气象要素变化对城市空气质量影响的评估方法与应用——以PM2.5为例

从城市尺度空气质量模型和平流扩散理论出发,通过对气象要素归类,利用空气质量与各类气象条件对应排放源强表征量的关联,建立了气象要素变化对城市空气质量影响的评估方法.该方法考虑了包括风（风速和风向）、云量、太阳辐射强度、大气稳定度、混合层高度等基本气象要素,能定量有效评估长期气象要素变化对空气质量的改善幅度.该方法在河南省鹤壁市的应用表明,相对2020年,2021年PM_2.5浓度下降7.2μg/m³,气象要素变化和人为减排分别下降0.4和6.8μg/m³,占改善浓度的5.6%和94.4%,人努力起到主导作用;从季度来看,大气污染防治工作使夏、秋、冬季PM_2.5浓度均有所降低,其中冬季下降27.8μg/m³,减排措施贡献16.8μg/m³,人努力效果尤为显著.     

京津冀地区火电企业的大气污染影响

以在线监测、环评、验收等火电企业排放数据为基础,自下而上编制京津冀火电企业排放清单,利用气象模式WRF生成中尺度气象数据,采用CALPUFF空气质量模式模拟了不同情境下京津冀地区火电企业排放SO2、NOx、一次PM10,以及二次生成硫酸盐、硝酸盐等污染情况.结果显示,2011年京津冀地区火电行业排放污染物对京津冀西南部地区影响较大,各污染物年均最大浓度均出现在石家庄市;采取减排措施后,京津冀地区火电排放量SO2、NOx、烟粉尘总量与2011年火电排放现状相比 ,分别下降了33%、71%、68%;减排后火电行业对各城市SO2、NOx、一次PM10,以及二次生成硫酸盐、硝酸盐年均贡献浓度均大幅度减少,年均贡献最大值分别降低46.34%、78.43%、76.34%、39.49%、73.87%.     

日本核泄漏对我国北方典型区域的影响

为研究2011年3月日本核泄漏对我国北方典型区域的影响,通过采集北京、青岛两地的TSP和PM₁₀样品,对大气颗粒物中的放射性核素进行监测,分析其污染水平;并结合气象条件等因素,运用Models-3/CMAQ模式数值模拟和HYSPLIT-4轨迹,分析了日本放射性核素的传输方向及其可能对我国的影响. 结果表明:①北京监测点于3月29日开始监测到微量的131I、134Cs、137Cs、7Be,随后几天各核素浓度迅速增加,于4月1—3日达到峰值(在PM₁₀中的浓度分别为1.87×10-3、4.60×10-4、6.52×10-4、8.52×10-3 Bq/m3)后,131I逐渐减小直至检测不到,134Cs、137Cs的浓度则保持在较低浓度水平(<5×10-5 Bq/m3)且稳定,7Be则保持较高的浓度水平(4.23×10-3~9.42×10-3 Bq/m3),并随时间的波动出现峰值. 青岛监测点的各放射性核素浓度特征与北京监测点类似. ②4种放射性核素均保持在较低的浓度水平,从监测数据看对人体健康应该不会造成太大影响. ③Models-3/CMAQ模式数值模拟和HYSPLIT-4轨迹分析均显示,日本核泄漏期间,福岛的气团均是向其东南、东北方迁移,因此检测到的放射性核素应该主要是通过高空扩散由西向东绕地球一圈后传输到我国的.      

基于CMAQ模式的中国大气BaP迁移转化模拟研究

在空气质量模式CMAQ中增加了对大气中苯并[a]芘(BaP)传输、转化和沉降过程的模拟,新增了BaP气相/颗粒相间分配模式(K_OA吸收模式)以及BaP化学转换,并采用该模型模拟了2014年1、4、7、10月四个季节代表月中国大气中BaP的浓度以及干湿沉降通量的空间分布特征.模拟结果与部分地区的实测数据进行了初步对比验证,结果显示BaP浓度的模拟值和测量值的量级基本一致,其比值基本在1~2个量级范围内,表明模拟结果处于可接受的范围.基于模型结果,还探讨了BaP浓度与沉降季节变化特征与人为源排放的紧密联系,说明湿沉降是BaP最主要的沉降途径.BaP沉降的空间分布与其排放源和浓度具有密切的联系,并且具有长距离输送的特征等.     

乌鲁木齐市冬季典型污染事件气象过程分析

采用数值模拟与观测资料相结合的方式,对乌鲁木齐市2008年1月10—15日的冬季典型重污染气象过程进行了分析.结果表明:乌鲁木齐市存在严重污染且与当地气象条件密切相关,其ρ(PM10)峰值往往对应近地面风场风向转变和低风速情况.边界层及上层大气持续存在的强稳定层结是影响乌鲁木齐市近地面空气ρ(PM10)变化的重要因素.天山山脉、乌鲁木齐河谷、准噶尔盆地及吐鲁番盆地间形成的山谷风局地环流配合辐射逆温,是形成乌鲁木齐市夜间深厚逆温的重要原因.深厚的夜间逆温在减少污染物向上扩散的同时也大大降低了上下动量的交换,造成地面静风频率的增加,减少了大气污染物平流输送的能力.      

北京2019年冬季一次典型霾污染特征与成因分析

为研究北京冬季霾污染过程的污染特征和成因,以北京2019年12月一次典型PM_2.5污染过程为分析对象,利用气溶胶垂直探测资料、边界层气象场和近地湍流资料,对霾不同污染阶段的特征与边界层理化特性的演变进行综合分析.结果表明：①观测期间北京共经历两次污染生消,历时5 d,PM_2.5小时浓度最高220 μg·m^-3,超过重度污染标准的时次占比53%.②高空稳定形势和地面均压场配置下,来自北京西南城市群地表的气溶胶和水汽传输（占比48%）,在近地层偏南弱风（风速1~2 m·s^-1）,贴地强逆温［0.8 K·（100 m）^-1］和高湿（相对湿度80%以上）等不利扩散的气象条件下不断吸湿增长,加之本地污染排放,成为霾日维持的主要原因.且随污染加重,气溶胶球形特征逐步显著（退偏比从0.05降至0.02）.③各湍流统计量（湍流强度、摩擦速度和湍流动能）在重污染发生与结束前提前出现规律性异常突降（小时波动率77%）与激增（超过一个量级的峰值）现象,表明湍流统计量可作为重污染过程发生和结束的预报指标,其中湍流强度响应提前的时长与其峰值后的持续湍流强弱有关.污染累积阶段摩擦速度（0.04~0.21 m·s^-1）、湍流强度（均值0.678）和湍流动能（均值0.643 m²·s^-2）等均维持在较低水平,底层大气混合扩散能力较差,对污染持续累积起重要作用.另外晴天和霾天感热通量均由地面向大气输送,且呈明显的日单峰变化特征,霾天感热通量（20W·m^-2）较晴天小（60W·m^-2）;潜热通量则全程在0值附近.     

基于气象条件指数的我国重点区域PM2.5和臭氧复合污染气象影响评估

气象条件变化对复合污染的发生发展起重要作用,基于PM_2.5和O₃不同的污染形成机制,利用污染气象长期观测数据,分别采用统计运算和深度学习方法,构建了PM_2.5和O₃气象条件指数,形成以气象条件指数开展区域大气复合污染气象特征和影响贡献的研究方法,并对剔除区域气象差异影响的污染分布与变化进行了量化分析.结果表明,2021年夏季我国中东部重点区域污染气象条件整体上呈北差南优(指数：“2+26”城市>苏皖鲁豫交界>长三角地区),6月最差、 7月最好的分布特征,当区域内城市PM_2.5气象条件指数>30且O₃气象条件指数>100时,“双高”污染开始出现,随O₃气象条件指数增大,“双高”频率不断升高;与上年同期相比,各地区ρ(PM_2.5)受气象条件改善影响分别降低3.9、 3.3和1.4μg·m^-3,平均占到各地ρ(PM_2.5)降低的58.5%,O_...     

天山北坡典型工业城市冬季大气铵盐污染特征及其赋存形式

天山北坡是重污染天气消除攻坚战的重点区域,为了解该区域冬季大气重污染期间NH₄⁺污染特征及其对PM_2.5浓度的贡献,2020年12月—2021年1月在该区域典型工业城市石河子市城区对气态NH₃和PM_2.5中水溶性离子的浓度进行了连续监测,分析了不同空气质量等级下PM_2.5中NH₄⁺浓度和NH₃-NH₄⁺气固转化率的变化以及NH₄⁺的赋存形式.结果表明：(1)监测期间,石河子市大气PM_2.5、NH₄⁺和其他阳离子的平均浓度分别为164、25.3和3.60μg/m³,NH₄⁺浓度是其他阳离子总浓度的7.0倍;NH₄⁺浓度在PM_...     

2020年冬季石河子市城区和工业区PM2.5中无机元素污染特征及来源

石河子市是位于新疆乌昌石区域中部的工业城市，2020年12月和2021年1月在石河子市城区和工业区共布设2个采样点，全天候采集细颗粒物(PM_2.5)样品61 d，利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)对24种元素含量进行分析，并通过富集因子法(EF)解析PM_2.5中无机元素的污染特征及来源.结果表明，冬季采样期间，石河子市重度及以上污染天数占整个采样期的53.2%，以PM_2.5为首要污染物的污染天数占整个采样期的98.4%，采样期城区和工业区的PM_2.5日均值分别为164.7μg·m^-3和113.6μg·m^-3，表明石河子市冬季PM_2.5污染严重；采样期城区和工业区PM_2.5中无机元素浓度分别为4.4μg·m^-3和3.6μg·m^-3，主要成分均为K、Ca、Na、Mg、Al、Fe,6种元素之和在城区和工业区元素中的占比分别为97.4%和97.5%，表明这6种元素为城区和...