灰霾与PM2.5

经过北京奥运会、上海世博会和广州亚运会,空气质量保障的成果让老百姓亲身体验了"蓝天白云"的益处.进入秋冬转换季节,全国连续发生的雾霾事件,又使原本陌生的PM2.5成为了几乎家喻户晓的热点.以PM2.5为标志,中国大气污染的防治将进入全新的历史阶段.而有效地改善大气能见度,需要认识污染排放与大气PM2.5浓度以及PM2.5与大气能见度之间的关系.从科学上,这两个关系都是十分复杂的非线性关系,这藏意味着大气灰霾的治理将是一个艰辛的历程.     

河北及周边地区霾污染特征的模拟研究

应用MM5-Models-3/CMAQ空气质量模拟系统对河北及周边地区进行了区域尺度的模拟,并选取石家庄、邢台、北京、天津、太原、郑州6个代表性城市分析了该地区霾污染特征.首先,通过气象观测数据对2001—2010年10年间的霾天气进行了识别,就统计结果来看,该地区霾污染的季节变化非常显著,冬季最为严重,其次是夏秋季;5月份的发生频率则最低,其次是4月和6月.选取霾污染较为严重的2007年12月进行了模拟,在模拟时段内,霾日的平均PM2.5浓度是非霾日的1.6～3.1倍,霾的发生有很明显的区域同步性.霾日PM2.5的成分也有显著变化,硫酸盐、硝酸盐等二次颗粒物的百分比含量有明显的增加,说明该地区霾的出现与二次颗粒物的形成有非常密切的关系.     

基于裂区设计的大气能见度拟合及预测模型

通过收集分析广州能见度及影响因子数据的特征,使用R-project统计软件作为建模工具,采用多层裂区实验构建模型基本框架,选择影响显著的因子进行变量变形处理,对年、月、日、小时的数据特征进行层层分割设计,并在对应层次引入代表时间含义的虚拟变量以提高模型的表征水平,加入二次项、交叉项等提高模型的精度,得到拟合度高、适用性强的能见度拟合及预测模型。     

能见度与PM2.5浓度关系及其分布特征

利用相对湿度、能见度和PM_(2.5)质量浓度观测数据,针对不同相对湿度下,建立了消光系数与PM_(2.5)质量浓度之间线性关系,并分析了相关关系的全国分布特征.结果表明,我国中东部大部分地区在一定相对湿度区间内均可建立线性相关关系,而且相关性较好,相对湿度40%～90%区间内的平均相关系数高于0. 75,其中北京相关系数高达0. 9.北京、长三角和四川等地的PM_(2.5)单位质量消光效率在同等相对湿度下明显大于其他地区.不同地区湿度对能见度影响程度不同,北京等地在相对湿度大于90%时相对湿度对能见度作用大于PM_(2.5),而广州在相对湿度大于80%时相对湿度的作用明显增强.利用能见度反算北京地区PM_(2.5)浓度可知,1980～1996年,PM_(2.5)浓度年际变化不大,受采暖方式影响冬季PM_(2.5)浓度显著较高; 1997～2009年呈现缓慢下降趋势; 2010～2012年呈现上升趋势. 1980年以来,全国的PM_(2.5)浓度整体呈上升的趋势,尤其是华北地区,PM_(2.5)浓度始终高于全国其他地区.     

广东省雾霾天气能见度的时空特征分析Ⅰ:季节变化

雾霾已经成为一种新的气象及环境灾害性现象,分析雾霾天气下低能见度的时空分布特征,对掌握雾霾的发生规律和减灾预报具有重要意义。文章利用1980—2003年广东省沿海地区26个地面气象观测站23年的气象观测资料,分析了广东省雾霾天气下能见度的时空分布特征。分析结果发现,1980—2003年广东地区雾霾天气下能见度的季节变化规律与雾天气时能见度的季节变化规律大体一致,即广东地区低能见度天气主要受雾天气的影响;另一方面,雾、霾天气时能见度的季节变化规律有很大不同,雾天气时能见度观测值在冬、春两季相对较高,最低值出现在3月份,最高值出现在9月份,其年变化表现为峰—谷型、稳定型和不规则波动型三种变化;霾天气时能见度的值在秋、冬两季相对较高,最低值出现在6月份,而且在5、6、7三个月中能见度值都很低;受广东沿海地形特征影响,雾天能见度的空间分布从西到东呈低—高—低—高的波列状分布,而霾天气时能见度的空间分布则没有明显的区域差异。     

夏季广州城区细颗粒物PM_(2.5)和PM_(1.0)中水溶性无机离子特征

于2008年7月1～31日在广州城区每天采集PM2.5和PM1.0样品.利用离子色谱分析了样品中Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3-和SO24-等9种离子组分质量浓度,并同步收集气象因子、大气散射系数、大气能见度以及SO2、NO2、O3气体污染物质量浓度等数据.结果表明,PM2.5和PM1.0中水溶性无机离子总浓度分别为(25.5±10.9)μg·m-3和(22.7±10.5)μg·m-3,分别占PM2.5和PM1.0质量浓度的(47.9±4.3)%和(49.3±4.3)%.SO42-占PM2.5和PM1.0中质量浓度百分比最高,分别为(25.8±4.0)%和(27.5±4.5)%.较高的温度和O3浓度有利于SO24-的生成,较高相对湿度有利于NO3-的生成.PM2.5和PM1.0中亲水性较强的SO42-、NH4+和NO3-对散射系数和能见度影响较大.     

南京地区PM2．5污染特征及其影响因素分析

文章利用2007年南京市草场门和迈皋桥采样点的PM2．5在线监测资料研究了南京地区PM2．5浓度的时空变化特征。对PM2．5质量浓度进行了月季变化、日变化特征分析。并利用同时期气象资料分析了PM2．5浓度与气象条件的关系。结果表明,南京市细颗粒物污染较严重,草场门采样点各月超标率均在55％以上,年超标率达72％;2采样点各季节霾天气下PM2.5质量浓度均大于非霾日下浓度均值,不管是霾天气还是非霾天气下,草场门采样点各季节PM2．5质量浓度均高于迈皋桥采样点（除秋季非霾天气）。2007年南京市PM2．5质量浓度呈现出春冬季节较高、夏秋季节较低的特点;日变化呈双峰分布。对PM2.5质量浓度与水平能见度的相关性研究表明,南京市大气能见度与细粒子质量浓度呈现很好的负相关性,相关系数高达0．98。草场门采样点霾天气下平均能见度水平仅5．2km,最高能见度为13km,最低为1．7km。     

近45年中国12个一级站大气气溶胶光学厚度变化特征

利用常规观测的总辐射和散射辐射日曝辐量资料,结合NASA GISS的月平均平流层气溶胶光学厚度(AOD)产品,反演计算了北京等12个台站1961～2005年0.75μm对流层AOD和气溶胶标高数据.基于这些数据,分析了各站AOD、气溶胶标高和地面能见度的年、季、月变化特征.结果表明:①就12个站45a总平均而言,光学厚度为0.276,年增长为0.0034;气溶胶标高为1.65km,年增加为0.015km;能见度为17.1km,年变化值为-0.08km;AOD春夏较大,秋冬较小;气溶胶标高夏季最高,春季次之,冬季最低.②各站点45a平均AOD范围为0.116～0.387;除格尔木外,各站AOD均有增长.年变化值为0.0010～0.0079.③20世纪70、80年代AOD增加明显;20世纪90年代以来,多数站点AOD有所下降,能见度有转好趋势.     

南京地区大气灰霾的数值模拟

从环境角度出发,在化学成分分析的基础上,利用灰疆与能见度的关系,数值模拟了南京地区能见度分布及灰霾天气现象.研究表明:冬夏两季SO2-4/NO-3质量比为5.39;风速、相对湿度、PM2.5浓度是灰霾天气形成的主要影响因素;能见度模拟结果很好地体现了细粒子成分的污染分布特征,在南京地区,硫酸盐和有机气溶胶是能见度下降最重要的贡献者,其次为黑碳气溶胶.     

低能见度时进近管制区运行安全风险分析

为提高低能见度天气航空器在进近管制区内的安全运行水平,本文以某地的进近管制区为例,从安全系统工程学中的"5M"模型出发,使用专家评估法和头脑风暴法,找出在低能见度气象条件下进近管制区运行的危险源并对危险源评级,找出关键危险源,并提出安全建议.研究表明:关键危险源为进近管制员低能见度气象条件运行经验少、航班流量持续增大(低能见度天气持续)、陆空通讯干扰,并提出加强管制员培训;合理安排人员排班,防止疲劳上岗;防止通讯失效3条安全建议.