论文第1作者为课题组三年级研究生王超龙,第2作者为覃笑飞老师,责任作者为张宜升老师,合作单位包括浙江大学、南京信息工程大学、香港科技大学等科研机构知名学者。课题组学生陶文鑫、张苏凡、杨建立、崔杉杉、吕晨莹等参与了论文撰写。
近年来,苏鲁豫皖交界处O3污染问题日益严重,但污染成因尚没有很好的解释。基于该地区典型城市2023年逐时的气象因子、常规污染物和挥发性有机化合物(VOCs)数据,耦合了来源解析模型/机器学习模型(PMF-XGBoost-SHAP),深入探究了挥发性有机物来源及O3污染成因。
研究结果表明,太阳辐射和温度是影响当地O3的重要气象因素,而烯烃和含氧VOCs则是影响O3的主要大气污染物,丙烯等在本地O3的生成中具有关键作用。研究发现,当地VOCs主要排放源包括化学排放源、燃烧源和溶剂使用源,尤其溶剂使用源在O3污染日的贡献增加115%,成为最显著的污染源。在O3污染事件(连续3日MDA8浓度超标)中,溶剂的使用对排放源的影响最大,占排放源总影响的23%。因此,利用机器学习、Shapley可解释模型和PMF集成的方法,可快速诊断不同时间尺度上O3污染的原因。这些发现为制定本地化的精准治污策略提供了科学依据。
以下介绍本文献中的重要图示(以在文献中的标号展示)
2024年11月23至24日,中国大气超级观测站联盟2024年工作会议暨博雅西湖生态环境大讲堂在北京大学深圳研究生院成功举行,吸引全国大气环境领域170余位专家学者参会。本次会议由北京大学环境科学与工程学院联合相关重点实验室主办,深圳研究生院及相关机构承办。
11月23日下午,大讲堂邀请广东省环科院副院长张永波和中国环境监测总站刀谞,分别作《广东省大气污染防治进展及未来展望》和《国家大气颗粒物组分监测网发展概况》报告,分享大气污染治理经验和监测网建设成果。
11月24日,超站联盟会议由北大胡敏教授主持开幕,中国工程院院士张远航、深圳市生态环境局张汇清处长、北大环境与能源学院院长秦华鹏分别致辞。会议围绕“区域大气超站联网与协同观测”“超站在污染预警中的作用”“监测技术规范化与业务化”“未来技术研发展望”等主题展开深入交流,共分享20余场高水平学术报告。
课题组张宜升老师全程参与了本次会议,并与参会的专家学者就超站数据挖掘、极端天气污染预警、后续的外场观测计划等开展了深入探讨。
大会在安徽合肥召开,紧扣“科技助力空气质量持续改善”主题,设置了30个专题分会场、青年科学家专场以及中日韩大气污染成因国际研讨分会场,共有510个学术报告和64个墙报。全国大气环境领域8位院士、1200余名国内外大气环境界的权威专家、知名学者和科技工作者参会。
张宜升老师主持了“对流层臭氧与光化学污染”分会场(专题9)22号下午前半场,并做了“典型北方省会城市挥发性有机物污染特征及来源:2019-2024”的报告。覃笑飞老师参加了“大气污染与天气气候相互作用”分会场(专题30),并做了“高温天气对大气汞暴露的影响”的报告。两位老师与参会专家做了热烈的讨论。
本次会议,课题组研究生投稿4篇学术论文摘要,均被会议论文摘要集收录。
1)杨建立等,青岛市臭氧污染特征与气象因子影响分析
2)王超龙等,基于可解释性机器学习的滨海城市臭氧驱动因素研究
3)张苏凡等,苏鲁豫皖典型城市挥发性有机物污染特征及反应活性
4)崔杉杉等,放射性碳(14C)技术追踪全球和地区化石燃料CO2排放
2024年7月25至26日,课题组全体人员前往山东省济南生态环境监测中心开展科研交流。课题组覃笑飞老师、高年级研究生陶文鑫、王超龙、杨建立、张苏凡分别汇报了近期研究成果,并与山东省济南生态环境监测中心多个部门的主要技术人员开展了研讨。双方就机器学习在大气污染成因中的应用、大气颗粒物中微塑料检测、超站数据深度挖掘等开展了深入探讨,并就双方关心的多个方向达成合作共识。会后,课题组参观了新建的济南市大气环境超级监测站。
7月26日上午,课题组参观了济南市高精度温室气体自动观测网“跑马岭”点位,该点位配置了高精度二氧化碳、一氧化碳、甲烷、水汽及气象参数监测设备,以及开展Δ14C观测的采样设备,是济南市“碳达峰”和“碳中和”工作的重要支撑网格点。7月26日下午及27日,课题组成员轻松游玩了济南,顺利完成本次暑期科研交流及团建活动。期待团队成员在本年度接下来的5个月中有更多成果产出。
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本研究由课题组联合暨南大学环境与气候研究院、山东省济南生态环境监测中心、交通运输部规划研究院、山东省青岛生态环境监测中心、青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司(中国船舶重工股份有限公司控股子公司)共同完成。
论文在线发表主页:https://www.mdpi.com/2073-4433/15/3/264
应Journal of Atmospheric Science Research(JASR)主编邀请,张宜升老师担任该期刊编委(Academic Editor)。JASR为新加坡双语出版集团(Bilingual Publishing Group)旗下期刊,创建于2018年,为季刊,刊发大气科学领域的最新研究进展。
https://journals.bilpubgroup.com/index.php/jasr/about/editorialTeam
12月26日,2021级研究生陶文鑫同学参加中山大学海洋科学学院2024年“申请-考核”制博士考生综合考核,经过严格的选拔和评估最终顺利通过面试。未来是一段孤独且充满荆棘的道路,相信在未来的博士研究中,用勤奋、努力、踏实、奋斗交给老师和自己一份满意的答卷!
2023年12月16日,江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室开放课题评审结果揭晓,课题组张宜升老师《城市绿化树种挥发性有机物排放及其非生物胁迫响应研究》项目获得资助。
11.25日-26日,由中国海洋大学研究生院、环境科学与工程学院举办的第六届全国研究生环境(涉海)论坛在青岛华澜大酒店举行。本次论坛主题为:“依海而兴·向海图强”,论坛包含特邀专家报告和研究生报告两部分,硕士生杨建立作了“海运低硫管控政策下青岛PM2.5和PM1金属元素污染特征及来源解析”的学术报告并与相关专业学者展开交流讨论,最终荣获优秀奖.
11月3日,应枣庄市生态环境局邀请,张宜升老师一行前往枣庄市生态环境局开展合作交流,并参观了枣庄市空气质量监测超级站。
9月23日,应张宜升老师邀请,香港科技大学前沿交叉学科学院副院长、环境分析中心主任宁治教授、海外优青王哲副教授、顾达萨助理教授莅临我校进行学术交流,来自青岛市生态环境局、山东省青岛市环境监测中心、环保企业代表等十余人参加研讨。
与会学者先后参观了大气污染溯源与管控实验室和公共分析测试平台。交流会上,覃笑飞老师和硕士生陶文鑫分别作了题为《基于人工神经网络的长三角地区气态单质汞时空变化趋势模拟》和《船舶排放控制政策对滨海城市大气亚微米颗粒物中金属元素影响研究-以青岛市为例》的学术报告。与会师生就NOx和VOCs协同管控、香港地区O3污染机理和控制对策、港口城市船舶污染监管等热点问题进行深入交流,从学术研究、政府监管、企业环保技术和设备研发等不同角度对大气环境问题展开热烈讨论。
9月2日,新生入学,欢迎张苏凡、崔杉杉两位新同学加入我们这个大家庭。书山有路勤为径,学海无涯苦作舟。期待同学们在未来的研究生生涯中能够时刻保持对学术研究的热情和对知识的渴望,勇敢地迎接挑战,积极寻求突破。祝愿你们在未来的研究生生涯实现自我价值,追求卓越成就!
2023年7月15日至16日,由中国环境科学学会、中国环境科学研究院、生态环境部环境规划院等单位主办的“第二十七届大气污染防治技术研讨会”在江苏南京召开。论坛主题为“双碳”战略背景下的大气污染防治如何创新、协同发展,旨在分享交流大气污染、防治技术和管理实践的研究进展,推进我国大气污染控制相关领域学术发展与防控进程。来自我国大气污染防治领域的11位院士和180余家单位的专家学者、政府管理人员、技术人员及企业代表等500余人参加了会议。
张宜升老师在“大气环境外场观测与复合污染追因”分会场作了“海运低硫管控政策下青岛PM2.5和PM1金属元素污染特征及来源解析”的学术报告。硕士生陶文鑫制作了学术海报并展示了课题组研究进展。课题组学生在会场聆听了专家学者的研究成果和报告,并与相关研究人员交流讨论。通过本次会议交流与学习讨论,加强了与国内专家学者和研究团队的交流,对城市化背景下大气环境科学技术领域的发展、研究热点、未来趋势和科研方向有进一步的认识和思考。
交流中碰撞出科研火花,学习中强化自身科研能力。2023年5月15-16日,张宜升老师携二年级研究生陶文鑫一行两人前往北京大学深圳研究生院与大气污染控制相关课题组开展汇报交流和讨论。会后参观了位于校内的蓝天工程大气观测超级站,该站点由深圳市投资约1.6亿建设。
站点介绍:
深圳市政府投资约1.6亿在北大深圳研究生院内建设深圳市蓝天工程大气观测超级站。该项目主要内容是建设一个国际一流的大气成分综合观测平台,包括全过程、多维度、高精度的大气污染立体化观测。该项目投资大,起点高,可以为弄清深圳市大气污染成因,揭示光化学污染科学机理,促进深圳市空气质量持续改善提供关键科技支撑。(来源:https://see.pkusz.edu.cn/info/1006/1546.htm)
2023年4月22日至23日,中国环境科学学会科学技术年会在江西南昌召开。来自全国各地生态环境领域的院士、专家、学者、企业代表等3000余人齐聚一堂,围绕“发展绿色低碳,建设美丽中国”主题交流学术进展、共商科技创新。本届年会安排了6个主旨报告,设置了53个分会场、593个学术报告,会议期间组织了生态环境科技成果展。
应青岛众瑞智能仪器股份有限公司邀请,张宜升老师在“新形势下挥发性有机物的监测需求与应用”分会场做了《光照和干旱对典型植被源挥发性有机物排放的影响研究》的学术报告,并与参会学者进行了深入的探讨与交流。
2月13日,应交通运输部规划研究院邀请,张宜升老师携山东省济南生态环境监测中心张厚勇高工一行三人前往北京开展学术交流。交通运输部规划研究院徐洪磊副院长热情接待了张老师一行。随后,双方就船舶源和机动车源大气污染物排放及控制开展了深入的交流。
2023年2月2日至3日,应枣庄市生态环境质量服务中心的邀请,张宜升老师前往枣庄市,先后考察了枣庄市空气质量监测超级站,山亭区国控,省控及镇街站点,开展了合作交流。
植物源挥发性有机物(Biogenic volatile organic compounds,BVOCs)排放量约占全球总VOCs排放的90%,其排放易受环境因子(温度、光照、土壤水分、饱和水汽压差、风速、风向、O3和CO2浓度等)的影响,对采样和分析要求极高。而BVOCs样品的精准采集与分析是获取BVOCs排放因子的基础。本文综述了国内外BVOCs采样和分析方法已有进展,根据采样系统是否能控制或模拟环境因子(温度、湿度、光照强度、空气湍流、二氧化碳浓度等),对采样叶室的适用性进行了分析。其中光合仪-动态封闭系统可精准控制温度、光照强度、二氧化碳浓度,易使空气形成自然交换且便于外场测量,适用于大多数植物BVOCs排放测量。依托高塔、系留球、飞机等开展测量的开放式采样系统适用于外场的长期观测。PTR-MS、PTR-TOF-MS、Vocus-PTR-TOF等在线分析系统逐步得到应用。微型传感器已应用于BVOCs的快速检测,碳同位素分析法已应用于BVOCs合成转化过程中组分的探究。对采样和分析系统发展的研究将为精准获取BVOCs排放因子并评估其环境效应提供依据。
《海运低硫管控政策下青岛PM2.5和PM1金属元素污染特征及来源解析》精准识别海运船舶低硫管控政策下北方重要港口城市青岛的大气细颗粒物(PM2.5)、亚微米颗粒物(PM1)来源及船舶排放贡献,依托滨海国控子站临近点位以及市区点位,于2021年夏季、秋冬季开展了大气PM2.5、PM1观测,分析了其金属元素组分变化特征。利用富集因子法、正定矩阵因子分解模型(PMF)源解析方法对其来源进行解析,结合气流后向轨迹和潜在贡献源区对其空间分布特征进行分析,通过不同气团颗粒物中V/Ni值探究了其对船舶排放的示踪有效性。
论文由陶文鑫主笔,刘子杨师兄协助,与浙江大学地球科学学院、青岛市生态环境局市南分局、山东省济南生态环境监测中心合作共同完成。
近年来,不同时长、不同程度的干旱事件频发,影响植物生长和生理过程。植物排放的挥发性有机化合物排放量巨大,对大气环境产生重大影响。异戊二烯是BVOC的关键种类,在对流层化学,碳预算和全球气候变化中的关键作用,是大气中臭氧和二次有机气溶胶的形成的重要前提物。黑杨是异戊二烯的高排放植物,同时作为速生杨被广泛种植。因此,不同程度的干旱胁迫下对黑杨异戊二烯排放的影响至关重要。
本文探究了不同时长对的干旱-复水循环对黑杨幼苗异戊二烯排放的影响,建立了干旱-复水模型,揭示了植物在干旱-复水周期BVOCs的排放规律。文中将干旱-复水循环中异戊二烯的排放分为三个阶段,包括刺激,抑制,并在复水后恢复排放。异戊二烯的排放模式表明在干旱胁迫中,不同时长的干旱胁迫对植物BVOCs排放速率起着重要作用,从BVOCs排放角度揭示气候的改变对大气对流层化学反应的影响。
9月6日,新生入学,欢迎杨建立、王艳慧、白晓灿和王超龙四位新同学加入我们这个大家庭。欢迎来到这个温暖和满满动力的地方。路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。期待同学们能披荆斩棘,不畏艰险,勇攀高峰,为祖国的科研发展贡献自己的力量。
2022年6月10日上午,课题组成员刘子杨同学、王新雨同学的硕士论文答辩在环境与市政工程学院408会议室顺利举行。 诚聘山东大学王艳教授担任答辩委员会主席、中科院大气物理所白建辉研究员、浙江大学刘丹彤研究员、青岛生态环境监测中心薛莲工程师、青岛理工大学孙英杰教授担任答辩委员。
刘子杨同学在硕士期间以《青岛市秋冬季大气PM1理化特征、来源解析及健康风险评价》为题,对青岛市 2018、2019、2020 年秋冬季大气 PM1进行连续观测,分析 PM1及其金属元素年际和月际的变化特征,同时开展不同空气质量等级下污染特征分析。利用富集因子法、正定矩阵因子模型法 、气流后向轨迹分析法和潜在源贡献因子法对青岛市颗粒物污染来源进行解析。分析秋冬季沙尘天气、霾污染天气以及霾-沙尘污染复合天气 下对青岛市环境空气质量的污染特征。为进一步探讨秋冬季与春季沙尘天气对青岛空气质量的影响,在 2021 年春季进行了一次沙尘事件观测。基于美国国家环境保护局(EPA)人体健康风险评价模型, PM1 对不同人群致癌元素和非致癌元素进行健康风险评价。
王新雨同学在硕士期间以《植被源挥发性有机物采样系统设计与应用研究》为题,开发了便携式BVOCs采样系统,利用自研的采样系统,在真实外场环境下探究升温对植被源异戊二烯排放的影响,同时获得在不同温度下异戊二烯的排放速率。将外场实验获得的排放因子输入到光温模型中,构建BVOCs排放清单,探究BVOCs排放对区域臭氧的贡献。
本次答辩采样线上线下相结合的方式,通过视频会议、线上PPT展示等方式进行。为保障答辩会议的严谨性,采用现场视频录制、线上会议录制。答辩会议上,两位同学针对自己课题背景、框架、研究思路、主要内容、创新之处等方面进行了简要陈述。各答辩委员针对每篇论文进行了点评,并提出了宝贵的修改意见。点评精准,评审严谨。充分肯定了两位同学的研究工作,精准地提出了论文的不足与漏洞,答辩同学也与答辩委员交换意见,探讨问题。
最后,恭喜刘子杨、王新雨顺利完成毕业论文答辩,祝前程似锦;同时,吾等后辈更应砥砺奋进,不忘初心。