城市大气污染物来源特征

以北京市为案例，介绍一种包括污染物排放清单建立、环境空气质量模拟及区域环境影响分析等方法在内的城市大气污染物来源特征分析的整体技术方法，从而确定城市大气污染物的排放分布及浓度分布特征、行业排放分担率及浓度贡献、地区排放分担率及浓度贡献以及区域污染对城市环境空气质量影响等多方面特征，为城市大气污染的控制决策提供必要的理论支持。对北京市的研究结果表明：对PM10，扬尘和工业为主要当地污染源；对SO2，采暖和工业为主要当地污染源；对NOx，交通和工业为主要当地污染源；对3种主要大气污染物，石景山、朝阳南等工业区以及老城区对北京市的大气环境造成重要影响，为需要优先控制的地区；北京市周边污染源对北京环境气质量有较大影响，其中RM10的影响最大(高达47．3％)，北京市应同时加强对局地污染与区域污染的控制。     

北京城市局地空气温度时空变化特征分析

目前中国正处于城镇化快速发展阶段,城市、气候和环境间的矛盾日益凸显。适宜的城市规划和景观设计可以有效地缓解热岛效应等城市气候问题对人居环境带来的负面影响。揭示城市户外热环境的时空变化格局及其影响因子,是调节和改善城市气候环境的理论基础。选取北京奥林匹克公园及其周边城市区域作为研究对象,采用移动路线观测法于2012年冬季和2013年夏季对研究区域内空气温度进行了测量,在此基础上对其局地空气温度的时空变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明:即使在小尺度的城市区域内仍存在着明显的气温差异,研究区域内不同时相的温差大小为1.2~7.0℃,绿化状况以及测点周围环境特征对测点气温有着重要的影响。同时,研究也发现,研究区域内温差大小及其空间分布特征随着季节和昼夜的变化而变化。在夜晚,研究区域内的温差较大,气温分布也较为简单而明晰,此时公园范围内的空气温度明显低于周边建筑环境的空气温度,且随着与公园距离的增加,气温越高,呈现出明显的"公园冷岛"效应。然而在白天时,研究区域的空气温度差异较小,且空气温度的分布也较为复杂。研究区域内局地热岛强度总体呈现出冬季夜晚(5.9℃)夏季夜晚(3.4℃)夏季白天(1.8℃)冬季白天(1.7℃)的趋势,热岛强度晚上大于白天,而冬季晚上大于夏季晚上,即城市局地热岛强度的昼夜变化大于季节变化。     

建筑因子对城市湖泊温度效应的模拟研究——以湖南烈士公园湖泊为例

伴随着城市化进程加快,城市快速扩展、人类活动加剧引发了诸多生态环境问题,其中城市热环境问题尤为突出,而城市湖泊在改善城市小气候方面有着重要的影响。选取湖南烈士公园湖泊作为研究对象,采用定点实测与CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟相结合的方法,重点讨论了建筑后退湖岸距离、建筑高度以及建筑间距对湖泊温度效应的影响程度。结果表明:(1)湖泊周边建筑是影响夏季湖泊降温效应的因素之一,主要原因是建筑会降低来流风速,且建筑表面对太阳辐射的吸收和反射会抵消湖泊带来的降温作用;(2)仅改变建筑后退湖岸距离,而不改变建筑高度及布局,无法扩大湖泊降温效应的影响范围;(3)随建筑高度增大,湖泊周边温度效应的消极作用越大,削弱了湖泊的降温效应,当湖南烈士公园周边400m内建筑增加1倍时,区域温度升高0.82℃;(4)湖泊周边不同的建筑布局方式会影响城市湖泊温度效应,表现为行列式周边式点状式,仅增大建筑间距会增大建筑群对周边区域的辐射影响范围,使得受建筑影响的高温区面积增大。综上,若要削弱建筑因子对城市湖泊温度效应的负面影响,需综合考虑湖区周边建筑据湖岸距离、高度、布局多个因素,才能将湖泊的降温效应发挥到最大。该研究结果对于加深湖泊在改善城市小气候方面的认识以及城市湖泊区域的规划建设具有重要参考价值。     

天津地区大气污染对能见度的影响

对以燃煤为主的城市大气污染对于大气能见度的影响作了研究,各种大气污染物以硫酸盐对大气能见度的影响最大。大气相对湿度大于70％时,显出它对大气能见度的重要性。指出在城市中由于燃煤形成的硫酸盐污染和相对湿度较大可能是产生煤炭型烟雾事件的原因。在城市中低空分散排放燃煤烟气的污染大气中,硫酸盐的浓度与二氧化硫浓度和颗粒物浓度都有较密切的关系,气温和相对湿度对转化速率常数有一定的影响。估计了二氧化硫的迁移距离,指出硫酸盐的迁移距离比二氧化硫的迁移距离更长,污染范围更广,会影响无污染源区的大气能见度。     

小气候对临汾市空气污染的影响机制探讨

通过研究临汾市的地形结构、气候特点,本文得出该地区小气候主要为山谷风、地形逆温和城市热岛。系统分析这些小气候的成因及特点,初步探讨小气候对临汾市空气污染的影响机制。研究显示:三种小气候均在不同程度上加剧了临汾市空气污染的广度和深度。其中山谷风加剧了临汾市区、矿区和郊区的空气污染重叠,使污染物不停地聚集到上层大气,造成多次污染;地形逆温则阻碍了空气的垂直对流运动,妨碍了烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散;热岛环流产生堆积效应,使得郊区产生的污染通过环流进一步影响城市。此外,本文给出了改善城市小气候的若干建议。     

兰州市空气污染防治绿化对策

依据植被对大气污染物净化能力和绿化对大气污染扩散条件的改善等研究成果,并结合兰州市自然地理环境和土壤水分条件以及本地小气候特点和实际地表植被状况,从植物对空气污染物的生物净化作用角度出发,探讨了兰州市大气污染治理的最佳绿化方案,以期对兰州市大气污染的综合治理提供理论依据。     

城市不同绿地生境小气候的时空变异规律分析

根据城市景观异质性、植被类型及遮荫水平等生态学特征在南宁市4种功能区的不同绿地,于2002年7~9月期间,用定点平行观测法进行了小气候生态因子的测定与数理统计分析。结果表明在绿地生长热季期间,南宁城市绿地的温度、湿度和光照强度等气象因子在晴稳天气下具有明显的微时空分布差异性和稳定的降温、增湿、遮阳效应,而雨天时具有一定的保温防湿效应,如在文教区绿地,林荫的温度和光照强度<林隙≤林缘≤近旁裸地或草地,湿度则与此趋势大体相反,而风速风向微空间差异性不明显。用经验的体感舒适度指数计算表明文教区与花园住宅区绿地为舒适,商业街区绿地虽也是舒适,但常略感炎热,交通干道绿地则为炎热不舒适。因此,研究还揭示了城市绿地具有明显改善城市小气候的生态效应。     

津河水系的修复对天津城市生态环境的影响

针对天津城市生态环境特点和背方城市大气污染现状，探讨了津河水系的修复对改善城市环境质量，丰富城市景观以及修复城市生态环境的重要意义。     

青岛近岸区域典型海陆人为交互作用下酸雨的化学特征

作为我国北方地区酸雨最为严重的城市之一,青岛及其近岸区域酸雨的研究对揭示典型海陆人为交互作用下酸雨形成机理具有典型的示范性.本文从酸雨的现状及变化、酸雨形成机制及影响因素、雨水中致酸/碱性成分的来源入手,系统总结了青岛近岸区域酸雨的化学特征.结果表明,青岛近岸区域自1981年以来酸雨状况有所减轻,但2006年以来又有加重的趋势,并由"硫酸型"酸雨向"硫-硝混合型"酸雨转变.局地人为源SO2和NOx的排放、区域外污染物的输送以及海上浮游生物释放的二甲基硫(DMS)是该地区大气致酸物质的3条重要输入途径.大气中致酸成分前体物的浓度和排放强度、气溶胶中酸化缓冲/碱性物质的含量以及复杂多变的气象条件是该区域酸雨形成的主要控制因素.人为源和地壳源分别是大气中致酸成分和碱性成分的主要来源,海盐源硫酸盐气溶胶会对降水酸性产生一定的稀释作用.今后的研究应特别重视:(1)降水p H的动态变化及与大气颗粒物的相互作用;(2)低分子有机弱酸、重金属及与污染有机物的复合污染作用机制对酸雨的影响;(3)优化酸沉降模型,精确量化解析不同来源对雨水酸性成分的贡献;(4)雾、露、霜等其它形式的酸沉降及沉降通量.深入研究青岛近岸区域酸雨的地球化学特征,不但有助于加深对海陆人为交互作用下我国东部沿海经济发达地区大气污染与酸沉降形成机理及其生态效应的认识,还可为科学制定酸雨防控对策提供理论依据.     

华南地区人为热排放特征

利用1990—2015年《中国统计年鉴》和《中国能源年鉴》中海南、广东、广西以及香港的能源消费与人口数据,分析上述地区人为热排放在时间和空间上的分布特征及其影响因素。结果表明,海南、广东和广西的人为热排放呈持续增长态势,1995—2014年其年均人为热通量分别从0.09、0.47和0.16 W·m~(-2)逐步增长到0.49、1.68和0.44 W·m~(-2)。人为热排放的空间分布不均匀,2010年在珠三角、潮汕地区主要城市、湛江以及海口形成了以城区为中心的相对人为热高值区,其中广州等大城市最大值约为50 W·m~~(-2),香港超过100 W·m~~(-2)。这种分布与工商业发展程度以及人口密度密切相关。随着人为热排放的快速增长,其对该区域局地气候以及空气质量将造成愈来愈大的影响。     

北京城市热岛的定量监测及规划模拟研究

为定量地评估北京城市热岛现状并预测未来北京城市热岛发展趋势,分别采用气温资料、遥感资料和城市规划资料进行了研究分析。对北京20个气象台站按照台站距离城市中心的距离划分为远郊、近郊和城市三类,分别计算三种类型站点经过海拔订正后的年平均气温,利用1971-2012年城市站和远郊站的年平均气温差值估算北京气温热岛的时间变化;利用1987-2012年的NOAA/AVHRR和Landsat-TM两种不同分辨率的卫星资料,采用定量化的指标--地表热岛强度和热岛比例指数分别估算了不同时期北京地区和城六区热岛强度和范围,并对北京平原地区的城市热岛状况进行了评估;利用2020年的北京城市规划土地利用资料,结合2008年的城市热岛现状监测结果对2020年的北京热岛状况进行了模拟分析。研究结果表明,北京城市的气温热岛与遥感监测地表热岛在时间变化趋势上具有一致性,不同分辨率卫星资料监测地表热岛在时空分布上也具有一致性。其中1971-2012年,以年平均气温计算的北京城市热岛强度增温率为0.33℃·（10 a）-1,近5年（2008-2012）平均热岛为1.12℃。遥感监测结果显示1987-2001年北京地区的热岛持续增强,2001年之后由于北京申奥的成功进行了大面积的旧城改造和绿化,使得城市热岛强度和范围在2004年和2008年有所降低,2008年之后城市热岛继续向东、南和北方向扩展,并出现了中心城区热岛与通州、顺义、大兴、昌平热岛连成片的趋势,到2012年城六区热岛面积百分比已从1990年的31%增加到77%。由热岛比例指数确定的北京各区县热岛强度排名前三分别是城区、海淀和丰台,延庆县最低。对2020年城市规划图热岛模拟结果显示北京热岛已由“摊大饼”演变为“中心＋周边分散”模式,中心城区热岛强度和范围明显减弱,周边广大远郊区将出现分散?     

武汉城区大气SO2浓度累计频率分布及污染趋势

本文探讨武汉市大气SO_2污染.根据武汉城区1984年至1988年的大气例行监测数据,分析了商业区、工业区、居民区监测点的SO_2一次值、六个功能区的SO_2点日均值、城区SO_2点日均值和年日均值的率频分布特征并比较了城区和六个功能区SO_2污染水平及污染趋势.     

广州市区大气污染特征与影响因子分析

以2000—2004年广州市国控测点的空气环境质量自动监测结果为基础数据,以我国《大气环境质量标准》的日平均质量浓度二级标准为依据计算广州市2000—2004年的各大气污染物的指数及污染负荷率,阐明广州市区主要大气污染物SO2、NO2、PM10、CO的地域分布特征、季节变化特征、年际变化特征以及由于大气中的酸性物质而形成的酸雨的变化特征并提出研究对策。结果表明:各污染物质量浓度存在明显的季节变化规律,除SO2春夏秋季污染最严重,其余几项污染程度由高到低的顺序均为冬季,春季,秋季,夏季。近5年来空气中的一氧化碳呈显著下降趋势,但二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物则呈显著上升趋势,综合污染指数也呈明显上升趋势;酸雨频率呈不显著上升且夏秋季污染大于春冬两季。广州市大气污染分布规律与风向频率以北和东北偏北方向较大,东和东南方向次之的分布基本一致。     

杭州城市热岛空间分布及时域-频域多尺度变化特征

利用杭州20个自动气象站逐时数据计算2006年四季各站平均热岛强度,用薄盘样条函数法研究杭州城市热岛的空间变化,发现:夏秋季时较强,而春冬季强度较弱;总体趋势是杭州市丰体城区最大,向外辐散,逐渐减弱.利用2006年2月～2007年2月逐时气象数据,结合Morlet小波变换方法分析了杭州热岛周期变化特征,发现:其在频域上具有多尺度的周期振荡,尺度主要是24 h(日)、168 h(周)和1 490 h(2月).以日为周期的热岛强度与局地气候系统、地面长波辐射、近地层热量交换、人为热的日周期变化有关;而以周为周期的热岛强度变化成因主要与人类活动及城市大气污染物排放的"周末效应"有显著的关系;以2个月为周期的变化特征与一些较大尺度的自然变化相关.结果表明,杭州城市热岛时空变化是天气系统、地面长波辐射、下垫面、大气污染、人为热、人类活动、近地层热量交换等共同作用的结果.     

大气污染指示植物的研究

自50年代以来.为寻找一种经济、实用和灵敏的方法来监测环境变化,开展了大量大气污染指示植物的研究.这些工作包括用植物叶片典型症状、树皮、草本植物、附生植物指示气体污染(O_3、PANs、NO_x、SO_2、HF、乙烯等)、粉尘以及重金属污染.进入80年代以后,有关研究集中到利用植物富集的污染物含量结合计算机等先进技术指示和监测大气环境变化及进行大气质量评价.本文对国内外开展的大气污染指示植物研究的历史及其主要方法作了简要介绍,并就利用植物指示和监测大气污染的若干问题进行了探讨.     

北京市秋季大气颗粒物的污染特征研究

大气颗粒物是造成城市空气污染的重要原因之一,并已经成为我国北京等大中城市空气污染中的首要污染。为了分析北京市大气细颗粒物的污染水平及其影响因素,以大气中的PM10和PM2.5为研究对象,于2005年秋季在北京市设立了9个采样点进行采样监测,通过对所采集到的PM10和PM2.5质量浓度的对比来分析大气颗粒物的空间分布和时间变化特征,并建立起PM10和PM2.5质量浓度与风力、温度、湿度等气象条件的对应关系来分析各种气象因素对大气细颗粒物污染水平的影响。结果表明:北京市不同区域的PM10和PM2.5的质量浓度差异较大,同时,值得注意的是通过对同一地点同一采样时间大气颗粒物质量浓度的对比发现PM2.5质量浓度的空间分布并不完全同于PM10,这主要是与采样点所处的环境中不同污染源影响的强弱有关;气象条件稳定时,PM10和PM2.5质量浓度的日变化表现出一定的规律性,这种时间变化的特征主要取决于所在环境中排放的污染物变化情况;气象条件是影响PM10和PM2.5污染程度的重要因素,在一定的范围内,颗粒物质量浓度随着温度的上升而下降,随着相对湿度的升高而增大,随着风力的增强而减小。     

道路建设对成都市热岛效应的影响

热岛效应是城市气候最显著的特征之一。土地利用方式及土地覆盖的改变,如城市化和道路建设是导致热岛现象的重要原因之一。然而目前针对道路属性（道路密度及类型）对城市热岛效应的影响研究还较缺乏。本研究运用2012年成都市不同时次（冬夏季）的遥感数据及城市道路交通专题图,运用3S技术探讨道路密度对城市热岛效应的影响以及不同类型道路对城市热岛效应的热贡献。研究表明：（1）成都市热岛效应明显,市区地表平均温度显著高于郊区且热岛强度呈现夏强（3~4℃）冬弱（2.5~3℃）、夜强昼弱的特征。日间城市热岛效应呈现多热中心的分布模式,但冬夏季热岛中心位置不同。夏季日间热中心位于城市的西南部和中东北部,最高可达32.66℃,而冬季日间城市的西南部地表温度较高且热中心主要分布于城市边界地区,地表温度超过16℃。无论冬夏,夜间城市热岛效应均呈现环状分布特征,即从城市边缘到中心,地表温度逐渐升高,夏季城乡地表温差高达4.37℃而冬季达到2.82℃。（2）成都市区道路呈现“圈层型＋辐射型”分布模式,道路密度与道路的分布有关,城市南部及西南部的道路密度高于北部区域。（3）无论冬夏,道路密度与地表温度正相关,但两者相关性呈现昼弱夜强的特征,其中夜间相关系数达到0.5左右。对热效应贡献度指数、热单元权重指数、区域热单元权重指数3个指标的分析都表明无论冬夏、无论昼夜,市区分布面积最广的三级道路对城市热岛效应的热贡献最大,其热效应贡献度指数均在95%以上,其次是二级道路,各项热效应贡献度指数为45%~80%。本研究结果将有助于未来城市建设和道路规划,并为缓解城市热岛效应提供理论支持。     

城市植物叶片金属元素含量与大气污染的关系

采样分析了株洲清水塘工业区两上厂及圣贤区七种植物叶片中甲、钙、镁、锰、铁、铜、铅、锌和砷十种元素的含量，按照ＩＰ含污量指标，对测定区的大气质量做了分析评价，由原子吸收光谱仪测定植物叶片中锌、铅、镉和砷的含量，可以判定测定区的大气污染等级。     

基于LandsatTM影像的武汉市热岛效应研究

采用定量遥感与GIS相结合的方法,利用武汉市2006年TM遥感影像,定量分析武汉市植被指数和热岛效应的关系和空间分布。在空间剖面上,研究了植被指数（NDVI）与地表辐射温度的关系并对植被指数（NDVI）与地表辐射温度进行了回归拟合。在此基础上,研究了武汉市热岛空间分布,解释了武汉市热岛等级空间分布的特点。研究结果表明：植被指数（NDVll与地表辐射温度存在着明显的负相关性;随着植被覆盖的变化,城市建设用地的地表辐射温度明显比其他土地类型敏感;城市中工业区和人口活动密集的商业区热岛强度高;水体和绿地对于分割城市热岛和缓解热岛效应有显著作用。该研究可为城市生态规划、用地合理布局等提供参考。     

Air pollution-oriented ecological risk assessment in Xiamen city,China

Urban energy consumption is one of the most important causes of air pollution. Air pollution-oriented ecological risk assessment is of great significance to the promotion of urban environmental protection. This paper focuses on ecological risk in Xiamen city caused by air pollutant discharge from urban energy consumption. The Long-range Energy Alternatives Planning model was used to establish two scenarios of energy consumption in Xiamen city, and based on different scenarios, we estimated urban energy consumption and discharge quantity of air pollutant (DQAP). A box model and an expert scoring method were used to calculate the air pollution burden (APB) of SO₂, NO₂, CO, PM₁₀ and PM_2.5 and to obtain the probabilities of different air pollution loads. An ecological risk assessment model was developed and utilized to predict Xiamen city’s ecological risks in 2020. The results showed that under an energy-saving scenario, the ecological risks for PM_2.5, SO₂ and NO₂ are high, whereas the ecological risks for CO and PM₁₀ are low. Under a baseline scenario, the ecological risks for PM_2.5, SO₂ and NO₂ are moderate, whereas the ecological risks for CO and PM₁₀ are low. In addition, the APB of SO₂, NO₂, CO, and PM_2.5, but not of PM₁₀, is predicted to rise. In the simulation, energy generation from coal is the main source of air pollution. Although the DQAP from automobiles is not high, it is predicted to rise year-on-year. In summary, the ecological risk due to pollution in Xiamen city is high, and the main pollutants are SO₂, NO₂ and PM_2.5.