华南地区高山酸沉降化学研究

1987—1989年春季,在华南地区衡山、狮子山、苗儿山和白云山观测到华南高山降水酸化,各测点降水pH<5.6的频率大于68％,平均pH值在3.56—4.85之间,分析了高山降水的化学特征,及其与高山的地理环境等因素的关系.结果表明,高山雨水与高空云水有相似性,狮子山和白云山的云雾水主要属地形云,受局地源的影响更为严重,化学性质更接近于地面雨水.     

对流云云中酸化的数值模拟——Ⅰ.模式建立和初步结果

发展了一维半、时变、微物理过程参数化处理的对流云云雨酸化的物理-化学模式,较为全面地考虑了污染气体向液水的质量传输过程以及液相化学反应动力学过程.通过初步模拟发现,垂直上升气流会很快把低层高浓度SO_τ气体输送到云的上层,从而使酸化过程得到加强;云滴与雨滴微物理结构的不同,对污染气体的吸收影响很大,小的云滴比雨滴更易酸化,云、雨水对污染气体的吸收和云、雨水的比含水量有关.因对流云云内外交换强烈,液水吸收掉的污染气体量相对于环境场而言是很小的.     

对流云云中酸化的数值模拟——Ⅰ.模式建立和初步结果

发展了一维半、时变、微物理过程参数化处理的对流云云雨酸化的物理-化学模式,较为全面地考虑了污染气体向液水的质量传输过程以及液相化学反应动力学过程.通过初步模拟发现,垂直上升气流会很快把低层高浓度SO_τ气体输送到云的上层,从而使酸化过程得到加强;云滴与雨滴微物理结构的不同,对污染气体的吸收影响很大,小的云滴比雨滴更易酸化,云、雨水对污染气体的吸收和云、雨水的比含水量有关.因对流云云内外交换强烈,液水吸收掉的污染气体量相对于环境场而言是很小的.     

四面山背景区大气湿沉降研究

考察表明四面山是大气清洁背景区;四面山低空大气降水、雾露、等未见酸化,污染较轻;高空大气降水、雨、雪等已酸化,污染较重。四面山大气降水的酸化主要不是云下形成的,即当地源对降水污染不起主要作用,区内存在着酸沉降母质由城区向背景区的输送。     

西南地区酸雨形成大气化学过程

通过野外观测、实验室实验和数值模拟研究了西南地区酸雨形成大气化学过程.新认识如下:①人为排放引起的酸雨及空气污染,目前尚未明显波及到西藏高原;②在重污染区SO_2污染严重,不管降水云是否酸性或污染,降水总是酸性、受污染的,云下洗脱痕量气体及颗粒物起重要作用,氧化剂是降水酸化的控制剂;③在典型农村地区,降水化学组成依赖于降水云的化学组成,即依赖于云化学,酸化过程中SO_2是控制剂;④该地区主要氧化剂是H_2O_2,高度越高,云水中H_2O_2含量越高;⑤该地区是硫酸型酸雨,硝酸含量有上升趋势,在考虑降水酸度时有机酸贡献不可忽视;⑥降水中很多元素来自颗粒物,颗粒物缓冲参数化并耦合到云下洗脱模型中,大大缩小了观测与数值模拟的降水酸度之差.     

河北省边界层气象要素与PM2.5关系的统计特征

为了研究河北省边界层气象要素与PM_2.5的关系,综合利用常规气象探测资料、逐小时地面自动站气象观测资料、环境监测站逐小时AQI及ρ(PM_2.5)资料等进行了统计分析.结果表明:①冬季海平面气压低于1 030 hPa、24 h变压为-3.0~-2.0 hPa、地面相对湿度高于60%、露点温度高于-10 ℃时发生全省性重污染天气的可能性较大;而海平面气压高于1 040 hPa、24 h变压在4.0 hPa以上、地面相对湿度低于40%、露点温度低于-10 ℃时,有利于清洁天气的出现.清洁天气下边界层的盛行风向多与冷空气活动有关;污染天气下盛行风向有区域性差别,边界层小风(<3.0 m/s)的风速频率高于90%. ②过程雨量达到中雨及以上量级的降水对PM_2.5具有较明显的清除作用,中雨量级降水对PM_2.5清除速率约为2 h,但优良空气质量持续时间短,平均为15 h;大雨及以上量级的降水对PM_2.5清除率达67.8%,并且优良空气质量可以持续27 h. ③与降水相比,风对PM_2.5的清除作用更为显著.较强偏南风对空气质量有一定改善,但优良空气质量仅持续16 h;大于3.0 m/s的系统性偏北风对PM_2.5清除率高达85.1%,优良空气质量持续长达32 h,空气质量的改善最为彻底.研究显示,PM_2.5与边界层气象要素关系紧密,不同级别的风和降水对PM_2.5的清除程度存在显著差异.      

不同天气系统影响下广东省酸雨特征对比分析 ——气象场数值模拟

运用WRF模式对3种不同天气系统(冷锋,低压槽以及台风)造成的广东省酸雨个例进行数值模拟,结合实际测站资料对酸雨分布特征及影响酸雨过程的风场、湿度场以及温度场进行分析.结果表明个例中酸雨主要分布在珠江三角洲区域以及重工业区韶关.不同天气系统影响下的降水酸度略有不同,台风个例降水pH值最高(5.81),其后依次为低压槽降水(5.60)及冷锋降水(5.40). 冷锋降水个例中酸雨的分布及变化主要受风速,风向,相对湿度及逆温的影响,低压槽和台风降水个例中的酸雨分布及变化主要受降水量和风速的影响.风速和降水量的增加有利于缓解降水的酸度,而逆温层的存在及不同风向的辐合作用有利于降水酸度的增加.     

西南地区夏季云量与降水的关系特征分析

论文利用我国西南地区地面降水资料和ISCCP D2 云资料,通过SVD、合成分析等方法,分析研究了该区域夏季雨层云、高层云、深对流云与降水量、雨日的关系。结果表明：西南的贵州、重庆地区夏季的雨层云与雨日、雨量具有较好的关系,尤其是与雨日的相关系数高达0.73。除云南中、西部地区外,西南其余地区夏季高层云与雨量、雨日具有较好的关系,且相关系数与雨层云接近,反映此地区发生降水时,一般是雨层云和高层云相伴存在。夏季的深对流云也与雨量、雨日具有较好的关系,由于深对流云常产生阵性强降水,对降水量贡献较大,所以与雨量关系更为显著,其相关系数高达0.86,并且在三种降水性云系中与降水关系最好。     

肇庆市一次典型污染天气的污染物来源解析

利用污染物及气象观测数据对肇庆市2018年12月17～23日大气污染过程进行了分析,采用了CMAQ-ISAM模型以及混合受体模型对本次大气污染来源进行了解析研究.结果表明,12月19～21日肇庆地区受近地面弱气压影响而形成的较为不利的污染物扩散条件,是肇庆大气污染过程的诱导因素;在本次污染发生前的清洁时段,肇庆污染主要来自于本地及清远,其贡献率分别为19. 2%和10. 7%,而受江西、湖南、湖北以及陕西等地的远距离污染物传输作用影响约为64. 5%;在污染时段,随着地面高气压场南移,肇庆地区受珠三角主要城市和粤东城市的区域传输贡献明显,肇庆、佛山、东莞、广州和惠州贡献率依次为25. 5%、14. 8%、9. 8%、9. 5%和5. 3%,河源、梅州、汕尾、揭阳、汕头和潮州这6个广东省东部城市贡献率共计13. 7%,而受福建、江西以及长江三角洲等地的远距离污染物传输作用影响约为32. 9%,且经过海上通道传输的污染物贡献更为显著.因此,输送到海面上的气溶胶颗粒经吸湿增长后回到陆地,是本次肇庆污染天气的主要成因之一.     

山东省主要城市酸沉降现状及影响因素分析

根据山东省多年降水观测资料,分析了其17个设区城市的酸雨现状,并研究了济南市和青岛市硫的干、湿沉降及其变化规律.结果表明,近5a(1997～2001年)青岛市降水酸度位列全省17城市之首,是唯一降水pH年均值低于酸雨临界值5.60的城市;山东省主要城市的降水酸度总体上呈下降趋势.济南市和青岛市近年来硫沉降总通量基本稳定或呈下降趋势,仍达10t/(km²·a)左右;在硫沉降总通量中,硫干沉降的贡献率达80%以上,而在硫干沉降通量中,SO₂干沉降的贡献率要远远高于SO₄^2-干沉降的贡献率.通过分析酸雨前体物排放强度、土壤酸碱性以及气象条件对酸沉降的影响,揭示了山东省内主要城市酸沉降的影响因子.     

辽宁省背景地区降水化学特征及其与大气传输的关系

为了解辽宁省背景地区降水化学特征及其与大气传输的关系,于2007年2月─2008年1月在辽中县水文监测站进行了降水化学特征观测,测量项目包括降水pH,电导率和离子浓度. 观测期间降水pH为3.4～7.3,降水量加权平均值为4.6,整体呈酸性. 降水中主要阴离子为SO₄2-和NO₃-,浓度分别为154.3和53.4 μeq/L,二者占阴离子总量的76.8%; 主要阳离子为NH₄+和Ca2+,浓度分别为124.6和89.2 μeq/L,占阳离子总量的70.6%. 利用后向气流轨迹分析了降水气团来源对降水化学的影响,结果表明:在辽宁省及周边地区的局地气团影响下,降水中离子浓度最高;而在起源于东亚地区,经朝鲜半岛到达的南-东南气团影响下,降水次数虽最多,但离子浓度最低.      

辽宁省辽中降水化学特征与边界层流场的相关性

于2007年2月—2008年1月在辽宁省辽中县进行了酸雨观测,获取了辽中站降水中主要化学离子组成,并观测了同期的地面气象条件,结合不同气象流场分析方法,分析降水化学特征与边界层流场的关系. 结果表明:①降水酸碱性与风向有一定关系,偏南风易出现酸性降水,而偏北风易出现碱性降水,降水的酸碱性与850～925 hPa(约700～1 500 m)高度上的风向相关性较强,与近地面风向的相关性不明显;②降水的酸碱性和离子组成与研究区所处天气系统的相对位置关系显著,同是偏北气流,如研究区位于大陆反气旋东部,气流来源于西北地区,Ca2+浓度较高,反之,如位于海洋气旋的西部,由于气流来源于东南海上,故Na+浓度相对较高.      

层状云酸化过程的数值模拟

修正和发展了一维层状云物理化学模式,该模式包括了详细的气?液相反应和光辐射传输,在我国东部地区平均污染水平下模拟了降水酸化过程?结果表明:光解系数在云顶为无云时的2～3倍,在云底则为无云时的0.2倍;自由基对S(Ⅳ)的氧化在降水后期可超过H₂O₂,并致使SO2-₄和NO-₃浓度在降水后期有逐渐增长的趋势;由于H₂SO₄和HNO₃的不断生成以及NH3和气溶胶的洗脱,地面雨水酸度持续上升?      

A 10-year trajectory flow climatology for Amsterdam Island, 1980–1989

This paper documents the meteorology and flow climatology of Amsterdam Island, a World Meteorological Organization baseline observatory located in the southern Indian Ocean. The island is strongly influenced by two meteorological systems: the subtropical anticyclone and the westerlies, known as the roaring forties. Westerly surface winds dominate ground-level flow on the island, which receives an annual average precipitation of 1100 mm. A 10-year back air trajectory climatology at 850 hPa to the island showed the same predominant westerly-southwesterly flow (55% of the period). Special emphasis was placed on trajectories that had their origin on the African continent because this was the predominant nonmarine source of trace materials that could be transported to Amsterdam Island. This transport, most frequent in the winter and early spring, coincided with the winter peak of continental radon. A comparison of trajectories and 12-h precipitation amounts on the island showed that most of the rain coincided with southwesterly flow, but many large individual events were frequently associated with northerly and westerly flow regimes. Meteorological information about local conditions and flow climatology is necessary to aid in the interpretation of atmospheric chemistry measurements made at global stations such as Amsterdam Island.     

青田县酸雨现状与成因分析

根据2003年-2007年青田县降水和大气监测数据,对青田县大气污染因子（SO2、NO2和TSP）和降水现状进行了分析,并对酸雨形成的原因进行了探讨。结果表明,青田县酸雨污染问题比较严重。从年变化趋势来看,酸雨强度较大,受酸性降水污染较重,且有逐年加重的趋势;从季度变化趋势来看,第一、四季度酸雨污染问题突出;从月份变化趋势来看,1月-3月、10月-12月酸雨污染问题较4月-9月严重。其形成主要是因为上风方向的S02、NOx等污染物浓度超标,随着天气系统的移动而被携带至本地区所致,同时与降水量、风速、气温和大气层结等气象条件关系密切。     

南昌市雨水和湖水硫同位素特征的研究

为探讨南昌市酸雨的硫源,研究了2006年南昌市区雨水、湖水的pH值、硫酸根离子浓度和硫同位素组成,并对市区用煤的δ34S值进行了测定。结果表明,雨水硫同位素组成的变化范围在-3.5‰~5.5‰之间,且具有夏季轻,冬、春季重的特点。湖泊水、赣江水的δ34S值变化范围在4.3‰~10.3‰之间。2006年南昌市酸雨污染较严重,冬春季时雨水的酸度较大。雨水中硫的来源是由生物成因硫、人为成因硫和海源硫综合贡献的,夏季生物硫贡献比重大,冬春季人为硫是主要贡献者,海源硫贡献可能很小。     

我国酸性降水来源探讨

我国的酸性降水存在着大气污染物的局地冲刷和中、长距离传输双重来源机制。我国南方重污染城市的酸性降水主要来源于城市高浓度大气污染物的局地冲刷;广阔区域和清洁地区的酸性降水则主要来源于大气污染物的中、长距离传输。酸性降水中局地来源和传输作用的贡献,因地而异,主要取决于当地的大气污染条件和气象条件。     

The removal of sulphur dioxide in a long-lived line echo system: A numerical study

The removal of SO₂ in precipitation systems is not only a major sink of SO₂ but is also directly related to the acidity of precipitation. However the physical and chemical processes are not well understood due to their complicated characteristics. The lack of measurements also hinders us from studying those processes. In order to investigate what mechanisms are important about the removal of SO₂ in precipitation systems, an alternative approach is to examine the simulation result from a numerical cloud model.A two-dimensional version of the Klemp-Wilhelmson numerical model (1978, J. atmos. Sci.35, 1070–1096) is used to simulate a fast-moving long-lived line echo precipitation system that occurred in the Taiwan area during Mei-Yu season. The simulation model was assumed to be perpendicular to the north-south orientated line echo. In this simulation an artificial source of SO₂ is placed in front of the line echo system in the low level. As the line echo system approaches the region of SO₂, some SO₂ is brought into the line echo system through advection and diffusion effects. A simple parameterization scheme similar to Fisher's (1982, Atmospheric Environment16, 775–783) is used to represent the removal of SO₂ by cloud and rain. The model results show that the major sink of SO₂ is removed by rain below the cloud base although some is removed by cloud and rain inside the precipitation system itself.     

湖南省酸雨变化特征、现状及成因分析

依据湖南省1993-2000年监测酸雨的数据资料,对湖南省酸雨的变化特征、分布及目前的状况和成因进行了分析.结果表明,湖南省降水pH值小于5.0的强酸性降水地区主要分布在湘中南和西南部,弱酸性降水区则分布在湘中地区;除怀化和洪江两地外,湖南降水阴阳离子基本平衡;湖南地区降雨为典型的硫酸型降雨,酸雨的形成主要受局地源的影响,其次是土壤、地形、气候和中远距离的输送等自然因素的作用.笔者认为能源结构和工业污染物等社会因素在酸雨的形成中具有决定性的作用.