2013年北京市PM2.5重污染日时空分布特征研究

根据2013年北京市环境保护监测中心监测的PM2.5数据,系统分析了北京市重污染日PM2.5污染的时空分布特征,并利用克里格插值初步统计了全年和重污染日PM2.5不同浓度区间的国土面积。2013年全市PM2.5年均浓度为89.5μg/m3,重污染日平均浓度为218μg/m3,重污染日主要集中在冬季;PM2.5年均浓度呈现明显的南高北低梯度分布特征,而重污染日空间分布较均匀,南部及城六区存在明显的高污染区,平均浓度在180μg/m3以上;2013年北京市重污染日PM2.5平均浓度为150~250μg/m3,其对应的国土面积约为12 656 km2,PM2.5平均浓度在250μg/m3以上的国土面积约为883 km2,而全年无PM2.5平均浓度在150μg/m3以上所对应的国土面积。     

典型沙尘回流天气过程对北京市空气质量影响的特征分析

利用不同方位监测数据和气象资料,结合后向轨迹模型和激光雷达观测结果,对2011年3月18—21日北京市空气污染过程的天气形势、沙尘输送路径、污染物浓度的变化特征进行了分析.结果表明,这次污染过程主要是由于沙尘在上游沙源地起沙后先直接输送穿过北京,然后停留在渤海湾和朝鲜半岛区域,在渤海弱高压系统作用下,沙尘又回流至北京所致,其中,沙尘回流直接造成北京市空气质量达到重度污染天气.在沙尘回流影响过程中,PM10浓度呈现青龙山-北京市区-八达岭逐步升高的变化特征,国控站点PM10小时浓度持续16 h超过350μg·m-3,最大值达到571μg·m-3.SO2、NO2与PM10的小时浓度表现为同步变化规律,沙尘回流影响时,除了沙尘粒子外,周边地区的人为排放也是一个重要因素.     

2013年1月北京市一次空气重污染成因分析

采用数值模式与观测资料相结合的方式,对北京市2013年1月9日至15日一次空气重污染过程的大气环境背景、气象条件和形成原因进行了初步分析.结果表明,重污染过程期间10日至14日PM2.5平均值为323μg·m-3;重污染过程与当地气象条件密切相关,稳定的大气环流形势为污染的持续提供了大气环流背景,风速较小、湿度较大、边界层较低、持续逆温是造成重污染的主要原因;重污染过程中区域输送对北京PM2.5贡献率在53%~69%之间且存在明显的二次转化,区域输送起着更为重要的作用;气象条件对持续性重污染的形成和破坏起到了关键性的作用,因此需要加强对重污染预警预报研究,以有效预防和控制空气重污染.     

北京市臭氧污染跳变型特征及影响因素分析

基于2016~2022年北京市环境监测和气象观测数据,结合后向轨迹聚类和潜在源区贡献分析北京市臭氧（O₃）污染特征、气象影响和潜在源区.结果表明,2016~2022年北京市共发生41次具有跳变特征的O₃污染过程,平均为5.9次·a^-1,发生时间集中在5~7月,跳变当日（OJD2）较跳变前一日（OJD1）的ρ（O₃-8h）平均值偏高78.3%,峰值浓度偏高78.9%,OJD2区域O₃浓度高值带呈现由南向北推进的特征.北京市跳变O₃污染发生主要原因可归纳为不利气象条件导致的本地积累叠加区域传输影响.跳变型O₃污染发生时具有偏南风频率增加、温度上升、气压降低和降水减少的特征,偏南风频率增加为O₃及其前体物的传输提供条件,在本地高温作用下快速发生光化学反应,叠加降水较少,综合推高OJD2的O₃浓度水平.聚类分析得到6条气团输送路径,OJD2来自偏北方向的气团减少11.2%,来自偏南和偏东方向气团增加6.7%和4.4%,气团以短距离传输为主,偏南和偏东方向对应的O₃浓度较高,对北京污染贡献较大.潜在源区分析揭示OJD2的O₃污染的主要潜在源区是京津冀中南部和东部,贡献了82.6%污染轨迹.跳变型O₃污染区域输送贡献明显,需要加强京津冀区域联防联控．     

沙尘天气对北京市空气质量的影响及其预测预报

概述了北京市沙尘天气的分类、特征、判别方法，总结了2000-2002年沙尘天气对北京市空气质量的影响情况，提出了沙尘天气影响空气质量的短期(1—2d)预报方法。利用该方法预报了2002年4次主要沙尘天气过程，预报结果都比较准确。研究发现沙尘天气年际变化主要是受气候条件年际变化影响，提出根据气候条件年际变化预测来进行沙尘天气年际变化预测的初步方法。     

烟花爆竹燃放对北京市空气质量的影响研究

结合常规污染物浓度和PM_(2.5)化学组分浓度,分析了2015年春节期间烟花爆竹燃放对北京市空气质量的影响。结果表明:烟花爆竹燃放会在短时间内造成严重的大气污染,其中对SO2、PM_(2.5)和PM10的影响最为显著。除夕夜间良乡、官园和怀柔3个监测站点的PM_(2.5)质量浓度峰值分别达730.5、343.4、762.2μg/m~3,为2月17—25日和3月4—8日(观测期间)平均值的5.2、3.1、7.1倍。烟花爆竹燃放对PM_(2.5)组分中的SO_4~(2-)、K+和Cl-的影响最为显著,除夕夜间监测中心点位的SO_4~(2-)、K~+和Cl~-质量浓度峰值分别达92.2、95.6、57.4μg/m~3,为观测期间平均值的4.5、10.5、6.8倍。烟花爆竹燃放产生的气态前体物和NO_3~-、SO_4~(2-)、NH+4、OC等PM_(2.5)二次化学组分在不利的气象条件下会发生化学反应和物理积累,造成PM_(2.5)浓度升高,产生持续性的大气污染。根据各污染物与NH+4的质量浓度比推算得出,除夕、"破五"和元宵节3个时段烟花爆竹燃放对K~+、Cl~-、SO_4~(2-)、SO_2和PM_(2.5)浓度的平均贡献率分别为78.4%、61.1%、37.4%、38.7%和30.1%。     

外来沙尘输送对北京市空气质量影响的预报预警技术初步研究

利用多方位监测数据和气象资料,分析了2010—2011年春季外来沙尘输送对北京市空气质量指数的影响,提出外来沙尘对北京市空气质量级别影响的预报判据。此外,基于NAQPMS模型的沙尘模块,开展数值预报研究,并对北京市2010年3月一次沙尘天气污染过程进行数值模拟试验,结果表明,模拟的PM10浓度值与实测值有较好的一致性。通过判别预报和数值模拟两种预报技术的开展,可以预报沙尘输送影响的空气质量级别、沙尘分布和演变规律,为进一步开展空气质量预报预警和防控沙尘工作打下了很好的科学基础。     

2014年10月上旬北京市大气重污染分析

使用垂直观测、地面观测和PM2.5化学组分观测等手段,对2014年10月上旬北京市一次重污染过程进行分析.结果表明,本次大气重污染发生时北京市近地面后散射激光强度变强,气溶胶消光系数升高,说明污染物在近地面层积累.重污染期间气象要素特征为:风场弱,湿度大,地面受弱气压场控制.从PM2.5浓度变化趋势来看,这次重污染过程大体分为四个阶段:"两个台阶"型的浓度爬升阶段(P1和P2)、高浓度维持阶段(P3)和迅速清除阶段(P4).结合地面观测、遥感反演和PM2.5组分分析可发现,区域传输是导致本次重污染的诱因,其中秸秆焚烧是影响因素之一,随后区域传输和本地污染物排放共同维持并加重了重污染过程.大气氧化剂OX与PM2.5浓度、二次离子浓度均表现出显著正相关性,表明较强的大气氧化性能促进PM2.5浓度增长.     

2015年1月下旬北京市大气污染过程成因分析

采用地面观测和数值模拟相结合的方式,对2015年1月下旬北京市两次PM_2.5污染过程进行分析。研究表明,在第1次过程中PM_2.5浓度经过3个抬升阶段达到峰值,过程前期区域传输的作用明显,随后区域传输和本地污染积累、化学反应共同加重了污染的程度;3个浓度抬升阶段中均出现过PM_2.5浓度“跃升式”增长,且污染水平越重,浓度跃升的幅度越大。第2次过程是一次典型的静风、高湿度下的PM_2.5持续性增长过程,主要是本地污染物积累和发生化学反应二次生成导致的。大气氧化性分析和SOR、NOR分析均验证了对两次污染过程特征和成因的推断。数值模拟结果表明,第1次污染过程中区域传输对不同站点PM_2.5的贡献率在15.2%~68.7%之间;第2次过程区域传输的贡献率在12.8%~46.3%之间。     

北京秋冬季空气严重污染的特征及成因分析

近年来北京大气环境质量达标天数明显增加,但是严重污染日依然占近6个百分点,并且没有明显减少的迹象。弄清严重污染,尤其是秋冬季节(9-12月,1-2月)积累型严重污染的时空分布特征和成因,对于污染预警、污染控制具有重要意义。文章首先分析了2000-2005年秋冬季节北京市大气污染达到4-5级的44个案例,发现该类严重污染具有发生时间连续、空间范围广和垂直散布高等特点。运用追踪过程的诊断分析方法剖析了2004年国庆期间和2005年11月初两个典型严重污染过程,说明了气象因子在秋冬季严重污染发生、持续和结束过程中的主导作用。文中最后给出了44个严重污染日气象条件的统计特征:850百帕温度偏高,可高于月均值5-15℃;海平面气压偏低;低空逆温发生概率大于75%;高湿度发生概率大,地面温露差在0-7.5之间约占80%;各层风速都很小,海平面0-2米/秒,850百帕风速2-16米/秒。