城市环境PM2.5空间分布监测方法研究进展

随着城市化和工业化的发展,城市环境中日益增多的PM_(2.5)对人类健康造成了严重威胁。本文旨在分析总结目前PM_(2.5)空间分布的相关监测方法以及空气质量预测模型。当下,PM_(2.5)浓度的监测不仅涉及大气化学、污染物的源解析、大气化学运输模型、线性及非线性空气质量模拟等方面,还涉及地理信息系统与卫星遥感等新技术的运用。本文在比较传统PM_(2.5)监测与新型监测方法不同的基础上,分析了各自的优劣,为空气质量监测提供建议和指导。     

区域大气环境模拟系统RegAEMS的研究进展

区域大气环境模拟系统RegAEMS是我国自主发展的空气质量模式之一,包含中尺度气象模式MM5/WRF/TAPM和大气环境模式AEM,并能与区域气候模式RegCM耦合,可以用于酸沉降、光化学烟雾、细颗粒物、重金属元素等大气污染的形成机理、模拟预测、管控对策、环境影响和气候效应研究.本文主要介绍RegAEMS的发展历程、框架结构和主要性能,重点介绍近期的模式改进和模拟验证情况.研究表明,改进的RegAEMS在硫酸盐、二次有机气溶胶、臭氧和氮沉降方面具有较强的模拟能力,可以用于区域大气复合污染模拟预测和管理控制的基础研究及业务应用.     

Parallel computations of turbulent diffusion in convective boundary layers on shared-memory machines

Currently, time-splitting finite difference or finite element schemes are commonly used in air-pollution modeling. In light of the recent advances in parallel processing, it is crucial to evaluate the performance of these time-splitting schemes on different multiprocessors. In this paper, we use a K-theory diffusion model and a second-order closure model to simulate turbulent diffusion in convective boundary layers. The objective is to assess the “portability” of time-splitting finite element schemes for shared-memory multiprocessors, such as IBM 3090-600J, the Alliant FX/8, the Sequent Symmetry S81 and the Encore Multimax. It was found that significant speed-ups were obtained as a result of parallelization with small programming efforts. Furthermore, our two- and three-dimensional results also suggest that second-order closure models are now computationally affordable and feasible for realistic air pollution modeling.     

ArcGIS在大气污染源排放清单建立中的应用研究

以重工业城市唐山为例,在收集已有排放源数据的同时,结合唐山市环境空气质量状况,利用地理信息系统(ArcGIS)对污染企业的位置及污染物排放量、浓度参数建立网格模型,采用反距离权重法及区位商法对污染源及污染物的空间分布进行估算分析,形成准确完善的多尺度、高时空分辨率大气污染源排放清单.为京津冀地区区域大气污染联防联控及2020年大气污染物区域消减计划打下数据基础.     

基于CMAQ的大气环境容量计算方法及控制策略

利用空气质量模型CMAQ建立了真实条件下基于不同达标率的大气环境容量计算方法,为大气环境质量管理提供了科学依据。采用CMAQ建立研究区域的空气质量模型系统,设置多层嵌套网格(最小网格分辨率3km),获得了2006年1月、4月、7月、10月(四季代表月)的小时污染物浓度值。通过调整研究区域的污染源排放量,并结合空气质量监测数据和环境空气质量标准,建立了不同污染物的达标率与环境容量关系曲线。研究证明,该方法可以确定可吸入颗粒污染物、二氧化硫和二氧化氮在不同达标率下的大气环境容量,并充分反映三种污染物环境容量的季节性变化特征。研究结果不仅有利于环境管理者制定针对研究区域的空气总量控制方案,还有助于构想基于季节性变化的污染控制策略。     

城市雨洪过程模拟GPU加速计算效率研究

为量化分析GPU加速技术在城市雨洪过程模拟计算中效率提升效果,采用基于GPU技术的数值模型,对不同降雨及网格分辨率情形下的典型城市雨洪过程进行模拟,并对比分析GPU加速计算效率及其规律。结果表明:城市雨洪过程模拟中,GPU加速技术较CPU技术具有优势,不同情形下可提速23.88~158.72倍;在大暴雨和高分辨率网格条件下,GPU模型的提速效果更加明显,相较于短重现期降雨及低分辨率网格情形提升0.29%~8.43%,表明该技术适用于大范围高分辨率问题的模拟。该成果可为城市洪涝过程快速模拟预报提供技术支持。     

新中国成立70年来我国大气污染防治历程、成就与经验

自20世纪70年代以来,我国在经济持续增长、能源消耗不断增加的同时,及时缓解了各类主要的大气环境问题,有效避免了欧美发达国家曾经出现的严重大气污染灾害.然而,目前我国仍然面临着大气污染尤其是二次污染的严峻挑战.为此,非常有必要全面梳理与分析新中国成立70年以来,特别是自20世纪70年代至今,我国大气污染防治的历程、成就与经验.结果表明:我国在各阶段的大气污染防治过程中均取得了较为明显的环境空气质量改善成就与较为丰富的污染防控经验,并在此过程中形成了具有中国特色的大气污染防治理论与管理模式,构建了系统科学的大气污染综合防控体系.今后我国大气污染治理工作应进一步明确各级政府主体责任,强化重点污染源治理,继续调整优化四大结构,统筹兼顾,强化区域联防联控,强化科技能力建设,注重大气环境问题预测,加强环境科学与技术研究,共同推进大气污染防治,打赢蓝天保卫战.      

京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网的建设与应用

京津冀及周边地区大气染污综合立体观测网针对的是大气重污染发生-演变-消散全过程的核心科学问题,通过制定适用于京津冀及周边地区的大气污染综合观测技术规范,建立了区域大气污染综合立体观测网,开展了近地面及大气边界层气象和大气化学过程的同步观测,构建了监测数据综合分析及共享应用平台,实现了大气环境多源数据综合管理业务化,为大气重污染成因研究提供精准数据集,提升了京津冀秋冬季重污染成因机制研究和精细化源解析的能力,推动了京津冀及周边地区空气质量的持续改善.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网开展了传输通道的加密观测,增加了背景站和手工采样点观测,建立了包括黑碳、氨和重金属等多要素的关键站点,并充分利用了服务于科学研究的超级站和垂直梯度观测技术.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网和数据平台的建立,实现了业务部门与科研部门数据的有效融合与综合管理业务化,具有效率高、代表性好、目的性强的特点,能够很好地应对决策部门不断提高的管理需求.观测网络和平台充分吸取了国外的先进技术和观测经验,保证了观测网长期稳定运行;通过综合环境空气质量监测预警和发布平台,为环境空气质量监测和污染成因综合研究提供技术支撑,最终为实现我国空气质量的全面改善奠定了坚实的基础.      

基于组合赋权集对分析的空气质量评价——以长沙市为例

空气质量评价是大气环境综合治理的重要基础,合理、科学地对空气质量进行评价,才能做出精确的治理规划和制定有效的治理措施,为大气环境管理提供依据.提出一种基于组合赋权集对分析的空气质量评价方法.该方法首先采用超标倍数法和熵值法分别确定空气质量各评价指标的权重,然后根据离差平方和最小原理建立优化模型确定各评价指标最终的组合权...     

城市空气质量数值预报模式系统及其应用

介绍了一种城市空气质量数值预报模式系统 ,该系统由气象模式 (中尺度气象模式MM5及城市大气边界层模式CBLM)和大气污染物输送扩散化学模式组成 .将模式系统应用于南京市 ,试预报结果同监测结果一致 ,表明模式具有较好的模拟性能 .模式系统试运行后的检验改进工作 ,气象资料、污染源及环境参数等质量的提高 ,预报结果检验方法的确定等都是模式系统业务化时应予以充分考虑的 .     

用计算机模糊综合评价环境质量

本文从通用线性隶属函数出发,建立了环境质量综合评价的模糊数学模型,并进行程序设计,在IBM PC计算机上成功地实现了武汉市大气环境质量的模糊综合评价。     

A review of the technology and applications of methods for evaluating the transport of air pollutants

A variety of methods based on air quality models, including tracer methods, the brute-force method (BFM), decoupled direct method (DDM), high-order decoupled direct method (HDDM), response surface models (RSMs) and so on forth, have been widely used to study the transport of air pollutants. These methods have good applicability for the transport of air pollutants with simple formation mechanisms. However, differences in research conclusions on secondary pollutants with obvious nonlinear characteristics have been reported. For example, the tracer method is suitable for the study of simplified scenarios, while HDDM and RSMs are more suitable for the study for nonlinear pollutants. Multiple observation techniques, including conventional air pollutant observation, lidar observation, air sounding balloons, vehicle-mounted and ship-borne technology, aerial surveys, and remote sensing observations, have been utilized to investigate air pollutant transport characteristics with time resolution as high as 1 sec. In addition, based on a multi-regional input-output model combined with emission inventories, the transfer of air pollutant emissions can be evaluated and applied to study the air pollutant transport characteristics. Observational technologies have advantages in temporal resolution and accuracy, while modeling technologies are more flexible in spatial resolution and research plan setting. In order to accurately quantify the transport characteristics of pollutants, it is necessary to develop a research method for interactive verification of observation and simulation. Quantitative evaluation of the transport of air pollutants from different angles can provide a scientific basis for regional joint prevention and control.     

辽宁省典型城市空气质量现状与污染原因分析

根据中国环保部大气环境公报数据显示,截至2013年,中国城市环境空气质量仍然不容乐观。为全面了解辽宁省环境空气质量变化及其影响因素,以沈阳、大连、鞍山、抚顺、锦州5个典型城市的颗粒物监测数据为基础进行分析,主要探讨TSP、PM10、PM2.5及臭氧8小时对城市大气污染的影响。结果表明,5城市TSP、PM10、PM2.5均超过国家环境空气质量二级浓度限值,分别超过0.14~0.44倍、0.57~0.91倍及0.96~1.53倍,臭氧8小时未超过。从季节变化来看,5城市TSP、PM10、PM2.5浓度大体上呈现冬、春季较夏、秋季高的趋势,臭氧8小时浓度值春、夏两季比秋、冬两季高。5个城市大气颗粒物中的Pb、Zn元素含量最高,金属元素主要富集在PM2.5中。除TSP、PM10、PM2.5对城市空气质量造成严重污染外,臭氧8小时浓度对于城市空气质量的影响将逐渐超过细颗粒物,可能成为污染城市空气质量的主要污染物。     

中国燃煤电厂大气污染物排放的健康影响特征

基于全国高分辨率燃煤电厂排放数据库,利用全球-区域嵌套的大气化学伴随模式GEOS-Chem Adjoint,分析了全国各电网区域不同类型燃煤机组对PM_(2.5)污染相关健康影响的贡献.结果发现,2010年中国燃煤电厂大气污染物排放产生的PM_(2.5)污染导致10. 6万人(95%CI:6. 8~13. 2万人)过早死亡,占全国人为源PM_(2.5)污染相关过早死亡人数的9. 8%.其中,小型机组和老旧机组的健康损失强度(定义为单位发电量导致的过早死亡人数)显著高于大型机组和新建机组.装机容量小于100 MW机组的健康损失强度达到62人·(TW·h)~(-1),是装机容量600 MW以上机组的2. 8倍.类似地,投运年限超过30 a的老旧机组的健康损失强度为58人·(TW·h)~(-1),是投运年限5 a以内新机组的2. 1倍.在电网层面,华中电网的健康损失强度较大,达到77人·(TW·h)~(-1).进一步分析跨电网区域电力输送隐含的健康损失发现,2010年跨电网输电导致燃煤电厂健康损失较无跨电网输电情景增加过早死亡680人.本研究结果表明我国应当加快小型机组和老旧机组的淘汰步伐,降低燃煤电厂的污染健康影响,同时通过优化区域间输电结构,减少整体污染健康损失水平.     

国家大气污染物排放标准体系研究

科学合理的大气污染物排放标准体系,有助于全面系统地控制大气污染源,提高大气环境保护工作效力,改善整体大气环境质量.在深入研究国家大气环境标准体系发展历程、现状及特点的基础上,指出了目前标准体系存在的不配套、不协调和不完善的问题,并提出了相应的对策和建议.     

深圳市龙华区PM2.5污染与减排过程模拟分析

通过分析深圳市龙华区2018年大气环境承载力发现,NO2和PM10的实际大气环境承载量已经降到了理想大气环境容量范围内,而PM2.5的实际大气环境承载量则已超过理想大气环境容量近1 000 t,说明PM2.5仍是龙华区大气污染防治的重点工作,利用科学手段精准、有效地指导PM2.5减排工作十分重要.基于相关监测数据,结合...     

全国空气资源评估及其与空气质量相关性分析

利用WRF耦合CALMET模式对大气环境系统进行解析,计算全国范围36 km×36 km分辨率通风扩散系数分布,作为空气资源禀赋评估的依据.评估结果表明,全国区域空气资源禀赋整体呈现东低西高,南低北高,内陆闭塞区低,沿海平原地区高的分布趋势.同时,存在三大空气资源禀赋优质区,一是位于河北与山西交界处的太行山脉和东北三省的长白山区域,二是位于西北部青海、新疆和西藏三省交界的昆仑山脉和唐古拉山脉区域,三是位于山东半岛、长三角和珠三角区域的沿海蓝色经济带区域.在此基础上,采用CALPUFF模型,结合观测数据,选取重点城市定量测算空气资源禀赋空间分布的差异性对城市空气质量的影响.以北京为参照,空气资源禀赋对成都、上海、青岛、郑州、广州等各城市群空气质量改善的相对影响程度分别为0.2%、13.2%、25.9%、29.1%和39.4%.     

ADMS仿真模拟在总量控制中的应用

ADMs是新一代的大气扩散模型，用来评估空气污染扩散的问题。抚顺市2004年采取了大气污染治理措施并使用ADMs模型予以评估。仿真模拟的结果表明各项措施的效果并不和治理时的投资成比例，也不和污染物的削减总量成比例．说明治理过程中的科学性和经济性不够理想，也表明总量控制方针在实施中有许多实际问题需要解决。     

TAGE:一种新的大气污染物来源及输送情况的网格化分析方法

提出了一种新的大气污染物来源及输送情况的网格化分析方法.首先,不依赖于排放源清单,而是以预设的网格化排放源来运行空气质量模型,得到排放源的污染影响因子.然后,结合污染物监测数据,构建排放源总合排放强度求解方程组,并利用遗传算法进行求解.最后,基于排放源的污染影响因子和总合排放强度,计算出排放源的污染贡献占比,从而完成对大气污染物来源及输送情况的网格化分析.这一方法的提出,为缺少准确排放源清单情况下大气污染状况的分析与治理,提供了新的思路.利用此方法,对北京市、石家庄市、保定市2017年10~12月期间PM_2.5的来源及输送情况进行了验证性实验.     

Analysis of atmospheric ozone measurements over a pine forest

Vertical and horizontal profiles of ozone concentration have been measured within the atmospheric boundary layer over the pine forest located in the southwest of France (Landes Forest). Evidence for an ozone depletion in lower layers is obtained from the analysis of vertical profiles recorded at the end of the night. In terms of deposition at the upper canopy level, this corresponds to a disappearance rate ranging between 0.2 and 0.5 cm s⁻¹. The horizontal profiles obtained at midday reveal that ozone vanishes at a rate of the order of 5 × 10⁻⁵ ppb m⁻¹ when air mass moving in the advection direction passes over the forested area. These results are consistent with those obtained by numeric simulation in the case of low emission rates of nitrogen oxides. On the basis of these measurements, the expression of the ozone budget within the atmospheric boundary layer is discussed and compared with the data obtained from the simulation study.