北京2011年10月连续灰霾过程的特征与成因初探

选择2011年北京地区灰霾典型发生月——10月,利用在中国环境科学研究院监测的φ(SO₂)、φ(O₃)、φ(NO₂)、φ(CO)、ρ(PM₁₀)、ρ(PM_2.5)、ρ(BC)等数据,对该地区秋季典型灰霾过程特征及成因进行了研究. 在观测期间51.5%的时间内出现了灰霾,其中13.6%属于重度灰霾. 对灰霾期间污染物时间分布特征的分析表明:在灰霾过程中ρ(PM₁)、ρ(PM_2.5)、ρ(PM₁₀)及ρ(BC)较各自月均值的升幅均大于20%,ρ(PM₁)/ρ(PM_2.5)(78.7%)也明显增大.大气能见度的降低与细颗粒物及亚微米颗粒物有直接关系. 对观测期间的气象因素、气体污染物时间序列和颗粒物浓度累积特征的研究表明,10月连续灰霾过程的成因可能是该月频繁出现的鞍型场静稳天气及北京周边地区存在的基数较大的细颗粒物排放源所致.      

天津市夏季灰霾与非灰霾天气下颗粒物污染特征与来源解析

年6—8月在天津市区进行的连续灰霾观测发现,灰霾发生的天数占观测时段的1/3. 灰霾日与非灰霾日颗粒物质量浓度存在显著差异,灰霾日ρ(PM_2.5)与ρ(PM₁₀)的平均值分别是非灰霾日的1.64和1.55倍. 灰霾日S含量高于非灰霾日近50%;灰霾日ρ(SO₄2-)和ρ(NO₃-)明显高于非灰霾日,其中灰霾日ρ(NO₃-)增幅最高可达251.02%;灰霾日PM_2.5和PM₁₀中的ρ(OC)、ρ(EC)均是非灰霾日的1.25倍以上. 灰霾日与非灰霾日的气象条件相近,表明此次观测期间天津市区夏季灰霾天气发生与气象条件的关系不大. 使用CMB模型(化学质量平衡模型)对PM_2.5来源进行的解析表明,二次硝酸盐和二次硫酸盐对灰霾日ρ(PM_2.5)的贡献率分别是非灰霾日的2.17和1.34倍,而其他源类在灰霾日和非灰霾日的贡献差异不明显,说明二次离子可能是造成天津市区夏季灰霾最主要的颗粒物源类.      

苏州市气溶胶消光特性及其对灰霾特征的影响

为研究气溶胶消光特性对城市灰霾特征及形成的影响机制,采用2010年1月─2013年12月4 a的苏州市逐时散射系数、能见度、颗粒物质量浓度以及风速、风向、气温、气压、相对湿度等数据,对该市气溶胶散射系数、消光特性及影响因子进行了研究. 结果表明:苏州市气溶胶散射系数为(301.1±251.3)Mm-1,日变化呈双峰型,早高峰出现在07:00─08:00,晚高峰出现在20:00─21:00;其年内变化呈夏季低、冬季高. 气溶胶散射系数与ρ(PM_2.5)的相关系数为0.77,高于与ρ(PM₁)和ρ(PM₁₀)的相关性,PM_2.5散射效率为6.08 m2/g. 气溶胶散射系数受风速、风向等气象要素的影响:风速<4 m/s时,气溶胶散射系数下降迅速;风速在4～6 m/s时,气溶胶散射系数随风速下降缓慢. 苏州市气溶胶单次散射反照率平均值为0.84,散射消光比平均值为0.79,说明该地区气溶胶消光以散射性气溶胶为主. 气溶胶散射消光、气溶胶吸收消光、空气分子散射消光、NO₂吸收消光分别占大气消光的82.33%、13.63%、2.72%和1.32%. 研究表明,对气溶胶散射消光贡献最大的非吸收性PM_2.5是苏州市能见度下降、灰霾增加的最重要原因.      

2008年1月广州大气污染特征及能见度观测研究

利用颗粒物在线观测仪、污染气体在线观测仪、现时天气现象传感器以及自动气象站,于2008年1月对广州大气污染物质量浓度、能见度和气象因子进行了连续观测. 结果发现:ρ(PM_2.5)与ρ(NO₂)日变化趋势基本相似且均呈双峰现象,分别出现在09:00—10:00和19:00—21:00时段;ρ(SO₂)呈单峰现象,出现在08:00—13:00时段. ρ(PM_2.5),ρ(SO₂),ρ(NO₂),ρ(NO)和ρ(O₃)日均值分别为(82.8±66.0),(81.6±80.9),(106.5±67.2),(66.1±57.0)和(25.1±17.0) μg/m3,能见度日均值为(6.8±4.4) km. 能见度与ρ(PM_2.5)和相对湿度呈负相关关系,相关系数均为-0.47. 研究还表明,低边界层高度、小风天气、高水平的污染物质量浓度和相对湿度是导致广州低能见度天气的主要因素.      

2014年冬季珠三角区域典型城市PM2.5污染时空关联特征

为探讨冬季珠江三角洲（下称珠三角）区域污染物的空间传输延迟性及其与气象、地理的关联性,利用2014年12月1日-2015年1月9日天气图、珠三角区域4个典型城市——韶关、广州、深圳、香港的地面气象数据及ρ（PM_2.5）,采用时间序列、相关性分析等方法,分析了2014年冬季各城市大气ρ（PM_2.5）变化关联特征以及受天气过程的影响.结果表明:在研究时段内,受11次冷空气南下和3次西南暖湿气流控制的典型天气过程影响,4个典型城市的ρ（PM_2.5）小时均值、日均值的时间序列变化趋势具有一致性,并且4个城市间的ρ（PM_2.5）相关性均呈现深圳与香港>广州与深圳>韶关与广州的现象.在冷空气南下的典型天气过程中,4个城市ρ（PM_2.5）小时均值存在显著相关,其中,韶关与广州的相关系数为0.84,广州与深圳的相关系数为0.80,深圳与香港的相关系数为0.92;4个城市间ρ（PM_2.5）变化存在一定的滞后现象,其中,广州较韶关延迟4 h,深圳较广州延迟3 h,香港较深圳延迟1 h;而在西南暖湿气流控制的典型天气过程中,4个城市间ρ（PM_2.5）变化的关联特征不明显.研究显示,冬季珠三角区域污染物在典型冷空气南下过程中存在较明显的空间传输延迟特征,并且各典型城市间浓度变化相关性较显著.      

鞍山大气颗粒物浓度的变化特征

利用鞍山大气成分监测站Grimm180观测的2007年颗粒物数浓度,ρ(PM₁₀₎,ρ(PM_2.5)和ρ(PM_1.0)以及台站的常规气象观测资料,分析了该地区颗粒物数浓度的谱分布、质量浓度的变化特征及与气象条件的相关性. 结果表明:颗粒物数浓度谱分布符合Junge分布;参数υ与能见度呈负相关,υ值越大且PM0.45占PM₁₀的数浓度比例小于90%,能见度较差;颗粒物质量浓度日变化呈双峰特征,ρ(PM₁₀₎,ρ(PM_2.5)和ρ(PM_1.0)之间有很好的相关性,ρ(PM_2.5)/ρ(PM₁₀₎平均值为0.654,ρ(PM_1.0)/ρ(PM_2.5)的平均值为0.832,ρ(PM_1.0)/ρ(PM₁₀₎平均值为0.545;鞍山地区年主导风向为SE,颗粒物质量浓度变化受辽宁沙尘移动路径的影响较小,主要受排放累积型污染影响,其中大雾天气条件下颗粒物质量浓度较高,大雾期间的回归方程截距较年平均回归方程的大,这对研究颗粒物质量浓度的突变特性具有指示作用.      

秋季嘉兴PM2.5质量浓度特征分析

利用膜采样、颗粒在线称重方法和维萨拉气象仪对2004和2006年秋季嘉兴大气中ρ(PM_2.5)及气象因子进行了分析.结果表明:2004和2006年秋季ρ(PM2.5)分别为(84.7±62.4)和(89.0±61.5) 　μg/m3;ρ(PM2.5)占ρ(PM₁₀) 比例为42%～69%;ρ(PM_2.5)日均值变化大(16.7～345.7 μg/m3),晴天ρ(PM_2.5)约为阴雨天的2倍.ρ(PM_2.5)日变化分析表明,晴天呈双峰双谷现象,晚高峰(16:00—20:00)ρ(PM_2.5)大于早高峰(06:00—10:00),阴雨天日变化不明显.PM_2.5与相对湿度无显著相关性,但在不同相对湿度下PM_2.5与能见度呈显著的负指数关系.东北风和西北风是观测期内当地的主导风向,ρ(PM2.5)高值出现在西南风方向,重污染天气过程形成原因复杂.      

丹东市大气颗粒物质量浓度变化特征及其与能见度的关系

利用2008年丹东沙尘暴监测站的ρ(PM₁₀₎,ρ(PM_2.5)和ρ(PM₁)监测资料,探讨了丹东市大气颗粒物质量浓度的变化特征及其与能见度的关系. 结果表明:由外来源经中长距离输送引发的沙尘中携带了大量的粗颗粒物,而细颗粒物所占比例相对较少;可吸入颗粒物质量浓度具有明显的季节变化特征,冬季最高,夏季最低,春季、秋季居中;丹东粗颗粒物质量浓度较低,但粗颗粒物中细颗粒物所占比例却非常高;颗粒物的粒径越小,其对能见度的影响就越大.      

2007—2014年北京地区PM2.5质量浓度变化特征

为更好地解析北京地区ρ(PM_2.5)的长期变化特征及气流轨迹聚类分析结果,对2007年8月—2014年7月在中国环境科学研究院实测的ρ(PM_2.5)数据进行了统计分析,分析其年际、季节和月际变化特征;通过计算PM_2.5的AQI分指数,分析了污染等级的时间变化特征;结合后向气流轨迹,对ρ(PM_2.5)年际、季节变化与气团来源的关系进行了分析.结果表明:北京地区2008—2013年ρ(PM_2.5)年均值分别为111.5、95.8、94.8、80.5、75.2、81.3 μg/m3,整体呈逐年下降趋势,但污染水平依然较高;ρ(PM_2.5)由高到低的季节次序为秋季、冬季、春季、夏季,平均值分别为111.6、94.8、77.2、70.5 μg/m3,PM_2.5重污染时段主要出现在秋冬季节,并且冬季ρ(PM_2.5)近年来逐渐呈上升趋势;ρ(PM_2.5)月均值呈单峰型变化,11月最高(为125.3 μg/m3),7月最低(为76.4 μg/m3);轨迹聚类分析发现,途经山西省北部和河北省南部的气流轨迹中ρ(PM_2.5)较高,而来自北方及西北方向的气团相对较清洁,ρ(PM_2.5)较低.北京地区近些年实施的大气污染减排措施对于控制PM_2.5污染取得了一定效果,但针对秋冬季节重污染过程的控制力度仍需要加强,同时也要注意区域污染传输对北京地区ρ(PM_2.5)的影响.      

2015年福州市大气颗粒物污染特征

为了解福州市大气颗粒物污染状况,利用中国环境监测总站发布的实时大气环境监测资料,结合气象资料和HYSPLIT4轨迹模式,分析了2015年福州市大气颗粒物污染特征和典型污染过程.结果表明:2015年福州市ρ（PM₁₀）、ρ（PM_2.5）年均值分别为55.8和29.2μg/m3,均低于GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准限值.颗粒物浓度季节性变化特征明显,表现为冬春季高、夏秋季低的变化特征. ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）为52%,普遍低于我国东部其他大中城市;日际变化明显,受混合层高度日变化和机动车排放的影响,呈双峰形态. ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）日变化趋势与ρ（PM₁₀）日变化特征相反,即ρ（PM₁₀）高时ρ（PM_2.5）所占比例低,ρ（PM₁₀）低时ρ（PM_2.5）所占比例高,表明早晚高峰机动车排放所造成的颗粒物污染以粗颗粒物贡献为主.福州市颗粒物污染天气成因主要有"积累型"和"输送型"污染. 2015年1月5-6日发生的污染过程,是在一次静稳、高湿天气形势下,本地排放的污染物在不利于扩散的气象条件下聚集、二次转化,导致颗粒物浓度升高、能见度降低. 2015年1月17-19日的污染过程主要是北方污染物随冷空气输送南下,导致本地颗粒物浓度迅速升高、能见度迅速降低.研究显示,福州市PM₁₀和PM_2.5优良率较高,颗粒物污染主要发生于冬季,污染成因包括局地累积和区域输送.      

珠三角地区2005-2009年灰霾天气污染水平分析

通过环境监测数据和灰霾观测站气象资料,评价珠江三角洲地区2005-2009年灰霾污染程度,分析大气污染颗粒物与灰霾天气的关系,反映该地区居民灰霾污染暴露水平。结果显示,珠三角地区2005-2009年灰霾天气总体趋势为广州市稳中有降,东莞、深圳和肇庆三城市先升后降,每年灰霾天气具有明显季节性变化。四城市灰霾天气污染水平均以等级指数2轻微灰霾天气为主,PM10、SO2和NO2,3种大气污染物与灰霾等级指数回归分析具有显著性的正相关效应。珠三角地区属于灰霾高发区,灰霾污染较为严重。     

广州地区灰霾与清洁天气变化特征及影响因素分析

利用2006~2010年广州气象站逐时地面风场、湿度、能见度观测资料和2006~2009年珠江三角洲其他33个地面观测站风场观测资料,通过对灰霾与清洁天气过程的风速风向进行统计分析与矢量和分析,研究了广州地区灰霾与清洁天气过程的变化特征及影响因素.结果表明:灰霾天气过程在干季发生较频繁,主导风向为东南及东南偏南风,风速一般在1.5m/s以下,静风频率大于多年静风频率;灰霾天气过程风矢量和较小,扩散条件较差.清洁天气过程主要出现在湿季,风速普遍较大且主导风为东南及东南偏南风,干季也可以出现清洁天气过程,主要为较强的北风及偏北风;清洁天气过程风矢量和较大,有较强的平流输送.     

广州市灰霾期大气PM_(10)中水溶性离子特征

采集广州市大气PM10样品并分别对冬夏两季灰霾和非灰霾期PM10中水溶性离子进行分析。实验表明,广州市灰霾期PM10中水溶性离子的质量浓度要高出非灰霾期4～15倍,其中NO3-浓度升幅最大。非灰霾期主要水溶性无机离子的浓度顺序为SO42->NH4+>NO3-,灰霾期为SO42->NO3->NH4+,严重灰霾期则为NO3->SO42->NH4+。非灰霾期SO42-/NO3-质量浓度比为1.78～3.57,灰霾期为1.04～1.20,而在严重灰霾期则<1,说明灰霾利于NO3-的二次转化生成。实验还表明,灰霾期PM10较非灰霾天气偏酸性,灰霾期SO2和NOx的高转化率导致SO42-和NO3-的大幅增加是加重灰霾期PM10污染的主要原因。     

广州地区秋冬季细颗粒物PM_(2.5)化学组分分析

本文对广州地区2009~2010年秋冬季节大气中PM2.5进行采样,并分析PM2.5样品的水溶性离子、重金属元素、有机碳/元素碳(OC/EC)、有机酸、多环芳烃浓度和粒径分布。通过分析初步掌握了广州地区秋冬季节大气中PM2.5的化学组分和特点:广州地区秋冬季PM2.5呈现城区高于城郊,PM2.5中有机质(OM)是最主要的成分,其次是硫酸根离子、硝酸根离子和铵根;PM2.5中有机碳和元素碳的空间分布特征相似,并受一次源排放影响;PM2.5中铝、锌、铅是含量最高的重金属,且城区重金属浓度高于城郊;PM2.5中17种多环芳烃、苯并a芘(BaP)均为城郊浓度最高。     

2006~2009年我国超大城市霾天气特征及影响因子分析

收集了2006～2009年北京、上海、广州和成都能见度等气象因子以及SO2、NO2和PM10等环境空气质量资料,在此基础上统计分析上述4个超大城市霾天气频率季节和年际变化特征及其主要的影响因子.结果表明,北京、上海、广州和成都霾天气频率季节最高值分别为夏季、冬季、春季和秋季.北京和广州霾天气频率呈现逐渐下降趋势,而上海和成都呈现逐渐上升趋势.PM10和相对湿度是影响能见度或霾天气频率关键因子.北京能见度变化对相对湿度比较敏感,而上海和广州对PM10浓度变化比较敏感,成都对相对湿度和PM10浓度敏感程度相当.     

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.     

Chemical characteristics of PM2:5 during a typical haze episode in Guangzhou

The chemical characteristics (water-soluble ions and carbonaceous species) of PM2:5 in Guangzhou were measured during a typical haze episode. Most of the chemical species in PM2:5 showed significant di erence between normal and haze days. The highest contributors to PM2:5 were organic carbon (OC), nitrate, and sulfate in haze days and were OC, sulfate, and elemental carbon (EC) in normal days. The concentrations of secondary species such as, NO3??, SO4 2??, and NH4 + in haze days were 6.5, 3.9, and 5.3 times higher than those in normal days, respectively, while primary species (EC, Ca2+, K+) show similar increase from normal to haze days by a factor about 2.2–2.4. OC/EC ratio ranged from 2.8 to 6.2 with an average of 4.7 and the estimation on a minimum OC/EC ratio showed that SOC (secondary organic carbon) accounted more than 36.6% for the total organic carbon in haze days. The significantly increase in the secondary species (SOC, NO3??, SO4 2??, and NH4 +), especially in NO3??, caused the worst air quality in this region. Simultaneously, the result illustrated that the serious air pollution in haze episodes was strongly correlated with the meteorological conditions. During the sampling periods, air pollution and visibility had a good relationship with the air mass transport distance; the shorter air masses transport distance, the worse air quality and visibility in Guangzhou, indicating the strong domination of local sources contributing to haze formation. High concentration of the secondary aerosol in haze episodes was likely due to the higher oxidation rates of sulfur and nitrogen species.     

广州秋季灰霾污染过程大气颗粒物有机酸的污染特征

收集广州秋季一个灰霾过程大气颗粒物昼夜样品,进行了26种脂肪酸和8种二元羧酸的定量分析(GC/MS).结果表明,大气脂肪酸和二元羧酸的污染水平较高.灰霾与非灰霾期间脂肪酸和二元羧酸浓度之比分别为1.9和2.5.污染上升过程脂肪酸和二元羧酸晚上浓度(653 ng.m-3)高于白天浓度(487 ng.m-3),而在污染降低过程,白天脂肪酸和二元羧酸浓度(412 ng.m-3)要高于晚上浓度(336 ng.m-3).采样期间二元羧酸和脂肪酸日均值浓度总体上与颗粒物和碳质组分的变化趋势一致.脂肪酸和二元羧酸与有机碳比值大体上与颗粒物污染成反比,比值随着大气颗粒物的增加而降低,27号晚上之后,随着颗粒物的降低而开始增加,说明有机酸主要以直接排放为主,而灰霾对有机酸的富集有明显抑制作用.基于特征比值法(C3/C4)及相关性分析,表明秋季灰霾污染过程脂肪酸和二元羧酸都是以一次排放为主.     

以珠三角典型灰霾天气为例谈资料分析方法

分析处理复杂问题需要抓住主流,以珠三角地区发生的一次典型灰霾天气过程为例讨论了抽丝剥茧的资料分析方法.这次灰霾过程同期20日左右,中亚、蒙古国与我国北方发生了当年沙尘天气影响范围最广的一次强沙尘暴过程,冷空气前锋22日凌晨到达穗港地区,但穗港两地空气质量发生了相反的变化,香港空气质量急剧恶化,气溶胶浓度超过700μg/...     

风廓线雷达资料在灰霾预报中的应用研究

利用风廓线雷达资料对2008年7月-2010年6月的灰霾日进行了分析。结果表明:灰霾有明显的季节变化,不同程度的灰霾主要出现在10月-次年4月份,其他月份出现较少。风速对灰霾的出现与否起着重要的作用,在易出现灰霾的10月-4月中层风速≥10 m/s时不易出现灰霾,此情况约占非霾日的87%,反之则易出现,风速越小,灰霾污染程度越严重。不易出现灰霾的5月-9月除了看中层风速外,还要结合大气边界层高度和天空状况,中层风速较小的情况下,降雨频繁和大气边界层较高时也不易出现灰霾。