东亚春季边界层臭氧的数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量模式系统(NAQPMS)对2004年4月东亚边界层(距地面.km以下)臭氧进行了数值模拟.并评估了东亚边界层光化学反应的活性.结果表明.东亚春季臭氧呈带状分布,其高值.〔φ(O3)>55×10-9.主要集中在30°N～40°N.受东亚季风气候控制.沿蒙古、中国东北以及日本一线有一强臭氧输送通道.输送通量达3×10-.mol/(m2·s).通过计算边界层O3光化学净生成率可知.光化学影响主要集中在高污染源排放地区.其与水平输送对臭氧影响的分布具有负相关性.说明光化学生成的O3可被输送至下风地区,而不仅限于局地.      

东亚大气可吸入颗粒物时空分布的数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量模式(Nested Air Quality Prediction Model System,NAQPMS)模拟研究了2010年东亚地区可吸入颗粒物(PM10)的时空演变,并初步评估了其对人群健康的危险度.结果表明,NAQPMS模式能够合理地反映东亚地区PM10的时空分布,不同季节观测值和模拟值的总体相关系数达到0.65~0.85.2010年东亚PM10的地面浓度高值区(100μg·m-3)出现在我国华北、华中和内蒙古中西部等地区.其中,无机盐(硫酸盐、硝酸盐和铵盐)对我国东部PM10的贡献最大(10~70μg·m-3,20%~50%);一次PM10次之(5~50μg·m-3,10%~30%),有机物(5~30μg·m-3,10%~20%)和黑炭(3~20μg·m-3,3%~5%)紧随其后.PM10可以引起我国东部人群急性总死亡率增加2%~5%,对我国居民的健康水平构成了一定威胁.     

人为源和生物源排放对臭氧的贡献 ——以春夏季东亚地区为例

利用因子分离法区分NOx与人为、生物源VOCs(AVOCs、BVOCs)分别对东亚地区近地面O3浓度的纯贡献与协同贡献,基于区域空气质量模式(RAQM)讨论了2000年春、夏季排放源的总贡献以及协同贡献的空间分布.结果表明,光化学反应在日最大O3浓度的形成中占很大比例,我国北方大部分地区源的贡献夏季最大,南方受东亚季风影响,夏季最小.AVOCs与NOx、BVOCs与NOx的协同效应加强了光化学反应中O3的形成.AVOCs与NOx的协同贡献季节性变化特征显著,我国南方大部分地区夏季最小.BVOCs与NOx的协同贡献在我国南北方差异很大,春季高值区主要分布在南方大部分地区,北方峰值出现在夏季.说明臭氧调控对策的制定除源排放大小外还须考虑地域差异和季节变化.     

2010年春季东亚地区沙尘气溶胶和PM10的模拟研究

利用区域空气质量模式系统RAQMS,模拟研究了2010年3月东亚地区PM10气溶胶的时空演变,研究了19~23日沙尘暴暴发的过程,并将模拟结果与中国16个城市的PM10地面观测数据进行了比较.结果显示,模式对于PM10和沙尘具有好的模拟能力,可以合理地反映东亚地区PM10的时空分布和沙尘暴的演变过程;观测值和模拟值的总体相关系数达到0.705,两者平均值分别为124.8,165.5mg/m3.2010年3月份东亚地区PM10平均浓度处在较高水平,沙尘气溶胶是PM10的主要组分.3月东亚地区沙尘排放量约110.4Mt,其中68%重新沉降到地表.     

京津冀煤改电对PM2.5浓度的影响

基于WRF-Chem模型,结合气象要素,从PM_2.5浓度的消减量及时空变化特征等方面模拟分析了煤改电政策实施前后京津冀地区采暖期（2018年11月~2019年3月）PM_2.5的排放变化.结果表明,WRF-Chem模型很好地模拟了京津冀地区PM_2.5浓度变化,北京、天津和石家庄模拟值与观测值的相关系数分别为0.66、0.66和0.52,表现出良好的相关性.煤改电政策的实施对京津冀重点地区PM_2.5减排效果明显,PM_2.5日均减少量分布在0.2~6.1μg/m³,减少比例分布在1.2%~7.8%.PM_2.5小时均值变化显示,2018年12月PM_2.5减少量分布在0.4~8.3μg/m³,减少比例分布在2.3%~7.7%.其中,北京大兴区减排量达8.3μg/m³,天津地区减排比例达7.7%.在特殊气象条件下,煤改电政策影响范围可扩散至山东、江苏、河南北部以及山西西部,PM_2.5小时均值减少量最大超过50μg/m³.     

珠江三角洲近地层CO2通量模拟分析与评估验证

利用能分别代表珠江三角洲草地、城市绿地及地带性森林植被生态系统的番禺站、东莞站和鼎湖山站CO2净通量资料对CT-2010碳源汇反演模式系统进行了验证,并利用该模式初步分析了区域净碳通量的时空分布及不同生态系统的碳汇特征.结果表明: CT-2010模式模拟的珠江三角洲城市绿地、地带性植被、以及草地生态系统碳通量与站点观测结果具有较好的一致性,其拟合相关系数(r)高于0.60(P<0.01),小时、逐日、日变化的残差均值低于2.0μmol/(m2?s);模式一定程度上能反映3种生态系统碳通量的季节分布特征,但各月的模拟值均高于观测值,其中对城市绿地生态系统的模拟最接近,残差年均值为0.964μmol/(m2?s),对草地和地带性森林植被生态系统的模拟效果相当,残差年均值分别为 2.056,2.100μmol/(m2?s);2004~2005年期间珠江三角洲地区近地层净碳通量为3.43μmol/(m2?s),其中冬季最强,为1.4μmol/(m2?s),春季次之,为1.35μmol/(m2?s),秋季和夏季最低,分别为0.51和0.18μmol/(m2?s);在冬、春两季,珠江三角洲区域为强的碳源区,而在夏、秋季,粤北和粤东大部分地区为较弱碳汇区;2004~2005年期间珠江三角洲地区陆地生态系统的碳汇为-6.5×10-3PgC,其中农作物,草地/灌木,常绿针叶/阔叶混合林是吸收CO2的主要生态系统,其净通量占陆地生态系统的比率分别为42.01%,31.46%和26.53%.     

2013年夏季嘉兴市一次光化学事件的观测分析

为研究2013年8月5~11日嘉兴地区一次光化学事件形成的高浓度O3污染的变化特征及成因,对8月2~14日的主要污染气体(O3、NO2、NO、CO、SO2)、颗粒物(PM10、PM2.5)以及气象要素进行了观测分析.结果表明,嘉兴污染日的O3平均浓度是正常日的2.4倍,超标率多在29.0%以上,9日超标率高达45.8%,此次污染事件是高温下剧烈的光化学反应以及低湿低风速的稳定天气形势共同作用造成的.污染日和正常日的O3日变化均呈单峰分布,峰值出现在14:00左右,O3在污染日和正常日生成期的增长速率分别为50.3μg·(m3·h)-1和21.6μg·(m3·h)-1,在消耗期的下降速率分别为16.8μg·(m3·h)-1和23.4μg·(m3·h)-1,NO、NO2和CO在污染日的浓度分别是正常日的1.1、1.5和1.5倍,为光化学反应提供了有利的反应条件.污染日PM2.5浓度、PM10浓度、PM2.5/PM10的比值分别是正常日的2.5、2.3、1.1倍,污染日大气光化学反应异常活跃,更有利于细颗粒物的生成.     

煤烟型污染区小城镇SO_2浓度变异性分析与源解析:以重庆市万盛区青年镇为例

选取受煤烟型污染的典型小城镇——重庆市万盛区青年镇为研究对象,对其冬季和夏季环境空气中SO2进行了连续7 d的观测。结果表明,SO2小时浓度冬季:11.5~45.5μg/m3,夏季:9.33~42.8μg/m3,单因子污染指数最大值Pimax为0.091;日均值冬季:8.76~23.6μg/m3,夏季:8.83~20.6μg/m3,Pimax为0.157,满足标准限值要求,环境空气质量总体良好,SO2尚有较大环境容量。SO2浓度的日变化特征总体表现为早晨(08时)傍晚(20时)下午(14时)凌晨(02时)(p0.05)。SO2小时浓度和日均浓度、冬季与夏季之间无显著性差别。以日均浓度作为评价指标采用AREMODE对青年镇SO2浓度进行了模拟分析,结果表明实测值与模拟值者之间无显著性差异,拟合程度较高(t=0.7830.05)。通过源解析表明各污染源对青年镇SO2的贡献占比分别为:某电厂2某电厂1某电厂3某醋酸厂某建材厂某水泥厂。     

天津市夏季挥发性有机物(VOCs)特征分析

对天津市区夏季挥发性有机物(VOCs)进行连续在线观测,分析其夏季污染特征。结果表明:56种检出VOCs平均浓度为54.44μg/m3,其中烷烃(55.14%)苯系物(27.76%)烯烃(12.09%)炔烃(5.00%),各组分中乙烷、甲苯、异戊烷浓度在4μg/m3以上。天津市区VOCs日变化呈现单谷型,与滨海新区相比受交通影响更为明显,受天然源影响较小。用B/T值衡量机动车尾气贡献,天津市区受机动车影响更为明显。用E/E、E/C值反映天津市区光化学进程,O3浓度越高,光化学反应进程越长。     

天津夏季黑碳气溶胶及其吸收特性的观测研究

利用天津城市边界层观测站2010年8月12日~9月18日期间的黑碳、污染物和气象梯度观测数据,分析天津市夏季黑碳气溶胶浓度的变化特征及其影响因子.结果表明, 观测期间,黑碳气溶胶浓度均值为6.309mg/m3,占PM10质量浓度的4.17%,其吸收消光占气溶胶总体消光的10.23%.受人类活动和边界层结构影响,黑碳气溶胶浓度日变化呈双峰型,7:00达到峰值,14:00~16:00最小,20:00达到次高峰.黑碳气溶胶浓度随风速增加呈下降趋势,当风速超过4m/s时,浓度一般低于5mg/m3,西风及西北风对天津城区黑碳气溶胶输送作用明显,其出现大于10mg/m3的高黑碳气溶胶事件概率为18.07%;逆温和大气稳定易造成黑碳气溶胶在近地层的堆积,形成高污染事件.     

春季境外生物质燃烧对东亚臭氧污染的影响

目的定量研究境外生物质燃烧对春季东亚地表臭氧浓度的影响。方法利用敏感性分析法与线性加权法,使用全球化学传输模式GEOS-Chem模拟春季全球不同地区生物质燃烧排放对东亚地表臭氧的贡献。结果春季全球生物质燃烧对东亚地表臭氧贡献在1×10~(-9)～5×10~(-9)(按体积计算)之间,其中75%是境外生物质燃烧的贡献。境外生物质燃烧对中国南部的影响比东亚其他区域更大,可达3×10~(-9)。在所有境外源区中,生物质燃烧对东亚地表臭氧影响最大的源区是非洲与东南亚。前者是中国东北部、中国北部、朝韩及日本地区的主要境外贡献区域。后者对中国南部的相对贡献最大。结论春季境外生物质燃烧对东亚地表臭氧的贡献具有一定的空间差异。境外生物质燃烧对东亚空气质量有重要影响。东亚地表臭氧污染治理需要世界各国及区域之间的良好合作。     

1995~2004年东亚沙尘气溶胶的模拟源汇分布及垂直结构

利用全球气溶胶模式GEM-AQ/EC的1995~2004年10年沙尘气溶胶模拟,探讨了东亚地区沙尘气溶胶源汇分布和垂直结构特征.结果表明,东亚大陆沙尘气溶胶源区主要集中在东亚的沙漠地区,有两大沙尘主要源区:覆盖蒙古国南部及中国内蒙中西部的沙漠地区和南疆的塔克拉玛干沙漠.东亚沙尘排放量春季最大,占全年排放总量的66.81%,四月份达15.29Mt,夏季下降,秋季小幅度回升,冬季最小;东亚沙尘排放量呈现明显的年际变化及增强的趋势.东亚沙尘沉降高值区与源区一致,源区及附近以干沉降为主,远距离传输到中国东北、长江以南及西太平洋包括日本、朝鲜半岛,湿沉降占主导地位;沙尘沉降具有季节变化,其趋势与东亚沙尘排放量的季节变化大致相同,且模拟的10年沉降量呈上升趋势.东亚沙漠地区排放的沙尘主导了东亚沙尘气溶胶的变化,最大的净沙尘汇区集中在紧邻净沙尘源区的黄土高原及华北平原西部.东亚地区春夏秋3个季节均是沙尘的净源区,而冬季强西风急流输入东亚以外的沙尘使东亚整体上为沙尘净接收区.东亚大陆大部分地区,沙尘垂直分布主要集中在对流层低层3km高度以下,在西太平洋地区包括日本、朝鲜半岛沙尘高值中心位于在对流层中层5km高度上下,在沙漠以北地区沙尘垂直廓线的高值出现在对流层中上层6~8km高度.     

全球沙尘气溶胶源汇分布及其变化特征的模拟分析

根据全球沙尘气溶胶气候模式GEM-AQ/EC模拟的1995~2004年的沙尘起沙量和干湿沉降量,分析了沙尘气溶胶源汇的全球时空变化特征.全球沙尘起沙量集中在各个主要沙漠地区,北非对全球沙尘气溶胶贡献最大为66.6%.沙尘气溶胶沉降的高值区分布在沙漠源区及其紧临的下风地区.最大净沙尘气溶胶接收主要分布在沙漠周围地区并形成净接收量大于10t/(km2×a)的位于0°N~60°N之间的北非、欧亚大陆、西太平洋、北印度洋、北美和大西洋的带状分布.在北非、阿拉伯半岛、中亚、东亚和澳大利亚5个主要沙漠地区中,起沙量和沉降量都存在明显的季节变化,除中亚其他4个区域干湿沉降量和起沙的季节变化基本一致;东亚地区沙尘气溶胶起沙量和总沉降量的季节变化最为明显,而北非沙漠起沙量和总沉降量的季节变化最小,其他3个区域的季节变化幅度基本相同.中亚起沙峰值和阿拉伯半岛起沙次峰值出现在夏季,其他区域的峰值均出现在春季.10年间全球陆地年平均起沙量为(1500±94)Mt,保持略微上升趋势.以北非沙漠起沙量年际变化率最低(6.3%), 而以东亚(28.3%)和澳大利亚(45.0%)起沙量年际变化最为明显;全球陆地的沙尘气溶胶沉降量以约9.9Mt/a的速率递减,全球海洋的沙尘气溶胶沉降递增.     

Overview of surface ozone variability in East Asia-North Pacific region during IGAC/APARE(1994—1996)

IntroductionDuringthelastdecade ,theEastAsiancontinentalrimregionhasbeencharacterizedbyhighanthropogenicemissionsduetotherapidindustrialization .Airpollutioninthisregionhascreatedmuchattentiontothescientistsovertheworld(Kato,1992 ;Akimoto ,1994a ;Aardenne…     

全球近地层臭氧时空分布特征及其来源解析

根据东亚酸沉降网（EANET）和全球温室气体数据中心（WDCGG）等观测资料,对比各地区近地面O₃的季节变化特征,在全球大气化学传输模式MOZART-4中引入在线源追踪方法,结合收支分析,确认各项作用对不同地区O₃的贡献量.研究表明,模拟结果能够再现各地区O₃的季节变化特征以及收支量：清洁背景地区（海洋站居多）近地面O₃各项收支量较小,体积分数在-3×10^-9-3×10^-9/d之间,且净的化学作用大多处于损耗O₃的状态;大多数陆地测站净的光化学作用为产生O₃（约33.8×10^-9/d）.近地面O₃的源主要来自对流层内部,平流层的贡献较小（约10×10^-9）.对于极地及清洁背景地区,平流层的贡献是O₃季节变化的重要原因.平流层的贡献呈现明显的季节变化,即冬季最大（约20.7×10^-9）,夏季最低（约2×10^-9）.     

生物质燃烧对东南亚及中国南方对流层臭氧含量影响的模拟研究

利用区域气候和大气化学模式系统,对2000年春季生物质燃烧排放影响东南亚及中国南部地区对流层臭氧含量进行模拟研究.结果表明,春季东南亚和南亚的生物质燃烧不仅影响源区对流层臭氧含量,而且对处于环流下游的中国南部地区也有显著作用;燃烧源区主要影响对流层低层,下游地区则影响对流层中低层.在源区引起的对流层臭氧总浓度增加达2.1×10^-1g/m²,对下游的中国南部地区增加量为9.0～12.0×10^-2g/m²;源区大气低层1000～900hPa的臭氧含量可增加36×10^-9m³/m³ 以上,而在中国南部750～700hPa高度上空的增加达15×10^-9m³/m³.     

中国自然背景地区臭氧浓度时空变化特征分析

为揭示中国自然背景地区臭氧浓度变化特征,并以其为自然背景值指导人为活动导致的臭氧污染控制工作,该研究通过汇总统计中国15个典型自然背景地区与337个地级及以上城市2016—2020年环境空气臭氧自动监测数据,比较分析中国自然背景地区臭氧浓度的年度、季节、日内变化规律与空间分布规律. 结果表明:2016—2020年,中国自然背景地区臭氧年均浓度明显高于城市区域,但臭氧日最大8小时平均浓度的第90百分位数(简称“臭氧年90百分位浓度”)明显低于城市,自然背景地区和城市区域臭氧年均浓度同步快速提升,年均增长分别为1.5和2.0 μg/m3. 中国自然背景地区臭氧浓度季节性变化规律与城市区域存在较大差异,自然背景地区臭氧平均浓度最高值出现在春季,夏、秋、冬三季臭氧平均浓度差异不明显,与东亚环太平洋背景地区臭氧浓度季节性变化规律(春季最高、夏季最低)存在明显差异. 部分自然背景地区受人为活动排放的影响较小,臭氧浓度不存在明显的日内峰谷差,全天臭氧浓度基本保持相同水平;部分自然背景地区可能受邻近城市人为活动排放的臭氧前体物影响,臭氧浓度日内变化规律与邻近城市较为一致,存在明显的日内峰谷差. 研究显示,中国自然背景地区臭氧浓度变化规律与城市区域存在显著差异,臭氧浓度年均值升高迅速,部分自然背景地区臭氧浓度变化规律可能受邻近城市人为活动排放的臭氧前体物传输的影响.      

2015～2018年太原市臭氧污染特征分析

基于太原市2015年1月~2019年2月的空气质量监测数据,分析了太原市近地面臭氧浓度变化特征。结果表明:2015~2018年太原市臭氧年平均浓度为78.42、82.33、95.87、103.77μg/m 3,臭氧浓度存在加速上升趋势;臭氧浓度逐日变化范围为5~270μg/m 3,共有181 d超过GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值(160μg/m 3),超标时段主要集中于5~8月份;臭氧浓度日变化呈单峰型分布,峰值与谷值时段分别为14∶00~16∶00和6∶00~7∶00;臭氧浓度有明显的月变化规律,峰值与谷值时段分别为6~7月和1月、12月;臭氧浓度还表现出显著的季节变化规律,按浓度高低依次排序为夏季、春季、秋季和冬季;臭氧浓度与NO 2、CO、PM 2.5浓度呈负相关性。     

沈阳市O3时空分布特征及其与NOx的相关性研究

利用2013年沈阳市11个空气质量自动监测站的大气O3自动连续监测数据,对O3浓度的区域分布、季节变化、日变化及其与NOx相关性等特征进行分析.结果表明,中心城区O3浓度低于外围.O3和大气氧化性OX（O3＋NO2）浓度在午后15：00左右出现峰值,NOx呈双峰态日变化,在7：00和23：00左右出现峰值.不同季节污染物的浓度变化存在差异,O3和NOx浓度分别在夏季与冬季达到最大.NOx浓度存在200 μg/m3左右的“分界点”,NOx低于分界点时以NO2为主,高于分界点时NO占大部分.OX区域贡献主要受区域背景O3的影响,局地贡献主要受局地光化学反应制约.     

基于无人机观测研究杭州湾化工园区近地面层臭氧垂直廓线

为了解化工园区大气污染情况,使用自主研制的微型大气检测仪结合无人机研究化工园区臭氧(O₃)垂直廓线,在2020年8月~2021年1月于杭州湾上虞经济技术开发区开展了12d无人机外场观测实验.各观测日从08:00~18:00每隔1h进行一次飞行观测,每次观测分别获得了离地面0,50,100,200,300,400,500m的O₃、总挥发性有机物(TVOCs)和二氧化氮(NO₂)浓度.结果表明:受气象因素、地面工厂排放以及早晚出行高峰的影响,TVOCs和NO₂浓度整体随高度增加而下降,其中NO₂浓度随高度上升而下降的幅度较明显,在0m处浓度为19.7~59.1μg/m³,500m处为5.9~21.7μg/m³,下降率为40~70%,TVOCs和NO₂浓度都呈现出早晚高、正午低的日变化趋势,此外可能受逆温层的影响导致个别天数NO₂浓度在400~500m不降反升;O₃受前体物光化学反应、太阳辐射强度及平流层输送的影响,其浓度随高度增加而下降,平均浓度在0m处为49.2μg/m³,500m处为98.4μg/m³,O₃日变化浓度在15:00~17:00达到峰值.TVOCs和O₃、NO₂和O₃在各高度浓度均呈负相关,受不同季节气象因素差异和冬季取暖排放增加的影响,O₃浓度季节变化为夏>秋>冬,TVOCs和NO₂浓度为冬季>秋季>夏季.后向轨迹聚类分析表明化工园区本地O₃浓度会受区域输送影响升高,在冬季时由于气温低不利于前体物生成O₃,本地O₃浓度受区域输送影响较夏季小.