基于铁塔观测的深圳大气VOCs垂直分布特征

2018年8～9月,利用深圳市铁塔的11个垂直梯度平台进行了9轮挥发性有机物(VOCs)不锈钢罐采样,并应用气相色谱质谱联用仪(GC/MS)对103种VOCs组分进行定量分析,研究不同垂直高度上VOCs组分特征及对近地面臭氧(O₃)生成的影响.结果表明,从地面到345m高空VOCs总体污染水平相近,在垂直梯度上变化不大;但烯烃浓度随高度上升呈现下降趋势,主要受地面天然源排放的异戊二烯主导.结合典型物种及物种对的分析发现,日间的二次生成、工业排放和光化学反应消耗是影响垂直梯度上VOCs浓度变化的主要原因.应用混合层梯度方法对VOCs通量进行计算发现,烷烃(28%)和芳香烃(23%)的通量贡献最多;二氯甲烷(1.93±0.29)mg/(m²·h)、甲苯(1.86±0.39)mg/(m²·h)具有较高的垂直通量值.结合二氧化氮(NO₂)和O₃垂直廓线的关系分析得出,总挥发性有机物(TVOCs)/NO₂在300m以上高空达到峰值,更加有利于O₃     

长三角沙尘中气溶胶粒径分布及化学组分特征

基于PM、10nm~10μm气溶胶数谱、水溶性离子和气象要素数据,分析了2017年5月3日~8日一次沙尘远距离输送过程中长三角地区气溶胶粒径分布及其化学组成的污染特征.结果表明,此次沙尘伴随天气系统由北往南的传输过程中,PM的浓度逐渐降低,但是高浓度PM持续时间逐渐增加.沙尘在呼和浩特市影响时间为38h,而在南京的影响时间超过60h.沙尘期间气溶胶数浓度谱的峰值向大粒径段偏移,沙尘和非沙尘期间峰值分别位于33和26nm.表面积浓度谱在非沙尘期间为三峰型分布,但是在沙尘期间为四峰型分布.在沙尘期间PM_2.5和PM₁₀中水溶性离子的排序为Ca²⁺ > NH₄⁺ > SO₄^2- > NO₃^- > Mg²⁺ > Na⁺ > Cl^- > NO₂^- > K⁺ > F^-,非沙尘期间为NH₄⁺ > SO₄^2- > NO₃^- > Mg²⁺ > Ca²⁺ > Cl^- > NO₂^- > K⁺ > Na⁺ > F^-.沙尘期间不同水溶性离子的浓度变化不同,沙尘天PM_2.5和PM₁₀中Ca²⁺浓度分别是非沙尘天的9.5和13.7倍,Na⁺分别是非沙尘天的4.4倍和4.6倍.沙尘天PM_2.5和PM₁₀中Ca²⁺占总离子的比例分别为24.7%和24.9%,是非沙尘天的4.9和5.7倍.NO₃^-在PM₁₀中的占总离子的比例为18.7%,高于非沙尘天（13.9%）,但是在PM_2.5中占总离子的比例仅为7.9%,低于非沙尘天（13.2%）.沙尘天F^-、Cl^-、SO₄^2-、NH₄⁺和K⁺离子在PM_2.5和PM₁₀中所占总离子的比例均低于非沙尘天.     

腾格里沙漠东南部近地层沙尘水平通量和降尘

沙漠是近地层沙尘物质的重要来源之一,沙漠地区近地层水平输送的沙尘物质随高度的变化特征和不同高度处的沉降量直接影响着沙尘的输送过程. 选择腾格里沙漠东南缘流动沙丘区的风沙科学观测场为研究区,利用沙尘水平通量采集器和降尘测量器对近地层约50 m的不同高度水平运动的沙尘和降尘进行了近2年的观测,对沙漠地区近地层水平运动的沙尘随高度变化特征及不同高度的降尘量进行了讨论. 结果表明:沙尘的水平通量和降尘量均随高度的增加而减小,二者与高度均可表示为指数函数的关系; 同时,沙尘水平通量与降尘量之间存在正相关关系,二者可用线性函数相互转换.      

基于无人机垂直观测塔克拉玛干沙漠一次沙尘污染过程研究

利用多旋翼无人机于2021年7月30—31日对塔克拉玛干沙漠的塔中（飞行高度0~2000 m）、民丰地区（飞行高度0~1000 m）不同粒径 颗粒物浓度、气温、相对湿度和风速进行垂直观测,结合多地面站点、再分析资料、后向轨迹模型和卫星遥感数据,对沙尘污染过程中的影响 因素、颗粒物垂直分布特征及污染成因进行了分析.结果表明：①近地面低气温、高相对湿度、高风速的气象条件有利于沙尘污染事件的发生,通过无人机探测数据发现高相对湿度有利于颗粒物吸湿增长,气温和风速的上升能够加强大气对流运动,有利于污染物的输送.②在沙尘污染期间,塔中地区PM₁、PM_2.5和PM₁₀的浓度分别为0.8~45.7、1.0~267.0和1.0~588.7 μg·m^-3;民丰地区PM₁、PM_2.5和PM₁₀的浓度分别为21.5~126.9、39.6~263.6和48.5~520.6 μg·m^-3.③在沙尘污染期间,塔克拉玛干沙漠腹地颗粒物组成以粗颗粒物为主,南缘则以细颗粒物为主.民丰地区PM₁/PM_2.5比值（0.48~0.55）和PM_2.5/PM₁₀比值（0.55~0.83）在同时刻均高于塔中地区（PM₁/PM_2.5为0.18~0.33, PM_2.5/PM₁₀为0.33~0.51）.④天气形势和后向轨迹表明,此次污染主要由西风环流导致,气团分别从北面翻越天山和东面绕道进入塔克拉玛干沙漠,携带了塔克拉玛干沙漠东部地区沙尘颗粒和新疆北部人为污染物.⑤CALIPSO卫星数据表明,此次污染中气溶胶存在于海拔1~8 km之间,主要集中在低层（消光系数在 海拔1.0~2.2 km左右最大）.气溶胶类型为沙尘气溶胶、污染沙尘气溶胶和烟雾气溶胶,其中,沙尘气溶胶占主要部分.     

一次强沙尘输送过程中气溶胶垂直分布特征研究

采用CALIPSO卫星的星载激光雷达资料,分析了2007年3月28日~4月2日由西向东途经新疆、青海、甘肃、内蒙古、宁夏、陕西、山西、河北、北京、山东、江苏、上海、台湾等省、市、自治区的一次远程强沙尘污染传输过程,对后向散射系数、退偏比、色比等光学特性参数进行了研究.结果表明,这次过程中,较大的沙尘颗粒大多出现在近地面附近,而相对小的沙尘颗粒在对流层中高层垂直剖面上分布比较均匀.CALIPSO卫星资料能够较好地反映强沙尘远程传输过程中沙尘气溶胶光学特性的垂直分布特征及其粒子大小、不规则性随高度的变化特征.     

半干旱区春季沙尘气溶胶谱分布的观测研究

为研究半干旱区沙尘细粒子的粒谱特征,利用WPS粒谱仪对内蒙古朱日和地区春季粒径为0.01~10.0mm的沙尘气溶胶进行了40多天的连续观测,得到不同天气条件下的气溶胶谱分布.研究表明,沙尘气溶胶有明显的日分布规律,不同天气背景下的沙尘气溶胶浓度变化特征不同,受气象要素影响较大.非沙尘日和沙尘日均有浓度变化较稳定的粒径段,沙尘日出现稳定粒径段的粒径小于非沙尘日,2种天气背景下的平均谱在0.07~0.20mm;非沙尘日、沙尘日和沙尘时段的气溶胶谱型在0.01~0.1mm、0.1~1.0mm和1.0~10mm 3个粒径段分布明显不同,分别符合对数正态分布、Lorentz分布和负指数分布.     

基于地基雷达探究和田市一次沙尘污染过程

2022年5月新疆和田市遭遇了近5a来最强的一次沙尘暴天气侵袭,沙尘污染过程持续了一周.利用大气气溶胶激光雷达、环境监测站污染物浓度和近地面气象观测资料,分析了此次沙尘污染过程中颗粒物浓度变化、气溶胶光学信息垂直分布特征,并使用全球再分析资料得出本次污染天气的气象匹配形态,最后结合HYSPLIT后向轨迹模型解析过境期间气团的输送及潜在来源.结果表明:沙尘污染期间,PM_2.5和PM₁₀变化趋势较为一致且在垂直高度上存在非均一性,PM_2.5/PM₁₀均值为0.25,表明主要以粗颗粒物为主,风速与温度的增加、湿度的降低有利于促成污染天气的发生;沙尘污染期间出现了明显的气溶胶层,在垂直方向上有显著的波动性变化,沙尘发生当日消光系数、后向散射系数和退偏振比达到了本次过程最大值,分别为3.5km^-1、0.07km^-1·sr^-1和0.17;和田市在春季处于热低压场中,在西风背景环境与塔里木盆地周边地形阻挡下污染物难以稀释与扩散,沙尘气团长时间在此盘...     

天津市冬季近地层颗粒物垂直分布特征研究

为了解天津市冬季近地层颗粒物垂直分布特征,于2013年12月23日—2014年1月18日,利用Andersen撞击式采样器在天津大气边界层观测站采集10 m和220 m高度颗粒物样品,分析了水溶性离子、碳组分.结果表明,不同天气下不同粒径颗粒物质量浓度分布均呈双峰形,峰值出现在1.1~2.1μm和9.0~10μm粒径段.PM10浓度均随高度的增加而降低,污染日和清洁日最大浓度峰值分别出现在1.1~2.1μm、9.0~10μm粒径段.污染日SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+等二次离子质量浓度、百分占比及OC/EC的比值均随高度的上升而增加;清洁日二次离子质量浓度随着高度的上升而降低,但百分占比随着高度的上升而增加,OC/EC的比值均随高度的上升基本保持稳定.污染日SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-质量浓度及百分占比均较清洁日增加明显,燃煤、机动车及二次离子为颗粒物的主要来源,并在220 m高度二次污染较重.污染日和清洁日下NO_3~-/SO_4~(2-)的比值均随着高度的上升而增加,低层机动车排放对亚微米模态(1μm)贡献明显,而对于粗粒径段,燃煤源的贡献则大于机动车.污染日和清洁日二次离子、OC、EC主要富集于细粒子,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+等一次离子主要富集于粗粒子.     

一次沙尘事件对沿海及海洋大气气溶胶中金属粒径分布的影响

于2016年3~4月在青岛、东海及西北太平洋连续采集了气溶胶分级样品,测定了样品中Al、Na、Fe、Mg、K、Cu、Pb、Cd等金属元素的浓度,分析了沙尘事件下气溶胶中金属元素的粒径分布特征,并初步讨论了气溶胶中金属来源及影响因素.结果表明,受此次沙尘事件影响青岛近岸样品中Al、Fe、K、Na、Cu、Pb的浓度增加了85%~1400%,而金属Cd浓度降低8%;海洋样品中Al、Fe、K、Cu、Pb、Cd浓度增加了163%~4580%,而Na浓度降低62%.沙尘对气溶胶中金属元素的粒径分布影响显著,青岛近岸和海洋气溶胶中K由双模态分布变为粗模态分布;Pb、Cd由细模态分布变为双模态分布;Cu仍呈双模态分布,但粗颗粒上的占比增加;Al、Fe、Mg、Na则保持粗模态分布.沙尘事件对近岸与海洋样品的影响不同,青岛近岸沙尘气溶胶中Al、Fe、Mg、Na、K的峰值粒径位于2.1~3.3 μm,而海洋样品的峰值向粗粒径移动至3.3~4.7 μm;沙尘影响下近岸气溶胶中Al、Fe、Mg、Na、K、Pb、Cd在粗颗粒上的占比下降了1%~35%,而东海样品中这些金属的粗粒子占比上升了4%~33%,可能与吸湿增长以及沙尘的传输路径和高度有关.     

基于垂直加密观测的北京地区霾和沙尘复合污染形成条件分析

为了弄清蒙古气旋外围出现的霾和沙尘复合污染特征及其形成的关键气象条件,本研究利用多种遥感设备（增强型云高仪、风廓线雷达和微波辐射计等）垂直加密观测数据,结合大气主要污染物（PM₁₀、PM_2.5、SO₂、NO₂）监测数据、加密自动气象站观测数据,以及常规地面和高空气象观测数据、NCEP再分析数据等,分析发生在北京春季的2次霾和沙尘重污染过程.结果表明,2017年5月4—5日为一次PM₁₀和PM_2.5混合污染过程,与上游地区强烈发展的蒙古气旋后部风沙区的输送有关.上游地区因受中-低空西来槽影响上升气流加强,使沙尘细颗粒物（粒径≤10 μm）悬浮于空中,由中-低空偏西风输送至下游地区,被北京及附近的弱下沉气流带至地面造成严重的PM₁₀、PM_2.5混合污染.其中,地面偏西风对上游地区的PM₁₀、PM_2.5的水平输送作用明显;2018年3月27—28日凌晨是受蒙古气旋底部低压区辐合作用和偏南气流输送作用形成的积累型霾（PM_2.5）污染.28日凌晨2：00开始蒙古气旋后部沙尘区随东-西向冷高压南压而向南扩散.随后冷高压不断东移形成回流偏东风,偏东风使北京及西北部地区的低层大气产生辐合上升运动,导致本地尘土扬起,造成PM_2.5重污染和PM₁₀极严重污染;浮尘天气引发的大气污染具有突发性特征,且持续时间较长.边界层高度低、低层大气存在逆温层（或等温层）并长时间维持是霾和沙尘复合污染形成和持续的重要条件.霾和沙尘复合重污染的形成是人为污染物、沙尘细颗粒物水平和垂直输送,以及大气层结稳定共同作用的结果.     

北京市街道灰尘粒度特征及其来源探析

对北京市2005年4月和11月2次采集的街道灰尘样品进行了粒度分析.结果表明,北京市街道灰尘粒度呈双峰分布特征,第一众数为45～100 μm,第二众数为5～20 μm,平均粒径分别为75 μm(春季)和100 μm(秋季);峰态中等偏窄且不对称,分选差,属轻亚粘土到中亚粘土,与黄土和现代尘暴降尘的粒度分布模式相似;街道灰尘沉积是由大气环流对远、近不同距离粗细颗粒物的混合搬运的结果,应是风积作用的继续.街道灰尘样品秋季平均粒径较大,且有由北西至南东逐渐减小的趋势,而春季样品无此变化特点.道路及建筑物工地附近样品呈现大于250 μm的第三众数,可以看出大规模的建设对街道灰尘的贡献.在适当的大气动力条件下,北京市街道灰尘颗粒有60%～80%可以进入大气悬浮搬运.     

北京城区道路灰尘季节性粒度分布及分形特征

对采集的北京城区道路灰尘样品用扫描电镜及X射线能谱进行形貌特征分析,用激光粒度仪进行粒度测定.结果表明:北京城区四季道路灰尘包含矿物颗粒,轮胎磨损颗粒及球型燃烧颗粒,四季道路灰尘粒度分布频率曲线均呈双峰态分布,第一峰值粒径介于256~303μm,第二峰值粒径介于74~88μm.四季道路灰尘粒度分布分形维数为1.7533~2.3137,平均粒径为188.08~200.20μm,分选性差,呈极不对称的极正偏宽峰态到很窄峰态,属砂土.四季道路灰尘均主要是局地灰尘跃移搬运形成,直接通过大气运移沉降的远源灰尘相对较少.平均粒径春季>秋季>夏季≈冬季,分选系数夏季≈秋季>冬季>春季,峰度冬季>秋季>夏季≈春季,偏度无较大区别.春季灰尘可吸入颗粒物最高,并含有可入肺颗粒物,对人体健康和大气环境的危害潜力不容忽视.     

石家庄市颗粒物质量浓度及粒度随高度变化规律

随着经济快速发展,城市高层建筑日益增多,人们活动空间增至到距离地面40m～100m高处,因此大气垂直空间的颗粒物污染状况日益受到人们的关注.就此,进行了可吸入颗粒物质量浓度、粒度的垂直分布研究,得到了可吸入颗粒物在垂直空间中的分布规律,建立了PM10随高度分布的回归方程,并对不同高度的浮尘样品进行粒度分布研究,进一步验证了PM10随高度增加细粒子含量增加的垂直分布规律.     

芜湖市区春季地表灰尘中汞和砷的空间及粒径分布规律

以芜湖市高新技术开发区、中心城区和经济技术开发区为研究区域,于2008年春季对其地表灰尘中汞和砷含量、空间分布特征及其在粒径中的分布规律进行了研究.结果表明:芜湖市区地表灰尘中汞、砷含量范围分别为0.011～1.477mg·kg-1、3.533～169.368mg·kg-1,平均值分别为0.230、15.371mg·kg-1,分别是土壤背景值的1.9和1.5倍,存在一定程度的污染;;灰尘中汞含量在经济技术开发区较高,而砷则在高新技术开发区出现高值区;;汞属于空间中相关,说明其变异主要受随机或人为因素的影响;;砷属于空间强相关,说明其变异主要受土壤母质、土地利用方式等因素影响;;研究区地表灰尘汞和砷含量大体上呈随粒径减小而增加的趋势;;不同粒径上汞和砷含量的富集比例随粒径减小呈增加的趋势,汞和砷在>200目粒径上的平均富集比例分别为63.5%和55.8%,说明汞更容易富集在细小颗粒上.     

基于积尘负荷的西安市铺装道路扬尘排放研究

近年来城市颗粒物污染问题日渐突出,严重影响着人们的环境幸福指数和对美好环境的期待.道路扬尘作为城市扬尘的重要组成部分,对颗粒物污染的贡献不容小觑.在此背景下,采用积尘负荷法采集西安市快速路、主干道、次干道、支路等4种类型25条道路的道路扬尘样品,并分析采样速率、采样次数等因素对采样效率的影响.在此基础上,计算得到西安市...     

基于CALIPSO对中国春季一次沙尘暴的研究

文章利用CALIPSO卫星观测资料,结合气溶胶模式模拟,分析了2013年入春以来发生的第1次强沙尘天气过程中的沙尘气溶胶垂直分布特征及输送特性.结果表明:此次沙尘事件有两个源区,南疆盆地(源区一),沙尘先后输送影响我国内蒙古西南部、甘肃、宁夏等地区.2月27日沙尘在甘肃西部河西走廊附近,沙尘气溶胶分布在2~5 km,退偏振比在0.1~0.5之间,色比在0.4~0.8之间;28日新疆地区沙尘气溶胶分布在4~12 km,退偏振比在0.3~0.5,色比在0.5~1.0之间.蒙古国西南部地区(源区二),沙尘先后影响我国内蒙古中西部地区、甘肃、山西北部、陕西北部、河北北部和东北西南部地区,2月28日内蒙古沙尘气溶胶分布在4~11 km,退偏振比在0.2~0.5之间,色比在0.5~1.2之间.     

Size distribution and diffuse pollution impacts of PAHs in street dust in urban streams in the Yangtze River Delta

Particles of dust washed off streets by stormwater are an important pathway of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) into urban streams.This paper presents a comprehensive assessment of the size distribution of PAHs in street dust particles, the potential risks of the particles in urban streams, and the sources and sinks of PAHs in the stream network.This assessment is based on measurements of 16 PAHs from the USEPA priority list in street dust particles and river sediments in Xincheng, China.The content of total PAHs ranged from 1,629 to 8,986 μg/kg in street dust particles, where smaller particles have a higher concentrations.Approximately 55% of the total PAHs were associated with particles less than 250 μm which accounted for 40% of the total mass of street dust.The PAH quantities increased from 2.41 to 46.86 μg/m2 in the sequence of new residential, rising through main roads, old town residential, commercial and industrial areas.The sediments in stream reaches in town were found to be sinks for street dust particle PAHs.The research findings suggest that particle size, land use and the hydrological conditions in the stream network were the factors which most influenced the total loads of PAH in the receiving water bodies.     

Size distribution and di use pollution impacts of PAHs in street dust in urban streams in the Yangtze River Delta

Particles of dust washed o streets by stormwater are an important pathway of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) into urban streams. This article presented a comprehensive assessment of the size distribution of PAHs in street dust particles, the potential risks of the particles in urban streams, and the sources and sinks of PAHs in the stream network. This assessment was based on measurements of 16 PAHs from the USEPA priority list in street dust particles and river sediments in Xincheng, China. The content of total PAHs ranged from 1629 to 8986 g/kg in street dust particles, where smaller particles have a higher concentrations. Approximately 55% of the total PAHs were associated with particles less than 250 m which accounted for 40% of the total mass of street dust. The PAH quantities increased from 2.41 to 46.86 g/m2 in the sequence of new residential, rising through main roads, old town residential, commercial and industrial areas. The sediments in stream reaches in town were found to be sinks for street dust particle PAHs. The research findings suggested that particle size, land use and the hydrological conditions in the stream network were the factors which most influenced the total loads of PAH in the receiving water bodies.