M2.5监测能力建设与重点区域大气污染防治

近年来,与细颗粒物(PM2.5)相关的环境空气质量状况和改善问题一直是社会和公众关注的热点,也是环保部重点关注的工作.由于PM2.5时常以伴随雾霾状态或者以伴随光化学烟雾状态的空气污染形式,显著影响我国东部和中部城市群的环境空气质量,特别是在人口密集的超大城市及其周边地区,影响尤其突出,形成大范围区域尺度影响规模,因此有关PM2.5的污染问题,同时也是区域性复合大气污染问题.有关PM2.5的污染防治,也就成为区域大气污染防治的关键内容.     

中小城市空气质量预报试验与问题研究

当前中国大气污染形势严峻,迫切需要开展环境空气质量预报预警业务工作。为调研国内中小城市开展空气质量预报的基础条件和业务需求,促进全国城市空气质量业务体系建设,中国环境监测总站组织8个典型中小城市,利用基于数值预报基础的统计模式预报系统开展了空气质量预报实验工作。在此基础上,针对开展全国预报业务体系建设所需的中小城市预报方法、基础条件、人员技术水平等方面进行专项调研,并对国内中小城市开展空气质量预报能力建设和业务工作面临的问题、困难提出了建议和参考对策。     

京津冀及周边区域PM2.5叠加沙尘重污染过程特征及预报效果分析

选取京津冀及周边区域2018年11月23日至12月4日一次大范围、长时间且PM_(2.5)叠加两次沙尘传输的复合型重度污染过程开展特征研究,分析了首要污染物PM_(2.5)和PM_(10)浓度的发展演变,以及污染气象影响因素;结合激光雷达地基和车载走航监测结果,以及HYSPLIT后向轨迹结果,讨论了区域污染传输的情况;并对重污染期间NAQPMS、CMAQ和CAMx这3个空气质量模式的预报效果进行了回顾分析.结果表明,研究时段PM_(2.5)叠加两次沙尘传输导致区域中南部多数城市达到重至严重污染水平,张家口、北京、石家庄、邯郸和郑州PM_(10)小时峰值分别为1 589、864、794、738和766μg·m~(-3),PM_(2.5)小时峰值浓度分别为239、319、387、321和380μg·m~(-3).地面弱气压场、高湿、逆温等静稳条件和沙尘是重要的污染气象和天气因素.激光雷达地基和车载走航监测数据结合HYSPLIT后向轨迹分析表明重污染期间区域西南和东南方向发生了PM_(2.5)传输;区域两次沙尘过程主要受西北路径传输影响.此外,NAQPMS、CMAQ和CAMx这3个模式均可较好地预测到京津冀及周边区域的重污染过程,但对个别城市预报略有偏差.该次重污染过程中模式对PM_(2.5)的预报效果要好于PM_(10),这与气象模式预报、大气化学反应机制、污染源清单的不确定性,以及重污染应急措施导致的污染源排放的改变有一定关系.     

京津冀秋冬季PM2.5污染概况和预报结果评估

对京津冀区域2013年9月至2018年2月连续5个秋冬季PM_(2.5)的污染特征和气象影响因素,2015年10月至2018年2月连续3个秋冬季以及典型污染过程时NAQPMS、CMAQ和CAMx这3个模式PM_(2.5)的预报结果进行了分析评估,对模式预报的不确定性和改进措施进行了探讨.结果表明,5个秋冬季PM_(2.5)区域均值浓度分别为122、98、82、99和65μg·m-3,污染过程(中度及以上污染过程)期间浓度分别为229、198、210、204和180μg·m-3. 5个秋冬季累计发生64次PM_(2.5)为首要污染物的区域污染过程,2013～2014年秋冬季污染过程平均持续时间最长,2017～2018年持续时长最短.除2016～2017年外,其他年份PM_(2.5)浓度峰值和均值逐年降低,区域总体污染形势减轻.秋冬季PM_(2.5)浓度与相对湿度、风速和日照时数相关性相对较好,与温度和气压的相关性整体较弱.当风速小于2 m·s-1、大气相对湿度65%以上、主导风向为西南和东北风时,容易出现区域中度及以上污染过程.此外,3个模式均能够预测出京津冀区域秋冬季PM_(2.5)污染过程,预报值与监测值体现了较好地相关性.3个模式对张家口、承德和秦皇岛的预报结果较好,对唐山、石家庄、保定、北京和天津等城市预报偏高,这与污染源清单、气象初始场和气象预报、以及大气化学反应机制的不确定性有一定关系.     

国际温室气体监测量值传递与质量控制经验及启示

建立温室气体监测量值传递与质量控制体系,对于保障温室气体监测数据的准确性、可比性和计量溯源性具有重要意义。世界气象组织于1989年组建了全球大气观测网络,欧洲、美国也分别建立了区域、城市温室气体监测系统。相比之下,我国温室气体监测起步较晚。因此,亟需建立我国独立自主的温室气体监测量值传递与质量控制体系,为准确核验温室气体排放量,实现“双碳”目标,提供可靠的数据支撑。通过总结国际温室气体监测量值溯源与传递体系、质量管理与质量控制体系等的先进经验,对我国温室气体监测提出以下建议：设立满足排放量准确评估要求的数据质量目标;研制独立自主、国际等效的高准确度基准标气;加快构建量值传递与质量控制体系,并建立健全相关技术标准规范;探索研究其他温室气体监测量值溯源与传递方法。     

预报方法导向的系统化空气质量预报业务作业平台设计

中国正在开展环境空气质量预报能力建设,其中最关键的业务支撑是预报业务平台。以往的业务作业平台设计多是从软件编程的便利性出发,按照预报要素进行分类,很少按照预报方法或预报流程设计。研究讨论了预报作业平台的设计方法,遵循预报方法流程和人体工程学设计2个原则。其中,遵循预报方法流程能够使业务作业工作获得最大的便利;参考人体工程学,利于操作与完成的高效性和简洁度。目前,中国的环境空气质量预报平台还处于初期发展阶段,有待不断地探索和完善,因此,研究讨论一个有效的业务作业平台设计框架,将有利于促进全国空气质量预报业务平台能力建设的开展和业务体系的发展。     

城市环境空气质量指数范围预报方法初探

城市环境空气质量指数预报是环境信息公众服务的重要内容,以城市24 h空气质量指数预报为例,探讨了其范围预报方法,并通过均方差的数理统计方法,分析典型城市每日空气质量指数实况数据的波动范围以及预报与实况偏差,针对不同空气质量级别提出建议性的空气质量指数预报变化幅度修正范围,并对预报过程中的质量控制技术进行了初步讨论。     

河南省典型城市PM2.5无机元素污染特征及来源分析

分析2012年采暖季和非采暖季郑州市、洛阳市和平顶山市大气细颗粒物(PM_(2.5))样品中22种无机元素含量和污染特征,采用富集因子法、因子分析法研究当地PM_(2.5)中无机元素来源。结果表明:3个城市PM_(2.5)中无机元素总量在采暖季均高于非采暖季,不同季节占PM_(2.5)质量浓度的比例为1.7%~3.6%。Al、Na、Ca等地壳元素在PM_(2.5)中占比与PM_(2.5)浓度呈负相关关系,而Zn、Pb、Cu等人为源元素的占比随PM_(2.5)浓度增加无明显下降趋势。3个城市PM_(2.5)中Se、Cd、Br的富集因子高于1 000,Pb、Zn、Cu的富集因子为100~1 000,Co、Sc、Cr、Ni、As、Mn、Ba的富集因子为10~100,说明这些元素主要来源于人为源。13种人为源元素质量浓度在22种元素中占比为18.9%~26.3%,K、Fe、Ca、Al等4种元素占比为67.9%~76.1%。因子分析结果表明:3个城市无机元素来源组成有很大相似性,主要来源于燃煤、机动车、扬尘和建筑尘等,但Ni、Co、Sr、Ba还有来自其他排放源的贡献。     

基于神经网络和数值模型的重点区域PM2.5预报比较分析

应用BP神经网络法建立京津冀及周边城市、汾渭平原、苏皖鲁豫交界地区和长三角地区等重点区域95个城市PM_2.5预报模型,对2020年秋冬季上述地区城市开展未来7 d的PM_2.5预测预报,并对比同期业务化运行的数值模型预报结果和各城市人工订正后预报结果,对3方法预报效果进行分析评估.结果表明:（1） 4区域神经网络法模型性能短期预报相对较好,中长期有所降低,对4区域均有一定的系统性高估,苏皖鲁豫交界地区系统性偏差最小,长三角地区偏差最显著.数值模型区域预报水平较神经网络有所降低,各评价指标总体低于神经网络,对辖区城市间预报效果较神经网络差异更大.（2）神经网络、数值模型和人工订正方法对4区域PM_2.5浓度预报准确率普遍较低,平均不足50%,准确水平总体呈:神经网络>人工订正>数值模型. 3方法分指数级别范围准确率均大幅提升,4区域1～4 d平均准确率均在65%以上,神经网络模型和人工订正水平相近,总体高于数值模型.（3）在预报中度及以上污染级别日时,数值模型在京津冀及周边城市、苏皖鲁豫交界地区和长三角地区效果均较...     

我国大中型城市秋冬季节雾霾天气污染特征与成因分析

雾霾天气是我国中东部地区秋冬季节的常见天气现象,通过对雾霾天气发生时大气相对湿度、风速、气温等气象要素以及PM2.5质量浓度等环境要素的变化特征分析,表明雾霾天气是由气象要素和环境要素共同作用形成的。较高的相对湿度和静风是雾霾天气形成的基本气象条件,在此条件下容易使空气中水汽出现过饱和而凝结成雾;另一方面容易使颗粒物迅速累积,由于颗粒物对可见光的散射消光作用,造成能见度下降,则形成霾污染。