O3查算表的建立及其在区域空气质量模式中的应用

利用光化学机制RADM2、CBM-Z建立箱模式,分析了影响O3生成的主要物理、化学因子,将这些因子进行分档计算,建立了能够描述光化学反应中O3及其前体物(挥发性有机物VOC、氮氧化物NOx)浓度变化的查算表,并在区域空气质量模式CALGRID中加以应用.通过对2006年1、4、7、10月珠江三角洲的模拟计算和比较分析表明,查表法显著提高了计算效率,运算时间减少45%~48%,并且与光化学机制直接耦合计算结果符合较好,其中基于RADM2的查算表对O3模拟效果较好,而基于CBM-Z的查算表对NOx模拟更佳.     

珠江三角洲区域大气二次有机气溶胶的数值模拟

二次有机气溶胶是大气颗粒物污染的重要组分之一,确定大气中二次有机气溶胶污染状况及来源是深入了解大气颗粒物污染发生、演变规律及其影响因素的前提.基于珠江三角洲区域的污染源和气象资料,利用耦合了二次有机气溶胶模块的二维空气质量模式对区域尺度上的大气二次有机气溶胶污染状况和来源进行了模拟研究.结果表明,二次有机气溶胶生成具有明显的光化学反应特征,浓度高值出现在14:00左右;源排放较大的广州和东莞的部分地区及其下风向的中山、珠海和江门部分地区SOA浓度较高;几类主要污染源对SOA的贡献率分别为:生物源72.6%,流动源30.7%,点源12%,溶剂、油漆源12%,面源不足5%.     

基于卫星遥感和地面观测资料的霾过程分析

利用MODIS、CALIPSO卫星观测的气溶胶产品和地面空气质量、气象资料,并结合HYSPLIT后向轨迹模式,探讨了2013年12月1~9日长江三角洲地区一次持续性的严重霾污染过程的形成、特征及其可能来源.研究表明,此次污染过程中长江三角洲地区8个代表城市大部分时间处于霾污染的状况下,气溶胶光学厚度(AOD)显著增长,空气质量指数(AQI)均达到或超过污染限值,且以中度以上污染为主.污染发生时,气溶胶主要存在于地面至2km的大气层内,尤其是850m以下.根据体积退偏比和色比得出球形气溶胶出现频率高于非球形气溶胶,大粒径气溶胶出现频率高于小粒径气溶胶,进而得到污染期间气溶胶的主要类型为“污染型”气溶胶.污染物的近距离的输送和持续小风,无降水的静稳气象条件而导致污染物难以扩散稀释而累积在本地是造成长江三角洲区域污染范围广、时间长、程度重的主要原因.     

应用嵌套网格模式系统对沈阳市环境空气质量的数值模拟研究

利用嵌套网格空气质量预报模式(NAQPMS)对沈阳市大气污染物的输送与化学转化进行了数值模拟研究,并对SO2、NO2和PM10等大气污染物浓度的模拟结果与监测结果进行了对比分析.结果表明,NAQPMS模式系统能较好地模拟出沈阳市的大气污染物输送与化学转化情况,SO2 NO2和PM10的模拟值与观测值具有较好的一致性,说明该模式能较好地反映这些大气污染物的分布特征和变化规律,可为今后深入开展沈阳市大气污染数值预报与传输扩散研究提供有效的手段.     

区域大气环境模拟系统RegAEMS的研究进展

区域大气环境模拟系统RegAEMS是我国自主发展的空气质量模式之一,包含中尺度气象模式MM5/WRF/TAPM和大气环境模式AEM,并能与区域气候模式RegCM耦合,可以用于酸沉降、光化学烟雾、细颗粒物、重金属元素等大气污染的形成机理、模拟预测、管控对策、环境影响和气候效应研究.本文主要介绍RegAEMS的发展历程、框架结构和主要性能,重点介绍近期的模式改进和模拟验证情况.研究表明,改进的RegAEMS在硫酸盐、二次有机气溶胶、臭氧和氮沉降方面具有较强的模拟能力,可以用于区域大气复合污染模拟预测和管理控制的基础研究及业务应用.     

亚洲大陆2000～2002年春季大气沙尘时空特征的数值模拟

将矿物沙尘释放与沉降模式和全球大气化学传输模式相耦合,建立了一个能够完整描述沙尘的扬起、输送和沉降动态过程的模式系统,并利用实时气象资料强迫该模式,对2000、2001和2002年春季(3～5月)亚洲大气沙尘时空特征进行了数值模拟研究.结果表明,模拟的3年春季平均大气柱沙尘浓度分布与地面观测的3年春季平均沙尘暴频率分布范围基本吻合,模拟的沙尘气溶胶光学厚度与卫星观测的气溶胶指数具有显著的相关性,验证了该模式对亚洲沙尘的扬起、传输和沉降过程及大气沙尘载荷时空特征有较好的模拟能力,并基于模拟的沙尘释放通量与沙尘气溶胶光学厚度的相关分析,探讨了亚洲沙尘可能的传输路径.     

应用Models-3模式系统对沈阳市空气质量的数值模拟研究

利用美国环保局开发的新一代空气质量模式系统Models-3,对2002年冬季采暖期间沈阳市大气污染物的输送与化学转化进行了数值模拟研究,并对SO2、NO2和PM10等大气污染物浓度的模拟结果与监测结果进行了对比分析.结果表明,Models-3模式系统能较好地模拟出沈阳市的大气污染物输送与化学转化情况,SO2、NO2和PM10的模拟值与观测值的变化趋势具有较好的一致性,说明该模式能较好地反映这些大气污染物的分布特征和变化规律,可为今后深入开展沈阳市大气污染数值预报与传输扩散研究提供有效的手段.     

中国地区二次有机气溶胶的时空分布特征和来源分析

二次有机气溶胶(SOA)由于其在大气污染、气候变化与人体健康方面的影响,是我国大气环境中一种重要的污染物.确定中国SOA分布规律以及产生来源是大气污染防治的前提.利用全球化学传输模型(Model for Ozone and Related Chemical Tracers,Version 4,MOZART4)并集成多相SOA参数化方案,模拟了中国地区SOA的时空分布,并按前体物分区域进行了来源分析.结果表明,受SOA前体物排放分布的影响,中国地区的SOA主要分布在东部和南部地区,并且夏季SOA产量是冬季产量的2.5倍.中国地区分布的SOA由人为源排放产生占55%,高于自然源(45%);并且境内排放贡献了我国SOA产量的77%,主要影响东部近地面大气的浓度分布.境外排放主要影响我国西部地区,尤其是对高空SOA分布影响显著.     

居民区大气污染物污染特征及相关性

本文选用环境自动监测系统大气污染物浓度1986年数据为基础,进行了居民区四季大气申 SO_2、NO_x、CO 污染物的污染特证及相关性的探讨.经分析表明在进行大气污染统计回归预测时,应充分考虑污染源源强特性、气象条件、区域地理位置等环境因素,从而使大气污染预测建立在可靠基础上,以便提高大气污染预测的准确度.     

南京冬季一次重霾污染事件PM2.5区域传输收支分析

利用WRF-Chem模式对2015年12月21—23日南京一次重霾污染过程进行模拟.基于合理的模拟评估,采用大气传输通量计算法,着重分析了此次霾污染过程中模拟的南京地区PM_(2.5)的传输收支特征,以及周边地区大气污染物传输对南京市PM_(2.5)变化的贡献.结果表明,此次霾污染过程中,本地源与外来源区域传输共同影响着南京市的空气质量.PM_(2.5)的跨区域传输是此次重霾污染发生和消亡的重要因素.在霾污染事件的形成维持阶段,南京地区是作为周边地区PM_(2.5)的接收区,大气污染物主要由南京的西边界输入,大气污染物的外源输入是南京PM_(2.5)污染的主要贡献来源,占南京PM_(2.5)污染的84%.在霾污染事件的消亡阶段,南京地区则是作为周边地区PM_(2.5)的源,大气污染物主要由南京的东边界持续向外输出.     

北京地面紫外辐射与空气污染的关系研究

基于北京城区太阳辐射和污染气体观测资料,运用TUV4.4辐射传输模型,研究了城市大气中太阳紫外辐射与空气污染的相互关系.结果表明,臭氧总量平均为329DU,并呈冬春季较高,夏秋季较低的季节变化规律,到达地面的紫外辐射呈现相反的变化趋势;受城区大气污染的影响,地面处的紫外辐射量大幅减少(最大50%),且在夏季波动较大;云和污染物对紫外辐射的影响要大于总辐射,紫外辐射衰减约为总辐射衰减的2倍;城市低层大气中O3和NOx浓度的增加是造成紫外辐射衰减的重要原因,午后O3浓度与紫外辐射衰减相关系数为0.70.     

情景分析技术在制定区域大气复合污染控制方案中的应用研究

目前我国区域性大气复合污染日益严重,迫切需要明晰的控制技术路线指引。本文尝试将情景分析技术应用于区域复合污染控制方案制定中。建立了包括确定主题、驱动力筛选、驱动力预测、排放量预测和情景构建等步骤的情景设计方法。并利用本文建立的方法,详细介绍了在构建区域大气复合污染压力-状态-响应模型的基础上,利用主要驱动力与压力之间的数学关系,进行驱动力预测、构建基线情景和控制情景的方法。讨论了在制定区域协同控制方案过程中,确定满足区域总量控制目标的分区减排原则,并提出实现区域协同控制区域性大气复合污染的控制目标的分区削减方案情景设计的方法建议。     

城市空气污染数值预报模式系统及其应用

 介绍了城市空气污染数值预报模式系统,并利用该系统对济南市空气污染进行了预报.结果表明,该系统具有较好的预报性能;预报与实测值之间有较好的相关性;空气质量级别的预报效果更好,对SO₂、PM₁₀和NO₂ 3项污染物的级别预报准确率分别为84.6%,83.2%和94.6%,其总体级别预报准确率达到87.5%.研究结果还显示,济南市的SO₂污染已得到明显改善,机动车尾气污染相对较轻,而PM₁₀的污染比较严重,已上升为首要污染物,其来源、扩散、转化机制及其控制措施的研究是目前济南市面临的首要问题.     

Intensified wintertime secondary inorganic aerosol formation during heavy haze pollution episodes (HPEs) in Beijing, China

Air pollution in China is complex, and the formation mechanism of chemical components in particulate matter is still unclear. This study selected three consecutive heavy haze pollution episodes (HPEs) during winter in Beijing for continuous field observation, including an episode with heavy air pollution under red alert. Clean days during the observation period were selected for comparison. The HPE characteristics of Beijing in winter were: under the influence of adverse meteorological conditions such as high relative humidity, temperature inversion and low wind speed; and strengthening of secondary transformation reactions, which further intensified the accumulation of secondary aerosols and other pollutants, promoting the explosive growth of PM_2.5. PM_2.5/CO values, as indicators of the contribution of secondary transformation in PM_2.5, were approximately 2 times higher in the HPEs than the average PM_2.5/CO during the clean period. The secondary inorganic aerosols (sulfate nitrate and ammonium salt) were significantly enhanced during the HPEs, and the conversion coefficients were remarkably improved. In addition, it is interesting to observe that the production of sulfate tended to exceed that of nitrate in the late stage of all three HPEs. The existence of aqueous phase reactions led to the explosive growth sulfur oxidation ratio (SOR) and rapid generation of sulfate under high relative humidity (RH>70%).     

区域大气污染数值模拟方法研究

大气污染是一个区域性的环境污染问题,北京大气环境的质量与周边地区污染源的排放有密切关系.将气象模型高级区域预报系统(ARPS)与空气污染模型Models-3耦合进行模拟计算,从检验结果可以看出,模拟值与实测值有较好的一致性,表明该模式系统可以用来研究区域大气污染物传输及相互影响.模拟计算了2002年北京地区各季ρ(PM10)以及山西污染源对北京的贡献,结果表明,在特殊的天气条件下的典型时段,尤其是在西南风气流场控制下,山西污染源对北京空气质量有较大的影响.比较而言,夏季(8月)山西污染源的平均贡献率最大,约为15.44%;冬季(1月)最小,约为2.25%.表明控制北京大气污染不容忽视周边污染源的影响.      

乌兰浩特地区大气污染成因与防治对策研究

近年来,随着乌兰浩特地区经济社会的迅速发展,空气污染日趋严重,已经影响到了经济、社会发展和市民的生活.文章阐述了大气污染对人类健康的影响,研究探讨了国内关于城市大气污染的现状,结合乌兰浩特地区大气污染的调查分析,以乌兰浩特市2008、2009、2010年大气环境质量监测数据为依据,详细研究了乌兰浩特地区大气污染的主要污染源及污染物,归纳总结特征及其变化,采用了空气污染指数（API）分析和评价了大气污染的原因.研究结果表明,乌兰浩特地区空气质量状况2009年比2008年明显好转,但PM10仍有超标现象;通过特征分析可知大气污染有逐年上升趋势,随季节变化相对明显,可吸入颗粒物、二氧化硫和二氧化氮的浓度在春冬季分别是夏秋季的0.5倍到1.5倍：采用空气污染指数（API）对乌兰浩特地区的大气污染进行评价结果表明,煤炭燃烧后的污染物是乌兰浩特市空气污染物的主要来源,同时地理环境对乌兰浩特地区空气质量有较大影响,山风产生的局地环流不利于污染物的扩散,特别是遇到静风、逆温等不利于污染物扩散的气象条件时,就会加重环境空气污染,导致污染物农度大幅度升高.造成乌兰浩特地区大气污染的原因较复杂,通过分析研究得到了主要原因是工业和能源结构不合理、冬季取暖燃煤、汽车尾气、特殊地形气候、相关政策法规不太健全及环保宣传监督工作做不到住.并针对乌兰浩特地区的实际情况提出了控制大气污染的对策措施.总之,该研究找到了乌兰浩特地区大气污染的问题,为乌兰浩特市环境污染综合治理提供了一定的参考依据.     

乌兰浩特地区大气污染成因与防治对策研究

近年来,随着乌兰浩特地区经济社会的迅速发展,空气污染日趋严重,已经影响到了经济、社会发展和市民的生活。文章阐述了大气污染对人类健康的影响,研究探讨了国内关于城市大气污染的现状,结合乌兰浩特地区大气污染的调查分析。以鸟兰浩特市2008、2009、2010年大气环境质量监测数据为依据,详细研究了乌兰浩特地区大气污染的主要污染源及污染物,归纳总结特征及其变化,采用了空气污染指数（API）分析和评价了大气污染的原因。研究结果表明,乌兰浩特地区空气质量状况2009年比2008年明显好转,但PM10仍有超标现象;通过特征分析可知大气污染有逐年上升趋势,随季节变化相对明显,可吸入颗粒物、二氧化硫和二氧化氮的浓度在春冬季分别是夏秋季的0．5倍到1．5倍;采用空气污染指数（API）对乌兰浩特地区的大气污染进行评价结果表明,煤炭燃烧后的污染物是鸟兰浩特市空气污染物的主要来源,同时地理环境对鸟兰浩特地区空气质量有较大影响,山风产生的局地环流不利于污染物的扩散,特别是遇到静风、逆温等不利于污染物扩散的气象条件时,就会加重环境空气污染,导致污染物浓度大幅度升高。造成乌兰浩特地区大气污染的原因较复杂,通过分析研究得到了主要原因是工业和能源结构不合理、冬季取暖燃煤、汽车尾气、特殊地形气候、相关政策法规不太健全及环保宣传监督工作做不到住。并针对鸟兰浩特地区的实际情况提出了控制大气污染的对策措施。总之,该研究找到了乌兰浩特地区大气污染的问题,为乌兰浩特市环境污染综合治理提供了一定的参考依据。     

长江三角洲地区大气O3和PM10的区域污染特征模拟

以TRACE-P污染源资料及上海市地方排放清单为基础,采用Models-3/CMAQ环境空气质量模型和中尺度气象模式MM5,模拟研究了2001-01和2001-07长三角近地面二次污染物O₃及PM₁₀的浓度分布及输送状况,并以上海市国控点2001年冬、夏季各10 d的小时监测数据对模型进行了验证.验证结果显示,Models-3/CMAQ对O₃和PM₁₀的模拟结果与监测值的相关系数分别为0.77和0.52;一致性指数分别达到0.81和0.99.模型对O₃小时最高浓度的估算偏低27%,标准偏差为-3.1%;对PM₁₀小时平均浓度的估算偏低10%,标准偏差为46%.模型已具备再现和模拟长三角大气污染输送过程的能力,且误差落在可接受的范围之内.模拟结果显示,2001-07长三角区域16个主要城市中,有14个城市O₃小时最大浓度超过国家二级标准,高浓度O₃可覆盖苏南和浙北广大区域.2001-01泰州、扬州、南京、镇江、常州等城市受本地排放源和北部大气污染输送的影响显著,大气PM₁₀日均浓度超过PM₁₀国家二级标准.长三角地区环境空气质量与污染类型受大气污染传输与化学转化的影响十分明显.夏季太阳辐射较强时,南部城市排放的污染物常以二次污染物的形式影响下风向城市;太阳辐射较弱的情况下,则以一次污染物输送为主的形式影响周边地区.冬季长三角区域颗粒物污染总体水平较高,这与我国北方地区排放的颗粒物在西北风作用下向长三角输送造成的影响密切相关.长三角地区的大气污染已逐渐从局地转为区域问题.