2010年广州亚运会期间灰霾天气分析

使用广州地区气象资料,重点研究了 2010 年广州亚运会期间的灰霾天气特征. 结果发现,2010 年 11 月广州出现灰霾天气 5 d,较近年平均水平明显偏少,但 2008—2010 年的污染气象条件分析表明,2010 年的扩散条件较 2008 和 2009 年均较差,说明 2010 年广州亚运会前期的各项减排措施取得了明显成效. 作为对照,自 20 世纪 80 年代初开始,广州地区的能见度急剧恶化并导致灰霾天数增加,每年 10 月至次年 4 月的旱季灰霾天数较多,改革开放以来,每年 11 月份的灰霾天气大幅增加,并于 1994 和1999 年分别出现了最多的17 d. 2000 年以后,11 月份灰霾天气最多为 12 d,出现在 2005 年; 最少为 3 d,分别出现在 2002 和 2003 年. 广州市空气质量逐年恶化的趋势不容乐观,珠江三角洲复合型新型空气污染日趋严重的态势非常严峻; 且区域性特征明显,治理难度加大; 广州周边的佛山、清远、东莞、江门的灰霾天气都比广州多,对广州治理灰霾天气形成了压力. 因而 2010 年 11 月灰霾天气的明显减少,更说明区域联动、机动车单双号限行、重点工业污染源调控、严控垃圾秸秆焚烧等减排措施效果明显.     

东莞地区PM2.5湿清除的观测研究

通过对东莞市2013—2017年降水、PM_2.5观测数据统计研究发现,降雨及PM_2.5浓度存在负相关关系,降雨对PM_2.5具有一定的清除效果.PM_2.5浓度下降的降水过程有376次,浓度上升的降水过程有333次,部分降水过程浓度出现明显反弹,应与气溶胶再悬浮机制有关.在所有PM_2.5初始浓度低于40 μg·m^-3的个例中,浓度下降的个例占比约49.4%,而当PM_2.5初始浓度高于40 μg·m^-3时,浓度下降的个例占比约71.2%,说明PM_2.5粒子数量较多时,雨滴对粒子的捕获能力较强,降雨前PM_2.5的初始浓度可以作为判断降雨后PM_2.5浓度是否下降的预报依据.雨强小,也是造成雨后PM_2.5浓度反弹的原因.对于有效清除个例,雨强与清除率存在正相关关系,雨强越强,整体的清除作用有所加强.降水持续时间是影响PM_2.5清除作用的重要因素,持续时间超过6 h的小雨降水过程能达到40%的清除率效果,中雨以上降水过程持续时间越长,PM_2.5的清除效果越好.在浓度反弹的个例中,在低的初始浓度条件下,降水强度与降水持续时间对PM_2.5浓度反弹影响均较小,在初始浓度大于30 μg·m^-3的条件下,平均反弹幅度收窄,初始浓度的增加,使得雨滴与颗粒物之间的碰并作用加强,降水强度的增大,使这种碰并作用进一步加强,进而制约了PM_2.5浓度反弹的幅度.降雨末期,细粒径颗粒物数浓度回升明显,小雨滴蒸发使细粒子脱离再次在空中悬浮,是造成雨后颗粒物浓度出现回升的主要原因.     

电化学灭菌的试验研究

对生活饮用水的电化学灭菌过程进行了试验研究。结果表明电解过程能完全杀灭水中细菌。经电解灭菌处理后的水具有一定的持续杀菌能力。研究结果显示了电化学灭菌在小型水系统中的应用潜力     

不同酸性气体及相对湿度对海盐氯损耗过程的影响

使用在广州南村站、深圳竹子林站及西涌站的MARGA仪器实测资料,分析了不同酸性气体及相对湿度对海盐氯损耗过程的影响.在分析深圳竹子林站、西涌站的海盐氯损耗中发现,竹子林站氯损耗平均为48.0％,西涌站海盐氯损耗平均为56.9％,氯损耗的峰值一般出现于下午14时.西涌站、竹子林站和广州南村站酸性气体和碱性气体均以HNO2、SO2、NH3为主,但各站点的比例分布不同,西涌站以HNO2最多(42％),SO2(32％)次之;竹子林站以NH3与SO2为主,百分比分别为36％和34％;广州南村站以SO2为主(58％),NH3次之(20％);而三站HNO3所占比例很小,均为7％.另外,分析了HCl的来源,主要关注了海盐粒子中的NaCl与HNO3反应、NH4Cl的挥发及H2SO4与NaCl的反应这3个来源,发现西涌站与竹子林站HCl和HNO3之间的线性关系较好(R2西涌=0.689,R2竹子林=0.594),说明西涌站与竹子林站的HCl主要来源于NaCl与HNO3反应过程中Cl被HNO3置换而成;而广州南村站二者线性关系较差(R2南村=0.295),说明还存在其他的损耗机制.在研究相对湿度对氯损耗的影响中发现,相对湿度低时氯损耗更容易发生.     

环首都圈霾和雾的长期变化特征与典型个例的近地层输送条件

为了研究环首都圈京津冀晋4省市霾和雾的长期变化特征与典型个例的近地层输送条件,使用京津冀晋长期气象资料和高分辨率自动气象站资料,分析了环首都圈霾和雾天气的长期变化趋势,与使用矢量和算法分析典型个例气流停滞区的形成过程.结果表明,在1950—1960年代,环首都圈京津冀晋4省市霾日非常少,1970年代开始增多,1980年代以后明显增多,并形成几个霾日集中区,比较明显的是邯郸-邢台-石家庄-保定-北京-天津的带状分布,还有太原及以南的带状分布,最为严重的情况出现在1996—2000年,2000年以后有一定减少.北京1950年代霾日比较多,最多达到1年有160 d以上霾日,与同期沙尘天气偏多相关联,随着在首都周边地区的大规模植树造林,到1967年,霾日已经减少到1年不足10 d,1970年代以后北京的能见度急剧恶化导致霾日迅速增加,到1980年代初增加到220 d以上,一直到1999年前后北京的霾日维持在每年160~200 d左右;2000年以后到北京奥运会前后,霾日持续下降,到2010年霾日仅有56 d,2012年有所反弹,增加到91 d.北京及华北地区霾日季节分布突出的特点是除去采暖季有较多的霾日外,在盛夏季节霾日也明显多,集中出现在6—9月,尤其是盛夏季节的7—8月,与所谓的桑拿天同期出现,这与全国大部分城市的变化趋势完全不同.霾过程的发生和矢量和的大小存在较为明显的正相关关系.霾过程中,在华北平原均出现明显的气流停滞区,区域矢量和很小,不利于空气中污染物的水平扩散;清洁过程时华北4省市尤其是北京地区受明显的西北气流影响,风矢量和为较一致的偏北方向,水平扩散条件较好,较利于污染物的扩散,对应同期能见度较高.京津冀西侧、北侧靠山、东邻渤海,尤其是北京小平原三面环山.太行山、燕山和军都山形成的"弓状山脉"对冷空气活动起到了阻挡和削弱作用,导致山前暖区空气流动性较小形成气流停滞区、污染物和水汽容易聚集从而有利于霾和雾的形成.由于受太行山的阻挡和背风坡气流下沉作用的影响,使得沿北京、保定、石家庄、邢台和邯郸一线的污染物不易扩散,形成一条西南-东北走向的高污染带,华北平原偏南气流的弱辐合作用和也加重了北京的污染.山西省的高浓度污染物亦在低空偏南气流输送下沿桑干河河谷和洋河河谷以及滹沱河-拒马河河谷向北京输送.河北中南部与山西诸河谷的累积污染带叠加近地层输送流场是造成北京严重霾天气过程的重要原因之一.     

东莞与帽峰山黑碳气溶胶浓度变化特征的对比

将东莞(海拔30m,位于平原地区)与帽峰山(海拔550m,位于山地地区)的黑碳气溶胶(BC)浓度进行对比,结果表明,东莞地区BC浓度年均值为5.27mg/m3,帽峰山BC浓度值为2.43mg/m3,两个站点的浓度都比位于珠三角核心区的南村站浓度(8.42μg/m3)低.雨季,东莞与帽峰山BC浓度的日变化特征在中午呈现反位相,这是因为两站近地层受上升气流控制,热对流把地面的BC气溶胶带至高空,地面浓度下降,东莞出现谷值,而高空有了地面的垂直输送补充,帽峰山出现峰值.旱季,华南地区受高压控制,微弱下沉气流对于BC的垂直输送不利,BC的扩散以平流扩散为主,两地日变化情况相近.此外,受BC源远近的影响,东莞的逐月变化(标准差为0.60μg/m3)大于帽峰山(标准差为0.14 μg/m3).通过分析BC吸收系数的波长幂指数α探讨可能的污染来源,发现两地的α值均接近于1,说明两地BC的污染来源相同,均来自于化石燃料的燃烧.     

三种霾日统计方法的比较分析——以环首都圈京津冀晋为例

为了研究单次值法、日均值法、14时值法3种常用的霾日和轻雾(雾)日统计结果的异同,以环首都圈京津冀晋四省市为例进行了比较.华北地区霾日用3种方法统计的过去60余年霾日的区域分布表明,3种方法统计的霾日是单次值法日均值法14时值法,大致是1:0.54:0.45的关系,但区域分布趋势比较相似.典型城市霾日的长期变化趋势大都十分相似.而轻雾(雾)日的长期变化趋势表明,用单次值法统计的明显偏多,且有长期下降趋势;而用日均值法与14时值法统计的轻雾(雾)日无大差别,且没有明显的长期变化趋势,反映了年季和年代季的气候波动.从长期季节变化趋势来看,3种统计方法的结果除日数的差别外,季节分布特征比较类似.一个突出的特点是除去采暖季有较多的霾日外,在盛夏季节霾日也明显多,集中出现在6~9月,尤其是7~8月,与桑拿天同期出现,这与全国大部分城市的变化趋势完全不同.是华北地区的特有现象.用单次值法统计霾日,将包括所有的霾过程,即大范围持续时间长,且与一定天气系统与近地层扩散条件相关连的霾,及在稳定的晴朗夜间由于辐射降温,使相对湿度升高而导致能见度下降形成的霾.用日均值法,则可能更多的显示长时间大范围的霾天气过程;而使用14时法,则对早晚因湿度增加降低能见度出现的霾天气漏记,突出长时间大范围的霾天气过程.     

台风对沿海城市细粒子中海盐气溶胶的影响

台风作为发生、发展于海洋的天气系统,其对沿海城市海盐气溶胶的影响究竟如何值得探究.利用2011年第17号强台风"纳沙"影响深圳期间的深圳气象局竹子林大气成分站的MARGA(Monitoring Instrument for Aerosols and Gases)数据,研究了期间台风对深圳PM_(2.5)中海盐气溶胶(以下简称海盐气溶胶)的影响.结果发现,受台风外围下沉气流的影响,各气溶胶成分的浓度均有明显的增加.台风降水前的大风对各种气溶胶(含海盐、非海盐气溶胶)的清除作用非常显著,而台风降水期间PM_(2.5)中的海盐气溶胶浓度呈现快速上升趋势,最大浓度可达4.39μg·m~(-3).台风降水期间的海盐气溶胶也呈现出一定的老化状态,氯损耗平均值为32.20%,海盐气溶胶的老化程度低于台风降水前和台风降水后的老化程度.尽管台风降水时海盐气溶胶的贡献率有显著增加,气溶胶海洋属性加强,但总体而言海盐气溶胶对深圳地区PM_(2.5)化学组分的贡献非常低.     

粤港细粒子(PM2.5)污染导致能见度下降与灰霾天气形成的研究

为了研究珠三角地区细粒子气溶胶的环境效应,使用粤港地区长期气象资料和珠三角大气成分站网高分辨率资料,结合卫星遥感AOD结果,分析了珠三角地区由于细粒子(PM2.5)污染导致能见度下降与形成灰霾天气的长期变化趋势.结果表明,近年来珠江三角洲地区的气溶胶污染日趋严重,气溶胶云一年四季都可以出现,且长期稳定存在,重污染区位于珠江口以西的珠江三角洲西侧.灰霾天气主要出现在10月至次年4月.灰霾导致能见度恶化.自20世纪80年代初开始,该地区的能见度急剧恶化,灰霾天气显著增加,其中有3次大的波动,分别代表珠江三角洲经济发展相伴随的粗颗粒气溶胶污染、硫酸盐+粗颗粒气溶胶污染、光化学过程的细粒子+硫酸盐和粗颗粒气溶胶的复合污染时期.雾和轻雾造成的低能见度的长期变化趋势,没有由于人类活动影响或经济发展影响带来趋势性变化,其波动主要反映了气候波动固有的年际和年代际变化.珠江三角洲能见度的恶化主要与细粒子关系比较大,PM10有一半年份的年均值超过国家二级标准的年均值限值(70μg·m-3),而PM2.5年均值全部年份都超过国家二级标准的年均值限值(35μg·m-3),尤其是有些年份的年均值浓度超过标准限值的2倍,细粒子浓度甚高.另外,近年PM2.5占PM10的比重非常高,可达51%～79%,黑碳气溶胶浓度非常高,月均值达到5.0～9.1μg·m-3.和20余年前的资料相比较,细粒子在气溶胶中的比重有明显增加.因而在目前粤港地区的气溶胶污染中,主要是细粒子的污染,尤其是黑碳气溶胶污染严重.     

三种霾日统计方法的比较分析

为了研究单次值法、日均值法、14时值法3种常用的霾日和轻雾(雾)日统计结果的异同,以环首都圈京津冀晋四省市为例进行了比较.华北地区霾日用3种方法统计的过去60余年霾日的区域分布表明,3种方法统计的霾日是单次值法>日均值法>14时值法,大致是1:0.54:0.45的关系,但区域分布趋势比较相似.典型城市霾日的长期变化趋势大都十分相似.而轻雾(雾)日的长期变化趋势表明,用单次值法统计的明显偏多,且有长期下降趋势;而用日均值法与14时值法统计的轻雾(雾)日无大差别,且没有明显的长期变化趋势,反映了年季和年代季的气候波动.从长期季节变化趋势来看,3种统计方法的结果除日数的差别外,季节分布特征比较类似.一个突出的特点是除去采暖季有较多的霾日外,在盛夏季节霾日也明显多,集中出现在6~9月,尤其是7~8月,与桑拿天同期出现,这与全国大部分城市的变化趋势完全不同.是华北地区的特有现象.用单次值法统计霾日,将包括所有的霾过程,即大范围持续时间长,且与一定天气系统与近地层扩散条件相关连的霾,及在稳定的晴朗夜间由于辐射降温,使相对湿度升高而导致能见度下降形成的霾.用日均值法,则可能更多的显示长时间大范围的霾天气过程;而使用14时法,则对早晚因湿度增加降低能见度出现的霾天气漏记,突出长时间大范围的霾天气过程.