實驗室業(yè)務(wù)化運行實踐

成都市大氣科研重點實驗室業(yè)務(wù)化運行實踐 CONTENTS01大氣科研重點實驗室概況02業(yè)務(wù)化運行體系03污染過程分析實例04展望與建議自動多參數(shù)綜合觀測光化學(xué)網(wǎng)絡(luò)站移動觀測手工采樣及離線分析成都市大氣科研重點實驗室的構(gòu)成CONTENTS01大氣科研重點實驗室概況02業(yè)務(wù)化運行體系03污染過程分析實例04展望與建議2016年9月實驗室建成開始試運行2017年初完善實驗室操作規(guī)程和運行制度2017年9月委托第三方運維2018年2月與專業(yè)研究團隊合作開展年度運維評價2018年8月實驗室對公眾開放專業(yè)團隊季度外審實驗室2019年1月離線分析實驗室建成并投入運行2016年10月業(yè)務(wù)化報告試行周報+專報+快報2017年規(guī)范化的業(yè)務(wù)化報告日報+周報+月/季報+專報+快報試行政府工作簡報2018年10月完成實驗室業(yè)務(wù)化分析方法開并完善業(yè)務(wù)化報告內(nèi)容2018年2月超站和實驗室聯(lián)合日報規(guī)范化的政府工作簡報編制報告：2016年11份2017年206份2018年328份2019年至今242期業(yè)務(wù)化流程發(fā)展歷程設(shè)備運維獨立運維設(shè)備原理運維要點及周期耗材備件的更換委托運維提出要求不定期審核、檢查數(shù)據(jù)審核實驗室數(shù)據(jù)審核員基本審核邏輯校驗數(shù)據(jù)有效性檢驗專家院隊季度審核不定期”內(nèi)審”數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析員：整體環(huán)境形勢氣象形勢回顧顆粒物污染特征臭氧污染特征預(yù)報員:未來環(huán)境形勢對策建議報告審核報告內(nèi)容審核重要提示及對策建議上報主管部分實驗室年度運行評價實驗室年度報告編制實驗室業(yè)務(wù)化運行流程實驗室與君平街國控點相關(guān)性較好實驗室所測PM10濃度稍高于國控點，PM2.5所測濃度稍低于國控點實驗室SO2與君平街國控點相關(guān)性較好,與IGAC觀測SO2趨勢一致降雨濕度高對SO2測定有影響，需要關(guān)注采樣管道是否有水汽質(zhì)控案例：不同站點、不同設(shè)備數(shù)據(jù)比對離線樣品與在線樣品的比對：確認異常高值2018年7月起實驗室GC-FID發(fā)現(xiàn)正癸烷異常偏高，發(fā)現(xiàn)初期判斷為不明物質(zhì)排放影響，去除處理，一周后通過離線樣品比對，確認無雜峰經(jīng)專家咨詢后與丙烷、丁烷、環(huán)己烷等組分對比分析，發(fā)現(xiàn)同步偏高，初步判斷為瀝青的影響經(jīng)現(xiàn)場踏勘，確認為一環(huán)路施工影響質(zhì)控案例：離線在線數(shù)據(jù)比對大氣無機污染物組分來源快速識別對照表數(shù)據(jù)分析案例：大氣顆粒物來源快速追蹤臭氧污染期間，烷烴>烯烴>芳香烴>炔烴。交通排放源(35%)>溶劑使用源(26%)>工業(yè)源(20%)>生物源(12%)>燃燒源(4%)>燃料揮發(fā)源(3%)2017年7月至9月成都市NMHCs來源解析譜圖成都NOx、O3和NMHC濃度時間序列圖數(shù)據(jù)分析案例：VOC來源快速追蹤PM2.5和NMHCs來自本地西南和南部，受到西南氣團影響。污染物的二次轉(zhuǎn)化是PM2.5濃度快速增長的重要原因。氣象因素對污染形成具有直接影響：高濕、靜風(fēng)、低邊界層。濕度對污染物的二次轉(zhuǎn)化有正向影響。不利氣象因素的輸入氣溶膠吸濕增長污染物的排放與輸送數(shù)據(jù)分析案例：污染成因快速研判CONTENTS01大氣科研重點實驗室概況02業(yè)務(wù)化運行體系03污染過程分析實例04展望與建議案例1—常規(guī)應(yīng)用場景成都市典型重污染過程分析——基于大氣科研實驗室觀測數(shù)據(jù)12月17-21日重污染過程特征分析污染累積初期（17日凌晨至中午），空氣質(zhì)量從輕度污染轉(zhuǎn)化為中度污染；PM2.5中硝酸根離子濃度占比升高，PM2.5占PM10濃度比例快速上升，二次硝酸鹽快速生成和累積導(dǎo)致PM2.5濃度快速升高。污染維持階段（17日傍晚至19日清晨），PM2.5濃度相對穩(wěn)定，空氣質(zhì)量以中度污染為主，期間硝酸鹽在PM2.5中占比較大，但總體變化平穩(wěn)?？焖賽夯A段（19日清晨至20日夜間），二次顆粒物轉(zhuǎn)化加劇導(dǎo)致2次短時PM2.5快速增長，空氣質(zhì)量快速惡化，本輪污染進入高峰期，空氣質(zhì)量以重度污染為主。污染清除階段（21日），受冷空氣影響，擴散條件逐漸好轉(zhuǎn)，顆粒物濃度逐漸下降，污染過程結(jié)束。成都市典型重污染過程分析——基于大氣科研實驗室觀測數(shù)據(jù)12月17-21日重污染成因分析風(fēng)速較小、相對濕度極高、邊界層高度較低，污染物水平和垂直擴散能力差是導(dǎo)致PM2.5濃度快速增長最重要原因。

19日清晨氣象條件繼續(xù)急劇轉(zhuǎn)差，邊界層在1個小時內(nèi)從600m下降至200m左右，垂直擴散能空間極度壓縮；地面風(fēng)速僅0.3m/s，水平擴散條件極差；暖濕氣流伴隨小雨，導(dǎo)致相對濕度從70%升高至90%。為二次顆粒物轉(zhuǎn)化、吸濕增長和累積提供了有利條件，導(dǎo)致以硝酸鹽、硫酸鹽為主的二次顆粒物快速生成，經(jīng)吸濕增長快速長大，在近地面持續(xù)累積，使PM2.5濃度在短時內(nèi)呈爆發(fā)性增長。NOx等前體物排放強度大，為二次顆粒物生成轉(zhuǎn)化提供有利物質(zhì)基礎(chǔ)。NOx、VOCs濃度在車流量早、晚高峰分別出現(xiàn)小時濃度峰值。19日清晨顆粒物爆發(fā)式增長期間正值車流量早高峰，期間NOx、VOCs等前體物大量排放，在高濕、靜小風(fēng)的不利氣象條件下，NOx、VOCs快速轉(zhuǎn)化為二次硝酸鹽導(dǎo)致PM2.5濃度快速升高。成都市典型臭氧污染過程分析——基于大氣科研實驗室觀測數(shù)據(jù)（2019）成都經(jīng)歷了近10年來溫度最高的4月；出現(xiàn)3次臭氧污染過程，第1次和第3次為典型的高溫強輻射臭氧污染過程并伴隨區(qū)域污染；在污染過程中，北部區(qū)域最先污染，而污染較重區(qū)域主要集中在中心城區(qū)及偏北、偏西和偏南區(qū)域。過程超標(biāo)天數(shù)最高小時濃度超標(biāo)區(qū)縣數(shù)量區(qū)域特點5-7日1天202（7日下午16時）20個區(qū)域污染，始于德陽，全省11個城市超標(biāo)，川南污染較重19日1天169（下午15時）18個局部污染，成都、瀘州、宜賓超標(biāo)，濃度峰值相對較低22-26日4天259（24日下午16時）22個區(qū)域污染，始于德陽，持續(xù)時間長，污染范圍廣，峰值濃度高，傳輸效應(yīng)明顯，眉山、成都污染最重4月21-26日成都市臭氧污染空間變化示意圖2019年4月市長大氣調(diào)度會上報告內(nèi)容（四）氣象條件總體不利，區(qū)域污染突出今年4月為近10年來氣溫最高的4月，降水偏少，其中下旬四川盆地成為全國高溫突出區(qū)域，導(dǎo)致4月臭氧排名全國倒數(shù)10名之內(nèi)就有6個均為四川省內(nèi)城市（宜賓、眉山、自貢、成都、瀘州、樂山）。4月21-26日臭氧污染過程特征分析（一）臭氧濃度上升速度快，峰值濃度高

4月19-22日污染過程，從良到中度污染僅經(jīng)歷3天時間，且上升速率逐日加快，峰值濃度高達259μg/m3，個別子站（金泉兩河）出現(xiàn)重度污染，造成全市中度污染。（二）呈現(xiàn)早上PM2.5污染、下午臭氧污染特點，復(fù)合型污染特顯著在O3污染的同時，大氣氧化性的增強，及臭氧和氮氧化物的雙向轉(zhuǎn)化反應(yīng)，造成顆粒物二次轉(zhuǎn)化速率加快，極易在早上逆溫時段出現(xiàn)顆粒物污染。（三）前體物排放強度依然較高，城區(qū)移動源排放對臭氧生成貢獻較大實驗室分析結(jié)果顯示，成都市臭氧前體物（NOx和VOCs）物濃度偏高，區(qū)域性污染中通常為區(qū)域高值中心。成都市典型臭氧污染過程分析——基于大氣科研實驗室觀測數(shù)據(jù)TVOC（PAMS56）濃度最高為中心城區(qū)，臭氧反應(yīng)活性最高為城北

TVOC（PAMS56）月均濃度最高為中心城區(qū)，城北次之，城南相對較低；三個站點的VOCs組成均為：烷烴貢獻最大，其次為芳香烴，烯烴和炔烴；三個站點的臭氧反應(yīng)活性表現(xiàn)為中心城區(qū)<雙流<新都。除VOCs外，NOx濃度的貢獻也值得重視

從5月23日數(shù)據(jù)分析：臭氧峰值濃度新都區(qū)>中心城區(qū)>雙流區(qū)，新都區(qū)夜間受NO與臭氧產(chǎn)生的滴定反應(yīng)導(dǎo)致第二天較高的NO2濃度，疊加VOCs較高的臭氧反應(yīng)活性，為后續(xù)的光化學(xué)反應(yīng)提供了充足的燃料，臭氧濃度在光化學(xué)反應(yīng)初期轉(zhuǎn)化生成較快，造成新都區(qū)峰值濃度較高。

中心城區(qū)受早高峰排放影響，NO2濃度較高，雖然VOC活性不及雙流區(qū)，但峰值濃度高于雙流，說明二氧化氮濃度對臭氧生成貢獻不容小視。成都市典型臭氧污染過程分析——基于大氣科研實驗室觀測數(shù)據(jù)22.54ppb24.06ppb16.94ppb成都市揮發(fā)性有機物組分分析——基于光化學(xué)組分監(jiān)測網(wǎng)新都站城區(qū)站雙流站彭州溫江新津在線站點手工采樣雙流重點組分：乙烷、正己醛、甲基乙基酮、二氯甲烷、乙炔、異戊烷、乙烯、丙酮；重點源：交通源、工業(yè)源、汽油揮發(fā)彭州重點組分：乙烷、丙烷、正丁烷、乙烯、丙酮、乙炔、異戊烷、異丁烷；重點源：交通源、石油化工源、工業(yè)源溫江重點組分：乙烷、乙炔、乙烯、二氯甲烷、丙烷、丙酮、乙醛；重點源：交通源、工業(yè)源新津重點組分：乙烷、乙炔、乙烯、丙酮、二氯甲烷、間/對-二甲苯、丙烷、乙苯；重點源：交通源、工業(yè)源、溶劑涂料成都城區(qū)重點組分：乙烷、乙炔、丙酮、乙烯、丙烷、乙醛、二氯甲烷、異戊烷；重點源：交通源、汽油揮發(fā)源新都重點組分：乙烷、乙炔、乙醛、丙烷、丙酮、乙烯、二氯甲烷、正丁烷;重點源：交通源、工業(yè)源、石化源生物質(zhì)燃燒指示：南北方向均有零星燃燒，雙流頻率較新都高機動車污染指示：雙流受機動車影響顯著高于新都工業(yè)源示蹤指示：可能存在夜間偷排從南北（新都區(qū)、雙流區(qū)）VOCs特征物種對比來看，雙流區(qū)受到生物質(zhì)燃燒源、工業(yè)源和機動車源排放影響更加顯著。從絕對濃度來看，濃度最高的是烷烴（機動車尾氣排放、油氣揮發(fā)）；從反應(yīng)活性來看，臭氧生成潛勢最大的是芳香烴（家具制造、汽車制造、電子設(shè)備制造、制鞋、化學(xué)品制造、汽車維修等行業(yè)）和烯烴（石油煉化、包裝印刷、醫(yī)藥制造等行業(yè)及清洗劑等生活溶劑使用、機動車尾氣排放）。1-4月VOCs主要組分濃度和OFP變化天然源和區(qū)域傳輸?shù)挠绊懼饾u增大，聯(lián)防聯(lián)控在臭氧污染防治方面將會變得更為重要。成都中心城區(qū)及以北區(qū)域：應(yīng)當(dāng)重視移動源的綜合防治成都市VOCs源解析結(jié)果成都市揮發(fā)性有機物組分分析——基于光化學(xué)組分監(jiān)測網(wǎng)案例2—閉環(huán)工作應(yīng)用場景五步閉環(huán)工作法：預(yù)報及現(xiàn)狀——分析——對策——執(zhí)行——評估成都市8月空氣質(zhì)量分析（對8月污染過程的預(yù)測情況）8月成都市預(yù)報會商結(jié)果8月成都平原經(jīng)濟區(qū)預(yù)報會商結(jié)果8月10日成都市預(yù)報結(jié)果—對未來一周污染過程重要提示8月中旬成都市平原區(qū)域性臭氧污染過程污染特征成都平原----2019年8月，全省共出現(xiàn)2次區(qū)域性臭氧污染過程，分別是在中旬和下旬。8月中旬這次污染過程，是近4年以來成都平原經(jīng)濟區(qū)臭氧污染最重的一次，呈現(xiàn)出：污染程度重（3個城市6天中度及以上污染，德陽出現(xiàn)重度污染）持續(xù)時間長（9天，中間無有效打斷）；波及范圍廣（成都平原8市全域污染）。天氣形勢8月9日：08時青藏高壓處于新疆、西藏一帶，受槽前西南氣流影響，成都市出現(xiàn)陣性降水；午后，低槽過境，青藏高壓東進，轉(zhuǎn)受其外圍西北氣流影響。8月10-13日期間：“利奇馬”影響我國東部沿海地區(qū)，迫使副熱帶高壓東退南下的同時，使得青藏高壓東進南壓，影響四川大部分區(qū)域。8月10-17日：四川盆地持續(xù)受青藏高壓控制，出現(xiàn)一輪長時間的高溫、強輻射天氣，出現(xiàn)區(qū)域性臭氧污染過程。與此同時，東部沿海以及華北地區(qū)受臺風(fēng)的影響，出現(xiàn)暴雨天氣過程，臭氧污染得到明顯緩解。8月9日08時8月9日20時8月10日08時8月17日20時污染氣象條件回顧氣溫和輻射強度時間最高小時溫度>30℃持續(xù)時數(shù)最大輻射強度>20W/m2持續(xù)小時數(shù)最小相對濕度<50%持續(xù)小時數(shù)8月10日35.0℃10（11-20時）31.86（10-15時）35%8（12-19時）8月11日35.6℃10（11-20時）31.97（9-15時）33%10（10-19時）8月12日36.1℃11（10-20時）27.85（9-11、14-15時）39%9（10-18時）8月13日32.1℃8（10-17時）29.23（13-15時）57%/8月14日34.1℃8（13-20時）31.05（10-14時）37%6（14-19時）8月15日34.7℃10（11-20時）31.87（9-15時）34%8（12-19時）8月16日35.9℃11（10-20時）31.97（9-15時）26%8（12-19時）8月17日35.8℃12（10-21時）30.45（9-13時）36%9（11-19時）8月10-17日青藏高壓控制期間，以晴好天氣為主，具體表現(xiàn)為高溫、無雨、少云、紫外輻射強。其中11-12、16-17日最高溫度均超過35.0℃。從統(tǒng)計表來看，日高溫時段（小時溫度>30℃）基本在10個小時及以上，尤其是17日達12個小時。強輻射時段（輻射強度>20W/m2）基本在5個小時及以上，低濕時段（小時濕度<50%）基本在8個小時及以上。風(fēng)向和風(fēng)速表8月10-17日氣象要素統(tǒng)計表成都市市域臭氧污染過程8月9日8月10日8月11日8月12日8月13日8月14日8月15日8月16日8月17日8月18日1.1研究背景污染初期污染發(fā)展期污染緩解期污染再次發(fā)展期顆粒物小時超標(biāo)成都市臭氧污染過程回顧污染初期臭氧上升速率平均為29%，峰值199μg/m3，出現(xiàn)在16時，無超過200μg/m3小時數(shù)。臭氧上升速率平均為47%，峰值289μg/m3，出現(xiàn)在12日15時，超過200μg/m3持續(xù)時間逐日增加，最高持續(xù)7個小時。臭氧上升速率平均為18%，峰值192μg/m3，出現(xiàn)在13日16時，無超過200μg/m3小時數(shù)。臭氧上升速率平均為71%，峰值260μg/m3，出現(xiàn)在17日14時，超過200μg/m3持續(xù)時間逐日增加，最高持續(xù)8個小時。在10-11時出現(xiàn)兩個小時顆粒物小時超標(biāo)，PM2.5達84μg/m3。污染發(fā)展期污染緩解期污染再次發(fā)展期1.1研究背景不同天氣系統(tǒng)對成都的影響青藏高壓副熱帶高壓氣象特點污染程度干熱高壓天氣通常干熱天空晴朗少云濕度低紫外線強烈降雨稀少暖濕高壓天氣通常悶熱天空云較多濕度大紫外線稍弱午后到夜間多雷陣雨青藏高壓控制過程副熱帶高壓控制過程兩個高壓系統(tǒng)控制對比：臭氧濃度上升速率相當(dāng)，青藏高壓控制下峰值濃度略高，易出現(xiàn)重度污染。2017-2018年成都出現(xiàn)的臭氧重度污染均處于青藏高壓控制下。1.1研究背景新都OX與O3趨勢一致，但低值差較大；新都臭氧受傳輸影響明顯，8.12臭氧升高為凈輸出新都臭氧局地生成速率處于平均水平新都LN/Q基本＞0.5位于VOC控制。大氣氧化性來源及局地臭氧收支——城南HONO=0.02*NO2自由基來源由光解過程主導(dǎo)：臭氧，HONO，甲醛，羰基化合物1.1研究背景大氣氧化性來源及局地臭氧收支——主城區(qū)

1.1研究背景大氣氧化性來源及局地臭氧收支——城北雙流OX與O3趨勢一致，且低值差較小；雙流局地臭氧受傳輸影響較大；雙流臭氧局地生成速率過高(8.13)，需持續(xù)關(guān)注前體物的排放；雙流LN/Q基本<0.5位于NOx控制。1.1研究背景削減NOx或VOCs對臭氧的影響評估城北和城南：兩個點位削減VOC，特別是削減芳香烴的效果最好。城南削減NOX均將使O3污染加重，而城北在9、11、12日應(yīng)共同削減VOCs和NOX，其余日削減NOx將使O3污染加重。天然源和CO的作用不可忽略。主城區(qū)：削減VOC，特別是削減烯烴的效果最好。削減NOX將使O3污染加重。天然源和CO的作用不可忽略。1.1研究背景臭氧與前體物敏感性分析——基于EKMA曲線P(O3)[ppbv/h]P(O3)[ppbv/h]EKMA逐日結(jié)果：

城北和主城區(qū)位于VOCs控制區(qū)。城北的臭氧生成速率略快于主城區(qū)，在30-50ppbv/h波動變化。城南位于過渡區(qū)，其中4/5日越過脊線進入NOx控制區(qū)（12烷），其余天位于VOCs控制區(qū)。污染期間EKMA綜合結(jié)果：

城北、城南和主城區(qū)基本處于相同的P(O3)區(qū)間；主城區(qū)和城北處于VOCs控制區(qū)，減VOCs可有效降低臭氧污染，減NOx會使O3濃度升高；

城南處于過渡區(qū)，NOx和