气旋活动对福岛核污染物扩散影响的模拟研究

基于拉格朗日粒子扩散模式FLEXPART-WRF,根据Stohl推导的日本福岛第一核电站核事故(下称福岛核事故)发生后40d内的137 Cs排放量数据,对核污染物在中尺度区域的扩散传输进行数值模拟研究,并选取近5年3次典型气旋个例(北方气旋、南方气旋和缓慢移动气旋)进行敏感性试验,以分析不同气旋系统对污染物扩散的影响.结果表明:福岛核事故发生后,受中纬度西风带影响,核污染物主要向东部太平洋方向扩散;核事故发生后的5d,受北方气旋和日本南部局地中尺度气旋2次气旋过程的影响,核污染物对日本本土部分地区影响较大,但影响时间不长.典型气旋个例的敏感性模拟试验结果表明:北方气旋和南方气旋均可使核污染物对日本本土造成一定的影响,但由于气旋移动速度较快,影响日本岛的时间较短,沉降量也较小;当出现缓慢移动气旋影响日本和周边地区时,可致污染物影响日本岛的时问延长,并直接进入东亚大陆.     

汾渭平原PM2.5浓度的影响因素及空间溢出效应

基于实时监测和遥感反演数据,利用空间自相关分析和空间回归分析等方法,探讨了汾渭平原2015~2017年PM_2.5浓度时空变化规律和影响因素,揭示了各因素的空间溢出效应.结果表明：（1）2015~2017年汾渭平原PM_2.5浓度逐年上升,主要由采暖期（11月~次年3月）的快速上升引起,非采暖期（4~10月）年际变化不大.（2）PM_2.5月均浓度变化曲线呈底部宽缓的U型,采暖期PM_2.5污染明显高于非采暖期,超标天数占全年总超标天数比例由2015年的75.0%上升到2017年的83.4%.（3）2015~2017年,除铜川和三门峡外,各城市PM_2.5浓度都有不同程度的上升.咸阳至运城间的平原地区和洛阳盆地污染最严重,已形成连片的高污染区域,且区域内城乡差异小.临汾及其上游平原地区其次,但主要分布在城镇,城乡差异较大.（4）空间回归分析表明,汾渭平原PM_2.5浓度有显著的空间溢出效应.年均气温、城镇化率、能源消费指数和年均人口不仅与本地PM_2.5浓度有显著的正相关,而且会加重邻近地区PM_2.5污染.年降水量和地形起伏度则不仅与本地PM_2.5浓度有显著的负相关,而且能降低邻近地区PM_2.5浓度.风的传输作用能加重本地PM_2.5污染,植被覆盖度能消减本地PM_2.5浓度,但其间接效应都不显著.     

气象因素和前体物对中国东部O3浓度分布的影响

采用重心模型、空间自相关分析和地理探测器,研究了2016年中国东部O₃浓度的时空变化规律,揭示了气象因素和前体物对中国东部O₃浓度空间分布格局及其演变的影响.结果表明：（1）O₃浓度变化可分为3个阶段：1~3月为低值上升阶段、4~9月为高值波动阶段、10~12月为低值下降阶段,O₃污染主要发生在高值波动阶段,超标天数占全年的96.0%.（2）气象因素是影响O₃年均浓度空间分布格局的主导因素,受降水、相对湿度南高北低和日照时数北高南低的影响,O₃年均浓度总体呈北高南低的态势;前体物对O₃年均浓度分布也有显著影响,是城市群核心城市形成局部O₃污染中心的原因.（3）O₃月均浓度分布格局经历了由北高南低到南高北低的演变过程,1~6月O₃浓度总体重心和高值重心向北迁移,6月达到最北,北高南低的特征最强,环渤海地区成为O₃污染最严重的区域;7~12月,O₃浓度总体重心和高值重心向南迁移,12月达到最南,O₃浓度分布格局演变为南高北低.3~9月雨季期间,O₃浓度分布主要受降水和相对湿度的影响,其余时间主要受气温的影响.（4）前体物对O₃浓度分布的影响主要通过气象条件实现,气温越高,光化学反应越强,前体物的正向影响力越大;气温越低,光化学反应越弱,NO_x、CO、SO₂等化学性质活跃的前体物对O₃可能起消耗作用.     

陕西靖边统万城建城时期地表物质成因与自然环境

为查明距今约1600年的统万城建城时期的自然环境和该古城是否建在风沙沉积之上这一长期争议的问题,对6个钻孔剖面样品进行粒度和X-射线衍射等分析。结果表明：城墙内外地表之下均为湖泊沉积,沉积物特点与风沙沉积物显著不同,主要表现为以下五个方面：（1）沙层含有褐黄色针铁矿;（2）有多个深灰色沉积层;（3）沙层中粗砂含量显著大于风积沙层;（4）沙层中粒度成分的分选性比风积沙层明显差;（5）细粒斑点中Fe₂O₃与Al₂O₃含量比风沙沉积物高。本文获得的证据充分表明,在统万城建城前后,该区自然环境较好,普遍分布的是由湖积物组成的高平地,统万城建在湖积沙层之上。统万城建城时期基本没有发生沙漠化,沙漠化发生在建城之后的一定时期。     

基于网格的长三角PM2.5分布影响因素及交互效应

基于遥感反演数据,研究了2016年长三角地区PM_2.5浓度空间分布特征,从气象因素、地形、植被和大气污染物排放清单等方面选取评价因子,以0.25°×0.25°网格为评价单元,利用GAM模型研究了长三角PM_2.5空间分布的影响因素及交互效应.结果表明：①长三角PM_2.5浓度总体呈北高南低、西高东低的分布态势,但以南北向差异为主.长三角南部PM_2.5浓度多低于35 μg·m^-3,PM_2.5超标零星出现在城镇周围,呈孤岛状分布.北部PM_2.5浓度多超过35μg·m^-3,PM_2.5污染多呈连片状分布.②长三角PM_2.5浓度分布具有显著的正的空间自相关性,高高集聚区集中分布在长三角北部,低低集聚区集中分布在南部.③ GAM模型分析表明,地形起伏度、气温和降水量对PM_2.5浓度主要呈负向影响;污染物排放量主要呈正向影响;风速<2.5 m·s^-1时影响不显著,风速≥2.5 m·s^-1后有显著的负向影响.地形起伏度、气温和降水量南高北低是造成长三角PM_2.5北高南低的重要原因,风速东高西低是造成长三角PM_2.5浓度东西向差异的原因之一.④除地形起伏度-PM_2.5排放量外,其余因素两两间的交互项均通过了显著性检验,对PM_2.5分布有显著的交互效应.     

长三角城市群臭氧浓度的时空分异及驱动因素

运用克里金插值、空间自相关分析、冷热点分析和地理探测等定量分析方法，对长三角城市群2015~2017年O3浓度的时空分异特征及驱动因素进行了探讨。结果表明：（1）2015~2017年长三角城市群O3浓度呈上升趋势，O3日最大8 h滑动平均值第90百分位数平均浓度由149 μg/m3上升到166 μg/m3，平均超标率由9.3%上升到12.1%，以O3为首要污染物的天数占超标总天数的比例由32.3%上升到46.4%。（2）受气温和降水量年际波动的影响，各年份O3月均浓度变化曲线形状不同。但O3超标都主要发生在4~9月，超标天数分别占2015、2016、2017年的88.3%、98.2%和97.0%。（3）由于安徽O3浓度快速上升，长三角城市群O3浓度空间分布格局由东高西低演变为北高南低，且同质化增强、异质性减弱。（4）随着O3浓度的上升，O3浓度热点区由环太湖地区向南京都市圈扩展，冷点区在安徽有明显收缩。（5）地理探测表明，长三角城市群O3浓度空间分异主要受经济规模、城市化和排放源等社会经济因素驱动，且均呈正向影响。自然因素中的降水量和风速呈负向影响，分别对O3有显著的清除和扩散作用。     

中国城市O3浓度时空变化特征及驱动因素

基于2015～2017年O_3浓度监测数据,采用克里金插值、空间自相关分析、热点分析和地理探测器等方法,研究了中国城市O_3浓度的时空变化特征及驱动因素.结果表明:①2015～2017年中国城市O_3污染逐年加重,年评价指标超标城市由74个增加到121个,平均超标天数比例由5. 2%上升到8. 1%.②O_3污染主要发生在4～9月,超标天数占全年总超标天数的87. 5%～95. 3%. 5～7月O_3浓度上升最快、污染最严重,超标天数比例由2015年的10. 6%上升到2017年的20. 5%,2017年83. 0%的中度污染和91. 0%的重度污染发生在5～7月.③华北平原O_3浓度的持续上升,已将京津冀和长三角地区O_3高污染区连成一片,形成了包括环渤海地区、中原城市群、长三角城市群、山西、关中地区和内蒙古中部集中连片的O_3高污染区,是我国O_3污染最严重的区域.珠三角、成渝城市群和华东地区南部O_3浓度上升也较快,成渝城市群的核心城市已初步形成我国新的O_3污染中心.④O_3浓度空间集聚性逐年增强,年度热点主要分布在华北平原和长江中下游地区,冷点主要分布于东北、西南及华南地区.⑤地理探测器分析表明,气象、工业化、城市化因素和O_3前体物排放量因子对O_3浓度分布均有显著驱动作用,但不同地区O_3浓度的驱动因素存在差别,同一因子在不同季节的驱动作用也不尽相同.     

长江经济带空气质量的时空分布特征及影响因素

基于2015~2018年空气质量实时监测数据，研究了长江经济带AQI的时空变化特征，从大气污染物排放量和气象因素两方面选取评价指标，利用地理探测器揭示了长江经济带AQI分布的影响因素及其季节变化.结果表明：2015~2018年长江经济带空气质量总体趋于改善，平均超标率由19.8%降至16.2%，除O₃超标率上升外，其余常规监测指标均有不同程度的下降.2017年开始O₃的超标率超过PM₁₀，成为长江经济带仅次于PM_2.5的大气污染物.AQI月变化曲线大体呈U型，具有冬春高、夏秋低的特点.长江经济带空气质量改善主要体现在冬、秋两季，O₃浓度的上升使夏季空气超标率上升，春季变化不大.AQI和空气超标率总体呈东高西低、北高南低的分布特征，其中上海、江苏、安徽中北部和浙江北部污染最严重，湖北中部和成渝地区其次，云南、贵州和四川西部空气质量良好.春夏季AQI的差异主要表现为东西向，秋冬季则主要表现为南北向.污染物排放量因子对长江经济带AQI分布有显著的正向影响，气象因子的影响方向则随季节变化而变化.全年和春、秋、冬3季AQI的分布格局主要由大气污染物排放量决定，夏季气象因子的影响力则更大.     

长江经济带PM2.5分布格局演变及其影响因素

2000年以来,长江经济带高强度的人类社会经济活动引发了严峻的环境污染问题,灰霾污染尤为严重.研究该区域PM_(2.5)浓度的时空格局与影响因素是落实新发展理念、推进区域大气污染综合防治的迫切需要.本文基于遥感反演数据,研究了2000～2016年长江经济带PM_(2.5)浓度分布格局的演变过程,利用地理加权回归模型揭示了自然和社会经济因素对其影响的时空非平稳性.结果表明:①PM_(2.5)浓度分布总体表现为东高西低,且城市群污染特征明显.②以2007年为界, 2000～2016年PM_(2.5)年均浓度经历了逐年上升和波动下降的过程,年均浓度由27.2μg·m~(-3)上升至44.1μg·m~(-3)后, 2016年降至33.6μg·m~(-3).污染范围则先由长三角城市群、长江中游城市群和成渝城市群核心区域向四周快速扩展, 2007年后开始往回收缩.③空间自相关分析表明,PM_(2.5)浓度分布有显著的正空间自相关性,热点持续稳定地分布在上海、江苏、安徽中北部、浙江北部和湖北中部,冷点分布在云南、四川西部和南部及贵州西部.④自然因素与社会经济因素对PM_(2.5)浓度分布的影响具有时空差异性.其中社会经济因素主要呈正向影响;自然因素中,降水量主要呈负向影响,其余因子的影响大小和作用方向均随着时间和空间的变化而变化.