京津冀与长三角区域大气NO2污染特征

基于地面监测及遥感反演数据,研究了京津冀与长三角区域大气NO2污染特征,并进行了对比分析.从2005～2011年的平均近地面质量浓度和垂直柱浓度来看,京津冀与长三角中心城市大气NO2基本处于同一污染水平;其区域背景站的NO2浓度也差异不大,且与两大区域过渡地带的合肥市大致相同.区域NO2高浓度中心夏季较为分散,秋冬季高浓度范围明显扩大,冬季全部连为一片.近年来随着中心城区污染企业的外迁,北京、上海等城市核心区NO2近地面污染有所缓解,但区域背景站NO2近地面浓度和垂直柱浓度都有所升高,京津冀与长三角NO2整体污染水平形势依旧严峻.从区域分布看,北京、上海等城市NO2浓度较高,NO2柱浓度高出区域背景的50%左右,大约是欧亚大陆背景水平的3倍;近地面NO2浓度地域差异更大,北京、上海等中心城市NO2近地面质量浓度是城市清洁区的2倍,是区域背景的10倍以上,达欧亚大陆背景站瓦里关的上千倍.北京奥运及上海世博等大型活动之前及期间大气污染集中整治效果较为明显,但活动结束后,城市大气NO2污染都出现反弹.结果表明,区域空气质量的持续改善需要区域内各省市常抓不懈的联防联控,仅靠短期内运动式的污染治理难以从根本上解决大气环境问题.     

西安市道路PM2.5 NO2 CO水平浓度分布特征

为获得西安市道路PM_2.5、NO₂和CO的水平浓度分布特征,选取小寨和秦岭环山路作为西安市城区道路和郊区道路的代表,采用水平分布的监测方法获得了每条道路距离道路边缘0、15和50 m处的ρ（PM_2.5）、ρ（NO₂）和ρ（CO）.结果表明:与秦岭环山路（下称秦岭）相比,城区观测点小寨的ρ（PM_2.5）、ρ（NO₂）和ρ（CO）分别为（88±50）（78.6±29.8）μg/m3和（1.5±0.3）mg/m3,均高于秦岭三者的质量浓度[分别为（55±23）（47.9±19.8）μg/m3和（1.4±0.1）mg/m3].在空间分布上,ρ（PM_2.5）、ρ（NO₂）、ρ（CO）水平梯度分布明显.与距离道路边缘0 m处相比,小寨ρ（PM_2.5）在距离道路边缘15和50 m处分别减少了6.48%、7.96%,秦岭减少了5.45%、9.09%;小寨ρ（NO₂）在15和50 m处分别减少了8.57%、14.29%,秦岭减少了15.45%、24.89%;在距离道路边缘50 m处小寨ρ（CO）减少了25.00%,而秦岭在距离道路边缘15和50 m处分别减少了25.00%、41.67%.研究显示,来自于机动车排放的PM_2.5、NO₂和CO在道路两侧有明显的距离效应,并且郊区观测点水平递减更明显.      

中国重点城市NO2排放规律与驱动分析

大气成分遥感是监测临近空间全球变化、保障生存空间永续发展的重要手段。NO₂被视为描述人类活动强度的直接指标。掌握中国NO₂的分布及其变化规律,对区域大气污染精细管控和空气质量精准预报有重要意义。该文基于S-5P卫星TROPOMI传感器的对流层NO₂柱浓度的校正数据,并结合地面站点NO₂数据,采用相关性分析、系统聚类分析和K均值聚类分析等方法,划分了中国重点城市NO₂排放类型,分析了城市对流层NO₂柱浓度的年变规律及驱动因素。结果表明：(1)TROPOMI NO₂对流层柱浓度数据与地面站点实测NO₂浓度显著相关,利用TROPOMI NO₂柱浓度数据进行城市排放研究可行;(2)基于聚类分析及机关性分析,结合中国气候带分布将重点城市划分为12个NO₂排放类型;(3)31个重点城市中有25个季节排序规律为冬季>秋季>春季>夏季,NO₂柱浓...     

基于OMI的汾渭平原对流层NO2长期变化趋势

利用2007~2020年臭氧检测仪（OMI） OMNO2d对流层NO₂垂直柱浓度（TVCD）数据、欧盟基本气候变量质量保证计划（QA4ECV）基于卫星观测约束下的NO_x日排放估算数据（DECSO）、大气红外探测仪（AIRS）臭氧（O₃）垂直廓线AIRS2SUP数据,研究了汾渭平原NO₂TVCD长期变化趋势及其对NO_x排放变化的响应,以及二者变化对于对流层中下层O₃的影响.结果表明,汾渭平原NO₂TVCD于2012年达峰,峰值为（9.8±4.6） x10¹⁵molec/cm²,2013年后基本呈现逐年下降趋势;NO₂TVCD冬季最高,夏季最低,冬季均值约为夏季3.6倍;NO₂TVCD并非随NO_x人为源减排单调下降,夏季NO₂TVCD低百分位上升;NO₂TVCD变率为（-1.5±0.6）%/a,低于NO_x排放降幅的1/3,可能与人为NO_x大量减排的背景下,对流层NO_x自然源的贡献大且相对贡献不断上升有关;对流层中下层O₃变率仅为（-0.2±0.2）%/a,近地层O₃变率为（0.8±0.1）%/a,汾渭平原对流层O₃生成基本处于VOCs控制区或者VOCs-NO_x过渡区,减排NO_x无法降低对流层O₃;汾渭平原NO_x减排可有效降低城市高排放区NO₂,乡村地区受NO_x自然源影响较大,人为减排收效不明显.     

2005~2018年河南省NO2柱浓度变化特征

运用OMI卫星遥感资料对河南省2005~2018年NO₂柱浓度的时空分布进行分析,并结合国家大气污染防治政策的实施,研究了2013年之后河南省NO₂柱浓度的变化特征.结果表明,河南省NO₂柱浓度的空间分布为东北高、西南低,高值和低值中心分别位于安阳-新乡-焦作一带（>18.0×10¹⁵molec/cm²）和洛阳-三门峡-南阳市交界（4.0~8.0）×10¹⁵molec/cm².从季节变化来看,冬季NO₂柱浓度高于春夏季,冬季高值中心的浓度较春夏高50%~70%.在2011年前,河南省NO₂柱浓度不断上升,北部较南部增速快.2011年后全省NO₂柱浓度明显下降,焦作-新乡-安阳一带下降最快,主要污染物总量减排和大气污染防治行动计划的实施有效促进了浓度的下降.《大气污染防治行动计划》实施后,与位于京津冀大气污染传输通道的城市相比,传输通道外的城市NO₂柱浓度下降速度慢甚至略有增长,应进一步加大其大气污染防治力度.     

2005~2018年河南省NO2柱浓度变化特征

运用OMI卫星遥感资料对河南省2005~2018年NO₂柱浓度的时空分布进行分析,并结合国家大气污染防治政策的实施,研究了2013年之后河南省NO₂柱浓度的变化特征.结果表明,河南省NO₂柱浓度的空间分布为东北高、西南低,高值和低值中心分别位于安阳-新乡-焦作一带（>18.0×10¹⁵molec/cm²）和洛阳-三门峡-南阳市交界（4.0~8.0）×10¹⁵molec/cm².从季节变化来看,冬季NO₂柱浓度高于春夏季,冬季高值中心的浓度较春夏高50%~70%.在2011年前,河南省NO₂柱浓度不断上升,北部较南部增速快.2011年后全省NO₂柱浓度明显下降,焦作-新乡-安阳一带下降最快,主要污染物总量减排和大气污染防治行动计划的实施有效促进了浓度的下降.《大气污染防治行动计划》实施后,与位于京津冀大气污染传输通道的城市相比,传输通道外的城市NO₂柱浓度下降速度慢甚至略有增长,应进一步加大其大气污染防治力度.     

拉萨市环境空气中NO2变化特征分析

选取用长光程差分光谱法监测的拉萨市2000年7月-2004年6月环境空气质量监测数据,分析了NO₂变化特征.结果表明:目前拉萨市ρ(NO₂)在<环境空气质量标准>(GB3095-1996)一级标准之内,但呈逐渐上升趋势.拉萨市ρ(NO₂)月均值呈明显的"U"字型分布规律,即1月和年末10-12月高,其他时间低;每年10月至次年1月,ρ(NO₂)月均值超过年均值,月均最高值均出现在12月;每日在8:00-12:00,20:00-24:00有2个高峰值区.汽车尾气、当地居民生活中的燃烧过程是目前拉萨市NO₂的主要产生源,特殊边界层气象条件影响拉萨市环境空气中ρ(NO₂)的变化规律.      

青海湖区域背景点夏季大气NO2，SO2 和O3 浓度变化规律

利用ECOTECH 公司系列气体监测仪,对青海湖区域背景点夏季的大气污染物的变化规 律及其和气象因素之间的关系进行了分析。结果表明,夏季三种气体中NO₂ 浓度较低,平均值 为2.30×10^-9,其日内变化呈现单峰形式,日较差非常小;SO₂ 浓度较高,平均值达到20.82×10^-9, 波幅变化较大, 其日内变化表现的较不规则;O₃ 浓度夏季平均值高达57.63×10^-9,日变化呈现单 谷形态,早晨7:00-8:00 达到最低值;三种污染物均在凌晨或午夜达到高值。和气象因子的相关 分析表明,NO₂ 静风情况下浓度较低,主要污染源为西北及东北方向的公路及铁路机动车排放; SO₂ 主要来源于当地生物质燃烧排放,同时东南风向时其浓度增高;静风时O₃ 浓度最高,其受 风向影响较小。     

南海区空气中的O3和NO2浓度变化特征分析

利用2010年9月至2012年8月期间佛山市南海区大气连续自动监测的数据,比较分析O3、NO2浓度的变化规律及相关性。结果显示,O3和NO2污染物的浓度变化存在明显的季节性特征,并且两者的变化趋势呈现较强的负相关性。O3浓度在夏秋季之间达到最大值,NO2在冬季达到最大值。O3浓度在15:00前后出现峰值,NO2浓度则在8:00和20:00前后出现双峰态高值。     

粤港澳大湾区NO2污染的时空特征及影响因素分析

利用Aura卫星搭载的臭氧观测仪（OMI）反演的对流层NO₂柱密度数据,分析了自2005年以来粤港澳大湾区（GBA）对流层NO₂柱密度的空间分布特征、时间变化趋势及其影响因素.研究结果表明GBA对流层NO₂柱密度从2005~2018年呈减少的趋势,每年递减约为2.8%.小波系数显示时间演化过程中存在9个月的主振荡周期,冬季浓度较高,夏季较低.人为排放和各种自然因素,导致了GBA对流层NO₂柱浓度月变化在时间和空间上存在明显差异,最小值和最大值分别出现在6和12月,多年平均值分别为3.9665×10¹⁵和12.3423×10¹⁵molec/cm².NO₂在空间分布上呈现明显的空间分异特征,冬季12月最明显.NO₂污染严重的高值区主要出现在中部地区,如广州市、佛山市和中山市,最大的对流层NO₂柱密度可达18.8306×10¹⁵molec/cm²,大约是周边地区的3 倍,且高污染区域向四周逐渐扩散,连成一片.低值区主要在北部的肇庆市和东部的惠州市,多年平均的对流层NO₂柱密度约为7.1400×10¹⁵molec/cm².对流层NO₂柱密度的增长率在不同区域的变化趋势呈现明显的差异,变化范围为-15×10¹⁵~6×10¹⁵molec/cm²,增长率百分比范围为-65%~65%.出现增长的地区主要是肇庆市北部和惠州市东部的低值区;对流层NO₂出现明显减少的区域集中在中部的高值区,减少量最大的地区为广州市、佛山市和中山市交界处.     

中国典型城市群PM2.5污染特征研究进展

为进一步梳理近年来我国城市区域大气PM_2.5污染防治方面的研究成果,基于我国31个城市PM_2.5污染现状,以城市群为视角,总结了京津冀城市群、长三角城市群与川渝城市群PM_2.5组成与污染特征,分析了PM_2.5及其含碳气溶胶、水溶性无机离子、地壳元素等的整体特征,并在城市群间进行对比分析.结果表明:①3个城市群的ρ(PM_2.5)高低顺序依次为京津冀城市群>川渝城市群>长三角城市群,长距离传输使PM_2.5污染成为京津冀城市群、长三角城市群与川渝城市群面临的共同问题.②3个城市群的PM_2.5中均以SNA和OC为主,尽管ρ(PM_2.5)水平有下降趋势,但个别污染物(如SNA)略呈上升趋势.③京津冀城市群与川渝城市群的ρ(OC)接近,并且均高于长三角城市群的80%,较高的ρ(OC)/ρ(EC)反映我国城市群普遍存在SOC污染.④各城市群PM_2.5监测网(如监测时间和采样方法)发展水平迥异,...     

拉萨地区夏季大气CO,SO2及NO2变化初探

为研究青藏高原大气臭氧的光化学过程及其与气溶胶的相互作用,1998年夏季在西藏拉萨郊区对大气CO,SO₂及NO₂进行了综合测量.初步分析表明,近地层CO日平均质量分数为140×10-9～750×10-9,夏末呈明显增高趋势,CO含量的日变化呈双峰型,清晨和傍晚较高,与当地人为活动排放、风向频率和大气混合层高度的日变化密切相关;SO₂平均质量分数为0.15×10-9,NO2为0.39×10-9,NO₂约是SO₂的2.6倍,两者间存在一定的正相关,大致反映了该地区生物质燃料占主导的污染排放特征.      

基于OMI卫星数据的渤海对流层NO2分布特征

利用OMI卫星数据,分析了2005～2009年渤海对流层NO2的时空分布特征,研究发现近5 a渤海海域对流层NO2浓度空间分布不均,季节变化及年度增长趋势明显。空间分布上渤海西南部的渤海湾及莱州湾等海域浓度比较大,而东北部的辽东湾浓度比较低;NO2浓度季节变化也非常大,12月份垂直柱浓度(13.464×1015mol/cm2)是8月份(4.959×1015mol/cm2)的2.7倍。分析渤海湾与其周边的京津塘、环渤海西南部地区NO2浓度的月变化,发现冬季京津塘地区对渤海NO2浓度影响比较大,而夏季环渤海西南部地区对其影响比较大。     

基于OMI数据的青岛市SO2和NO2干沉降通量估算

在GIS支持下,以OMI数据产品SO2e和NO2d为数据源,确定了SO2和NO2的质量浓度,并考虑干沉降速率时空变化特征,建立了可满足空间和时间研究需求的区域SO2和NO2干沉降通量估算方法,对青岛市进行了实证研究。结果表明:青岛市SO2干沉降通量呈城镇区域较低、郊区较高及沿海区域较低、内陆区域较高的空间分布特征,NO2干沉降通量呈东北区域较低、西北部和南部胶州湾周围区域较高的空间分布特征;SO2和NO2干沉降通量均具有明显的季节变化特征,即冬季>秋季>春季>夏季;地形、气象和化石燃料消耗量增加等因素使得SO2和NO2干沉降通量冬季值最高,降水冲刷及太阳辐射使得其夏季值最低。该方法可以弥补常规研究手段监测点位过少、监测时段缺失的不足,可为硫素和氮素干沉降通量估算及大气污染防治提供技术支撑。     

新冠疫情对我国NO2排放影响的时空分析

基于高分辨率的TROPOMI数据,分析了我国疫情爆发期的NO₂空间分布情况,同时对比了疫情同比期和环比期不同地区的变化情况.分析表明,全国范围内NO₂柱浓度的同比下降率和环比下降率分别为40.46%和50.09%,经济发达且人口稠密的城市群,排放量下降较为显著,其中江苏、河南、山东、浙江等NO₂历史排放较高的省份受疫情影响更大.湖北省疫情期的NO₂柱浓度绝对值(1.63×10¹⁵molec/cm²)在中东部省份属于最低位水平,同比和环比下降率也均在50%以上.相对来说,武汉、孝感等周边城市的影响远大于十堰、恩施等西部山区.地基国控站点的NO₂质量浓度也显示了与卫星观测较一致的空间分布和变化趋势,证明了采用“自上而下”的遥感手段,可以对不同区域的大气污染排放强度和社会经济活动水平进行快速评估.     

中国NO2的季节分布及成因分析

利用OMI卫星观测的对流层NO₂柱浓度和113个重点城市地面ρ(NO₂)监测数据,结合753个监测站降水资料以及中国气象局气象信息综合分析处理系统(MICAPS)气压场数据,研究了中国NO₂的季节分布特征及其影响因素.结果表明:卫星遥感数据和地面监测数据同步显示了中国NO₂浓度冬季峰值、夏季谷值的季节分布特征;月降水量与地面监测的ρ(NO₂)呈负相关,相关系数为0.71.气压场平均结果表明,边界层气压场的特征是影响NO₂浓度季节分布的另一个主要因素.      

基于地基MAX-DOAS和TROPOMI卫星遥感的南京地区大气NO2污染特征

基于2018年5月至2020年12月多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS)于南京北郊的观测资料,反演了二氧化氮(NO₂)垂直柱浓度与垂直廓线,分析了对流层NO₂的污染特征,并与最新的TROPOMI NO₂产品进行了对比分析.MAX-DOAS观测结果表明,南京北郊的NO₂受温度和太阳辐射影响,呈现出夏季低冬季高、正午低早晚高的变化特征,且主要源于东南方向的污染输送.对比发现,TROPOMI数据与MAX-DOAS在春、秋、冬三季相关系数高于0.7,但在夏季由于多云及低浓度NO₂,相关系数仅为0.544.此外,TROPOMI观测到了南京城区与长三角地区的主要污染热点,与MAX-DOAS高污染方向一致.同时,MAX-DOAS与TROPOMI均观测到了2020年春节后16～30d由于COVID-19封控,NO₂浓度相比2019年和2021年同期减少了50%以上,说明观测点的NO₂污染主要由人类活动产生.     

O2/CO2气氛下氮反应机理的研究

选取CH4、O2、CO2、Ar、NO、NH3，等气体，作为混合气和煤粉一起送入一维沉降炉内，以模拟O2／CO2气氛下煤中燃料氮、循环NO以及二者的相互作用对NO排放的影响，结果显示，在还原性气氛下NH3、HCN、CH4、CO与循环NO间的反应是NO排放下降的主要因素，且煤焦与NO的异相反应、吸附反应对NO的降解效果要明显高于氧化性气氛，同时，CO2体积分数的增加使得燃料中氮的氧化率升高，循环NO的降解率下降；氧化性气氛下随CO2体积分数的增加，燃料中氮的氧化率也增加，但循环NO的降解率升高．当CO2体积分数不变时，其对NO降解的作用随循环NO体积分数的增加愈加明显，在循环NO也不变且CO2体积分数较低时，随过量空气系数的增加，循环NO的降解率下降，而CO2体积分数较高时则出现相反情况。     

广州市大气NO2污染对暴露人群不同疾病死亡的影响

通过收集广州市2011~2015年6种疾病（非意外因素、心血管疾病、脑卒中、缺血性心脏病、呼吸系统疾病以及慢性阻塞性肺疾病）逐日死亡人数、逐日NO₂浓度以及同期气象资料,采用广义相加模型探讨了NO₂暴露对不同疾病死亡的影响（相对危险度,RR值）和累积滞后效应,并进一步采用分层分析方法解析了冷季（11月至次年4月）和暖季（5~10月） NO₂死亡风险的差异.结果表明,NO₂影响急促短暂,通常持续4d.当NO₂浓度升高10μg/m³,在Lag0-4d时,人群非意外死亡人数将上升2.18%（RR=1.0218;95% CI：1.0167,1.0270）,在冷季与暖季分别上升2.6%（RR=1.0260;95% CI：1.0191,1.0328）与0.57%（RR=1.0057;95% CI：0.9952,1.0163）,两者差异有统计学意义（P=0.002）.在不同疾病中,NO₂对慢性阻塞性肺疾病的影响最大.因而NO₂仍然为广州地区人群健康重要的危险因素,需要加强NO₂排放的控制与治理,并且加强冷季健康风险预警以保护公共健康.     

天津机场区域大气NO2及O3影响因子研究

在紧邻天津机场跑道的点位对机场区域大气常规污染物开展连续监测,应用广义加性模型（GAM）,针对2017年3月1日~2018年2月28日间的NO₂及O₃,识别其影响因子,并确定因子贡献率.选取因子包括环境因子（SO₂、NO、NO₂、O₃、CO、PM_2.5、PM₁₀、前一小时NO₂/O₃浓度）,气象因子（风向、风速、温度、露点温度、修正海压）及航空活动因子（起飞、着陆）.结果显示：机场区域NO₂日均值为17.6~123.6μg/m³,超标天数共计38d,占比约13%;O₃日均值为1.0~276.1μg/m³,超标天数占比26%,污染主要集中在夏季;环境因子是主要影响因子,累积贡献率在56%~89%;航空活动作为区域重要污染源,对大气NO₂、O₃存在一定影响,最高贡献率可达20%;气象因子相对贡献较低.全部GAM的Adj-R²为0.85~0.96,筛选的影响因子能够有效解释区域环境空气污染物浓度的变化.