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PM 10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.     

新冠肺炎疫情期间气象条件和排放变化对PM2.5的影响

本文基于WRF-CMAQ定量分析了2020年1~3月全国337城市气象条件和排放变化对PM_2.5浓度的影响.全国气象条件整体转好1.7%,1月转差1.6%,2~3月分别偏有利1.3%和7.9%;全国污染物排放下降使得PM_2.5浓度同比下降14.1%,1~3月分别下降4.0%、25.7%和15.0%.武汉第一季度实测PM_2.5浓度同比降幅高于全国水平,与其气象条件大幅转好且污染排放降幅较大有关.北京在疫情发生前和严控期PM_2.5浓度同比升高,主要为气象转差所致;复工复产期同比下降,主要为污染排放大幅下降所致."2+26"城市、汾渭平原和长三角在第一季度PM_2.5浓度同比均下降,长三角降幅最大,与其污染排放大幅下降有关;"2+26"城市和汾渭平原在疫情发生前气象条件大幅转差,严控期大幅转好,长三角在复工复产期气象条件最有利;重点区域均为疫情严控期污染排放降幅最高,复工复产期降幅趋缓.     

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.     

长江三角洲地区能源消费大气污染物排放特征

针对长江三角洲(以下简称“长三角”)16个主要地区,基于常规可获取的统计资料确定污染源活动水平,结合最新的污染源调查资料及相关研究成果确定污染物排放因子,以2008年为基准年,研究了能源消费大气污染物排放特征,建立了具有较高时空分辨率、且便于滚动更新的网格化动态排放清单.结果表明:长三角16个地区2008年能源消费过程中SO2、NOx、PM10、PM2.5、CO的排放量分别为3158.58, 3154.96,979.76,632.34,5258.08kt.其中上海、苏州、南京、杭州、无锡和宁波6城市污染物排放总量均占长三角地区排放总量的60%左右.SO2和NOx排放主要集中在工业和火电部门,颗粒物和CO排放则主要集中在工业部门,机动车对于CO也有较大的排放贡献率.火电部门污染排放具有较强的月变化特征;道路机动车排放受居民出行规律影响,具有明显的周变化和日变化特征.     

京津冀和长三角地区一次重霾过程气象成因及传输特征

基于气象数据和空气质量数据,研究了2016年12月29日~2017年1月8日京津冀与长三角地区一次大范围重度污染过程的特征及成因.结果表明,均压场、低边界层高度、静小风是本次重污染过程的主要气象特征,重污染过程的结束得益于后期气压梯度变大,水平扩散条件转好.此外,基于WRF-CMAQ（气象研究与预报建模系统及区域多尺度空气质量模型）模式情景分析法评价了区域传输和局地累积对本次重污染过程的作用,分析显示重污染前期当中东部地区受南风控制时,京津冀地区受长三角地区传输影响较大（15%~20%）,长三角地区以本地贡献为主;累积阶段,长三角地区本地贡献显著下降,受到京津冀地区的贡献明显上升（20%~30%）,京津冀地区主要受本地排放影响.传输通量结果显示长三角向京津冀输送的净通量峰值发生在重污染前期（-21.52t/d）,京津冀向长三角输送的净通量峰值发生在累积阶段（17.29t/d）,区域传输作用在1001~1478m之间最为活跃.     

长三角地区PM2.5区域性污染时空变化特征

为定量分析长三角地区PM_2.5区域性污染的变化特征,建立适用于长三角地区的PM_2.5区域污染划分标准,基于2015—2020年长三角地区41个城市日均ρ(PM_2.5)开展区域污染变化趋势研究,并针对长三角PM_2.5重度区域污染开展了时空变化以及网络特征分析. 结果表明:①2015—2020年长三角三省一市年均ρ(PM_2.5)降幅均在25%以上,城市ρ(PM_2.5)分布呈北高南低的特征,南北城市之间ρ(PM_2.5)差异较大,ρ(PM_2.5)最高值与最低值相差35~46 μg/m3. ②2015—2020年长三角PM_2.5区域污染天数比例为16.9%~35.9%,以轻度污染为主,不同年份中度和重度污染天数比例差异较大,且主要出现在秋冬季,轻度、中度和重度污染天数均呈波动下降趋势. ③与2015年相比,2019年和2020年PM_2.5区域污染天数分别减少了38和69 d,且PM_2.5重度区域污染持续天数和重度及以上污染城市数量均呈减少趋势. ④PM_2.5重度区域污染日,长三角城市之间表现出较强的污染关联性,并可划分为4个子群. 以连云港市为代表的子群1位于长三角地区北部,PM_2.5污染相对较重,受长三角区域内输送影响较小,但对区域内其他城市有一定的输送影响;以宁波市为代表的子群2和以南京市为代表的子群4受长三角区域内输送影响较大,并指示了东路沿海和中路两条污染传输通道;以安庆市为代表的子群3位于内陆地区,污染独立性相对较强,受长三角区域内输送影响较小,同时对长三角其他城市影响也较小. 研究显示,长三角地区PM_2.5污染改善显著,但重度区域污染尚未消除,中北部城市的联防联控将对改善PM_2.5区域污染起积极作用.      

基于细颗粒物来源追踪技术的2013年12月上海市严重污染过程中PM2.5的源贡献分析

近年来高浓度细颗粒物引起的大气灰霾污染已成为制约我国城市和区域可持续发展的重大环境问题之一,科学快速地诊断PM2.5及其关键组分的来源对于缓解当前严峻的污染形势具有极为重要的科学意义和现实意义.2013年12月上旬,我国东部特大型城市上海及其所处的长三角区域出现了历史上罕见的严重污染过程,PM2.5小时浓度一度高达640μg·m-3.本文以分析12月上旬上海市所出现的三次典型重污染过程为案例,利用颗粒物来源追踪技术,对严重污染期间上海市PM2.5及其关键化学组分(硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机碳和元素碳)开展了来源解析研究.结果表明,在上海市人为排放源中,工业锅炉和窑炉、移动源和电站锅炉是对细颗粒物中硝酸盐贡献最大的3类排放源;工业源和移动源是对硫酸盐贡献最大的两类排放源.在灰霾、湿霾和过境这3次污染过程中,上海本地排放对PM2.5的浓度贡献分别是35.3%、44.8%和22.7%;长距离输送分别达到了42.0%、41.1%和59.8%.在长三角模拟区域内,扬尘、工业过程、挥发类源、工业锅炉和窑炉及移动源是最主要的细颗粒贡献源,平均贡献占比分别是25.1%、14.9%、15.8%、13.7%和15.9%.研究表明,2013年12月这类极高的严重污染过程,并非单一城市所致,区域联防联控,特别是重度污染期间的联合减排对于缓解细颗粒物重度污染极为重要.     

长三角区域非道路移动机械排放清单及预测

基于长三角典型城市非道路移动机械实地调查成果,结合长三角各城市非道路移动机械相关指标现状及变化趋势,建立了长三角三省一市非道路移动机械大气污染源排放清单,并开展了2005~2025年区域非道路移动机械保有量、燃油消费量及污染物排放量预测.2014年长三角非道路移动机械总量约为8.23×106台,柴油消费量约9.95×106t,SO_2、NO_x、CO、VOCs、PM10和PM_(2.5)排放分别为5.5×10~3、4.9×10~5、7.6×10~5、1.1×10~5、2.9×10~4和2.7×10~4t,农用机械占长三角机械总量的93%,CO和VOCs排放贡献分别为88%和77%;建筑及市政工程机械的NO_x和PM_(2.5)排放贡献较为突出,分别占49%和35%.长三角中部和北部城市机械排放贡献相对突出.2005~2014年间,长三角地区非道路移动机械保有量、油耗及排放增幅均相对较快,预计到2020和2025年,区域非道路移动机械总量增速明显放缓,柴油消费量分别比2014年增加2%和8%.到2020年,SO_2、NO_x、CO、VOCs、PM10和PM_(2.5)排放分别比2014年下降97%、10%、3%、10%、11%和11%;到2025年分别下降97%、16%、3%、15%、21%和21%.预计未来长三角区域非道路移动机械排放将呈现逐年下降趋势,但相比机动车降幅仍相对较小,其排放贡献将日益突出,加快老旧机械淘汰并进一步提升机械排放标准对削减非道路移动机械排放总量具有十分重要的意义.     

长三角区域性PM2.5污染的空间分型及其大气环流特征研究

本文提出了一种长三角区域性PM_2.5污染日的判别方法，以出现5个、8个连片污染城市为检验阈值，分别覆盖了96%和100%的区域污染日.然后利用T-mode斜交旋转分解方法（PCT）对2015—2018年11—2月长三角地区260个区域性PM_2.5污染日进行分型，揭示了4种不同的PM_2.5的空间分布形态（整体型、西部型、西北型和东北型），其影响范围、持续时间和污染程度存在显著差异.其中，整体型污染受L型高压控制，出现日数最多（139 d）、覆盖范围最广（31个城市）、区域平均浓度最高（104.3 μg·m^-3），是影响长三角地区PM_2.5环境质量的最重要的污染类型.西部型和西北型分别受东路冷空气、西路冷空气影响，PM_2.5分别呈现"西高东低"、"北高南低"的分布形态，前者主要影响安徽大部和浙江北部，后者主要影响安徽北部和江苏西北部.东北型是长三角本地排放在弱气压场和高压中心下混合产生，主要影响江苏大部和上海，基本不受跨区域输送影响.针对不同类型的污染影响范围和程度可以采取差异化的大气污染联防联控措施.     

长江三角洲地区人为源氨排放清单及分布特征

根据各类氨排放源的活动水平和排放因子,估算了2004年长江三角洲地区16个城市的氨排放量.结果表明,2004年长三角地区氨排放量为460.68kt,其中,氮肥使用和畜牧源是两个最大排放源,氨排放量分别为227.33kt和203.28kt,分别占长江三角洲地区氨排放总量的49.3%和44.1%,氨排放在长三角地区各城市间有较大差异,排放量超过40kt·a-1的城市为南通市、上海市、嘉兴市和泰州市,这4个城市的氨排放总量约占长三角地区氨排放量的42.5%.长江三角洲地区氨平均排放强度为4.20t·km-2·a-1,排放强度超过6t·km-2·a-1的城市为嘉兴市、南通市、泰州市和上海市,其中,嘉兴市的排放强度最大,为10.83 t·km-2·a-1.     

2018年秋冬季长江三角洲区域PM2.5污染来源数值研究

使用WRF-Chem和WRF-FLEXPART模式定量研究了2018年秋冬季,尤其是在明显冷空气影响时的长江三角洲PM_2.5来源贡献.结果表明：2018年秋冬季长江三角洲以外的跨区域输送对长江三角洲PM_2.5的贡献占15.9%,长江三角洲内部排放贡献占84.1%,长江三角洲区域内部排放及污染相互传输的影响比长江三角洲外跨区域输送的影响更为显著.而在冷空气影响时段中,跨区域输送对长江三角洲PM_2.5的贡献率为33.1%,约为整个秋冬季长江三角洲外部跨区域平均输送贡献率的2倍,输送影响更为明显;输送对长江三角洲三省一市的贡献为46.2%~56.2%,其中跨区域输送的贡献10.2%~38.6%,也明显大于各自秋冬季的平均水平.在冷空气影响时段,长江三角洲四座重点城市（上海、合肥、南京、杭州）的污染潜在输送路径主要以中东路为主;上海、南京受到长江三角洲以外的污染潜在贡献较多,超过30%;杭州受到长江三角洲以外的污染潜在贡献较少,为16.1%.     

2018年秋冬季长江三角洲区域PM2.5污染来源数值研究

使用WRF-Chem和WRF-FLEXPART模式定量研究了2018年秋冬季,尤其是在明显冷空气影响时的长江三角洲PM_2.5来源贡献.结果表明：2018年秋冬季长江三角洲以外的跨区域输送对长江三角洲PM_2.5的贡献占15.9%,长江三角洲内部排放贡献占84.1%,长江三角洲区域内部排放及污染相互传输的影响比长江三角洲外跨区域输送的影响更为显著.而在冷空气影响时段中,跨区域输送对长江三角洲PM_2.5的贡献率为33.1%,约为整个秋冬季长江三角洲外部跨区域平均输送贡献率的2倍,输送影响更为明显;输送对长江三角洲三省一市的贡献为46.2%~56.2%,其中跨区域输送的贡献10.2%~38.6%,也明显大于各自秋冬季的平均水平.在冷空气影响时段,长江三角洲四座重点城市（上海、合肥、南京、杭州）的污染潜在输送路径主要以中东路为主;上海、南京受到长江三角洲以外的污染潜在贡献较多,超过30%;杭州受到长江三角洲以外的污染潜在贡献较少,为16.1%.     

长三角区域大气重污染应急减排效果评估

为评估长三角区域大气重污染应急减排方案的效果,依据上海市环境科学研究院编制的2015年长三角区域高分辨率大气污染源排放清单设计了3级减排方案,利用本地化的WRF-CMAQ模式对长三角区域一次重污染过程进行了模拟验证,并评估了各减排方案的效果.结果显示:①如各城市单独进行减排,在一级、二级和三级减排方案下ρ（PM_2.5）分别降低0~7.2、0~20.6和0.1~34.8 μg/m3,降幅分别为0~11.7%、0~19.5%和0.2%~28.0%,长三角区域空气质量优良率未见明显上升.②如进行区域协同减排,在一级、二级和三级减排方案下ρ（PM_2.5）分别降低0.5~10.0、2.7~30.2和4.3~51.8 μg/m3,降幅分别为1.8%~12.8%、9.3%~23.5%和14.7%~37.0%.对于多数城市,区域协同减排效果比单独减排效果显著,其中舟山市、连云港市和常州市的区域协同减排效果最突出.在三级减排方案下的区域协同减排会使空气质量优良率明显提升,空气质量优良的城市从6个升至10个,中度以上污染城市从12个降至2个.③工业源减排是应急减排的重点,其减排效果可占整体减排效果的50.0%~93.0%.研究显示,要在重污染期间达到较好的减排效果,需要进行区域协同减排,但针对不同城市需要协同进行污染控制的范围具有明显差异,因此,为实现精准管控,未来在开展重污染应急区域协同控制时,需根据实际情况进行协同控制关系的预测.      

南通市区2001-2010年大气环境质量变化分析及对策探讨

根据南通市多年监测的大气质量数据,对南通市区大气污染因子二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒近年来的变化进行了统计分析,发现南通市区大气中SO2污染基本呈下降趋势,NO2达到国家空气质量二级标准,PM10污染接近国家空气质量二级标准,市区大气污染分级处于轻污染水平,并对大气环境质量变化的影响及原因进行了探讨,提出了综合控制和治理的对策和措施,以期对南通市经济大力发展和造就良好的人居环境提供有价值的依据和理论指导。     

长江三角洲城市群霾的演变特征及影响因素研究

重建了长江三角洲1961~2007年霾气候数据序列,分析了霾日数的时空变化特征及城乡差异,并探讨了大气污染以及地面和近地层气象条件对霾发生的影响.结果表明,利用湿度—能见度指数参与霾气候序列重建的方法具有一定的合理性和科学性.过去47a间,长江三角洲霾日数总体上呈逐渐增多的趋势,并且四季霾日数都增加.空间上,整个长江三角洲霾日数基本上都呈增加趋势,并以杭州和南京增加最多.近30a来长江三角洲大城市、中等城市和城镇乡村站间霾日数变化具有明显差异.地面气象要素中风速和最长连续无降水日数与霾发生具有较好的对应关系.在霾天气过程和对应的清洁过程,近地层温度、位势高度和风场也都具有明显的差异.长江三角洲霾变化趋势与我国京津冀、珠江三角洲等地的变化一致.区域大气污染物排放量的增加,尤其是细颗粒物的增加是霾出现频率增加的可能原因,全球气候变化以及区域城市化造成的气象条件改变也有利于霾日的增加.     

Characterizing ionic species in PM2:5 and PM10 in four Pearl River Delta cities, South China

PM_(2.5)and PM_(10)samples were collected at four major cities in the Pearl River Delta(PRD),South China,during winter and summer in 2002.Six water-soluble ions,Na~ ,NH_4~ ,K~ ,Cl~-,NO_3~- and SO_4~(2-)were measured using ion chromatography.On average,ionic species accounted for 53.3% and 40.5% for PM_(2.5)and PM_(10),respectively in winter and 39.4% and 35.2%,respectively in summer. Secondary ions such as sulfate,nitrate and ammonium accounted for the major part of the total ionic species.Sulfate was the most abundant species followed by nitrate.Overall,a regional pollution tendency was shown that there were higher concentrations of sulfate, nitrate and ammonium in Guangzhou City than those in the other PRD cities.Significant seasonal variations were also observed with higher levels of species in winter but lower in summer.The Asian monsoon system was favorable for removal and diffusion of air pollutants in PRD in summer while highly loading of local industrial emissions tended to deteriorate the air quality as well.NO_3~-/SO_4~(2-) ratio indicated that mobile sources have considerably contribution to the urban aerosol,and stationary sources should not be neglected. Besides the primary emissions,complex atmospheric reactions under favorable weather conditions should be paid more attention for the control of primary emission in the PRD region.     

长三角城市群CO2排放达峰影响研究

利用柯布-道格拉斯函数,结合新冠肺炎疫情对中国GDP的影响,预测了2025年长三角城市群CO₂排放量,基于历史和未来长三角CO₂排放情况,通过CO₂排放达峰判断方法,对长三角城市群41个城市达峰进行判断。结果表明:上海市,江苏省南京市、苏州市、无锡市、常州市、镇江市,浙江省杭州市、嘉兴市、湖州市、宁波市、温州市,安徽省池州市、黄山市、芜湖市等城市已经具备达峰的条件,建议这些城市在"十四五"期间提出达峰行动方案,探索CO₂排放总量控制制度。     

杭嘉湖地区大气氮、磷沉降特征研究

通过2013年9月~2014年8月杭嘉湖地区杭州、嘉兴和湖州3个典型站点大气氮、磷沉降数据,探讨了杭嘉湖地区大气氮、磷沉降的污染特征.结果表明,目标地区内大气氮、磷沉降通量水平较高,分别为4950.74~5585.80,65.25~69.72kg/(km2·a);直接降入水域中的氮、磷素分别为6038.4,77.8t,分别相当于农业源的氮、磷入河量的39.6%和5.9%.氮沉降以湿沉降形式为主,磷沉降以干沉降形式为主;氮、磷湿沉降通量主要受降雨量影响,且随降雨量的增加而增加;氮、磷沉降存在时空差异性,大气氮干沉降通量以杭州、嘉兴地区为较高,大气磷干沉降通量以嘉兴地区为最高,大气氮湿沉降通量则以湖州、嘉兴地区为较高,大气磷湿沉降以湖州地区最高;时间尺度上,氮沉降夏秋两季最高,磷沉降以秋冬两季最高.