车载激光雷达对北京地区边界层污染监测研究

介绍了自行研制的车载差分激光雷达AML-2探测原理及技术参数,于2006-08、2006-09在不同天气因素条件下对北京西南郊榆垡地区大气边界层污染物O3、NO2、SO2进行了实时监测,对比分析了3种污染物浓度垂直分布及日变化特征.结果表明,无外来污染输送时,3种污染物在阴雨天气总体浓度较小,O3和NO2浓度随高度升高而减小,SO2浓度垂直分布少见此特征,但在近地面0.6 km左右有较强SO2污染层.南部气流输送对北京地区大气环境影响明显,2006-08-23～2006-08-25这次强污染气流输送高度约1～1.5 km,3种污染物浓度垂直分布及日变化特征受到干扰,北京榆垡地区边界层O3、NO2、SO2总体浓度明显上升.     

回流指数在空气质量变化研究中的应用

将回流指数引入珠三角污染气象条件的研究中,尝试使用回流指数判别形成区域大气污染的机理.运用中尺度数值模式WRF得到珠三角精细化的回流指数时空分布,同时与边界层外场观测试验结果进行比对从而验证模式对边界层内风场的模拟效果.最后,分别对干湿季冷高压影响下的污染过程进行分析,湿季选取2013年4月13—16日的珠三角重污染过程,干季选取同年12月8—10日的污染过程.结果表明:在本研究的两次过程中,使用回流指数Rcritical=0.6作为阈值能较好地区分局地污染物回流堆积与上风向污染物输送两种因素在冷高压型污染过程中何者占主导,当区域中回流指数普遍低于0.6则是污染物局地回流堆积作用更明显,若普遍高于0.6则是受上风向污染物的输送影响更明显;在局地回流堆积为主要形成机理的污染过程中,地面污染物浓度与边界层整体回流系数呈反方向变化关系,地面污染物浓度峰值对应边界层回流系数谷值;在污染物输送为主要形成因素的污染过程中,边界层中低层回流系数达到峰值时代表该区域此时受上风向风场输送作用最显著,地面污染物浓度同时达到峰值.     

2006～2012年珠三角地区空气污染变化特征及影响因素

利用粤港珠江三角洲区域空气监控网络2006~2012年监测结果,分析了珠三角地区SO2、NO2、O3和PM10浓度的年、月变化及空间分布特征,并对产生时空分布变化的原因进行了剖析.结果表明:7年来,珠三角地区SO2、NO2和PM10浓度呈下降趋势,降幅分别为61.7%、17.4%和24.3%,O3浓度呈上升趋势,增幅为12.5%,总体而言,珠三角地区空气质量呈好转趋势;湿季(4~9月)空气质量明显优于干季(10月至翌年3月),各污染物浓度的月变化均呈双峰型,SO2、NO2和PM10峰值浓度出现在12月和3月,O3峰值浓度出现在10月和5月;SO2、NO2和PM10浓度高值区主要集中在中部的广佛地区,O3浓度在外围郊区呈现高值,各部分地区的污染物浓度变化趋势不一致,中部经济核心区一次污染物浓度下降趋势更为显著.珠三角地区空气质量的变化受多方面因素的影响,经济下行和政府治理是驱动一次污染逐年好转的主要因素,而政府对VOCs排放控制相对薄弱,VOCs排放与气候变化的共同作用可能是导致二次污染(尤其是O3污染)加剧的原因.     

广州中心城区大气污染物“周末效应”分析

本文分析了广州中心城区大气污染物周末和非周末浓度变化特征,发现广州中心城区干季SO_2、NO_2、PM_(10)、PM_(2.5)4项污染物周末日均浓度值比非周末高,日变化浓度峰值周末高于非周末,特别是PM_(2.5)存在显著的"周末效应",湿季"周末效应"稍弱于干季;广州中心城区SO_2、NO_2、PM_(10)、PM_(2.5)干季周末与非周末浓度相对偏差最大值主要出现在傍晚,湿季周末与非周末浓度相对偏差最大值主要出现在上午;广州中心城区O3-8h周末与非周末浓度湿季相对偏差较大,日变化上非周末浓度值高于周末,周末与非周末浓度相对偏差最大值出现在夜间。     

珠三角干季边界层垂直温度结构对空气质量的影响

文章通过利用2013年12月和2014年10月在珠三角开展大气边界层观测试验得到的垂直温度探空资料和逐日空气质量资料,从逆温层和低空稳定能量等角度研究了珠三角干季边界层垂直温度结构对空气质量的影响。结果表明:珠三角处于冷空气前影响时,较弱的气团活动有利于低空逆温层的持续存在和贴地逆温的发展,珠三角污染日逆温层高度主要分布在0～1 000 m之间。其中贴地逆温出现频率约为35%,低空逆温层尤其是夜间频繁出现的贴地逆温使得污染物累计在近地面气层内,对珠三角空气质量有重要影响。低空稳定能量(E_w)能够较好地反映珠三角大气垂直扩散能力,珠三角AQI与500～800 m处气层稳定能量相关性较好,说明500～800 m气层是影响珠三角空气质量的关键气层,当珠三角该层稳定能量15 J/cm~2时,大气垂直扩散能力较弱,珠三角空气质量恶化的可能性较高。     

广州市PM_2.5和PM_1.0质量浓度变化特征

文章报道了2005年干季和2006年湿季广州市大气细粒子PM2.5和PM1.0质量浓度的实时监测情况。监测结果表明:干季监测点PM2.5日均质量浓度在11.8～164.0μg/m3之间,总平均值为81.7μg/m3;湿季日均质量浓度在19.9～121.2μg/m3之间,总平均值为57.7μg/m3。干季PM1.0日均质量浓度变化范围为14.9～129.1μg/m3,总平均值为59.4μg/m3;湿季日均质量浓度在11.9～86.7μg/m3之间,总平均值为52.9μg/m3。对比发现,PM1.0总平均质量浓度在干、湿季相差很小,且与湿季PM2.5总平均质量浓度也相差不大,显示PM1.0具有相对固定成因来源且基本不受季节变化影响,而且湿季PM2.5的组成主要由PM1.0大气细粒子构成。干季PM2.5和PM1.0质量浓度日变化特征呈明显夜间高、白天低的特点,质量浓度的最大值都出现在晚上21:00左右;湿季由于雨水频繁,没有明显的日变化特征。气象分析表明,干季大气细粒子质量浓度主要受冷空气影响,而湿季主要受降雨影响。     

南京上空大气边界层的激光雷达观测研究

为了研究南京地区大气边界层结构的变化特征,利用2010年11月到2011年10月期间米散射激光雷达对南京上空大气散射特性的连续观测资料,通过小波协方差法得到了该地区的大气边界层高度,分析了其日变化和季节变化特性以及夹卷层的日变化特性,并讨论了引起这些变化的原因,得到以下主要结论:南京上空边界层具有典型的日变化特征以及季节变化特征,夜晚低(小于0.5 km),白天高(大于1 km);最大混合层高度春季高(1.77 km),冬季低(1.34 km);边界层的日变化以及最大混合层高度与地表温度存在明显的正相关,与地表的相对湿度存在负相关;云层可以有效的降低最大混合层高度并且使最大混合层高度出现的时间提前。     

广州市城区干湿季黑碳气溶胶污染特征及来源分析

为了解广州市城区不同季节黑碳气溶胶(BC)的时间变化规律及污染特征,利用广州市天河区暨南大学大气超级监测站AE-33黑碳仪在2015年干季(10、11月)和2016年湿季(4、5月)观测得到的BC数据及常规气象资料,针对BC在不同时间段的污染特征及来源进行了分析.结果表明:广州城区干季和湿季的BC平均浓度分别为(3.75±2.55)、(2.62±1.39)μg·m~(-3),本底浓度分别为(2.09±0.61)、(1.85±0.49)μg·m~(-3),干季BC污染较湿季严重,干季BC变化范围大于湿季;广州城区BC浓度呈白天低,夜间高的特点,BC波动在夜间更加剧烈;干湿两季的BC日变化特征有明显差异,干季呈现"双峰形",湿季呈现"单峰形";基于AAE的分析得出广州城区BC主要来源于化石燃料燃烧,干季AAE值大于湿季,是由于干季广州周边地区生物质燃烧事件增多,导致干季生物质燃烧对广州城区BC的贡献大于湿季.     

佛山地区干季边界层垂直风温结构对空气质量的影响

利用佛山地区2013年12月大气边界层观测试验得到的垂直风温资料和相应逐日AQI资料、逐时PM_(2.5)浓度资料,研究了佛山地区大气边界层垂直风温结构对空气质量的影响.结果表明:佛山地区干季持续存在的逆温结构是导致PM_(2.5)污染较重的重要原因.干季污染日近60%的最低逆温层高度低于1000 m,而非污染日低于1000 m的最低逆温层仅占36%,污染日佛山贴地逆温频率高达31.2%.逆温层出现高度较低,将污染物压缩积累在贴地层大气中导致污染较重.在大陆冷高压控制下,佛山地区的边界层结构演化非常典型,最大边界层高度和最大边界层通风量表现出了显著相关,污染日日平均边界层高度始终维持在较低的水平,多数时候不足500 m,最大边界层高度则大部分小于1000 m,日平均边界层通风量主要分布在500~1500 m~2·s~(-1)之间,在极端情况下甚至不足300 m~2·s~(-1),最大边界层通风量大部分处于1500~5000 m~2·s~(-1)之间,导致污染物始终聚集在较低的大气边界层内,使得PM_(2.5)浓度长时间维持在较高的污染水平.佛山地区风场存在显著的3层结构,较小的底层风速意味着大气的输送和扩散能力较弱,高度较低的中层使得污染物进一步被压缩累积在大气底层,垂直风场的不稳定性使得污染日佛山地区局地回流活跃,回流(RF)指数极小值多分布在0.2~0.4之间,污染日RF指数普遍小于非污染日,垂直风场的有效输送能力被显著削弱.     

杭州地区大气CO2体积分数变化特征及影响因素

选取2015年8月至2016年9月杭州城区、远郊地区在线观测CO_2体积分数,分析杭州地区CO_2体积分数的城郊差异,并结合风向、CO_2体积分数周末效应、二十国集团(G20)峰会期间CO_2体积分数变化过程分析,探讨杭州城市对CO_2体积分数的影响程度.结果表明,杭州城区、远郊地区CO_2体积分数的日变化分布以单峰型形态为主,植物光合作用/呼吸作用和大气输送条件的日变化是主要的影响因素;城郊CO_2体积分数差值表现为双峰形态,人为排放对城郊CO_2体积分数差值的日变化分布存在重要影响.CO_2体积分数日变化幅度在春夏季节远郊地区大于城区,秋季则反之.杭州城区、远郊地区CO_2体积分数的季节变化趋势基本一致,均表现为冬、春季高,夏季低;城郊CO_2体积分数差值冬季最高,夏季最低.杭州地区CO_2体积分数高值的输送方向与周边城市区域的分布方向一致.杭州城区、远郊地区CO_2体积分数均呈现周末效应,尤其在城区,机动车排放对工作日-周末CO_2体积分数的日变化分布存在影响.杭州城区CO_2平均体积分数比远郊地区高9.3×10-6,G20峰会期间人为源排放的减少有效地降低了大气CO_2体积分数,尤其对市区的削减效果更为明显.     

近10年海南岛大气NO2的时空变化及污染物来源解析

利用OMI卫星反演的NO2柱浓度数据,分析了近10年海南岛对流层NO2柱浓度(Tro NO2)和总NO2柱浓度(Tot NO2)的时空变化,同时结合地面风向、SO2排放资料,以及HYSPLIT模式等探究其大气污染物来源.结果表明,海南岛地区大气NO2呈北半部高于南半部、中部山区低于四周沿海的分布特征,其季节变化表现为冬季高、夏季低的特点,其中夏季浓度偏低和雨水的冲刷作用有关,而冬季浓度偏高与珠江三角洲地区的外源输送作用有密切联系.近10年海南岛大气NO2冬夏季有相反的变化趋势,冬季逐年下降,夏季则有弱的上升趋势.其原因可能是夏季大气污染物以本地排放为主,冬季外源输送起主要贡献作用.海口市Tro NO2与珠江三角洲地区的有利风向日数相关系数为0.84,通过了99%的信度检验.后向轨迹分析表明,2013年12月影响海口市的3条气流移动路径,均不同程度的经过珠江三角洲地区,进一步表明海南岛冬季大气污染物主要以珠江三角洲地区的外源输送为主.     

Dissolved organic sulfur in streams draining forested catchments in southern China

Dissolved organic sulfur (DOS) is an important fraction for sulfur mobilization in ecosystem. In this work stream waters were sampled in 25 forested sites in southern China to study the dissolved sulfur fractions. Dissolved sulfur was fractionated into dissolved organic sulfur (DOS) and inorganic sulfate (SO₄^2-) for 95 stream water samples. The results showed that the concentration of DOS ranged from 0 to 13.1 mg/L (average 1.3 mg/L) in all the streams. High concentrations of DOS in stream waters were found in the sites with high concentrations of sulfate. DOS constituted less than 60.1% of dissolved sulfur (average 17.9%). Statistical analysis showed that DOS concentration was correlated with SO₄^2- in streams waters and total sulfur in surface layer soils. The results also showed that DOS concentration in stream waters had a seasonal variation, but no trends were found with it. The implication was that the long term sulfur deposition had led the increase of the concentration and fraction of DOS in stream waters in acid rain prevailing regions     

SO_2体积分数对ZL50活性炭吸附脱硫行为的影响和动力学分析

通过动态吸附烟气脱硫实验,考察了烟气中不同SO2体积分数对ZL50脱硫脱硝活性炭脱硫行为的影响,并进行了动力学分析.随着烟气中SO2体积分数增大,脱硫率和ZL50脱硫脱硝活性炭的活性度下降;SO2吸附量和吸附速率增大.模拟结果表明,Bangham模型模拟效果最优,SO2的催化氧化反应对化学吸附有重要影响;Lagergren准一级吸附速率常数随SO2进口体积分数的增加而增大,表明SO2的催化氧化反应在吸附前期可能为速控步骤.推导和定义了Lagergren模型和Bangham模型的初始吸附速率;推导了文献上的Ho模型和Elovich模型的初始速率式。定义的Bangham初始吸附速率与初始吸附速率实验值吻合最好;建立的Bangham吸附反应动力学模型能较好地描述SO2动态吸附速率.结果表明,SO2的初始反应速率分级数为1或接近1,而O2和水蒸气的初始速率分级数分别为0.15～0.20和0.45～0.50之间的常数.     

珠江三角洲非道路移动源排放清单开发

根据收集到的珠江三角洲非道路移动源活动水平数据,采用适合各类非道路移动源污染物排放量的估算方法和排放因子,建立了珠江三角洲地区2006年非道路移动源排放清单.结果表明,珠江三角洲地区2006年非道路移动源排放SO2为6.52×104t,NOx为1.24×105t,VOC为4.54×103t,CO为2.67×104t,PM10为4.51×103t.其中船舶为最大的SO2、NOx、CO和PM10排放贡献源,分别占非道路移动源排放总量的96.4%、73.8%、39.4%和50.5%.在船舶排放源中,SO2、NOx、VOC、CO和PM10排放量的89.8%、81.8%、77.3%、79.5%和81.7%来自货轮和散装干货船.非道路移动源已成为该地区第三大SO2和NOx排放贡献源,分别占珠江三角洲大气污染源SO2和NOx排放总量的8.6%和13.5%.     

广东省火电污染物排放特征及其对大气环境的影响

采用物料衡算及排放因子法建立了2012年广东省火电大气污染物排放(下称火电排放)清单,并运用WRF/SMOKE/CAMx模型分析火电排放对大气环境质量的影响. 结果表明:SO₂、NO_x、CO、PM₁₀、PM_2.5、VOCs和NH₃排放量分别为269 408、539 565、301 257、135 920、65 050、18 790、1 949 t. 300 MW以上的机组对火电排放的贡献较大,但125 MW以下的机组单位煤耗污染物排放较高. 春季、夏季、秋季、冬季火电排放所占比例分别为27.1%、25.4%、24.0%和23.5%,24 h排放呈“三峰三谷”特征;排放量较大的城市为广州、佛山、东莞、江门、汕头、潮州和梅州,不同区域火电排放贡献率顺序为珠三角 (46.2%~52.3%)>广东省东部(26.9%~34.3%)>广东省西部(11.9%~14.4%)>广东省北部(5.5%~10.0%). 8月火电排放对珠三角城市ρ(SO₂)、ρ(NO₂)月均值的贡献率较高,分别为17.0%、11.1%,其次为10月、4月、1月,其影响集中于火电厂所在城市及下风向区域,对不同城市的贡献差异性较大,具有局地特征;火电排放10月对ρ(PM₁₀)、ρ(PM_2.5)月均值贡献率(9.1%、10.6%)较高,其次为8月、4月和1月,影响区域更广,对不同城市的贡献差异较小,呈现区域性特征.      

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%.     

An overview of emissions trading and its prospects in Hong Kong

With the approval of the Chinese central government, the Government of the Hong Kong Special Administrative Region (HKSAR) decided to participate in a regional emissions trading (ET) pilot scheme in the Pearl River Delta (PRD) region. This scheme, instead of aiming to curb global warming, is geared mostly toward reducing air pollutant (that is, SO₂, NO_x, RSP, and VOCs) emissions by 20–55% by 2010, thus improving air quality in the region. Both the HKSAR and the Guangdong Provincial Governments will impose emission caps on their respective power plants in the region and allocate emissions credits to them. This study explores the background of this regional ET scheme and correlates it with the emissions reduction scenario to provide more details for assessing its applicability to Hong Kong and Guangdong Province. Although practicing ET in the PRD region presents many challenges, establishing an appropriate ET scheme is of paramount importance for Hong Kong, as well as other cities in the PRD region, to achieve a sustainable air quality.     

2013-2017年珠江三角洲主要大气污染控制措施减排效果评估

自2013年《大气污染防治行动计划》发布以来,珠江三角洲（PRD）地区实施了严格的大气污染防控政策,在全国率先实现PM_2.5浓度连续3年达标,然而,已实施的控制措施对污染物的减排效果尚不清楚.因此,本研究通过广泛收集2013—2017年珠三角地区大气污染源活动水平数据与控制措施,建立2013—2017年实际控制与未控制情景的污染物趋势排放清单,对主要控制措施的减排效果进行了量化.结果表明,2013—2017年珠三角地区SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5和VOCs 5种污染物排放分别下降了55%、24%、55%、54%和10%.相比于未控制情景,实际控制情景下2017年5种污染物分别实现61%、40%、68%、70%和41%的减排.在各类管控措施中,工业提标对5种污染物减排分别贡献了39%、46%、66%、69%和25%;销号整治对VOCs减排贡献最大（32%）,对其它污染物减排贡献约10%;清洁能源改造主要对SO₂和PM减排有所贡献,其中,煤改气、低硫煤、低硫油对SO₂减排有主要贡献（均为15%左右）,低灰分煤对PM₁₀（12%）和PM_2.5（19%）减排有较大贡献;机动车提标、淘汰黄标车对NO_x（22%、17%）和VOCs（23%、12%）减排有较大贡献.本研究可为珠三角和其它地区针对不同大气污染物科学制定防控政策与措施提供基础数据和科学支撑.     

Characteristics and recent trends of sulfur dioxide at urban, rural, and background sites in North China: Effectiveness of control measures

SO₂ measurements made in recent years at sites in Beijing and its surrounding areas are performed to study the variations and trends of surface SO₂ at different types of sites in Northern China. The overall average concentrations of SO₂ are (16.8 ± 13.1) ppb, (14.8 ± 9.4) ppb, and (7.5 ± 4.0) ppb at China Meteorological Administration (CMA, Beijing urban area), Gucheng (GCH, relatively polluted rural area, 110 km to the southwest of Beijing urban area), and Shangdianzi (SDZ, clean background area, 100 km to the northeast of Beijing urban area), respectively. The SO₂ levels in winter (heating season) are 4-6 folds higher than those in summer. There are highly significant correlations among the daily means of SO₂ at different sites, indicating regional characteristics of SO₂ pollution. Diurnal patterns of surface SO₂ at all sites have a common feature with a daytime peak, which is probably caused by the downward mixing and/or the advection transport of SO₂-richer air over the North China Plain. The concentrations of SO₂ at CMA and GCH show highly significant downward trends (-4.4 ppb/yr for CMA and -2.4 ppb/yr for GCH), while a less significant trend (-0.3 ppb/yr) is identified in the data from SDZ, reflecting the character of SDZ as a regional atmospheric background site in North China. The SO₂ concentrations of all three sites show a significant decrease from period before to after the control measures for the 2008 Olympic Games, suggesting that the SO₂ pollution control has long-term effectiveness and benefits. In the post-Olympics period, the mean concentrations of SO₂ at CMA, GCH, and SDZ are (14.3 ± 11.0) ppb, (12.1 ± 7.7) ppb, and (7.5 ± 4.0) ppb, respectively, with reductions of 26%, 36%, and 13%, respectively, compared to the levels before. Detailed analysis shows that the differences of temperature, relative humidity, wind speed, and wind direction were not the dominant factors for the significant differences of SO₂ between the pre-Olympics and post-Olympics periods. By extracting the data being more representative of local or regional characteristics, a reduction of up to 40% for SO₂ in polluted areas and a reduction of 20% for regional SO₂ are obtained for the effect of control measures implemented for the Olympic Games.     

鼎湖山大气气态总汞含量和变化特征的初步研究

利用高时间分辨率自动大气测汞仪(Tekran,2537B),于2009.10—2010.4对珠三角背景点鼎湖山大气气态总汞(TGM)进行了连续7个月的野外观测.结果表明,鼎湖山地区TGM的年均含量为(5.54±2.89)ng·m-3,含量明显高于全球大气汞含量的背景值(1.5～2.0ng·m-3)和国内部分地区的背景值,表明该地区大气受到了一定程度的汞污染.监测期间,4月TGM含量最高,11月最低.日变化特征显示白天TGM浓度比晚上高,属典型白天控制型.鼎湖山地区TGM主要受珠三角的区域污染影响,TGM含量变化与大气中NO2、SO2的相关性分析和与用电需求变化对比表明,珠三角人为源(尤其是燃煤的汞排放)对鼎湖山大气TGM有较大的贡献.