南昌市空气PM2.5和PM10的时空动态及其影响因素

PM_2.5和PM₁₀已成为我国大部分城市空气的首要污染物.本文通过分析南昌市2013—2015年的空气PM_2.5和PM₁₀质量浓度、气象因素、交通流量的监测数据,探讨了空气颗粒物污染的时空动态规律以及气象、交通对颗粒物浓度变化的影响.结果表明: 2013、2014、2015年,南昌市PM_2.5浓度(70.92 μg·m^-3＞53.70 μg·m^-3＞43.65 μg·m^-3)、PM₁₀浓度(119.72 μg·m^-3＞86.11 μg·m^-3＞73.32 μg·m^-3)逐年降低,并呈现出夏季低(PM_2.5和PM₁₀平均浓度分别为36.74、69.20 μg·m^-3)、冬季高(PM_2.5和PM₁₀平均浓度分别为74.29、111.64 μg·m^-3)的季节动态和由城市中心向郊区递减的城乡梯度变化; PM_2.5/PM₁₀值(0.595＞0.584＞0.557)逐年降低,并且表现出城市中心高、城市边缘低的空间分布格局;PM_2.5、PM₁₀浓度受到多种气象因素的影响,与气压、温度、相对湿度、风速、降水量、日照时数显著相关,各种气象因子对PM_2.5、PM₁₀浓度的影响存在差异;车流量会显著提高周边PM_2.5浓度,但对PM₁₀浓度影响不明显.     

长沙市不同污染程度区域桂花和香樟叶表面PM2.5吸附量及其影响因素

为阐释不同污染程度下城市绿化植物吸滞PM_2.5机理、解析污染物来源,应用气溶胶再发生器定量测定长沙市常见的2种园林绿化树种(桂花和香樟)植物叶片PM_2.5吸附量,同时应用原子力显微镜(AFM)观察了不同污染区(交通区、文教区、清洁区)植被的叶表面微形态特征,使用离子色谱仪测定样品中水溶性离子含量.结果表明: 污染程度与植物叶表面PM_2.5吸附量呈正相关,不同植物单位叶面积PM_2.5吸附量全年均值表现为交通区(0.56±0.04 μg·cm^-2)＞文教区(0.48±0.06 μg·cm^-2)＞清洁区(0.33±0.02 μg·cm^-2),植物单位叶面积PM_2.5吸附量季节变化为冬季(0.70±0.10 μg·cm^-2)＞春季(0.43±0.14 μg·cm^-2)＞秋季(0.39±0.12 μg·cm^-2)＞夏季(0.31±0.09 μg·cm^-2),桂花的单位叶面积PM_2.5吸附量大于香樟;污染程度轻的区域的植物叶片比较光滑,污染程度重的区域的叶片较粗糙,植物粗糙度排序为交通区(195.45±16.09 nm)＞文教区(176.99±8.45 nm)＞清洁区(131.88±12.98 nm);不同污染程度地区PM_2.5离子含量均表现为冬季最大,其次是春季和秋季,夏季最低;3个污染区PM_2.5离子成分均以Na⁺、NH₄⁺、Cl^-和Br^-这4种离子为主,不同程度污染区PM_2.5污染均以移动源污染为主.     

北京西山绿化树种秋季滞纳PM2.5能力及其与叶表面AFM特征的关系

以北京西山6种绿化树种白皮松、油松、柳树、五角枫、银杏、山杨为对象,应用气溶胶再发生器对植物叶片秋季PM_2.5吸附量进行定量研究,同时应用原子力显微镜(AFM)观察叶表面微形态特征,分析了叶表面粗糙度等参数,阐释了各树种叶片吸附PM_2.5的机制.结果表明: 不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序为白皮松(2.44±0.22 μg·cm^-2)＞油松(2.40±0.23 μg·cm^-2)＞柳树(1.62±0.09 μg·cm^-2)＞五角枫(1.23±0.01 μg·cm^-2)＞银杏(1.00±0.07 μg·cm^-2)＞山杨(0.97±0.03 μg·cm^-2);从秋季不同月份来看,不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量表现为11月(2.33±0.43 μg·cm^-2)＞10月(1.62±0.64 μg·cm^-2)＞9月(1.51±0.50 μg·cm^-2).白皮松和油松有大量凹陷和突起,相对高差较大,粗糙度较大,吸滞PM_2.5能力强;柳树和五角枫叶片有褶皱,粗糙度相对较高,分布有大量的突起和凹陷,吸滞PM_2.5能力居中;银杏和山杨因其叶表面平滑、气孔多为长圆形,粗糙度较小,吸滞PM_2.5能力较弱.不同树种正背面粗糙度平均值为白皮松(149.91±16.38 nm)＞油松(124.47±10.52 nm)＞柳树(98.85±5.36 nm)＞五角枫(93.74±21.75 nm)＞银杏(80.84±0.88 nm)＞山杨(67.72±8.66 nm),这与不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序完全一致,叶片粗糙度与单位叶面积PM_2.5吸附量呈显著正相关(R²=0.9498).为提高城市植被的环境效应,可选择叶表面形态有利于吸滞PM_2.5等颗粒物的树种.     

北京西山绿化树种秋季滞纳PM2.5能力及其与叶表面AFM特征的关系

以北京西山6种绿化树种白皮松、油松、柳树、五角枫、银杏、山杨为对象,应用气溶胶再发生器对植物叶片秋季PM_2.5吸附量进行定量研究,同时应用原子力显微镜(AFM)观察叶表面微形态特征,分析了叶表面粗糙度等参数,阐释了各树种叶片吸附PM_2.5的机制.结果表明: 不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序为白皮松(2.44±0.22 μg·cm^-2)＞油松(2.40±0.23 μg·cm^-2)＞柳树(1.62±0.09 μg·cm^-2)＞五角枫(1.23±0.01 μg·cm^-2)＞银杏(1.00±0.07 μg·cm^-2)＞山杨(0.97±0.03 μg·cm^-2);从秋季不同月份来看,不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量表现为11月(2.33±0.43 μg·cm^-2)＞10月(1.62±0.64 μg·cm^-2)＞9月(1.51±0.50 μg·cm^-2).白皮松和油松有大量凹陷和突起,相对高差较大,粗糙度较大,吸滞PM_2.5能力强;柳树和五角枫叶片有褶皱,粗糙度相对较高,分布有大量的突起和凹陷,吸滞PM_2.5能力居中;银杏和山杨因其叶表面平滑、气孔多为长圆形,粗糙度较小,吸滞PM_2.5能力较弱.不同树种正背面粗糙度平均值为白皮松(149.91±16.38 nm)＞油松(124.47±10.52 nm)＞柳树(98.85±5.36 nm)＞五角枫(93.74±21.75 nm)＞银杏(80.84±0.88 nm)＞山杨(67.72±8.66 nm),这与不同树种单位叶面积PM_2.5吸附量排序完全一致,叶片粗糙度与单位叶面积PM_2.5吸附量呈显著正相关(R²=0.9498).为提高城市植被的环境效应,可选择叶表面形态有利于吸滞PM_2.5等颗粒物的树种.     

长沙市不同污染程度区域桂花和香樟叶表面PM2.5吸附量及其影响因素

为阐释不同污染程度下城市绿化植物吸滞PM_2.5机理、解析污染物来源,应用气溶胶再发生器定量测定长沙市常见的2种园林绿化树种(桂花和香樟)植物叶片PM_2.5吸附量,同时应用原子力显微镜(AFM)观察了不同污染区(交通区、文教区、清洁区)植被的叶表面微形态特征,使用离子色谱仪测定样品中水溶性离子含量.结果表明: 污染程度与植物叶表面PM_2.5吸附量呈正相关,不同植物单位叶面积PM_2.5吸附量全年均值表现为交通区(0.56±0.04 μg·cm^-2)＞文教区(0.48±0.06 μg·cm^-2)＞清洁区(0.33±0.02 μg·cm^-2),植物单位叶面积PM_2.5吸附量季节变化为冬季(0.70±0.10 μg·cm^-2)＞春季(0.43±0.14 μg·cm^-2)＞秋季(0.39±0.12 μg·cm^-2)＞夏季(0.31±0.09 μg·cm^-2),桂花的单位叶面积PM_2.5吸附量大于香樟;污染程度轻的区域的植物叶片比较光滑,污染程度重的区域的叶片较粗糙,植物粗糙度排序为交通区(195.45±16.09 nm)＞文教区(176.99±8.45 nm)＞清洁区(131.88±12.98 nm);不同污染程度地区PM_2.5离子含量均表现为冬季最大,其次是春季和秋季,夏季最低;3个污染区PM_2.5离子成分均以Na⁺、NH₄⁺、Cl^-和Br^-这4种离子为主,不同程度污染区PM_2.5污染均以移动源污染为主.     

广州市城乡梯度森林公园雨季空气PM2.5浓度及水溶性离子特征

2012年雨季（4—9月）,收集广州市城市区、近郊区和远郊区森林公园的PM_2.5样品,测定PM_2.5质量浓度,分析了其中SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-、F^-、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺ 共10种水溶性无机离子含量.结果表明：帽峰山（远郊）、大夫山（近郊）、火炉山（城区）PM_2.5质量浓度的日变化分别为17.2～66.5、19.4～156.3、21.8～161.7 μg·m^-3,平均值分别为44.4、49.8、55.9 μg·m^-3.SO₄^2-、Na⁺和NH₄⁺为水溶性无机离子主要组分,其中,SO₄^2-含量最大,并从城区至郊区呈递减趋势.固定源对3个森林公园空气中SO₂和NO_x的贡献大于移动源,从城区至远郊呈递减趋势,说明机动车对城区空气中SO₂和NO_x的贡献大于近郊和远郊森林公园.采样期间,海盐对大夫山空气PM_2.5中水溶性组分的贡献最大,其中K⁺受海盐的影响超过其他元素.NH₄⁺当量浓度远小于SO₄^2-和NO₃^-的当量浓度,中和度远小于1,反映PM_2.5酸性较强,且从远郊至城区PM_2.5粒子酸性呈增强趋势.     

自然状态下栓皮栎林空气负离子与PM2.5的关系

近年来,PM_2.5污染成为大气污染的主要来源,长期暴露在高浓度PM_2.5的环境中会对人体造成严重损害。空气负离子(NAI)作为改善空气质量的“维生素”,是衡量一个地区空气清洁程度的重要指标。然而,气象条件和植被类型的复杂多变,导致PM_2.5与NAI的关系存在诸多不确定性。本研究以暖温带典型造林树种栓皮栎为研究对象,基于2019和2020年6—9月森林植被叶面积相对稳定条件下定位观测获取的NAI、PM_2.5和气象数据,研究气象条件相对稳定状态下PM_2.5和NAI的时空变化特征,确定PM_2.5与NAI的关系,阐明自然状态下PM_2.5对NAI的影响机制。结果表明：NAI随PM_2.5的升高呈指数下降趋势,二者呈显著负相关关系,回归方程为y=1148.79x^-0.123。在PM_2.5浓度为0～20、20～40、40～80、80～100和100～120μg·m^-3     

广州市城乡梯度森林公园雨季空气PM2.5浓度及水溶性离子特征

2012年雨季（4-9月）,收集广州市城市区、近郊区和远郊区森林公园的PM_2.5样品,测定PM_2.5质量浓度,分析了其中SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-、Cl^-、F^-、Na⁺、NH₄⁺、Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺ 共10种水溶性无机离子含量.结果表明：帽峰山（远郊）、大夫山（近郊）、火炉山（城区）PM_2.5质量浓度的日变化分别为17.2～66.5、19.4～156.3、21.8～161.7 μg·m^-3,平均值分别为44.4、49.8、55.9 μg·m^-3.SO₄^2-、Na⁺和NH₄⁺为水溶性无机离子主要组分,其中,SO₄^2-含量最大,并从城区至郊区呈递减趋势.固定源对3个森林公园空气中SO₂和NO_x的贡献大于移动源,从城区至远郊呈递减趋势,说明机动车对城区空气中SO₂和NO_x的贡献大于近郊和远郊森林公园.采样期间,海盐对大夫山空气PM_2.5中水溶性组分的贡献最大,其中K⁺受海盐的影响超过其他元素.NH₄⁺当量浓度远小于SO₄^2-和NO₃^-的当量浓度,中和度远小于1,反映PM_2.5酸性较强,且从远郊至城区PM_2.5粒子酸性呈增强趋势.     

内蒙古大兴安岭森林可燃物燃烧释放PM2.5中水溶性离子排放特性

研究森林可燃物燃烧释放的细颗粒物(PM_2.5)的排放因子对于揭示森林火灾对大气和生态系统的影响至关重要,而水溶性离子是细颗粒物的重要化学成分,对颗粒物的形成具有重要意义。利用自主设计的生物质燃烧系统,模拟内蒙古大兴安岭5种典型乔木(蒙古栎、白桦、兴安落叶松、黑桦、山杨)的3种组成部分(树干、树枝、树皮)及其地表死可燃物(凋落物层、半腐殖质层、腐殖质层)以及3种典型灌木(平榛、二色胡枝子、兴安杜鹃)树枝燃烧,采用ISC1100离子色谱分析仪测定2种燃烧状态(阴燃和明燃)下PM_2.5中水溶性离子(Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-、NO₂^-、SO₄^2-)的排放因子。结果表明:乔木所有组成部分及其地表死可燃物和灌木树枝燃烧所排放PM_2.5中检测到的水溶性离子,阴燃以K⁺、Cl^-和Na⁺为主要组分,明燃以K⁺、Cl^-和SO₄^2-为主要组分。不同燃烧状态下相同乔木树种及其地表死可燃物和相同灌木排放PM_2.5中检测到的水溶性离子总量均存在显著差异。灌木树枝在阴燃期间PM_2.5中水溶性无机离子的排放因子比明燃更高。乔木释放的PM_2.5中阳离子与阴离子的比率为1.26,地表死可燃物为1.12,灌木为2.0,表明颗粒物呈碱性。内蒙古大兴安岭的森林大火不会通过释放水溶性离子导致生态系统的酸化。     

合肥市大气能见度变化特征及其影响因素

利用2013年10月至2015年6月合肥市大气能见度的观测资料以及同期观测的气象要素和PM_2.5、PM₁₀浓度的资料,在全面分析大气能见度影响因子的基础上,重点探讨相对湿度(RH)、PM_2.5和PM₁₀浓度与大气能见度的关系.结果表明: 研究期间,合肥市大气能见度与RH的相关性最高.当RH<60%时,随着RH的增大,PM_2.5和PM₁₀浓度与大气能见度的相关系数也逐渐增大;当RH>60%时,颗粒物浓度与大气能见度的相关系数呈递减趋势;当50%≤RH＜60%时,PM_2.5和PM₁₀浓度与大气能见度的相关系数最大.RH较高时,大气能见度主要受RH影响,反之,颗粒物浓度对大气能见度的影响较大.当RH>70%时,大气能见度等值线变化幅度较大,RH对大气能见度的影响加强.根据RH、PM_2.5和PM₁₀浓度与大气能见度的拟合公式,非线性拟合模型优于多元线性拟合模型,可以较好地模拟大气能见度的变化规律.     

北京4种典型风景游憩林对林内PM2.5的调控作用

为研究风景游憩林中PM_2.5浓度的变化规律及其对气象因子的响应,并分析不同林分对PM_2.5浓度的调控作用,在2013年夏、秋、冬季于北京市奥林匹克森林公园内对北京4种典型结构风景游憩林（华山松-银杏混交林、毛白杨-白蜡混交林、毛白杨纯林、多树种复层混交林）中的PM_2.5浓度及相关气象因子进行实时测定（共28个观测日）.结果表明： 在不同空气污染级别下林分内PM_2.5浓度的日变化无统一规律,但在同一污染级别下4种林分的PM_2.5浓度日变化规律基本一致.当风力为0~2级时,在各污染级别下4片林分内PM_2.5浓度的日均值\[观测时段内（9: 00—15: 00）PM_2.5浓度平均值\]无显著差异.林内PM_2.5浓度与空气相对湿度呈显著正相关（P<0.01）,与气温呈显著负相关（P<0.05）,与风速不相关.相对于林分外空地,林分内PM_2.5浓度变化比例在-21.4%～33.2%,其与空气相对湿度呈显著负相关（P<0.05）,与风速和气温不相关.林分对PM_2.5浓度的调控作用包含增加和降低两种效应,本研究中,这种调控作用发生转变的空气相对湿度临界值为67%.     

库布齐沙漠东部不同生物结皮发育阶段土壤温室气体通量

以流动沙地为对照,采用时空替代法分析库布齐沙漠东部固定沙地上不同发育阶段生物结皮藻类结皮和地衣结皮土壤温室气体通量特征及其与环境因子之间的关系,研究生物结皮发育对荒漠土壤温室气体通量的影响.结果表明: 荒漠土壤CO₂排放通量大小为地衣结皮(128.5 mg·m^-2·h^-1)>藻结皮(70.2 mg·m^-2·h^-1)>流动沙地(48.2 mg·m^-2·h^-1),CH₄吸收通量大小为地衣结皮(30.4 μg·m^-2·h^-1)>藻结皮(21.2 μg·m^-2·h^-1)>流动沙地(18.2 μg·m^-2·h^-1),N₂O排放通量大小为地衣结皮(6.6 μg·m^-2·h^-1)>藻结皮(5.4 μg·m^-2·h^-1)>流动沙地(2.5 μg·m^-2·h^-1).CO₂排放具有明显的季节变化,生长季显著大于非生长季;CH₄和N₂O季节变化差异不显著,前者生长季吸收大于非生长季,后者非生长季排放大于生长季.土壤有机碳和全氮含量、土壤微生物数量均是影响温室气体通量的重要因素,环境水热因子是影响土壤CO₂排放的关键因子,但CH₄和N₂O通量对水热因子的变化不敏感.随着植被恢复和生物结皮发育,荒漠土壤温室气体累积通量的不断增大导致其百年尺度的全球增温潜势亦显著提高,依次为地衣结皮(1135.7 g CO₂-e·m^-2·a^-1)>藻结皮(626.5 g CO₂-e·m^-2·a^-1) >流动沙地(422.7 g CO₂-e·m^-2·a^-1).     

森林覆被率等因子与PM2.5的时间滞后效应的研究

利用黑龙江省13个市（区）的170 820个数据，运用2SLS方法以森林覆被率等11个影响因素为指标，建立了3个不同时间段的静态面板和动态面板回归模型，探究了森林覆被率等影响因素与PM_2.5时间滞后效应的关系。结果表明：①PM_2.5的时间滞后效应是当期PM_2.5浓度积累的影响因素，且随着时间的推移，PM_2.5时间滞后效应对当期PM_2.5浓度积累的促进作用逐渐减弱；②随着PM_2.5时间滞后效应的逐渐减弱，森林覆被率、气温对PM_2.5浓度积累所起的阻碍作用逐渐增强，PM₁₀、CO对PM_2.5浓度积累的促进作用逐渐增强，而风速对当期PM_2.5浓度积累所起的阻碍作用逐渐减弱；③PM_2.5时间滞后效应呈现出惯性的同时，森林覆被率、PM₁₀、CO、气温、风速对PM_2.5的作用也具有了惯性。