甘肃省臭氧浓度时空变化特征分析及治理方向的思考

近年来，甘肃省臭氧（O₃）污染问题逐渐浮现，而国家省级层面目前尚未制定提出相关指导意见，O₃污染防治仍处于探索阶段。本研究通过对2015—2018年甘肃省主要大气污染物工况监测数据进行分析，找出各污染物特别是O₃的时空变化特征，并从时间、地区、行业3个角度提出了甘肃省O₃污染防治的相关措施及建议。     

长沙某区域空气污染成因分析

探寻长沙某区域内的大气污染成因，为该区域大气污染预警与控制提供理论依据。以该区域内大气中PM_2.5、PM₁₀、O₃、NO₂、SO₂、CO、有机污染物等污染因子为研究对象，以各污染因子浓度与组成在2021年3月至2022年2月的监测数据为依据，通过污染因子与影响因素之间的关联性分析，确定该区域内各污染因子的形成原因。结果显示：该区域内PM_2.5年均浓度为40μg/m³、PM₁₀年均浓度为43μg/m³，大气颗粒污染物主要由工地扬尘、非道路移动机械、机动车尾气以及燃烧源共同引起；大气有机物污染主要是由机动车尾气排放、有机溶剂挥发以及化石燃料燃烧产生。通过对臭氧生成潜势进行分析发现，芳香烃类物质贡献最大，占比60.8%，其次为烯烃类物质，占比为22.9%，这表明该区域臭氧浓度受溶剂涂料使用工序影响较大。     

成都市夏季臭氧污染的环流分型与来源分析

为探究大尺度环流对成都市O₃污染的影响, 基于四川盆地700 hPa位势高度场, 采用T-PCA方法, 将2015—2019年夏季(6—8月)各日的大气环流归纳为5类环流型, 并对不同环流型下的成都市O₃污染特征与污染来源进行分析。5类环流型中, 东北高压型(NEH)和高压底部型(UNF)条件下, 四川盆地气温较高, 湿度和云量相对较低; 对比过去24小时的变温, UNF下四川盆地增温显著, NEH 下变化不明显, 另外三类环流型(即东南高压型、西北低压型和西北高压型)下则出现不同程度的降温。NEH和UNF下的气象条件更有利于四川盆地O₃的光化学生成。研究时段内, NEH和UNF下成都市O₃浓度水平和O₃超标日比例明显高于另外三类环流型, 是夏季发生O₃污染的主要环流型。成都市O₃污染较重的月份具有较高的NEH和UNF环流型占比。通过对成都市夏季O₃来源的模拟分析, 发现O₃污染主要来自四川盆地内的污染源排放(占55.0%), 以成都本地贡献为主(31.6%), 其他重要贡献城市包括德阳(5.4%)、重庆(4.0%)、资阳(3.9%)和眉山(2.2%)。然而, 不同环流型下成都市的O₃来源具有不同特点, NEH下成都平原内部污染传输影响较强, 德阳市O₃贡献显著增加(占14.9%); UNF 下成都市O₃污染呈现很强的局地性污染特征, 成都市排放的O₃贡献占比接近一半(46.8%)。     

大气臭氧浓度升高对樱桃萝卜生长和生物量的影响

【目的】近地层臭氧(O₃)是具有强氧化性的二次污染物,可损伤植物内部结构和生理功能,造成作物生长量和品质下降。了解不同大气O₃浓度下樱桃萝卜各生长时期的叶片受害和生物量状况,分析其受害症状、生物量与O₃暴露剂量之间的相关关系,为探讨O₃浓度升高对农作物产量的影响及作物大气O₃标准的制定提供参考。【方法】利用12个生长室设置了4个大气臭氧(O₃)浓度(30、50、70和90 nmol/mol),对樱桃萝卜叶片的受害症状和第7、14、21和28天的生长和生物量变化进行了研究,并拟合计算了O₃暴露剂量AOT40和叶片受害症状、生物量变化间的相关关系。【结果】① 70和90 nmol/mol O₃处理下,第7天观测发现樱桃萝卜子叶上部出现褪绿斑点, 整叶局部薄厚不均,叶片受害症状随着O₃熏蒸时间的增加而加重,出现O₃受害症状的叶片比例和O₃暴露剂量AOT40极显著相关 (P<0.01)。②处理第21天时观测发现,O₃熏蒸均对樱桃萝卜整体干质量产生影响;与30 nmol/mol处理的相比,第28天时观察发现,50、70和90 nmol/mol O₃处理后的樱桃萝卜肉质根干质量分别下降了45.1%、57.3% 和79.9%。干质量下降的幅度大于体积的,肉质根体积和干物质量都与O₃暴露剂量AOT40线性相关。【结论】樱桃萝卜的生长和生物量受到O₃浓度和累积时间两个因素共同影响,O₃浓度升高显著抑制了樱桃萝卜生长,造成叶片受损,可食用肉质根体积和总干物质量显著下降。     

人为排放对信阳市细颗粒物和臭氧的影响评估

基于信阳市2017—2020年细颗粒物(PM_2.5)和臭氧(O₃)浓度数据及同期地面气象观测资料,利用Kolmogorov-Zurbenko(KZ)滤波法将原始浓度序列分解为短期分量、季节分量和长期分量,采用逐步回归方法建立污染物基线分量和短期分量与相应尺度气象要素的线性回归模型,通过对残差进行滤波和序列重建,得到去除气象影响的污染物长期变化趋势,该浓度仅与污染物的排放量有关。结果表明,PM_2.5和O₃浓度的波动主要由污染源排放及气象条件的短期变化和季节变化引起,气象条件对PM_2.5季节分量和O₃长期分量影响较大。信阳市PM_2.5污染排放减弱,O₃污染排放先升高,在2018年10月后降低。由于污染排放导致的2017—2020年PM_2.5和O₃长期分量分别降低3.5、1.5μg/(m³·a)。     

旋转填充床中臭氧高级氧化法处理PVA废水

在旋转填充床（RPB）中进行了O₃/FeSO₄·7H₂O（用Fe（Ⅱ）表示）和O₃/Fenton两种高级氧化工艺处理模拟聚乙烯醇（PVA）废水的研究,考察了Fe²⁺浓度、初始pH、RPB转速、反应温度以及气相O₃浓度对PVA降解率的影响,结果表明O₃/Fenton工艺比O₃/Fe（Ⅱ）工艺表现出更好的PVA降解性能。在O₃/Fenton工艺中,在初始PVA浓度200 mg/L、pH=2、反应温度25 ℃、RPB转速1 000 r/min、O₃浓度30 mg/L、气体流量90 L/h、液体流量30 L/h、Fe²⁺浓度0.8 mmol/L、H₂O₂浓度35 mg/L的条件下,PVA的降解率可以达到99.4%。此外,还对O₃/Fe（Ⅱ）和O₃/Fenton工艺降解PVA的反应动力学进行了研究,发现这两种工艺中PVA降解反应均为一级反应。     

基于属性识别模型的铜仁市空气质量评价

为行政部门有效治理城市环境和生态保护,科学客观评价空气质量极为重要。本研究以铜仁市为对象,统计分析了2015—2020年铜仁市空气污染物变化动态特征,同时利用属性识别模型综合评价了铜仁市空气质量水平。研究结果表明：1)铜仁市主要污染物是PM_2.5、PM₁₀和O₃,其污染程度为PM_2.5>PM₁₀≈O₃,PM_2.5和PM₁₀浓度水平处于Ⅱ级标准,PM_2.5在冬季处于不达标水平,PM₁₀于2020年达Ⅰ级以下标准,有显著好转,O₃浓度2016年以来显著增加,存在污染风险。2)铜仁市近几年空气综合质量均为Ⅰ级标准,但空气质量综合水平呈下降趋势,主要原因在于PM_2.5作为首要的空气污染物,污染水平一直没有得到有效控制。此外,O₃污染程度风险增加。因此,PM_2.5和O₃     

合肥市高新区大气SO2与O3和NO2污染特征及来源分析

采用长光程差分吸收光谱系统对合肥市高新区大气SO₂,O₃,NO₂进行连续观测，分析气体污染特征和可能存在的污染源.日变化显示，夜间SO₂质量浓度较高，日间质量浓度低.NO₂呈单峰单谷型，交通晚高峰对NO₂质量浓度有一定影响，全日质量浓度持续偏高(35～45μg/m³)且变化较小，存在其他重要的氮氧化物排放源.O₃有明显的日变化，日间质量浓度高，在午后16:00出现最大值；夜间质量浓度低，凌晨出现最低值.冬季大气边界层低，不利于污染扩散，NO₂和SO₂质量浓度保持较高水平，而夏季光解反应剧烈，湿沉降明显，污染物质量浓度较低，O₃质量浓度表现为春夏季高于秋冬季.污染源分析表明，SO₂高值主要与观测点西北面农村居民生活燃煤及东南侧制药公司和涂料厂的无组织排放有关.低风速下NO₂高质量浓度受观测点附近望江西路的机...     

珠江三角洲秋季典型气象条件对O3和PM10污染的影响

利用化学传输模式(CMAQ)系统对珠江三角洲(珠三角)地区2008年秋季的气象场、O₃和PM10的污染状况进行模拟, 研究典型气象条件对O₃和PM10污染的影响。结果表明2008年秋季珠三角受冷空气过程影响, 污染特征具有周期性, 冷空气过境期间空气质量良好, 冷空气过境前期和回暖期污染严重。1) 过境前期如处于冷锋前部型天气控制下, 珠三角近地面形成逆温层, 混合层高度较低, 早晨累积前日夜间生成的PM10, 造成珠三角北部和中部污染; O₃日间和PM10夜间污染区域分布在偏北风的下风向, 造成珠三角南部污染。2) 过境前期如处于高压底部型天气控制下, 将形成逆温层, 垂直输送较差, O₃和PM10沿着东北风向水平传输, 造成珠三角西南部污染。3) 回暖期通常处于变性高压脊型天气控制下, 珠三角近地面形成逆温层, 受静小风影响, 水平输送较差, 导致O₃和PM10的污染分布在珠三角西部、西北部和中部源排放区, 造成持续性局地污染。     

上海及附近海域对流层低层臭氧质量浓度时空分布特征与海陆风的关联性研究

利用2010—2019年臭氧监测仪(ozone monitoring instrument, OMI)卫星数据产品OMO3PR和ERA5再分析资料，分别研究了上海及附近海域近10年对流层低层(海拔≤3 000 m)的臭氧(O₃)质量浓度和风的时空分布特征，并以浦东地区为例研究了该地区海陆风的特征、相对污染系数及其对O₃质量浓度的影响。结果表明：10年间O₃质量浓度整体呈增大趋势，具有明显的季节性变化特征，夏季最高，冬季最低；空间分布上，陆地O₃质量浓度较海面高，最大可达129.3μg/m³。夏、冬季的风速较春、秋季高，陆地区域风速小于5.4 m/s的频率高达82.4%,海面和近海岸区春、夏季时的风易使O₃向内陆扩散。海陆风在春、夏两季发生频率较高，夏、秋季海风期间西南西和西南方向的相对污染系数高于其他方位，表明此时浦东机场附近的O₃向西北方的陆地区域扩散概率更高，而使O₃质量浓度升高。夏、秋季时海陆风可加剧内陆O...     

关于大气臭氧问题的主要研究进展

大气臭氧是非常重要的温室气体,其在全球的分布具有不均匀性,受到人类活动的显著影响,近几十年来由于对流层臭氧增加造成正的辐射强迫会增加大气温室效应,而平流臭氧减少会使其吸收的紫外线辐射减少,为负的辐射强迫,使得平流层大气降温。因此关于大气臭氧浓度变化及其对气候的影响是非常复杂的,一直是科学界研究的热点和难点问题。自从20世纪50年代末到70年代就发现臭氧浓度有减少的趋势。1985年英国南极考察队在南纬60°地区观测发现存在大气臭氧层空洞;自此开始,大气臭氧问题引起了世界各国的极大关注,并给予很多研究。目前,平流层和对流层臭氧浓度的观测仍然是研究的重点。鉴于对流层臭氧浓度持续升高和平流层臭氧浓度的不断下降,以及他们在对流层和平流层大气温度中所起的不同作用,本文将主要针对近五年来大气臭氧相关的研究进展进行简要的综述,包括对流层和平流层臭氧浓度及其观测研究,和人类活动的影响等方面进行分述。最后给出目前研究工作的不足和未来工作展望。     

基于广义线性模型的地表臭氧浓度的预测

近几十年来,随着城市规模的扩大及工商业的发展,城市光化学烟雾污染越来越严重。作为光化学烟雾的几种重要组分之一,臭氧是表征其严重程度和危害性的一个重要指标。由于高浓度臭氧对人体健康和生态系统的严重危害,如何高效、准确地提前预报高浓度臭氧成为了至关重要的问题。根据臭氧浓度分布的非Gauss特点,该文采用广义线性模型(generalized linear model,GLM)来对地表臭氧浓度进行预报。使用美国休斯顿及旧金山地区的监测数据分别建立了基于非Gauss分布假设的GLM模型。与普通线性模型的结果对比表明:广义线性模型不仅能够提高超标臭氧天数的正确预报率,同时也能降低高浓度臭氧的预报误差。     

上海市区非甲烷有机化合物( NMOCs) 的观测分析

为了研究大气中非甲烷有机化合物( NMOCs) 总体现状、组成特点和不同物种臭氧产生潜力, 以便在臭氧产生对 NMOCs 敏感的区域制定有效的臭氧控制政策, 对上海市区徐家汇从 2005年11月6 日到2007年8月10日进行了每日24 小时NMOCs 采样。数据分析表明, 上海市区 NMOCs 的日平均浓度没有明显的季节变化, 大约在 50nL/L, 主要由烷烃类、烯烃类和芳香烃类组成。反应活性和浓度水平都较高的芳香烃类对臭氧光化学产生的贡献占主导性地位。甲苯、二甲苯、乙基苯、丁烯和丙烯是臭氧产生潜力最大的几个物种。上海市区大气中的NMOCs以人为排放为主, 主要来自城市机动车尾气、建筑材料和有机溶剂的挥发以及南部金山化工区的排放。     

卫星遥感监测大气臭氧总量分布和变化

 利用卫星紫外仪器TOMS、OMI和TOU的臭氧总量数据(1979-2014年),研究了全球及关键地区臭氧总量的分布及变化。讨论了南北半球臭氧总量分布和变化的差异,探讨了影响臭氧分布和变化的可能因子。重点分析了中国区域、青藏高原和极地的臭氧变化,并利用FY-3数据对南极臭氧洞和北极臭氧低值进行了监测。结果表明,臭氧总量的分布和变化在中高纬度地区具有很强的不均匀性,极地臭氧损耗依然明显,青藏高原的臭氧增长大于同纬度其他地区,其机制更加复杂。     

一种适用于DBD型臭氧发生系统的恒功率控制方法

为精确控制臭氧产量,分析了介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生系统在负载呈感性时电路的各工作模态,推导出系统的臭氧产量随系统工作频率的升高而下降。据此结果,提出了臭氧发生系统恒定功率的控制方法:检测与臭氧产量成正比的系统有功功率,并将该量反馈,调节系统的工作频率,从而保证系统有功功率恒定。实验结果验证了所提闭环控制方法实现容易,运行稳定可靠。     

介质阻挡放电产生臭氧等离子体特性

实验设计了一种新式小型臭氧发生装置,该装置采用介质阻挡放电的方式产生臭氧.研究了电极结构、气体流量、放电时间、放电电压、各电极的电流电压峰值、是否添加氧气等与产生臭氧浓度之间的关系.结果表明:放电间隙为2.0 mm,有效长度为500 mm的同心圆柱体电极的放电效果最好;串联相同电极的放电效果好于并联电极的放电效果;在电压一定时,臭氧产量随空气量的增加而减少;当放电气体中加入氧气时,臭氧的浓度明显地增高;随着放电时间的增加,臭氧的浓度会略微下降,最后趋于一个常值;臭氧的产量与电极的电流峰值具有相同的变化趋势,而与电压峰值的变化相反.     

臭氧在果蔬贮藏中的作用

臭氧是一种强氧化剂,具有广谱、高效的杀菌作用.综述了臭氧在果蔬贮藏中对果蔬品质、果蔬采后生理及果实防腐等方面的影响.     

水力空化与臭氧联合降解油田污水初步试验研究

针对油田开采后期,污水成分复杂且各种常规水处理方法都有其局限性的问题,提出了水力空化技术与臭氧氧化技术联合工艺处理污水的设想.利用臭氧氧化与空化效应,采用多孔孔板建立了水力空化污水处理系统,对油田现场污水进行了尝试性的试验研究.分别对水力空化和臭氧各自单独降解与两者联合降解水样COD的效果作了对比分析.结果表明,孔板入口压力在0.19MPa附近以及系统的进气量在70 L/h时COD的去除率相对较高;水力空化与臭氧联合降解的效果明显优于两者单独降解的效果;同时说明水力空化与臭氧在降解COD过程中存在互相强化的关系,孔板型空化水处理系统对降低油污水的COD含量具有一定的作用,但效率并不高,但对分析水力空化技术作为油田污水辅助处理技术的可行性,有一定参考价值.     

臭氧在野战净水挂车上的应用

介绍了臭氧的特性及其在饮用水处理方面的突出优点,提出了臭氧在野战净水挂车上的应用。     

利用简化空气质量模型快速构建臭氧生成等浓度曲线及其应用

提出一种快速构建臭氧生成等浓度曲线的新方法。该方法利用区域空气质量模式进行臭氧前体物的敏感性分析, 基于一阶和二阶敏感性系数构建简化模型, 快速计算前体物不同排放水平对应的臭氧生成浓度。使用该方法, 结合调整的源排放清单, 对2018年8月成都平原地区进行臭氧回溯模拟并绘制臭氧生成等浓度曲线图。在此基础上, 以成都市为例, 对城市臭氧污染控制提出对策建议。