环流型对武汉市臭氧污染浓度的影响分析

本文统计了武汉市臭氧污染超标日和清除日的环流类型,并对超标日环流型对应的气象要素进行了对比分析,揭示了环流型对臭氧浓度的影响.结果表明：①按照高空环流分类,武汉市臭氧超标环流型主要有：槽后西北气流型（占比最高,29%）、西太平洋副热带高压型、脊型、平直西风气流型、大陆高压型;臭氧清除环流型主要有：槽前西南气流型（占比最高,44%）、平直西风气流型、登陆台风型.②超标环流型的相同天气特征为：基本无降水发生,白天晴到多云,地面风速小,日最高气温≥27 ℃,日最低湿度≤65%;清除环流型的天气特征为：云量多,有降水,地面平均风速2.0~3.5 m·s^-1.③对5种超标环流型进行对比发现：大陆高压型高温（34 ℃）、低湿、少云,最有利于光化学反应,臭氧浓度最高;平直西风气流型低温、多云,地面西北风为主,最有利于污染输入,臭氧浓度次高;西太平洋副热带高压型气温最高（35 ℃）,但湿度最大、云量最多,槽后型和脊型低温、低湿、少云,这3种环流型臭氧浓度一般.     

湖北省一次空气重污染过程的预报分析

针对2016年1月18日湖北省一次空气重污染过程,结合WRF-CMAQ模式、气团轨迹、MODIS真彩图、大气污染物和气象要素监测资料,探讨客观订正环节中区域空气重污染过程的预报方法和基本流程。结果表明:采用WRF-CMAQ模式数值模拟未来3 d湖北省首要污染物及其质量浓度和气象场的时空分布特征和演化过程,预测未来24 h湖北将发生空气重污染过程,结果呈现显著的空间分布特征。气团轨迹和MODIS真彩图分析表明1月17日最严重的霾主要分布在河南和安徽大部地区;途径河南和安徽的气团在未来48 h自北向南往湖北中部和东部传输。根据WRF数值预报,在18日0时弱冷空气南下影响湖北,并带来2～3级偏北风,对大气污染物的输入和积累创造有利的条件,湖北中东部地区空气质量将迅速恶化;至08时后,大气扩散条件有所改善,湖北空气质量将自北向南逐渐好转。     

不同天气型下武汉城市圈PM2.5污染及大气层结特征分析

利用2015—2019年PM_2.5和气象要素观测资料、NCEP和ERA5再分析资料,分析不同天气型下武汉城市圈PM_2.5区域污染时空分布、天气尺度环流和大气层结特征.结果表明,城市圈污染以武汉为中心,多为轻度-中度污染,西部重于东部.造成武汉城市圈区域污染增长的天气形势包括4类,分别为冷高压底前部型、高压后部型、均压场型和低压倒槽型.4类污染天气型均有较低的混合层高度和地表通风系数,且边界层 存在弱下沉运动和逆温,抑制污染垂直扩散.但气象要素影响PM_2.5污染的机理各异：冷高压底前部型主要为大气压梯度引导偏北大风带来 污染物远程输送,边界层冷平流导致低温、锋面逆温和浅薄高湿层（65%~80%）,强输入性污染配合吸湿性累积增长造成严重污染,逆温厚度对PM_2.5增幅作用明显;低压倒槽型东南风输入污染弱,但高温、低压引起气流辐合导致本地污染汇积,边界层暖平流带来平流逆温和深厚湿层（1000~750 hPa）,逆温层底高偏低、厚度偏厚,促进污染物在近地面吸湿增长;高压后部和均压场型均为浅薄湿层（1000~975 hPa）、湿度中等（56%~75%）,污染物吸湿增长相对较弱,高压后部型主要为偏东风短程输入污染为主;均压场型则为小风静稳天气,多晴空辐射逆温,逆温 强度大,大气扩散能力差,污染主要为弱北风的输入和本地累积.     

武汉军运会前后臭氧及其前体物的特征和来源

利用湖北省超级站2019年10~11月的臭氧、NO_x(=NO+NO₂)和102种VOCs物质的小时数据分析了军运会期间臭氧污染变化;基于DSMACC箱型模式模拟不同VOCs和NO_x浓度下臭氧的光化学生成敏感性;采用PMF模型对前体物VOCs进行源解析,并估算不同源类的臭氧生成潜势.结果显示,军运会保障前臭氧日最大8小时浓度(最大MDA8:219.51μg/m³)超过国家二级标准,保障期臭氧MDA8浓度(135.11μg/m³)明显下降,保障后浓度回升(140.98μg/m³).军运会保障前中期臭氧浓度的差异受气象条件影响更明显,而保障后臭氧浓度的上升主要是因为前体物浓度的大幅增加.根据DSMACC模拟的EKMA曲线,武汉市军运会期间臭氧的光化学生成主要受VOCs浓度变化的影响.进一步对VOCs进行源解析,结果显示,保障前VOCs对臭氧生成贡献较大的源类是燃烧源、石油化工和机动车,分别占23.0%、22.8%和22.5%;保障期间VOCs的主要来源是机动车(38.4%)和燃烧源(25.5%);保障后则主要是石油化工(32.6%)和燃料挥发(25.7%).三个阶段对比发现,军运会的保障方案对石油化工源减排效果明显,但对机动车和燃烧源排放的限制效果并不显著.武汉市应该更注重对燃烧、燃料挥发和机动车排放的治理.     

2015—2020年湖北省PM2.5和臭氧复合污染特征演变分析

为揭示湖北省PM_2.5和臭氧(O₃)复合污染演变特征,基于湖北省17个地市的空气质量国控点和武汉市大气超级站组分监测数据,全面分析湖北省17个地市2015—2020年PM_2.5和O₃的时空变化特征及相关关系,探讨PM_2.5和O₃协同效应的成因机理. 结果表明:①2015—2020年,湖北省PM_2.5显著改善,平均降幅为4.7 μg/(m3·a),但冬季负荷仍较高,主要集中于中部地区;O₃污染凸显,平均增幅为3.8 μg/(m3·a),污染集中在4—10月的暖季,东部地区最严重,近两年超标天数已与PM_2.5相当. ②湖北省PM_2.5和O₃关联日趋密切,协同效应显著,日评价指标显示夏季二者呈显著正相关(相关系数为0.57),近两年当PM_2.5浓度≤50 μg/m3时,相关系数高达0.63;冬季PM_2.5浓度与O_x(O₃+NO₂)浓度呈正相关,尤其2020年东部城市二者相关性高达0.46,显示大气氧化性对PM_2.5二次污染的重要性. ③以武汉市为例,归纳PM_2.5和O₃复合污染的成因,暖季低PM_2.5背景下,高温、中等湿度和弱风速的气象条件以及VOCs和NO_x等前体物的高浓度排放,使得受VOCs主控的光化学反应加剧,易造成O₃污染,从而加强PM_2.5二次生成;冬季高的大气氧化性,叠加不利气象条件,促进颗粒物的二次生成,导致重污染时PM_2.5组分以硝酸盐等二次无机组分为主. 研究显示,湖北省PM_2.5和O₃协同控制重点为,在保持现有NO_x控制力度基础上强化VOCs控制,遏制暖季和东部区域O₃浓度上升,加强冬季和中部PM_2.5治理.      

基于EOF/SVD的2018年湖北省臭氧特征及其高值与气象要素关系研究

基于湖北省2018年4-10月臭氧、温度和相对湿度逐小时监测数据以及50 m风场逐小时再分析数据,采用经验正交函数(EOF)和奇异值分解(SVD)方法,分析了2018年湖北省臭氧特征及其高值与气象要素关系。结果表明:湖北省臭氧日最大8 h浓度距平呈现以武汉为正值中心、自鄂东向鄂西递减的主要空间分布型;15:00臭氧与温度呈现较好的正相关关系,以随州、襄阳及其周边最为明显;与14:00相对湿度呈现很好的负相关关系,以孝感、随州、荆门及其周边最为明显;襄阳西部和十堰北部地区15:00 50 m风场的纬向分量对本地臭氧高值有一定影响,武汉北部、黄冈北部以及孝感东部等地15:00 50 m风场的经向分量对本地臭氧高值影响较大。     

武汉市夏季大气挥发性有机物实时组成及来源

利用在线监测仪器获取了武汉市2019年6～7月环境大气中102种挥发性有机物（VOCs）小时浓度数据.观测期间ρ（VOCs）范围为24.9～254μg·m^-3,平均值为（67.7±32.2）μg·m^-3.依据臭氧浓度标准,将观测期间划分为清洁日和污染日,对比分析清洁日和污染日气象条件、 VOCs浓度、组成、臭氧生成潜势和来源差异.污染日NO_x、 CO和VOCs的平均值分别超出清洁日34.9%、 25.0%和27.8%.污染日烷烃、烯烃、芳香烃和含氧VOCs分别比清洁日高40.7%、 39.5%、 26.9%和21.5%.污染日总臭氧生成潜势为（102±69.6）μg·m^-3,超出清洁天33.5%.污染日液化石油气燃烧、工业排放、机动车排放、天然源和溶剂使用的平均贡献率分别比清洁日低3.4%、 2.5%、 0.2%、 1.3%和1.4%,油气挥发源平均贡献率比清洁日高8.8%.机动车排放源和油气挥发源的日变化均呈现早晚高、午后低的特征,与早晚高峰排放有关;LPG燃烧的日变化与餐饮油烟排放变化一致.浓度...     

基于随机森林模型的武汉市城区大气PM2.5来源解析

基于2019年12月～2020年11月期间武汉市城区大气PM_2.5及其主要化学组分（碳质组分、水溶性离子和元素组分）的在线监测数据,分析武汉城区大气PM_2.5的污染特征,并利用主成分分析方法和随机森林模型,对PM_2.5进行来源解析．结果表明,武汉市大气ρ(PM_2.5)冬季最高,为（61.33±35.32）μg·m^-3,而夏季最低,为（17.87±10.06）μg·m^-3．其中碳质组分以有机碳为主,年均值为（7.27±3.51）μg·m^-3,离子组分中ρ（NO₃^-）、ρ(SO₄^2-)和ρ（NH₄⁺）最高,年均值分别为（11.55±3.86）、（7.55±1.53）和（7.34±1.99）μg·m^-3,元素组分中ρ（K）、ρ（Fe）和ρ（Ca）最高,年均值分别为（752.80±183.9...     

湖北臭氧分布特征及其管控措施

采用地面站点观测、卫星观测以及UWCM 0-D箱子模型模拟的方法研究湖北2013—2015年臭氧时空分布特征,并探讨其管控措施。从地面站点观测看出,时间分布上,这3年臭氧年平均浓度经历先下降后上升的过程,总体呈上升趋势,而二氧化氮年平均浓度则呈现持续下降的趋势;空间分布上,湖北各区域臭氧浓度分布不均匀,呈现东高西低的递减分布趋势。从卫星观测数据看出,2015年湖北的臭氧柱浓度高于2013、2014年同期。从空间分布来看,臭氧的柱浓度是从东北到西南、从省外到省内逐渐递减,因此推测,除了本地生成,湖北的臭氧有一部分是来源于省外传输。最大臭氧生成量法显示,烯烃(乙烯和丙烯)对湖北夏天臭氧生成量的贡献远大于其他挥发性有机化合物。箱子模型模拟的结果显示,湖北应该通过控制挥发性有机化合物的排放来降低臭氧生成速率,控制氮氧化物反而使臭氧生成速率提高。     

燃煤工业锅炉排放二氧化硫对大气的污染及工业固硫型煤的应用

本文论述了我国燃煤工业锅炉排放ＳＯ２对大气污染的状况及发展趋势,以及应用工业固硫型煤控制燃煤工业锅炉对大气的污染。燃煤工业锅炉燃烧工业固硫型煤时,可明显地降低ＳＯ２和烟尘的排放量,并节约煤炭。在当前及今后相当长的时期内,推广和发展工业固硫型煤,是防治燃煤工业锅炉大气ＳＯ２污染的一条投资少、见效快、简便易行的实用措施,其经济效益及环境效益相当可观。