西安市重污染过程中PM2.5单粒子的污染特征

研究运用单颗粒气溶胶质谱(SPAMS)在线观测,对西安市重污染过程中(2016年1月4日~2016年1月20日)采集到的3 492 815个大气细颗粒物进行分类,并分析了主要颗粒类型的占比情况、粒径分布、空气相对湿度影响和来源解析等。结果表明,冬季重污染过程中细颗粒物粒径主要分布在0.4~1.4μm之间,有机碳颗粒(OC)、混合碳颗粒(ECOC)、富钾颗粒(K)占比较大。优良天相对污染过程,有机碳颗粒(OC)和左旋葡聚糖颗粒(LEV)占比有所上升,元素碳颗粒(EC)、混合碳颗粒(ECOC)和富钾颗粒(K)有所下降,矿尘颗粒(Mdust)和重金属颗粒(HM)的占比变化幅度不大。当相对湿度60%时,元素碳颗粒(EC)、混合碳颗粒(ECOC)和重金属颗粒(HM)的丰度增加,高分子有机碳颗粒(HOC)对湿度变化不敏感。在低湿度下富钾颗粒(K)、富钠颗粒(Na)和矿尘颗粒(Mdust)的丰度增加。西安市冬季细颗粒物主要来源于燃料燃烧和工业排放,而且高湿低温的环境下容易促使二次颗粒的生成。     

基于SPAMS研究汕头市潮阳区春冬季污染天气过程的细颗粒物组分变化特征

为了更好地了解空气污染过程中细颗粒物组分的变化特征,采用单颗粒气溶胶质谱(SPAMS)法,于2015年2月在汕头市潮阳区城南街道办事处六楼对空气污染过程进行连续观测。根据细颗粒物的质谱特征,将其化学组分分为9类,为元素碳(EC)、混合碳(ECOC)、富钾颗粒(K)、富钠钾颗粒(NAK)、重金属(HM)、矿物质(SIO3)、有机碳(OC)、高分子有机碳(HOC)以及左旋葡聚糖颗粒(LEV)。将本次污染过程分为6个时段进行分析,结果表明各个阶段中占比最大的化学组分均为OC、EC、ECOC,这三种化学组分的总占比达到58. 7%～73. 6%。在空气污染上升和持续阶段,OC和ECOC占比增长明显(尤其是OC),OC是这两个阶段中占比最大的化学组分,占比分别达到27. 8%和32. 5%,这两类细颗粒物是本次空气污染过程中的特征组分。本次污染过程中,机动车尾气源在空气优良时段贡献率最大,而在空气污染上升和持续阶段燃煤源贡献率最为显著,占比分别达到32. 9%和41. 5%,这是本次空气污染过程的一个突出特点,燃煤源是本次空气污染过程的主要来源。综合污染过程成分分析、来源分析及气象条件可得出,潮阳区本次持续污染过程主要是由于气象扩散条件不利,风速小,湿度大,燃煤源颗粒富集过多导致污染升级。建议在重污染天气时可优先考虑加强对燃煤源采取管控措施。     

光化学反应

颗粒物(particulate matter)是环境中粒状物质的统称。①大气中的颗粒物有固体的、流体的粒状物,称之为悬浮颗粒物,又称为气溶胶(颗粒)。     

典型钢铁源颗粒物形貌及元素的特征分析

采集河北省某钢铁企业烧结、高炉和转炉工序中的PM_(2.5)和PM_(10)样品进行单颗粒物形貌、粒径和元素分布特征分析,与全颗粒物的化学组成进行对比,采用分歧系数对不同工序细颗粒物成分进行相似性比较.结果表明,3个工序排放的颗粒物主要为富铁、富铅、无机盐复合、富硅、富钙和碳质颗粒等6类,烧结工序颗粒物粒径主要为1.5~10.0μm,高炉和转炉工序主要为0~2.5μm.烧结工序排放源主要成分为Cl,K,OC,Fe,Na和SO_4~(2-),高炉和转炉工序中PM_(2.5)和PM_(10)的主要成分为Fe.相同工序中PM_(2.5)与PM_(10)成分较一致,不同工序中颗粒物成分差异较大.     

太原市沙尘期间PM2.5变化特征

利用PM_2.5在线监测仪、在线气体/气溶胶监测仪(Marga)、半连续热光分析仪(OCEC)、在线重金属监测仪(CES)、单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)分析了太原市沙尘期间PM_2.5浓度、组分变化特征及来源情况。研究表明,沙尘期间,环境空气质量迅速恶化,PM_2.5浓度升高明显。在PM_2.5组分分析中,沙尘期间,SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺二次离子浓度有所下降,OC、EC变化不大,金属元素浓度增幅明显。PM_2.5在线来源解析表明,沙尘期间扬尘源占比大幅增加,矿物质颗粒物和含左旋葡聚糖颗粒物占比也有不同程度增加。     

基于单颗粒质谱的太原市大气机动车尾气污染特征

利用单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪(SPAMS)对太原市2018年12月大气细颗粒物(PM_(2.5))化学成分进行分析,解析了机动车限行时段与非限行时段对PM_(2.5)来源影响,以期为进一步开展太原市大气PM_(2.5)治理工作提供科学支持,并为有关部门制定PM_(2.5)污染排放控制对策提供依据。     

二次有机气溶胶的特征和形成机制

二次有机气溶胶(SOA)的形成是当今大气化学过程的研究热点之一. 城市大气中二次有机碳占颗粒物总有机碳的17%~65%. 单萜烯和芳香族化合物分别是SOA最重要的天然和人为源前体物,在大气中与×OH, NO3-和O3等氧化剂发生多途径反应形成有机酸、多官能团羰基化合物、硝基化合物等半挥发性有机物,通过吸附、吸收等过程进入颗粒相,改变了气溶胶的特性及其环境效应. 有机化合物表现出较强的源特征性,可以作为示踪分子解析颗粒物来源,二元羧酸是SOA的潜在示踪物. 论述了SOA研究的最新进展并指出了未来的研究方向.     

微米级气溶胶粒子在滤层中的收集效率研究

采用颗粒床过滤系统对含气溶胶气体进行过滤实验,研究微米级气溶胶粒子在滤层中过滤效率的变化规律,并建立滤层模型计算过滤效率理论值.结果表明,在低风速(u0≤0.2m/s)范围内,过滤风速的提高有利于大粒径气溶胶粒子(dP=2.5 μm)的收集,而对中小粒径气溶胶粒子(dp≤1.0μm)的过滤效率没有明显帮助;滤料材质相同时,滤料粒径越小、比表面积越大,过滤效率越高;材质不同时,Hamaker 常数越大,越有利于捕集气溶胶粒子.由颗粒床层模型分析得出,当dp<0.1μm时,扩散效应起主导作用,颗粒粒径越小,扩散效率越高;当dp>1.0μm时,惯性碰撞效应起主导作用,粒径越大,惯性碰撞和拦截效应越显著.     

燃煤细灰的形成及微观形态特征

引 言 大气环境中的细小颗粒物不仅影响气象和气候,使空气质量变差,降低大气能见度,而且对人体特别是呼吸系统有严重危害.研究表明细小颗粒物极易进入人体肺部,被吸收进入血液,长期蓄积在体内,且颗粒越小,进入肺部越深[1].对我国大气中细小颗粒物来源虽有不同看法,但基本上认为煤燃烧是主要的来源之一[2],而且因为煤成分的复杂性,使得燃煤细灰含有各种矿物成分和多种痕量有毒元素,灰粒越细,富集越多,因此燃烧源小颗粒毒性更强,危害更深[3-4].由于现有的除尘设备,如煤粉炉普遍采用的电除尘器,虽然总除尘效率可以达到99%以上,但对细飞灰(PM2.5)的捕集效率也只有90%左右,而旋风除尘器更是在5%以下[5].因此,加强燃煤细灰的形成、细灰微观形态特征及其有害元素分布规律的研究,对开发燃烧源小颗粒控制技术有重要的指导意义.     

灰霾期间大气颗粒物污染特征研究进展

近年来,随着经济的迅速发展和城市化进程的加快,灰霾天气呈现增加的趋势,引起了社会的高度关注。综述了灰霾发生时大气颗粒物污染水平、粒径分布和垂直分布特征,大气颗粒物重要化学成分(水溶性离子、有机碳和元素碳、金属元素)的浓度水平和粒径分布特征及大气颗粒物的来源解析方法,并提出灰霾主要防治措施。     

大气颗粒物PM2.5化学组分分析方法概述

大气细颗粒物PM2.5中化学组分的分析方法做了简要的介绍,PM2.5的化学组分主要包括水溶性离子、无机元素、有机碳和元素碳,并分析了各种方法的优缺点,以便于在研究中选取更简单有效的方法,并展望了PM2.5中组分的研究前景.     

PM2.5在线源解析技术应用

采用在线单颗粒气溶胶质谱仪对某区域大气细颗粒物PM_(2.5)进行连续在线源解析监测,综合分析了PM_(2.5)的组成成分及来源。该区域8月份PM_(2.5)污染来源综合性较强,主要为机动车尾气源19.7%、扬尘源17.2%、二次无机源15.4%、生物质燃烧源12.9%、燃煤11.3%,此外工业工艺源4.4%、其他11.2%。在线源解析技术为环保管理部门科学制定PM_(2.5)污染防治措施,实现精准管控提供了技术依据。     

上海吴淞地区气溶胶粒径分布和元素浓度研究

为了有效降低颗粒物浓度和提高吴淞工业区大气环境质量,重要的任务是测定大气颗粒物的粒径分布和化学组分.本研究使用DYLEC-120型冲击式9级采样仪,选择该地区有代表性的4个采样点,在冬季(2004年1月)采集不同粒径大气颗粒物(分别为》11,11～7,7～4.7,4.7～3.3,3.3～2.1,2.1～1.1,1.1～0.65,0.65～0.43,《0.43μm).使用质子激发X荧光发射技术测定不同粒径颗粒物中S,K,Ca,Ti,Cr,Mn,Fe,Ni,Cu,Zn,Br和Pfb 12种无机元素浓度.结果发现,吴淞工业区气溶胶质量浓度呈现双峰分布,峰值分别位于1.1～2.1和4.7～7.0 μm两个粒径范围.富集因子分析结果表明,4个监测点无机元素浓度和污染状况与监测点所在地及周边工矿企业排放紧密相关.应当引起重视的是S,Cr,Ni,Cu,Zn,Br和Pb等元素已严重地受到人为污染源的影响,而且这些元素更趋于富集在直径小于2.1 μm的细颗粒物中,呈现粒径变小而污染加剧的特征.     

西安2005年春季大气碳气溶胶的理化特征

于2005年3～4月在西安站点连续观测了PM2.5,PM10以及有机碳(OC)、元素碳(EC)的浓度变化,并探讨了西安2005年春季碳气溶胶污染特征.结果表明,西安春季的PM2.5和PM10浓度比较高,而且观测期内有88.9%的日数PM10浓度超过国家大气环境质量标准(GB3095-1996)规定的PM10浓度二级标准,说明西安可吸入颗粒物污染比较严重.PM2.5中OC浓度在3月、4月分别是(33.2±14.9)μg/m3,(25.5±7.8)μg/m3,PM2.5中EC浓度在3月和4月分别是(10.0±4.7)μg/m3,(9.8±3.3)μg/m3.PM2.5OC在3月和4月分别占PM10OC的(75.7±11.2)%,(79.4±5.6)%;PM2.5EC在3月和4月占PM10 EC的(68.0±12.6)%,(78.0±6.5)%,说明西安颗粒物中的碳气溶胶主要存在于细微粒子当中.PM2.5和PM10中的OC,EC相关性为0.91和0.96,说明OC,EC具有相同物质来源.日均PM2.5,PM10的OC/EC比值均超过了2.0,指示了西安大气颗粒物中可能存在二次碳气溶胶.     

大气颗粒物中颗粒微观形貌特征及其矿物组成分析

为探索大气颗粒物的矿物组成及其单颗粒的微观形貌特征,以绵阳市为例,通过对绵阳市3个不同功能区(工业区、商业区、科技生活区)采集大气颗粒物以及对PM10进行24h监测,利用扫描电镜能谱分析方法(SEM/EDS)对绵阳市不同功能区中大气颗粒物的微观形貌及其矿物组成进行了研究,同时结合PM10监测结果分析各区域颗粒物污染现状。研究结果表明:不同功能区大气颗粒物主要由规则形态颗粒和不规则形态颗粒组成;规则颗粒主要为矿物颗粒,不规则颗粒主要由烟尘集合体、燃煤飞灰颗粒和不规则矿物等组成。工业区矿物颗粒主要为石膏、硫酸盐类、硅酸盐类矿物,商业区和科技生活区主要为硅酸盐类矿物。工业区不规则颗粒占比较大,商业区和科技生活区矿物颗粒相对较少;且同一功能区内细粒级主要为规则形状的矿物颗粒,而粗粒级主要为不规则形态的颗粒物。PM10监测结果显示,3个功能区颗粒物污染均较严重。     

元素分析仪法测定河流中颗粒物有机碳

碳是生命的基本元素，是生物圈物质和能量传递的关键，近年来，温室效应、全球变暖等环境问题，使全球碳循环受到广泛关注，而颗粒有机碳(POC)是碳循环过程中重要的参与者，其是微生物利用消耗的主要物质来源。目前，元素分析仪法是测定POC最常用的方法，但其前处理方法仍存在一定争议，为更准确测定水体中POC,本文通过对比实验验证分析了在颗粒物量多(>200 mg)和量少(<100 mg)情况下POC的元素分析仪方法的预处理方法，明确最佳预处理实验条件。在本研究中确定了去除量多颗粒物中无机碳的最佳酸浓度为1 mol/L,对于量少颗粒物可用熏蒸方法完全去除无机碳，所需的时间为9 h。     

大气微粒二次有机碳形成特性研究

悬浮微粒为空气污染主要项目之一,且PM1(气动直径小于1 μm之微粒)为引起呼吸道各种病变的最主要污染,因此了解大气环境悬浮微粒之来源与特性,是保护人民健康及空气品质的首要工作.本研究分别于高雄市小港(都会区)与台东县太麻里(郊区)进行大气悬浮微粒测定,量测大气悬浮微粒中PM1及PM10之质量浓度与分布,并利用元素分析仪分析微粒中之有机碳(organic carbon,OC)与元素碳(elemental carbon,EC)含量.分析研究期间所得样本结果显示,都会区PM1及PM10有机碳(OC)及元素碳(EC)之浓度均较郊区高,且OC浓度又比EC高;而郊区PM1及PM10之OC及EC之含量较都会区之含量高.若以最小比值估计法OCsec=OCtotal-(OC/EC)minxEC,可估算都会区大气微粒PM1及PM10有机碳成分中约有30.4%及33.0%,郊区之PM1及PM10有机碳成分中则约有40.1%及17.6%,为挥发性有机物气固相传输所形成之二次有机碳组成,结果显示较细微粒(PM1)二次有机碳之含量较高,且郊区大气中亦有相当比例之二次有机碳组成.     

大气有害颗粒物室内自然沉降实验研究

大气有害颗粒物(PM)对人体有极大的危害,紧闭门窗可使颗粒物自沉降,从而实现空气洁净。为研究室内有害颗粒物自然沉降的净化效果,该研究采用激光离散式颗粒物传感器与数据采集系统,对自然条件下室内大气有害颗粒物自然沉降进行实验研究。通过实验发现:室内大气有害颗粒物在重度污染(粒径小于2.5μm的PM150μg/m~3)浓度下,有较明显的自然沉降速率,PM粒径2.5μm～10μm、1.0μm～2.5μm、0.3μm～1.0μm自然沉降速率分别为:1.76μg/(m~3·min)、0.67μg/(m~3·min)和0.51μg/(m~3·min),当颗粒物为中度与轻度污染浓度时(150μg/m~3),自然沉降速率随浓度降低逐渐放缓;当密闭室内存在人员时,会加快室内大气有害颗粒物下降速率;此外,不同粒径的大气有害颗粒在空气中的分布均匀状态不同,粒径越大在空气中分布越不均匀,粒径越小越均匀,其在空气中自然沉降的速率越低。     

负载MnO2的蜂窝活性炭对油烟中细颗粒物和VOCs去除效果的初步探究

餐饮油烟主要由颗粒物及挥发性有机物(VOCs)两类污染物组成,是城市大气PM2.5及其前体物VOCs的主要来源之一。现有的油烟净化技术主要针对油烟中大颗粒物,对于细颗粒物和VOCs没有好的净化效果。本篇论文考察了负载MnO_2的蜂窝活性炭对VOCs特征污染物和油烟细颗粒物的去除效果,并对去除效率的影响因素进行了初步探究。探究发现,负载MnO_2的蜂窝活性炭对油烟VOCs特征污染物乙醇具有吸附缓冲和催化氧化分解的作用,且臭氧浓度对去除率有较大的影响,并非臭氧浓度越高处理效果越好。细颗粒物的去除率开始随荷电电压的增加而增加,最后保持不变,并且在较低的荷电电压下就可以得到较高的去除效率。风速的增加导致停留时间的减少,从而使细颗粒物的去除效率明显降低。还可通过增加活性炭的尺寸来提高荷电颗粒物的停留时间,进而提升净化效率。     

苏州市环境空气PM_(2.5)中多环芳烃的污染状况及源解析

为了解苏州市大气颗粒物PM_(2.5)的污染水平及其可能的来源,在2015年上半年对苏州市4个不同功能区(住宅区、市内交通要道、工业园区、风景区)环境空气PM_(2.5)进行监测分析,结果显示:工业园区的污染最为严重,住宅区最轻;2月污染物不易扩散,故PAHs总浓度最高,5月最低。通过比值法和因子分析对苏州市大气颗粒物中多环芳烃的来源进行分析,结果显示空气PM_(2.5)细颗粒物中多环芳烃的来源主要来自于机动车排放、高温加热源、柴油尾气排放,三者对PM_(2.5)细颗粒物中多环芳烃的贡献率依次为51.02%、22.83%、13.05%。