实验室业务化运行实践

成都市大气科研重点实验室业务化运行实践 CONTENTS01大气科研重点实验室概况02业务化运行体系03污染过程分析实例04展望与建议自动多参数综合观测光化学网络站移动观测手工采样及离线分析成都市大气科研重点实验室的构成CONTENTS01大气科研重点实验室概况02业务化运行体系03污染过程分析实例04展望与建议2016年9月实验室建成开始试运行2017年初完善实验室操作规程和运行制度2017年9月委托第三方运维2018年2月与专业研究团队合作开展年度运维评价2018年8月实验室对公众开放专业团队季度外审实验室2019年1月离线分析实验室建成并投入运行2016年10月业务化报告试行周报+专报+快报2017年规范化的业务化报告日报+周报+月/季报+专报+快报试行政府工作简报2018年10月完成实验室业务化分析方法开并完善业务化报告内容2018年2月超站和实验室联合日报规范化的政府工作简报编制报告：2016年11份2017年206份2018年328份2019年至今242期业务化流程发展历程设备运维独立运维设备原理运维要点及周期耗材备件的更换委托运维提出要求不定期审核、检查数据审核实验室数据审核员基本审核逻辑校验数据有效性检验专家院队季度审核不定期”内审”数据分析数据分析员：整体环境形势气象形势回顾颗粒物污染特征臭氧污染特征预报员:未来环境形势对策建议报告审核报告内容审核重要提示及对策建议上报主管部分实验室年度运行评价实验室年度报告编制实验室业务化运行流程实验室与君平街国控点相关性较好实验室所测PM10浓度稍高于国控点，PM2.5所测浓度稍低于国控点实验室SO2与君平街国控点相关性较好,与IGAC观测SO2趋势一致降雨湿度高对SO2测定有影响，需要关注采样管道是否有水汽质控案例：不同站点、不同设备数据比对离线样品与在线样品的比对：确认异常高值2018年7月起实验室GC-FID发现正癸烷异常偏高，发现初期判断为不明物质排放影响，去除处理，一周后通过离线样品比对，确认无杂峰经专家咨询后与丙烷、丁烷、环己烷等组分对比分析，发现同步偏高，初步判断为沥青的影响经现场踏勘，确认为一环路施工影响质控案例：离线在线数据比对大气无机污染物组分来源快速识别对照表数据分析案例：大气颗粒物来源快速追踪臭氧污染期间，烷烃>烯烃>芳香烃>炔烃。交通排放源(35%)>溶剂使用源(26%)>工业源(20%)>生物源(12%)>燃烧源(4%)>燃料挥发源(3%)2017年7月至9月成都市NMHCs来源解析谱图成都NOx、O3和NMHC浓度时间序列图数据分析案例：VOC来源快速追踪PM2.5和NMHCs来自本地西南和南部，受到西南气团影响。污染物的二次转化是PM2.5浓度快速增长的重要原因。气象因素对污染形成具有直接影响：高湿、静风、低边界层。湿度对污染物的二次转化有正向影响。不利气象因素的输入气溶胶吸湿增长污染物的排放与输送数据分析案例：污染成因快速研判CONTENTS01大气科研重点实验室概况02业务化运行体系03污染过程分析实例04展望与建议案例1—常规应用场景成都市典型重污染过程分析——基于大气科研实验室观测数据12月17-21日重污染过程特征分析污染累积初期（17日凌晨至中午），空气质量从轻度污染转化为中度污染；PM2.5中硝酸根离子浓度占比升高，PM2.5占PM10浓度比例快速上升，二次硝酸盐快速生成和累积导致PM2.5浓度快速升高。污染维持阶段（17日傍晚至19日清晨），PM2.5浓度相对稳定，空气质量以中度污染为主，期间硝酸盐在PM2.5中占比较大，但总体变化平稳。快速恶化阶段（19日清晨至20日夜间），二次颗粒物转化加剧导致2次短时PM2.5快速增长，空气质量快速恶化，本轮污染进入高峰期，空气质量以重度污染为主。污染清除阶段（21日），受冷空气影响，扩散条件逐渐好转，颗粒物浓度逐渐下降，污染过程结束。成都市典型重污染过程分析——基于大气科研实验室观测数据12月17-21日重污染成因分析风速较小、相对湿度极高、边界层高度较低，污染物水平和垂直扩散能力差是导致PM2.5浓度快速增长最重要原因。

19日清晨气象条件继续急剧转差，边界层在1个小时内从600m下降至200m左右，垂直扩散能空间极度压缩；地面风速仅0.3m/s，水平扩散条件极差；暖湿气流伴随小雨，导致相对湿度从70%升高至90%。为二次颗粒物转化、吸湿增长和累积提供了有利条件，导致以硝酸盐、硫酸盐为主的二次颗粒物快速生成，经吸湿增长快速长大，在近地面持续累积，使PM2.5浓度在短时内呈爆发性增长。NOx等前体物排放强度大，为二次颗粒物生成转化提供有利物质基础。NOx、VOCs浓度在车流量早、晚高峰分别出现小时浓度峰值。19日清晨颗粒物爆发式增长期间正值车流量早高峰，期间NOx、VOCs等前体物大量排放，在高湿、静小风的不利气象条件下，NOx、VOCs快速转化为二次硝酸盐导致PM2.5浓度快速升高。成都市典型臭氧污染过程分析——基于大气科研实验室观测数据（2019）成都经历了近10年来温度最高的4月；出现3次臭氧污染过程，第1次和第3次为典型的高温强辐射臭氧污染过程并伴随区域污染；在污染过程中，北部区域最先污染，而污染较重区域主要集中在中心城区及偏北、偏西和偏南区域。过程超标天数最高小时浓度超标区县数量区域特点5-7日1天202（7日下午16时）20个区域污染，始于德阳，全省11个城市超标，川南污染较重19日1天169（下午15时）18个局部污染，成都、泸州、宜宾超标，浓度峰值相对较低22-26日4天259（24日下午16时）22个区域污染，始于德阳，持续时间长，污染范围广，峰值浓度高，传输效应明显，眉山、成都污染最重4月21-26日成都市臭氧污染空间变化示意图2019年4月市长大气调度会上报告内容（四）气象条件总体不利，区域污染突出今年4月为近10年来气温最高的4月，降水偏少，其中下旬四川盆地成为全国高温突出区域，导致4月臭氧排名全国倒数10名之内就有6个均为四川省内城市（宜宾、眉山、自贡、成都、泸州、乐山）。4月21-26日臭氧污染过程特征分析（一）臭氧浓度上升速度快，峰值浓度高

4月19-22日污染过程，从良到中度污染仅经历3天时间，且上升速率逐日加快，峰值浓度高达259μg/m3，个别子站（金泉两河）出现重度污染，造成全市中度污染。（二）呈现早上PM2.5污染、下午臭氧污染特点，复合型污染特显著在O3污染的同时，大气氧化性的增强，及臭氧和氮氧化物的双向转化反应，造成颗粒物二次转化速率加快，极易在早上逆温时段出现颗粒物污染。（三）前体物排放强度依然较高，城区移动源排放对臭氧生成贡献较大实验室分析结果显示，成都市臭氧前体物（NOx和VOCs）物浓度偏高，区域性污染中通常为区域高值中心。成都市典型臭氧污染过程分析——基于大气科研实验室观测数据TVOC（PAMS56）浓度最高为中心城区，臭氧反应活性最高为城北

TVOC（PAMS56）月均浓度最高为中心城区，城北次之，城南相对较低；三个站点的VOCs组成均为：烷烃贡献最大，其次为芳香烃，烯烃和炔烃；三个站点的臭氧反应活性表现为中心城区<双流<新都。除VOCs外，NOx浓度的贡献也值得重视

从5月23日数据分析：臭氧峰值浓度新都区>中心城区>双流区，新都区夜间受NO与臭氧产生的滴定反应导致第二天较高的NO2浓度，叠加VOCs较高的臭氧反应活性，为后续的光化学反应提供了充足的燃料，臭氧浓度在光化学反应初期转化生成较快，造成新都区峰值浓度较高。

中心城区受早高峰排放影响，NO2浓度较高，虽然VOC活性不及双流区，但峰值浓度高于双流，说明二氧化氮浓度对臭氧生成贡献不容小视。成都市典型臭氧污染过程分析——基于大气科研实验室观测数据22.54ppb24.06ppb16.94ppb成都市挥发性有机物组分分析——基于光化学组分监测网新都站城区站双流站彭州温江新津在线站点手工采样双流重点组分：乙烷、正己醛、甲基乙基酮、二氯甲烷、乙炔、异戊烷、乙烯、丙酮；重点源：交通源、工业源、汽油挥发彭州重点组分：乙烷、丙烷、正丁烷、乙烯、丙酮、乙炔、异戊烷、异丁烷；重点源：交通源、石油化工源、工业源温江重点组分：乙烷、乙炔、乙烯、二氯甲烷、丙烷、丙酮、乙醛；重点源：交通源、工业源新津重点组分：乙烷、乙炔、乙烯、丙酮、二氯甲烷、间/对-二甲苯、丙烷、乙苯；重点源：交通源、工业源、溶剂涂料成都城区重点组分：乙烷、乙炔、丙酮、乙烯、丙烷、乙醛、二氯甲烷、异戊烷；重点源：交通源、汽油挥发源新都重点组分：乙烷、乙炔、乙醛、丙烷、丙酮、乙烯、二氯甲烷、正丁烷;重点源：交通源、工业源、石化源生物质燃烧指示：南北方向均有零星燃烧，双流频率较新都高机动车污染指示：双流受机动车影响显著高于新都工业源示踪指示：可能存在夜间偷排从南北（新都区、双流区）VOCs特征物种对比来看，双流区受到生物质燃烧源、工业源和机动车源排放影响更加显著。从绝对浓度来看，浓度最高的是烷烃（机动车尾气排放、油气挥发）；从反应活性来看，臭氧生成潜势最大的是芳香烃（家具制造、汽车制造、电子设备制造、制鞋、化学品制造、汽车维修等行业）和烯烃（石油炼化、包装印刷、医药制造等行业及清洗剂等生活溶剂使用、机动车尾气排放）。1-4月VOCs主要组分浓度和OFP变化天然源和区域传输的影响逐渐增大，联防联控在臭氧污染防治方面将会变得更为重要。成都中心城区及以北区域：应当重视移动源的综合防治成都市VOCs源解析结果成都市挥发性有机物组分分析——基于光化学组分监测网案例2—闭环工作应用场景五步闭环工作法：预报及现状——分析——对策——执行——评估成都市8月空气质量分析（对8月污染过程的预测情况）8月成都市预报会商结果8月成都平原经济区预报会商结果8月10日成都市预报结果—对未来一周污染过程重要提示8月中旬成都市平原区域性臭氧污染过程污染特征成都平原----2019年8月，全省共出现2次区域性臭氧污染过程，分别是在中旬和下旬。8月中旬这次污染过程，是近4年以来成都平原经济区臭氧污染最重的一次，呈现出：污染程度重（3个城市6天中度及以上污染，德阳出现重度污染）持续时间长（9天，中间无有效打断）；波及范围广（成都平原8市全域污染）。天气形势8月9日：08时青藏高压处于新疆、西藏一带，受槽前西南气流影响，成都市出现阵性降水；午后，低槽过境，青藏高压东进，转受其外围西北气流影响。8月10-13日期间：“利奇马”影响我国东部沿海地区，迫使副热带高压东退南下的同时，使得青藏高压东进南压，影响四川大部分区域。8月10-17日：四川盆地持续受青藏高压控制，出现一轮长时间的高温、强辐射天气，出现区域性臭氧污染过程。与此同时，东部沿海以及华北地区受台风的影响，出现暴雨天气过程，臭氧污染得到明显缓解。8月9日08时8月9日20时8月10日08时8月17日20时污染气象条件回顾气温和辐射强度时间最高小时温度>30℃持续时数最大辐射强度>20W/m2持续小时数最小相对湿度<50%持续小时数8月10日35.0℃10（11-20时）31.86（10-15时）35%8（12-19时）8月11日35.6℃10（11-20时）31.97（9-15时）33%10（10-19时）8月12日36.1℃11（10-20时）27.85（9-11、14-15时）39%9（10-18时）8月13日32.1℃8（10-17时）29.23（13-15时）57%/8月14日34.1℃8（13-20时）31.05（10-14时）37%6（14-19时）8月15日34.7℃10（11-20时）31.87（9-15时）34%8（12-19时）8月16日35.9℃11（10-20时）31.97（9-15时）26%8（12-19时）8月17日35.8℃12（10-21时）30.45（9-13时）36%9（11-19时）8月10-17日青藏高压控制期间，以晴好天气为主，具体表现为高温、无雨、少云、紫外辐射强。其中11-12、16-17日最高温度均超过35.0℃。从统计表来看，日高温时段（小时温度>30℃）基本在10个小时及以上，尤其是17日达12个小时。强辐射时段（辐射强度>20W/m2）基本在5个小时及以上，低湿时段（小时湿度<50%）基本在8个小时及以上。风向和风速表8月10-17日气象要素统计表成都市市域臭氧污染过程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发展期污染缓解期污染再次发展期颗粒物小时超标成都市臭氧污染过程回顾污染初期臭氧上升速率平均为29%，峰值199μg/m3，出现在16时，无超过200μg/m3小时数。臭氧上升速率平均为47%，峰值289μg/m3，出现在12日15时，超过200μg/m3持续时间逐日增加，最高持续7个小时。臭氧上升速率平均为18%，峰值192μg/m3，出现在13日16时，无超过200μg/m3小时数。臭氧上升速率平均为71%，峰值260μg/m3，出现在17日14时，超过200μg/m3持续时间逐日增加，最高持续8个小时。在10-11时出现两个小时颗粒物小时超标，PM2.5达84μg/m3。污染发展期污染缓解期污染再次发展期1.1研究背景不同天气系统对成都的影响青藏高压副热带高压气象特点污染程度干热高压天气通常干热天空晴朗少云湿度低紫外线强烈降雨稀少暖湿高压天气通常闷热天空云较多湿度大紫外线稍弱午后到夜间多雷阵雨青藏高压控制过程副热带高压控制过程两个高压系统控制对比：臭氧浓度上升速率相当，青藏高压控制下峰值浓度略高，易出现重度污染。2017-2018年成都出现的臭氧重度污染均处于青藏高压控制下。1.1研究背景新都OX与O3趋势一致，但低值差较大；新都臭氧受传输影响明显，8.12臭氧升高为净输出新都臭氧局地生成速率处于平均水平新都LN/Q基本＞0.5位于VOC控制。大气氧化性来源及局地臭氧收支——城南HONO=0.02*NO2自由基来源由光解过程主导：臭氧，HONO，甲醛，羰基化合物1.1研究背景大气氧化性来源及局地臭氧收支——主城区

1.1研究背景大气氧化性来源及局地臭氧收支——城北双流OX与O3趋势一致，且低值差较小；双流局地臭氧受传输影响较大；双流臭氧局地生成速率过高(8.13)，需持续关注前体物的排放；双流LN/Q基本<0.5位于NOx控制。1.1研究背景削减NOx或VOCs对臭氧的影响评估城北和城南：两个点位削减VOC，特别是削减芳香烃的效果最好。城南削减NOX均将使O3污染加重，而城北在9、11、12日应共同削减VOCs和NOX，其余日削减NOx将使O3污染加重。天然源和CO的作用不可忽略。主城区：削减VOC，特别是削减烯烃的效果最好。削减NOX将使O3污染加重。天然源和CO的作用不可忽略。1.1研究背景臭氧与前体物敏感性分析——基于EKMA曲线P(O3)[ppbv/h]P(O3)[ppbv/h]EKMA逐日结果：

城北和主城区位于VOCs控制区。城北的臭氧生成速率略快于主城区，在30-50ppbv/h波动变化。城南位于过渡区，其中4/5日越过脊线进入NOx控制区（12烷），其余天位于VOCs控制区。污染期间EKMA综合结果：

城北、城南和主城区基本处于相同的P(O3)区间；主城区和城北处于VOCs控制区，减VOCs可有效降低臭氧污染，减NOx会使O3浓度升高；

城南处于过渡区，NOx和