东南沿海生物气溶胶的扩散模拟研究

将沿海扩散模式OCD与区域输送模式相嵌套,集成在区域空气质量模拟系统RegAQMS中,由天气研究和预报模式WRF提供气象场,大气边界层模式计算湍流场和边界层特征参数,并引入生物气溶胶的干湿沉积、生物学衰变、温度和湿度衰减、紫外辐射衰减等过程,使得RegAQMS具备模拟生物气溶胶浓度分布的能力.利用改进后的RegAQMS,以2008年7、8月为例,针对东南沿海地区,进行了口蹄疫病毒生物气溶胶扩散有关物理和生物过程的敏感性试验,对地面口蹄疫病毒浓度进行模拟和风险等级评估.敏感性试验表明,考虑干湿沉积、温度、湿度和生物学衰减过程之后,7、8月地面病毒平均浓度(≥0.01μg.m-3的网格点平均)分别减小61.9%和65.6%,污染区面积分别减小25.6%和50.1%,温度衰减是影响夏季病毒浓度的最主要过程,生物学衰减和干湿沉积也起着较大的作用,湿度衰减的影响很小.风险和感染评估结果表明,在与前人研究类似的源释放条件下,研究区域大部分为低等风险区和安全区,高等风险区以上的面积较小,呈条状分布在两个主要风频的下风向,7月和8月的风险区面积分别占整个区域面积的61.6%和54.2%,感染区面积占整个区域面积的不到1%.受海洋大气和海峡地形作用的影响,流场规则、日风向变化和水平湍流强度小,这些是引起病毒较高传播风险和感染的主要原因.     

湿式旋转溶蚀器对二氧化硫吸收效率和测量干扰的评估

利用大气细颗粒物水溶性离子在线监测仪(Marga 1S)分别与API 100E和Thermo 43i同时测量环境空气和二氧化硫(SO2)标气,进而评估了湿式旋转溶蚀器对SO2吸收效率及其测量干扰.研究结果显示,基于API 100E和Marga 1S测得的2017年南京市环境空气SO2浓度分别为(17.1+7.7)μg·m-3和(9.6±5.9)μg·m-3,Marga 1S较API 100E低43.8％,当API 100E监测SO2浓度低于25 μg·m3时,API 100E和Marga 1S的相对误差较大,秋、冬季Marga 1S测量结果与API 100E最为接近,夏季Marga 1S测量结果偏低;基于实验室研究发现,Marga 1S和Thermo 43i的相关系数r为0.999,相关性较好,Marga 1S的测量结果偏低,与环境空气结论一致.湿式旋转溶蚀器对SO2吸收效率为82.1％-91.7％,随着SO2浓度逐渐升高,湿式旋转溶蚀器的吸收效率逐渐升高,60 μg·m3附近时吸收效率趋于稳定.高浓度SO2条件下,颗粒态中SO42-残留率介于0.43％-1.34％之间,高浓度SO2对颗粒物SO42-组分监测影响较小.     

突发性大气污染事件数字化动态应急预案系统及其应用

针对近些年频繁发生的突发性大气污染事件,构建了数字化动态应急预案系统。该系统由基础信息数据库、气象环境模式与健康风险评估系统、数字化动态应急预案三部分组成,并利用地理信息系统将三者有机结合,将事故基本信息、事故发展预测及救援状况直观、动态地展现在系统界面,使应急行动得以及时、高效地展开。实地外场综合应急演习证明,该系统技术路线稳定畅通,运行高效,功能强大,具有较好的可行性和实效性。     

北京地区不同时段平均PM2.5浓度与MODIS气溶胶光学厚度相关性分析

利用2014年北京市12个空气质量监测站的逐小时PM_(2.5)地面观测资料,以及Terra和Aqua卫星的MODIS气溶胶光学厚度(AOD)产品,在时间和空间数据匹配的基础上,研究了PM_(2.5)的5 h(10:00—14:00)和24 h(0:00—23:00)两种时段平均浓度及两颗卫星平均AOD的时空分布特征,并建立了AOD与不同时段平均PM_(2.5)浓度之间的回归模型.结果表明:PM_(2.5)的5 h平均浓度和24 h平均浓度值均在城区高、郊区低,最低值位于定陵站;匹配后逐时PM_(2.5)浓度的日变化呈"双峰型",最低值出现在下午,但北京西北部郊区的定陵和昌平镇站因局地山谷风环流和外部排放源的影响,其"双峰型"波动趋势较城区站偏弱,最低值出现在上午;AOD的空间分布特征与PM_(2.5)浓度分布一致,但在郊区由于污染水平分布不均,卫星采集的样本可能来自于周围的清洁大气,导致AOD的最小值在郊区站点明显低于城区站点;两颗卫星平均的AOD与5h PM_(2.5)平均浓度的决定系数高于AOD与24 h PM_(2.5)平均浓度的决定系数;AOD与PM_(2.5)的相关系数在城区高于郊区,郊区排放源分布不均和强的局地系统性环流是造成其相关系数低的重要原因.     

PM_(2.5)和PM_(2.5~10)资料同化及在南京青奥会期间的应用试验

建立了面向PM_(2.5)和PM10观测资料的三维变分同化系统,并在南京地区青奥会期间进行了同化和预报试验.同化系统的控制变量为PM_(2.5)和PM_(2.5~10)(PM10中扣除PM_(2.5)后剩余部分),利用南京地区2014年8月的WRF-Chem模拟结果,估计了PM_(2.5)和PM_(2.5~10)的背景误差协方差,发现在水平和垂直方向上PM_(2.5)的相关系数随距离的衰减均小于PM_(2.5~10),这可能与PM_(2.5)粒径小、生命史长,在大气中传播地更远有关.利用南京及周边区域的134个监测站PM_(2.5)和PM_(10)逐时观测资料,对青奥会期间(2014年8月16~28日)进行滚动同化和预报试验,并利用模式最内层观测资料进行检验分析,结果表明同化对初始场有显著改进,PM_(2.5)和PM10的相关系数均提高53%以上,均方根误差降低55%以上,平均偏差则降低了90%左右;同化试验对其后的预报场也有明显改进,正效应可以持续到20h以后,模式对PM10的预报效果好于PM_(2.5).     

突发性泄漏事件大气环境与健康风险评估系统研究

针对近些年频繁发生的突发性泄漏事件,为了能快速应急响应以降低事故的伤害程度,构建了突发性泄漏事件大气环境与健康风险评估系统.该系统以广泛应用的重气扩散模型SLAB以及最佳毒物伤害准则AEGLs为基础,将两者有机结合,可以实时有效地给出毒物事故性泄漏所造成的致死、致残、致伤等伤害区域分布以及各区域的最大半宽、最大纵深和面积统计量.针对事故的泄漏方式、泄漏物质、持续泄漏时间和气象条件等因子进行了一系列敏感性试验.分析表明,事故性泄漏的伤害区域分布几乎不受泄漏方式、环境温度、相对湿度的影响,而主要取决于泄漏物质、持续泄漏时间、环境风速和环境稳定度等因素.     

南京某典型化工园区春季VOCs污染特征和臭氧生成潜势分析

利用2020年3月28日—5月3日南京某典型化工园区挥发性有机物（VOCs）离线监测数据,分析了园区内VOCs污染特征及臭氧生成潜势（OFP）。结果表明,春季园区φ（VOCs）范围为22.3×10^-9 ~892.6×10^-9,82.1%频率的φ（VOCs）<100×10^-9;VOCs组分占比表现为：烷烃＞含氧挥发性有机物（OVOCs）＞烯烃＞卤代烃>芳香烃>炔烃>有机硫。高体积分数VOCs中烷烃和烯烃占比高于低体积分数VOCs,受园区内部储罐存储、运输、转运等过程产生的油气挥发及石油化工原料、合成材料的生产影响显著。不同时刻φ（VOCs）表现为夜间最高、早晨其次、下午最低的变化特征,这与园区内部VOCs排放累积、大气边界层抬升和大气光化学反应等因素有关。OFP值范围为166.2~6 920.9 ,μg/m³,56.0%频率的OFP<500。     

2015—2017年江苏省秋、冬季空气质量状况

采用2015—2017年秋、冬季江苏省环境空气质量监测数据,从空气质量优良(达标)率、首要污染物、主要污染物浓度分析空气质量现状及特点。结果表明,江苏省秋、冬季空气质量优良(达标)率在60%左右,其中沿海地区空气质量达标率最高(71.1%),西北地区达标率最差(52.2%)。污染日的首要污染物主要为PM 2.5,占比高达91.5%。ρ(PM2.5)/ρ(PM 10)存在地区差异,江苏西北地区扬尘源贡献较大,江苏南部地区的二次颗粒物贡献更明显。ρ(NO2)/ρ(SO2)逐年持续升高,表明大气污染类型从燃煤性污染转变为复合型污染。     

南京城区夏秋季能见度与PM2.5化学成分的关系

为研究南京细颗粒物PM2.5化学成分与能见度的关系,于2011年8月4~17日和2011年10月31日~11月11日在南京城区采集PM2.5样品并分析其化学成分,同时对能见度、PM2.5、相对湿度等进行了同步观测.结果表明:南京城区夏季采样期间的能见度高于秋季,分别约为10.9km、7.5km,低能见度天PM2.5质量浓度较高,能见度与PM2.5的相关系数为-0.75.水溶性离子和总碳分别占PM2.5质量浓度的38%和26%,其中与能见度相关性较显著的是NO3-、SO42-、NH4+、EC.总消光系数的主要贡献者是颗粒物,达98.2%.8月首要消光组分是硫酸铵(NH4)2SO4,占47.0%,有机碳OC和硝酸铵NH4NO3分别占19.2%和14.3%;而11月是NH4NO3、(NH4)2SO4和OC,分别占29.3%、28.7%、26.8%.对不同相对湿度下的能见度和PM2.5化学成分进行拟合.进一步根据WRF/Chem细颗粒物化学成分模拟结果,分别利用拟合关系式和美国IMPROVE关系式,对2011年8月和11月能见度进行计算,与观测对比发现,利用本文拟合关系式计算的能见度结果优于IMPROVE关系式.