汾渭平原典型污染城市PM2.5来源分布及传输分析

基于后向轨迹模式（HYSPLIT）和美国国家环境预报中心的GDAS数据（2019年3月—2020年2月）,模拟了临汾市冬季24 h的气团后向轨迹按季节的聚类,研究了不同来源区域对临汾市PM_2.5的主要污染来源和污染传输通道,阐明了PM_2.5不同轨迹传输的季节特征,结合潜在源贡献（PSCF）分析法和浓度权重轨迹（CWT）分析法,解析了不同污染源区对临汾市的污染贡献强度。结果表明：临汾市PM_2.5污染主要集中在冬季,春秋季次之,夏季最低;通过气团后向轨迹聚类分析发现,沿汾河流域西南与西北方向是大气污染主要传输通道;潜在源贡献和浓度权重轨迹分析发现,临汾市境内、洪洞县、尧都区、襄汾县污染贡献强度较大,周边城市榆林、运城、焦作对临汾市有所影响。

     

汾渭平原复杂地形影响下冬季PM2.5污染分布特征、来源及成因分析

汾渭平原受其复杂地形特征及产业结构影响,和京津冀、长三角地区一起被列为大气污染重点防治区域.本研究应用2014—2019年冬季中国环境监测总站汾渭平原各城市的六大空气污染物逐小时数据,结合欧洲中心ERA-5数据,利用HYSPLIT后向轨迹模型及T-model斜交旋转主成分分析法（PCT）,揭示过去6年汾渭平原冬季颗粒物浓度演变规律,厘清汾渭平原复杂地形影响下大气污染来源特征、潜在源区及成因,识别影响汾渭平原冬季空气污染的主要天气系统类型.HYSPLIT模拟结果表明,冬季喇叭口地形城市主要受本地和邻近区域污染源影响;山区盆地地形城市更易受到100~300 km距离以内污染源的传输影响,其中,来自陕北的气团对其影响最大;峡谷地形城市更易受到300~600 km范围内污染源的传输影响;平原地形城市的污染物浓度受区域传输的影响较大.影响汾渭平原冬季颗粒物重污染的天气系统可分为高压前部型、高压后部型、均压场型及低压倒槽型,其中,高压前部型是汾渭平原冬季重污染时段最易出现的天气形势.     

汾渭平原临汾市2019年春节期间大气污染特征与来源解析

近年来汾渭平原冬季雾-霾事件频发,节假日期间尤为明显,除燃煤和工业排放外,区域的地形和气候特征也是导致雾-霾的主要因素.2019年2月春节期间对汾渭平原临汾站点的空气质量进行观测.运用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对PM_2.5中的13种元素(Li、Be、Ti、Rb、Sc、Y、La、Ce、Zr、V、Tl、U和Sn)进行分析测定,并结合站点的气象数据,运用聚类分析和后向轨迹等方法,分析了污染物的时空分布与潜在源区贡献.结果表明,观测期间SO₂的平均浓度为58.39μg·m^-3,超过了国家环境空气质量标准(GB 3095-2012) 24 h一级平均质量浓度限值(50μg·m-3),O₃、NO₂和CO的均值浓度分别为52.15μg·m^-3、29.02μg·m^-3和2.29 mg·m^-3.聚类分析结果表明,La、Ce、Ti、V、Li、Be、Rb、Y、U、Sc和Zr主要受地壳土壤源影响.气态污染物的空间分析结果表明...     

汾渭平原空气质量的时空特征及其与气象因子的关系

汾渭平原是继京津冀和长三角之后环境污染治理的第三大重点区域,为发挥协同作用改善区域大气质量提供更为科学客观的依据,基于2014-2019年汾渭平原11个重点城市的空气质量监测资料和气象数据,利用统计方法分别从空间和时间尺度上揭示了汾渭平原空气质量指数以及主要污染物特征,及其与气象因子的关系.结果表明:11个城市中有7个...     

运城市PM2.5时空分布特征和潜在源区季节分析

基于2019年3月～2020年2月环境空气质量监测数据,分析了运城市PM_2.5污染的时空分布特征,并利用HYSPLIT后向轨迹模型和聚类分析等方法探讨不同季节运城市PM_2.5污染的输送路径和潜在源区.结果表明,运城市ρ(PM_2.5)冬季最高(111.24μg·m^-3),夏季最低(30.02μg·m^-3),PM_2.5/PM₁₀秋冬季均大于0.6,表明运城市秋冬两季颗粒物污染以细颗粒物为主;空间上ρ(PM_2.5)年均值呈现北部和中部高、东部和西部低的分布特征,高值区PM_2.5与SO₂、 NO₂和CO呈显著强相关,表明本地排放对高值区ρ(PM_2.5)影响较大,春季和冬季最高值分别位于河津市(58.50μg·m^-3)和稷山县(142.33μg·m^-3),夏季最高值位于南部的平陆县(36.92...     

关中盆地咸阳市PM2.5污染时空分布特征和潜在源区分析

基于2014～2021年咸阳市PM_2.5浓度数据和GDAS全球同化气象数据,采用气流后向轨迹聚类分析法（HYSPLIT）、潜在来源贡献函数法（PSCF）、浓度权重轨迹分析法（CWT）和相关统计学方法,研究关中盆地咸阳市PM_2.5污染时空变化特征,厘清咸阳市PM_2.5污染来源特征和潜在源区.结果表明,咸阳市2014～2021年PM_2.5浓度呈先升后降的特征,2016年浓度年均值最高,达到81.25μg·m^-3;季节变化呈秋冬高春夏低的特征,冬季ρ(PM_2.5)最高,达116μg·m^-3,而夏季ρ(PM_2.5)最低,仅为31.58μg·m^-3;咸阳市PM_2.5空间分布年均值呈现南部和东南高、自东南向西北递减的污染特征.聚类分析表明咸阳市春、秋和冬季受偏西方向气流影响显著,而夏季则以短距离输送为主;PSCF和CWT分析显示,冬季潜在源贡献高值区域分布较为集中且覆盖范围最广,春秋季次之,夏季高值区域范围最小,潜在源区主要集中在咸阳市周边以及贯穿内蒙古西部、甘肃中东部、宁夏中南部到河南中部呈西北-东南方向的源区带.重污染时间段聚类分析表明咸阳市PM_2.5污染以偏西方向气流为主,高PM_2.5浓度除受咸阳市周边地区影响外,还受到与冬季潜在源高值区域类似的源区带影响.因此,针对咸阳市PM_2.5污染在严格控制本地及周边污染源排放的前提下,实施区域联防联控,防止外来污染源输入,才能有效防范该区域连片污染的发生.     

葫芦岛市大气颗粒物潜在源区分析

基于后向轨迹模式(HYSPLIT)模拟了葫芦岛市2019—2021年气流的72 h后向轨迹,同时结合同期的逐日PM_2.5浓度数据,采用潜在源贡献因子分析法(PSCF)和浓度权重轨迹分析法(CWT)探讨了葫芦岛市PM_2.5不同季节的潜在源区及其对葫芦岛市PM_2.5浓度的贡献。结果表明：冬季,葫芦岛市最主要的潜在源区为乌兰布和沙漠,其次为蒙古国东南部、内蒙古东部、京津冀地区和辽宁省西部城市群;秋季葫芦岛市最主要的潜在源区为辽宁省南部、京津冀地区、山东省北部和河南省北部;春季的相对高值区域零星分布在京津冀地区、山东省和渤海海域等地区,夏季相对高值区域零星分布在京津冀地区和山东省西北部。     

三亚市区臭氧污染变化特征及潜在源区分析

该文基于三亚市区2个环境监测数据,结合气象观测资料,采用后向轨迹、聚类分析、潜在源区贡献因子算法和权重轨迹方法研究了三亚市日最大8 h平均(O₃-8 h)质量浓度时空变化特征与气象因子的关系,以及O₃传输路径和潜在贡献源区。结果表明,2014-2020年2个站点O₃-8 h质量浓度变化趋势相反,河东站和河西站气候倾向率分别为0.303μg/(m³·a)和-0.405μg/(m³·a),趋势系数均没有通过信度检验。O₃-8 h质量浓度逐月变化呈“V”型分布,最高值出现在10月;日变化表现为单峰型,峰值出现在15:00左右。平均气温在15～25℃之间,相对湿度为65%～80%,太阳总辐射为14～24 MJ/m²,日照时数为6～10 h/d,受6～12 m/s之间的东北风影响时,三亚市O₃-8 h质量浓度会出现超标。多元回归分析表明,10 m平均风速、相对湿度、日照时数和平均气温是O₃-8 h质量...     

华中地区吸收性气溶胶时空分布特征及类型研究

利用2005—2019年OMI-OMAERUV L2气溶胶数据集, 研究了近15年华中地区吸收性气溶胶指数(UVAI)的时空分布特征和主导气溶胶类型, 探究下垫面变化和人为及气象因素的影响.结果表明：①在时间分布上, 华中地区UVAI的年际变化整体呈波动上升趋势; 2005—2008年UVAI波动下降, 2009—2013年逐年增加并于2013年达到近15年来的最高值(0.767), 2014—2019年逐年下降.②在空间分布上, UVAI整体由华中南部向北部递增, 豫东平原、南阳盆地及武汉、长沙附近的城市群为高值区; UVAI的稳定性整体呈现“北低-南次之-中部高”的分布格局.③从季节变化来看, 冬>春>秋>夏, 冬季大部分区域由高值覆盖, 夏季全境低值; 气温、降水和UVAI均呈显著负相关; 结合风场和压场进一步分析发现, 加强源、较差的大气扩散条件和弱降水使冬季呈现大范围高值, 夏季充沛雨水的冲刷作用叠加良好的大气扩散条件使得UVAI在夏季全境低值; 气温、降水和大气扩散条件是导致UVAI呈明显季节性变化的重要环境因子.④一氧化碳指数(COI)与UVAI的季均和年均空间分布一致且随季节同步变化, 冬季UVAI高值区域的COI值>2.8;华中地区的吸收性气溶胶为碳质主导.⑤2005—2018年林地、湿地和水域面积分别增长21.1%、67.9%、2.3%, 扩大了环境容量, 提高了污染物的代谢速度; 城市及建设用地面积增长14.3%, 致使该类排放源逐年加强; UVAI与人口增长率和第一、二产业的增加值均呈显著正相关, 结合大气排放清单分析, 工业源、居民源、农业源为人为因素中的主导因素.     

汾渭平原城市大气污染演变及典型污染过程——以宝鸡市为例

为探究汾渭平原城市近5a(2017～2021年)大气污染演变及典型污染过程特征,以宝鸡市为例,综合利用空气质量监测数据(6参数)、气象数据及污染期间颗粒物化学组分数据进行分析.结果显示,宝鸡市2017～2021年空气质量改善较为显著,CO-95per (CO日均值第95%分位数)和SO₂浓度分别下降了47%和36%,表明宝鸡市近年来控煤效果明显;PM_2.5浓度下降了24%,O₃-8h-90per浓度(O₃日最大8h平均值第90%分位数)年际差异不大,2021年O₃-8h-90per浓度与2017年持平,且为近5a最高值,随着PM_2.5污染的逐步改善,O₃污染开始凸显.PM_2.5与O_x浓度的相关性在夏半年明显强于冬半年,归因于夏半年较高的O₃浓度增强了大气氧化性,促进了二次颗粒物的生成.结合气象要素对冬半年和夏半年污染天分析发现,冬半年低温、高湿、低风速静稳天气最容易导致...     

长江经济带典型矿业城市马鞍山市大气污染特征及颗粒物潜在源研究

本文利用2017-2020年监测数据对长江经济带典型矿业城市马鞍山市的主要大气污染物(PM2.5、PM10、SO2、CO和O3)进行了系统性分析.2017-2020年PM10和PM2.5的年均浓度分别为85.55、78.15、70.39、57.77 μg·m-3和50.44、45.21、43.36、36.30μg·m-...     

华北平原夏收期间气溶胶卫星遥感探测分析

为研究2014年华北平原在夏收期间气溶胶污染的时空分布特征及形成原因,对2014年6月MODIS卫星的华北平原的气溶胶光学厚度（AOD）、细粒子比（FMF）、火点分布及后向轨迹进行了分析.结果表明,2014年6月华北平原的气溶胶光学厚度值在1.2～2.0之间,远高于年平均值1.0～1.2,而6月的火点分布主要集中在6-14日,此阶段的气溶胶光学厚度值高于6月6日前及14日以后的气溶胶光学厚度值.在两个特定研究区——华北南部及长三角地区,通过对6月的3个阶段的细粒子比进行分析,发现火点集中阶段细粒子排放增多,确定此次污染极有可能是由秸秆燃烧造成.在火点集中时期,两个研究区的后向轨迹说明,污染主要来自火点分布密集区域,进一步确定了秸秆燃烧是华北平原在夏收期间的主要污染源之一.     

半干旱地区黑碳气溶胶和含碳气体特征及来源

利用2009年9月~2010年6月兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)多角度吸收分光光度计(MAAP-5012)观测数据、CO和CO2气体成分混合比数据,分析了西北半干旱地区黑碳气溶胶和含碳气体特征、影响源地,以及影响黑碳浓度的排放物类型.结果表明BC、CO、CO2平均浓度分别为1.75μg/m3、601.71×10-9、387.78×10-6.利用后向轨迹模式将从观测站西部和东部输送过来的气流区分开,气流从东部来时,BC、CO、CO2浓度分别为1.38μg/m3、462.79×10-9、383.03×10-6;气流从西部来时,BC、CO、CO2浓度分别为2.2μg/m3、768.38×10-9、393.47×10-6.对500m、1500m、3000m高度气流来向的发源地进行聚类分析,发现3个高度上气流从中东、中亚及欧洲区域传输过来时,BC、CO、CO2浓度较高,△BC/△CO、△CO/△CO2值较大,说明燃料燃烧效率较低;气流从我国华北华中地区传输过来时,BC、CO、CO2浓度较低,△BC/△CO、△CO/△CO2值较小,表明燃料燃烧效率较高.     

夏季黄山不同高度大气气溶胶水溶性离子特征分析

2011年夏季在黄山3个不同高度上设观测点,利用Andersen分级采样器同步采集大气气溶胶,样品用离子色谱仪(Metrohm IC)进行分析.结果表明,山底、山腰和山顶的平均总离子浓度分别为13.32、10.94和9.97μg.m-3,大气气溶胶无机离子成分随高度增加呈递减趋势;黄山大气气溶胶中主要离子质量浓度依次为SO24->NH4+>Ca2+>NO3-;NH4+、SO24-分别为最主要的阳离子和阴离子,浓度随高度增加而递减最为显著,两种离子浓度和在3个采样点中均占PM2.1离子质量浓度的75%以上;粗粒子中最主要的阳离子与阴离子则为Ca2+和NO3-.PM10与PM2.1中阴阳离子线性回归线斜率近似为1,表明黄山大气气溶胶酸碱平衡.相关性分析表明,NH4+与SO24-的相关性高达0.98,这两种离子主要结合成(NH4)2SO4和少量的NH4HSO4存在于颗粒物中.黄山地区气溶胶在一定程度上受到周边地区人为源的影响.后向轨迹模拟显示,黄山夏季气团主要来源于南方沿海、东海、黄海及北方地区.由于途径重污染排放区,北方气团细粒子离子浓度较高,K+离子浓度近为西南气团的数倍.     

广东省春季一次区域臭氧污染过程的成因分析

为探究广东省春季环境空气臭氧(O₃)污染成因,选取2022年4月6—10日的一次典型污染过程,结合后向气流轨迹、潜在源贡献因子算法和权重轨迹分析法,较为全面地分析了本次污染过程的特征及传输对O₃的影响.结果表明：本次污染范围涉及全省10个城市,污染前期江门市和中山市O₃小时峰值浓度分别高达264μg·m^-3和272μg·m^-3,后期东莞市每日O₃小时峰值均高于260μg·m^-3.以清远市为代表性城市的分析表明,污染天日最大8 h平均O₃浓度、氮氧化物(NO_x)和挥发性有机物(VOCs)浓度平均值较非污染天分别升高10.8%、44.0%和168.0%.O₃污染天呈高温、低湿的特点,O₃浓度与温度的相关性在污染天显著增强.基于MIR值计算的O₃生成潜势结果表明,与非污染天相比,污染天间、对-二甲苯、乙苯、邻二甲苯和甲苯对O     

秋季南通近海大气气溶胶水溶性离子粒径分布特征

2012年10~11月在南通近海设立观测点,利用Anderson分级采样器采集大气气溶胶样品,用离子色谱仪(Metrohm IC)分析其中10种水溶性离子组成.结果表明,南通秋季近海PM10和PM2.1中水溶性离子浓度分别为59.70,45.96mg/m3.PM2.1中主要离子质量浓度排列依次为SO42->NO3->NH4+>Ca2+. SO42-,NO3-和NH4+占PM10中离子浓度的80%以上,二次离子为近海区域气溶胶的主要成分.SO42,NH4+和NO3-均表现出单峰型分布,峰值区间均为0.43~1.1mm,Ca2+,Na+和Cl-表现为双峰型.Ca2+高浓度峰值出现4.7~5.8mm粒径段内;Na+和Cl-峰值出现在0.43~1.1mm和3.3~5.8mm内,但最大峰值浓度区间不一致.PM10中nss-SO42-/SO42-比值均高于90%,陆地源对近海硫酸盐的影响显著.nss-SO42-/NO3-的比值在<2.1μm的粒径段内均大于1,表明该区域固定源是大气细粒子中离子的重要贡献源,但移动源对粗粒子的影响值得重视.个例分析显示,稳定的天气系统,高污染排放内陆地区的污染物传输,是造成10月27日的严重污染过程的主要原因.     

邯郸市黑碳气溶胶浓度变化及影响因素分析

根据2013年3月—2017年2月邯郸市河北工程大学站点的黑碳气溶胶、PM2.5、大气污染物的小时浓度数据及常规气象数据,对邯郸市黑碳浓度的时间变化特征及影响因素进行分析.结果表明,4年来邯郸市黑碳浓度呈逐年下降的趋势:与2013年相比,2014—2016年黑碳气溶胶浓度分别下降了5%、16%、24%;邯郸市黑碳气溶胶浓度的季节变化趋势基本一致且季节变化特征明显,冬季黑碳气溶胶浓度最高,秋季次之,春夏两季最低,其中,冬季平均浓度分别是春、夏、秋季的2.07、2.77、1.49倍;其日变化呈单峰单谷状,且4个季节的日变化趋势相同,峰值均出现在6:00—8:00,谷值均出现在14:00—15:00.黑碳与PM2.5的相关系数r为0.860,相关性显著,说明黑碳气溶胶和PM2.5的来源大部分是一致的;风速和风向对黑碳气溶胶浓度也有影响,黑碳气溶胶浓度随风速增加而降低;4个季节高频风向为南-西南方向,且该风向下黑碳气溶胶浓度均较高,冬季南-西南风向下的黑碳浓度最高;应用后向轨迹对研究时段内4段重污染期间的气流轨迹进行模拟发现,邯郸市黑碳气溶胶浓度较高的主要原因是本地源排放和近距离传输,远距离传输贡献较小.