地区：上海市 宝山区
关键词：厦门市环境监测中心站
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000002676
成果描述：
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利用过氧乙酰硝酸酯（PAN）和O3的自动监测结果，研究厦门市光化学污染，阐述PAN和O3的日变化、O3的月变化和年际变化特征，根据PAN的特性及空气中氧化剂的污染特征阐述本市光化学反应的机理、评价光化学污染水平。根据2013年138个气象观测点的数据，绘制厦门市风矢流场图并与1986年海陆风、局地环流特征进行比较，结果表明至2013年本市局地环流无明显变化，但海陆风环流产生较大变化；根据2000年以来本市城市热岛效应的分布和变化，阐述海陆风环流变化的机理；根据1954年～2008年本市年平均风速及混合层高度的变化，论证随着城市的快速发展厦门市污染物的水平及垂直方向的扩散能力不断下降。根据鼓浪屿特殊的人文地理环境及测点1989年～2013年的环境质量变化程度，论证海陆风环流的变化对环境空气质量的影响。根据城市建设的需要，厦门机场将迁往翔安、使得降低湖里区热岛效应成为可能，在原机场用地的规划过程中应充分考虑足够大的绿地（每块绿地面积应大于3hm<'2>）和良好的透水性，达到降低湖里区热岛强度和范围的目的，减少湖里区大气污染。风速小、湿度小、SSE～SE风向、合适的气温（24～32℃）的占比高及高压系统控制是产生光化学污染的有利气象条件；厦门的气候条件（2013年平均温度22.0℃）决定了空气中的PAN寿命短、传输机会低；洪文测点周边光化学反应高于（PAN高）海沧测点，但其O3浓度低于海沧（下风向），同时1～7月市区O3平均浓度高于对照点，8～12月市区则低于对照点，表明光化学反应的另一产物O3存在着向下风向传输的区域传输特征；SO<,2>、NO<,2>也存在着向下风向传输的区域传输特征，特别是当风速＞3.5m/s时，市区受周边地区污染源的影响较为明显。根据之前该单位的研究成果机动车和植物排放因子、本市工业VOCS排放的实测，研究本市机动车、植物和工业的VOCS排放特征；2013年各污染源VOCS排放比例最大的是移动源占41.7％、植物和工业排放占接近。植物排放的VOCS以脂肪酸和稀烃为主；本市工业排放的VOCS以芳香烃、烷烃和酯类为主，且工业排放的VOCS主要影响排放源所处区域；从1999年开始不论是移动源还是固定污染源其VOCS排放量均呈上升趋势。利用稳定氮、硫同位素技术及受体模式解析空气中NO<,2>、SO<,2>的来源，结果表明厦门市空气中NO<,2>的来源为本地交通污染源占48.9％、本地工业污染源占28.8％（本地人为污染源占77.7％）、外来源占22.3％，按功能划分则移动源占53.9％比2005年下降6.6％，工业源占46.1％比2005年上升7.1％；SO<,2>的来源为本地工业污染源占52.0％、本地交通污染源占17.7％、外来源占15.7％、海洋硫源占14.6％（本地人为污染源占69.7％）；按功能划分则移动源占53.9％比2005年下降6.6％，工业源占46.1％比2005年上升7.1％；SO<,2>的来源为本地工业污染源占52.0％、本地交通污染源占17.7％、外来源占15.7％、海洋硫源占14.6％（本地人为污染源占69.7％）；在风速＜1.5m/s条件下，机动车尾气是NO<,2>、SO<,2>的主要来源；当风速为1.5～3.5m/s条件下，NO<,2>、SO<,2>受本地工业、港口和外来源排放的污染物共同作用；当风速＞3.5m/s，则外来源的污染处于主导地位。因此，建立NOX控制区、SO<,2>排放的区域联防联控并加大产业结构调整力度，使第三产业的占比与一线城市接近，并符合旅游、生态城市的产业结构要求。当改变能源结构提高清洁能源比例和SO<,2>排放的区域联防联控措施到位，按SO<,2>、PM2.5的来源解析结果，以2013年为例将使空气中SO<,2>的年平均浓度下降20％（年平均浓度降为0.016mg/m<'3>）、PM2.5年均值将达标（年平均浓度≤0.035 mg/m<'3>）。根据2013年4月～5月该市霾发生情况研究光化学污染与霾，在PAN监测期间非霾日光化学污染过程PM2.5平均浓度比监测期间平均浓度高10.3％、NO<,2>平均浓度高31.4％，论证了光化学污染过程产生PM2.5的观点，同时光化学污染导致市区NO<,2>浓度升高；无光化学污染的霾日PM2.5平均浓度比监测期间平均浓度高17.9％、NO<,2>平均浓度高13.7％，表明在霾的生成过程中产生污染物的堆积；光化学污染叠加霾日PM2.5平均浓度比监测期间平均浓度高38.5％、表现为光化学污染加重霾日PM2.5的污染水平；在光化学污染叠加霾的过程中NO<,2>平均浓度比监测期间平均浓度高11.8％，因霾日的光化学污染程度较单纯光化学污染过程的强度低（表现为PAN浓度较低），使得该过程NO<,2>浓度变化主要体现霾的影响。在引用国内外关于光化学烟雾形成机理的基础上，根据不同测点周边VOCS排放特征，研究不同VOCS排放源对光化学污染的影响，揭示了不同污染源排放的VOCS产生光化学反应的顺序，提出植物排放的VOCS比本市机动车和工业排放的VOCS更容易产生光化学反应的结论。为遏制光化学污染必须严格控制机动车HC排放及各污染源NOX的排放，同时对种植量大的马尾松等采用稀烃排放量小的植物进行逐渐替代，但保持少量种植达到既减少植物的VOCS排放又保证生物多样性的目的；近年来厦门植物蓄积量年平均增长2.6％，树种的优化可从新增植物开始选择种植异戊二烯和单萜烯排放小的树种（如福建茶、木棉、小叶榄仁、油麻藤、梨树等），同时逐步减少凤凰木种植量，并以栾树（马尾松的烯烃排放是栾树的83倍）、桧柏或柏科（马尾松的烯烃排放是桧柏的41.5倍）、荷木（马尾松的烯烃排放是荷木的16.1倍）、银杏（马尾松的烯烃排放是银杏的16.1倍）、橘子（马尾松的烯烃排放是橘子的24.9倍）、桦树（马尾松的烯烃排放是桦树的11.6倍）等逐渐替代马尾松和台湾相思树。当优化植物种类减少光化学污染和建立NOX控制区的措施落实到位，以2013年为例其NO<,2>的年平均浓度可从0.044mg/m<'3>降到0.037mg/m<'3>，实现NO<,2>的年平均浓度达标。同时将减少由O3和NO<,2>污染造成的轻度污染共13天，空气质量达标率将由93.4％上升至97.0％，实现《厦门市清洁空气行动计划（2014～2017）》中空气质量达标率96％以上目标值。根据卫星遥感监测，2013年～2015年厦门市气溶胶光化学厚度AOT呈现下降趋势，一年中以春季最高、其余季节比较接近（冬季略高）（与本市环境空气质量的变化趋势一致），不同省市因气候不同其气溶胶光学厚度的特征有差异；研究结果表明，厦门市AOT与PM2.5的呈现良好的短期变化相关性，AOT与PM10的日均值呈弱相关；AOT与空气质量指数AQI数据经验证确定可用一元二次方程进行定量描述，春季风期间（每年4月～10月上半月）的模拟方程为：AQI=-19.7AOT2+61.52AOT+35；冬季风期间（每年10月下半月～次年3月）的模拟方程为：AQI=48.60AOT2-7.27AOT+55，模拟的AQI计算值能反映当日AQI的实测情况。研究结果表明，利用MODIS遥感数据反演的厦门市气溶胶光学厚度AOT的大小，能很好地反映当日本地空气质量水平；该结果对利用卫星遥感数据，预测空气质量提供了可行依据；2000年～2015年AOT的区域分布结果表明，冬季大气污染防控重点应放在岛外，而夏季大气污染防控的重点应放在湖里区和杏林。遥感监测结果表明，厦门市环境NO<,2>浓度与总NO<,2>柱浓度的月变化趋势一致，且总NO<,2>柱浓度与珠江三角洲、长江三角洲和华北地区的总NO<,2>柱浓度的月变化趋势一致；福建省总NO<,2>柱浓度呈现冬季最高、夏季最低、春季前高后低、秋季前低后高，与珠江三角洲、长江三角洲、华北地区的总NO<,2>柱浓度研究结果一致；9地市中总NO<,2>柱浓度较高的区域为厦门、福州、莆田、漳州、泉州，空间上呈现从北至南、从西至东NO<,2>浓度不断上升的态势，总体而言呈现东南方向较高，西北方向最低，近海岸线边出现显著高值带；体现了人为活动排放的污染物特别是移动污染源的排放是福建省NO<,2>污染的主要来源，同时也验证了强烈的紫外线照射是产生光化学反应的必要条件和大气污染联防联控的紧迫性。2010年～2014年厦门市的总NO<,2>柱浓度低于全国平均水平，但高于福建省的平均值，而且福建省的总NO<,2>柱浓度较低对防止长江三角洲和珠江三角洲总NO<,2>柱浓度高值区联成片起重要作用。厦门市环境NO<,2>浓度与总NO<,2>柱浓度经验证确定可用一元二次方程进行定量描述，模拟方程为：NO<,2>浓=-0.00093X2+0.0144X-0.012（X为总NO<,2>柱浓度），模拟的NO<,2>计算值能反映当月NO<,2>的实测情况。可见，利用NASA地球观测系统系列卫星Aura卫星上臭氧层观测仪OMI遥感数据反演的厦门市总NO<,2>柱浓度的大小，能很好地反映当月本地NO<,2>质量水平；该结果对利用卫星遥感数据，预测NO<,2>月浓度提供了可行依据。厦门市环境空气质量实现了立体监测，该监测网络系统包括了23个地面连续自动监测站、利用MODIS的气溶胶光学厚度和利用NASA的总NO<,2>柱浓度的遥感监测。科研成果的推广和应用：科研成果的推广：2014年5月该项目组接受海西晨报关于厦门市光化学污染特征及环境影响的采访，当月17日海西晨报以《光化学污染拖了厦门”后腿”》为题报导了采访结果；同日中国环保网以《光化学污染是厦门最大污染源，今空气质量张家界垫底》为题进行相关内容的报导；2014年9月27日厦门电视台”十分关注”栏目以《厦门空气质量为何全省最差》为题阐述了相关研究成果；2014年11月12日厦门市环保局举行空气质量媒体开放日活动，该项目组进行空气质量研究专题演讲，对该研究成果进行阐述；2014年11月25日厦门日报以《上月厦门空气质量全国第四，登环保部”红榜”达标天数100%》为题，报导了清洁空气行动计划全面实施迎来空气质量的改善；2015年6月25日厦门日报又以《厦门空气质量优良率98%，空气质量四度跻身全国前五》为题，再次报导部门协作共同提升空气质量成果；2015年10月15日海峡导报报导了厦门今年大力推进清洁空气行动计划（包含部分研究成果），污染少13天，多出65天优天气的空气质量提升成果。研究成果的推广和效益的实现，提高了公众关于空气质量提升必须全社会共同参与，以及政府在环境质量改善方面做了什么、效果如何等情况，接受公众监督。科研成果的应用：1.福建省地方标准《环境空气气态污染物过氧乙酰硝酸酯（PAN）连续自动监测方法》dB35/T1521-2015。厦门市环保局提出编制了福建省地方标准《环境空气气态污染物过氧乙酰硝酸酯（PAN）连续自动监测方法》的要求，厦门市环境监测中心站根据《厦门市光化学污染与防治对策研究》过程中2013年～2014年厦门市4个区域过氧乙酰硝酸酯（PAN）为期85天连续自动监测结果和光化学污染特征研究结果开展编制工作，环保局于2014年12月向福建省技术质量监督局提出立项申请。该标准已发布并实施，标准号dB35/T1521-2015，为大气复合型污染的研究提供了有效的手段，开创技术规范中标准物质在线合成的先例，实现了降低日常监测成本，具有很强的实用性。2.福建省地方标准《水体热污染监测技术规范》、《热污染监测技术规范》的编制。受中国环境监测总站委托，厦门市环境监测中心站根据《厦门市光化学污染与防治对策研究》中建立的城市热岛效应监测方法，编制了《热污染监测技术规范》并于2014年12月30日通过中国环境监测总站的验收；受厦门市环保局委托厦门市环境科学研究院和监测站根据总站关于《热污染监测技术规范》尽快分类实施的验收意见，编制福建省地方标准《水体热污染监测技术规范》，于2015年获得福建省技术质量监督局立项。已完成送审稿编制，该标准从防治水体热污染角度，提出水产养殖的防护和利用热污染的温水养殖，具有良好的社会效益。3.酸雨成因研究。将《厦门市光化学污染与防治对策研究》中利用稳定同位素技术和受体模式的NO<,2>、SO<,2>的源解析，应用于2013年厦门市科技计划项目《厦门市酸雨的污染特征与成因研究》（编号3502Z20122013）研究，成功解析了厦门市酸雨污染来源，为厦门市酸雨污染防治和大气污染的区域联防联控提供了科学依据。4.该研究现已发表论文及引用情况。该研究现已发表论文7篇：包括《厦门市光化学污染研究》、《厦门市空气污染的空间分布及其影响因素空间相关性分析》、《冬季厦门市大气颗粒物PM10、PM2.5中水溶性组分及污染类型的变化研究》、《厦门市区空气中O3的预报与评估系统》、《厦门空气中NO<,2>、SO<,2>来源及污染物传输研究》、《厦门市光化学污染特征分析》、《厦门市VOCS排放特征及光化学反应特征研究》。所发表的论文已被北京、上海、沈阳、江苏、山东、湖南、云南及福建省的环境监测、科研和高校引用，取得良好的社会效益。 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