公布提供研究基础.
大气环境科学综合数据采集共享平台建设及应用研究
孙彩萍, 王维, 何立环, 马广文, 罗向林, 但汉平, 张顺辉
2021, 34(1): 202-212. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.17
摘要(923) HTML (45) PDF(375)
摘要:
为实现大气重污染成因与治理攻关项目数据的统一管理和数据共享,基于美国电子政务共享框架(Federal Enterprise Architecture Framework,FEA)方法论和数据中台思想,采用JAVA平台和SOA框架,以大气重污染成因与治理攻关项目科研数据为主,整合全社会大气科学数据资源,面向京津冀、汾渭平原大气污染成因与治理改善分析的核心业务需求,建设集多源异构数据采集、治理、共享、分析、发布于一体的大气环境科学数据采集与共享平台;建立完善的线上数据治理流程,采用多种算法实现大气业务数据集的实时质控;采用分级、分权限的数据共享机制和共享接口动态编辑技术,建立一站式数据枢纽.结果表明:①建立大气科学数据规范分类体系,提供从原始数据、二次数据产品、大气攻关信息发布等多种类型的数据共享服务.②建立海量多源异构综合数据集,包括空气质量、组分、污染源、气象、健康等11类,数据总量4.3 TB,包括7.5亿条数据和66万个文件.③开发交互式GIS服务和线上评估分析工具,实现环境空气质量评估、气象影响分析、组分变化、污染源统计四类主题数据服务.④向大气重污染成因与治理攻关项目各课题组、七省(市)提供多种形式共享,开放104个数据接口,实现21亿条数据、2万份文件、15个专题共享,有力地支撑了大气重污染成因与治理攻关项目的各项研究.
大气污染对人群的健康影响
2013—2018年北京市大气PM2.5持续高暴露对居民因病入院的急性影响
陈晨, 仲宇, 刘园园, 路凤, 郭默宁, 方建龙, 李湉湉, 施小明
2021, 34(1): 213-219. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.16
摘要(687) HTML (68) PDF(214)
摘要:
为探讨以细颗粒物(PM2.5)持续高浓度暴露为特征的大气污染事件对于人群因病入院的急性影响,收集2013—2018年北京市大气PM2.5浓度、气象因素数据和人群因病入院数据,以PM2.5浓度〔75.0 μg/m3、150.0 μg/m3、第95百分位数(205.8 μg/m3)〕和持续时间(≥2 d、≥3 d)联合定义6种持续高暴露情景,采用基于quasi-Poisson回归的广义相加模型开展时间序列分析,获得不同情景下PM2.5对人群因病入院的急性影响.结果表明:①对于全人群研究发现,相较于非持续高暴露情景,持续2 d及以上的重污染(PM2.5浓度>150.0 μg/m3)情景引起非意外总疾病和心脑血管系统疾病的发病风险均显著增加,增幅分别为5.0%(95% CI,1.2%~9.0%)和5.6%(95% CI,1.8%~9.5%).②亚组人群分层分析发现,持续2 d及以上的重污染情景下,男性、女性、0~64岁、65~74岁、75岁及以上等亚组人群的非意外总疾病和心脑血管系统疾病的发病风险均显著增加;当出现极端PM2.5暴露浓度(>205.8 μg/m3)且持续3 d以及上时,女性和0~64岁、65~74岁人群的非意外总疾病和心脑血管系统疾病的发病风险均显著增加.③因呼吸系统疾病入院分析发现,仅在PM2.5浓度>150 μg/m3且持续时间≥2 d的情景下,观察到0~64岁人群的发病风险显著增加,增幅为3.4%(95% CI,0.2%~6.6%).研究显示,以PM2.5持续高暴露为特征的大气污染事件对人群因病入院有显著影响.
京津冀及周边地区“十四五”及中长期PM2.5污染控制目标的健康效益预估研究
王情, 朱欢欢, 杜鹏, 赵靓, 李湉湉
2021, 34(1): 220-228. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.21
摘要(1031) HTML (108) PDF(333)
摘要:
京津冀及周边地区是我国最具有代表性的空气污染较严重的城市群,为探究重污染地区空气污染的疾病负担及其未来空气质量改善的健康效益,基于环境因子人群疾病负担评估的基本方法,评估了京津冀及周边地区“2+26”城市2015年的PM2.5相关疾病负担,并对该地区在“十四五”及中长期PM2.5污染控制目标下的未来PM2.5疾病负担进行了预估研究,分析了PM2.5污染控制目标带来的健康效益.结果表明:①2015年“2+26”城市PM2.5所致超额死亡数为15.11×104例.②若不考虑人口变化,未来空气质量按“十四五”及中长期PM2.5污染控制目标改善,预计到2025年、2030年和2035年“2+26”城市PM2.5所致超额死亡数将分别降至11.49×104、10.62×104和9.85×104例,比2015年分别减少了23.96%、29.72%和34.79%.③分年龄段和分疾病对比发现,65岁以上老年人群PM2.5相关超额死亡数的占比较高且有上升趋势,与PM2.5相关的心脑血管系统疾病(中风和缺血性心脏病)的超额死亡数在PM2.5相关超额死亡总数中占比最大,且有增加的趋势.研究显示,京津冀及周边地区“2+26”城市未来空气质量的改善将大幅降低空气污染相关疾病负担,带来显著的健康效益,但由于人口增长和老龄化的影响,未来较长时间内我国空气污染带来的疾病负担依然较重,应持续改善空气质量,并关注脆弱人群的健康防护,以进一步降低空气污染相关疾病负担.
济南市大气颗粒物短期暴露对老年人群血清淀粉样蛋白P组分影响的定群研究
王琼, 方建龙, 刘园园, 周敬文, 孔凡玲, 邓富昌, 符元证, 董皓冉, 施小明
2021, 34(1): 229-234. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.11
摘要(652) HTML (43) PDF(312)
摘要:
为了解济南市不同粒径大气颗粒物暴露对老年人群血清淀粉样蛋白P组分(SAP)的急性影响,评估大气颗粒物暴露对人群神经系统的健康风险,以山东省济南市甸柳社区为研究地点,采用定群研究设计,对社区76名健康老年人进行5次重复测量,结合社区附近(< 2 km)环保监测超级站的PM2.5和PM10浓度数据,在控制年龄、性别等协变量情况下,利用线性混合效应模型分别分析PM2.5和PM10暴露对SAP的效应影响.结果表明:大气颗粒物短期暴露与老年人群SAP的升高呈正相关;PM2.5累积滞后0~6 h,每升高1个四分位数间距(IQR),SAP水平升高18.73%(95% CI为9.20%~29.08%)(FDRH-P < 0.05)(其中,CI为可信区间,FDRH-P为经多重校正后的P值);PM10累积滞后0~6 h,每升高1个IQR,SAP水平亦升高,但变化不显著(FDRH-P>0.05).研究显示,大气颗粒物暴露可以引起人群反应神经退行性病变的SAP指标升高,提示大气颗粒物对人群神经系统具有潜在威胁;PM2.5对SAP的效应高于PM10,提示小粒径颗粒物具有较高的健康危害,应加强对小粒径颗粒物的健康影响和干预防护研究.
HEPA空气净化器对学校室内颗粒物的净化效果研究
阳晓燕, 温勃, 孔建, 阮鸿洁, 王秦, 徐东群
2021, 34(1): 235-244. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.24
摘要(710) HTML (64) PDF(240)
摘要:
为了解HEPA(high efficiency particle air filter,高效空气过滤器)空气净化器在小学教室和寝室的净化效果,于2019年3—4月在北京市一所全寄宿小学开展了一项HEPA空气净化器的交叉干预研究.记录干预组、非干预组室内和室外PM2.5、PM10、PM1的浓度,计算空气净化器的净化率;采用多元线性回归模型探索净化效果的影响因素.结果表明:①空气净化器对PM2.5、PM10、PM1的净化率分别为41.3%〔Ql~Qu(下四分位数~上四分位数,下同):0~53.1%〕、40.7%(10.5%~46.2%)和34.9%(9.6%~40.3%),其中对PM2.5的净化率最高;寝室的净化率高于教室的净化率.②当室外PM2.5浓度为[115,150)μg/m3时对PM2.5的净化率最高,为52.83%(50.26%~56.13%),PM10和PM1亦有类似结果.③多元线性回归分析表明,室外PM2.5浓度 < 35 μg/m3时,开门通风和室内人员活动分别使室内PM2.5浓度下降3.73 μg/m3〔95%置信区间(95% CI):(0.60 μg/m3,6.86 μg/m3)〕和升高3.4 μg/m3(0.22 μg/m3,6.58 μg/m3);室外PM2.5浓度为[35,150)μg/m3时,空气净化器使室内PM2.5浓度下降33.36 μg/m3(16.47 μg/m3,50.25 μg/m3);室外PM2.5浓度≥150 μg/m3时,空气净化器和开门通风分别使室内PM2.5浓度下降48.87 μg/m3(25.62 μg/m3,72.12 μg/m3)和升高37.65 μg/m3(5.60 μg/m3,69.69 μg/m3).研究显示:空气净化器可同时降低室内PM2.5、PM10、PM1的浓度;当室外PM2.5浓度 < 35 μg/m3时,不需开启空气净化器;当室外PM2.5浓度为[35,150)μg/m3时,空气净化器有较好的净化效果,偶尔开窗通风不影响空气净化器的净化效果;当室外PM2.5浓度≥150 μg/m3时,开启空气净化器时应关闭门窗,以免影响其净化效果.