1981~2017年四川省大气自净能力变化特征分析

利用四川省1981~2017年逐日地面气象观测资料和2017年1月环境监测资料,计算分析了四川省大气自净能力指数的时空变化特征及其影响因子,并初步探讨了2017年1月成都市大气自净能力指数与空气质量的关系.结果表明：四川省大气自净能力指数的分布形势以川西高原北部、川西高原南部、攀西地区、盆地西南部大气自净能力为较好到好,省内其余大部地区大气自净能力较差到差.近37a来,四川省、川西高原、攀西地区多年变化呈减弱趋势,四川盆地多年变化趋势不显著.影响因子中,四川省降水日平均大气自净能力指数小于非降水日.四川省以及各区域平均风速、通风量、风速较大日数和小风日数与大气自净能力指数呈显著正和负相关关系;混合层厚度与大气自净能力指数呈显著的正相关关系.     

基于精细化数值模拟的汾渭平原大气自净能力研究

汾渭平原作为大气污染防控的重点区域之一,精确认识其大气环境自净能力特征对科学制定防控政策具有重要意义.通过WRF模式开展的精细化数值模拟试验,本研究定量化探讨了汾渭平原地区PM_2.5的大气自净能力及其时空特征.结果表明,汾渭平原地区行星边界层高度、风速、降水量的时间特征均为白天高夜间低,春夏季最高,冬季最低;在空间上,行星边界层高度呈南低北高,降水量呈南高北低.汾渭平原大气自净能力在空间上整体为南低北高的特征;各城市白天的大气自净能力总体上高于夜晚,15:00为峰值时刻,7:00—8:00为谷值时刻;春夏季大气自净能力明显高于秋冬季.城市大气自净能力与PM_2.5浓度呈显著负相关关系.鉴于研究区域内大气自净能力的显著时空差异,错峰错时生产和合理化产业布局将是实现汾渭平原地区经济社会与环境保护协同发展的有效途径.     

大气自净能力指数的气候特征与应用研究

为了定量地评估污染气象条件对空气污染的作用并实现对空气污染潜势的预报,本文在城市大气污染数值预报系统（CAPPS）预报原理的基础上,定义了大气自净能力指数,并分别给出了采用气象站观测资料和通过数值模拟计算大气自净能力指数的方法.基于气象站观测资料的全国大气自净能力指数分析计算表明,全国大气自净能力最差的地区分布在四川盆地和新疆塔里木盆地,大气自净能力最强的地区分布在青藏高原、蒙古高原、云贵高原、以及东北平原和三江平原、山东半岛和海南岛;1961~2017年,京津冀、长三角和珠三角地区的大气自净能力指数呈下降的变化趋势,全年低自净能力日数呈上升的变化趋势.采用大气自净能力指数评估2014年北京APEC会议期间大气污染防控效果,表明在11月8~10日极端不利扩散气象条件发生时,减排措施使北京市空气质量AQI平均降低77%,使京津冀平原地区11个城市的空气质量AQI平均降低37%.基于国家气候中心月动力延伸气候预测模式（DERF2.0）的预报产品和中尺度模式（WRF）,建立了可以预测全国未来40d逐日大气自净能力指数的延伸期-月尺度大气污染潜势预测系统,回报实验表明,在大多数情况下可以提前15d预报出大气重污染过程;月尺度的大气重污染过程预报效果更大程度上取决于月动力延伸气候预测模式（DERF2.0）的预报准确率.     

北京市怀柔区大气污染物浓度变化规律及与其他要素的相关性

对2019年北京市怀柔区SO₂、NO_x、CO和O₃ 4种污染物5 min浓度数据及PM₁₀和PM_2.5浓度的监测结果进行整点数据、日数据、逐月日数据、小时数据、日最大8 h平均O₃数据、月数据、各季节小时数据、各季节日数据统计,分析PM_2.5浓度、气象条件及降水等因素对大气污染物浓度的影响。结果表明:大气污染物中O₃浓度超标天数最多,其次是PM_2.5、PM₁₀。大气污染物浓度日变化、季节变化特征明显,SO₂、NO_x浓度的变化特征相似,最大值出现在冬季,春季和秋季次之,最小值出现在夏季,其中1月污染最严重。O₃有着相反的季节变化特征,最高值出现在夏季,最低值出现在冬季。PM₁₀和PM_2.5浓度最高值出现在3月(春季),其次是冬季,秋季次之,最小值出现在夏季。降水对SO₂和NO_x的去除效果不明显,小雨天气时,容易出现大气污染物浓度增长的现象。总体上可以看出,降水对NO_x去除比SO₂更有效,对大粒径颗粒物的去除量大于小粒径颗粒物。本研究可为怀柔区相关部门制定减少污染物排放,控制城市大气颗粒物浓度,提高城市环境空气质量等措施提供数据及理论支持。     

2013~2014年北京大气重污染特征研究

从污染物浓度的时间变化、空间分布以及大气污染类型等方面,对2013~2014年北京大气重污染过程进行了分析,并初步探讨其影响因素.结果表明:2013~2014年北京共出现大气重污染105d,重污染频率为14.4%.其中,首要污染物为PM_2.5的天数为103d,首要污染物为PM₁₀和O₃各有1d;冬半年重污染天数占全年的76.2%.重污染气象要素特征主要表现为风速小、湿度高、能见度低.重污染日PM_2.5/PM₁₀浓度比值为91.3%,明显高于全年平均水平,表明重污染时颗粒物以细颗粒物为主.北京大气重污染区域分布表现为南高北低,平原高、山区低的总体特征,交通站重污染天数普遍高于市区其它站点.北京大气重污染主要表现为积累型、光化学型、沙尘型以及复合型等类别;其中积累型大气重污染往往伴有区域污染水平的整体升高,PM_2.5组分中NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺等水溶性二次离子的浓度增幅最为明显;O₃污染在近两年有加重的趋势.     

京津冀地区大气环境容量时空变化特征研究

本研究利用中国地区污染物浓度和气象再分析数据集,分析“十三五”(2016—2020年)期间京津冀地区PM_2.5污染趋势和大气环境容量系数的时空分布特征.结果表明,近年来京津冀地区空气质量不断改善,PM_2.5年均浓度在2016年(61μg·m^-3)—2020年(45μg·m^-3)间逐年降低.对这期间京津冀地区边界层高度、风速以及干、湿沉降速度的分析发现,京津冀地区年均大气环境容量系数呈上升趋势,表明该区域大气扩散条件逐渐好转,利于污染物的稀释和扩散.大气环境容量系数呈现春季高、秋季低的分布特征,峰值出现在15:00左右,2020年的年均大气环境容量系数超过3000 m²·s^-1.研究结果对于了解京津冀地区大气扩散条件的改变以及加强对空气污染成因的理解具有借鉴意义.     

2020年南通市大气颗粒物组分和污染特征分析

本次研究以南通市大气颗粒物组成和污染特征为研究对象,利用南通市大气超级站监测数据,分析了2020年南通市PM2.5和PM10浓度水平,时间变化特征和组分特征.结果表明,2020年南通市PM2.5和PM10年均质量浓度分别为34μg/m3和56μg/m3,具有明显的冬高夏低的特征,PM2.5/PM10呈现为冬季>夏季>春季≈秋季.PM2.5中含碳组分和水溶性阴阳离子高低顺序为:NO3->OC>SO2-4>NH4+>EC>Cl->K+>Na+>Ca2+>Mg2+.冬季OC、NH4+、SO2-4和NO3-浓度值显著高于其他三个季节,PM2.5中NO3-、OC、SO2-4和NH4+的占比分别为27.7％、15.4％、15.0％和14.2％.NO3-/SO2-4比值为1.9,表明受移动源影响较大;OC和EC浓度均为冬季最高,夏季最低,四季OC/EC介于3.2～4.6,表明南通全年均受二次有机碳(SOC)的影响,且主要受柴油、汽油车的尾气排放和燃煤排放影响.     

2014年宝鸡市大气颗粒物时空分布特征分析

基于2013年12月和2014年全年宝鸡市8个自动空气质量监测子站的PM_(10)和PM_(2.5)的监测数据,探讨PM_(10)和PM_(2.5)的时间分布特征和空间分布特征。结果表明:PM_(10)的日平均浓度为118.23μg/m~3,全年中PM_(10)超过二级标准的天数为80 d,超标率为22%;PM_(2.5)的日平均浓度为68.93μg/m~3,全年中PM_(2.5)超过二级标准的天数为92 d,超标率为25%;PM_(10)和PM_(2.5)的浓度有明显的季节差异。PM_(2.5)和PM_(10)浓度由高到低的季节依次是冬季、春季、秋季和夏季;不同的监测点位中,解放军第三陆军医院监测点位的PM_(10)和PM_(2.5)浓度对于宝鸡市大气颗粒物的污染贡献率相对其他点位较高,主要是其地理位置导致的。     

东南沿海典型港口城市大气降水中的重金属

为研究中国东南沿海港口城市大气降水中重金属的污染特征及其与p H、电导率、降雨量、PM2.5及PM10等因子之间的相互关系,于2013年3月-2014年2月期间,在厦门市城区和郊区共布置4个降水采样点及1个地表水采样点。用ICP-MS分析其中的溶解态重金属含量,同时获取其他相关因子的监测数据。研究表明厦门地区降水中的重金属含量水平总体较低,呈现出春秋季较高,夏冬两季较低;郊区点位较高,城区点位较低的时空分布特征。降水中的Zn、Cd、Pb、Cu等元素的浓度高于地表水中相应重金属的浓度。降水中大部分重金属浓度与p H有负相关、与电导率有正相关的关系,降雨量则有一定的稀释作用。PM2.5和PM10与降水中大部分重金属的浓度明显正相关,大气颗粒物浓度的增加会造成降水中大部分重金属浓度的增加。富集因子研究发现降水中的Cr、Ni较少受到人类活动的影响,Mn、Ba受到了一定程度人类活动的影响。Cu、Zn、As、Cd、Pb这几种元素受到了人类活动的严重污染,应该是下一阶段深入研究和污染控制的主要对象。     

减排措施与气象因子对2013—2019年中国大陆地区PM2.5浓度变化的贡献

利用地面气象观测站数据计算的大气自净能力指数(Atmospheric Self-cleaning ability Index,简称ASI)和环境监测站PM_2.5实测数据,评估了中国大陆地区2014—2019年相对于2013年("大气国十条"实施初期)污染物总体排放率的相对变化,给出了PM_2.5浓度削减量中气象条件和减排措施的相对贡献.研究结果显示,2014年全国排放率总体已下降,2017年各地区全面实现减排,较2013年全国平均减排36.11%,2019年减排幅度进一步加大,至48.50%,其中中东部地区整体减排力度大于西部和东北部地区.2015和2016年秋冬,重点区域持续性重污染频发现象的出现是不利气象条件背景与减排略有放松共同作用的结果,但持续的减排措施对于遏制空气质量的恶化起到了积极作用.2019年,京津冀、汾渭平原、长三角等9个重点区域PM_2.5浓度相较2013年明显降低,高空气质量至少一半以上的原因来源于人为减排,气象因子的贡献相对较小,仅为3%～18%,一些区域气象因子对PM_2.5的改...     

台风过程珠江三角洲边界层特征及其对空气质量的影响

利用2006年7月珠江三角洲南北向3个点为期1个月的小球测风、低空探空资料及9个地面气象站逐时风向、风速资料,通过计算和分析风、温梯度资料,研究了台风过程珠江三角洲边界层特征及其对珠江三角洲地区空气质量的影响,重点分析了台风下沉气流影响导致灰霾天气期间的边界层结构.结果表明,2006年7月珠江三角洲地区空气质量主要受2个台风过程影响,当台风中心位于粤东及福建以东海域时,台风外围的下沉气流会对珠江三角洲地区的空气质量产生强烈影响,出现灰霾天气.在台风登陆前出现灰霾日时,珠江三角洲被均压场所控制,大部分区域为静小风,沿海地区会出现局地的海陆风,边界层风速较小.在200~500m低空会出现逆温层,同时最大混合层高度迅速下降到不足500m.     

长江三角洲地区冬季能见度特征及影响因子分析

利用Micaps提供的2013和2014年冬季长江三角洲地区(以下简称长三角)28个站点的地面常规观测资料、NCEP FNL再分析资料和国家环境保护部发布的PM_2.5质量浓度自动检测数据,分析了长三角冬季大气能见度特征,以及空气污染物和气象条件对能见度的影响.2013年冬季长三角霾天发生频率为53.4%.多元非线性回归分析表明,PM_2.5质量浓度、地表10m风速、500~850hPa水平风垂直切变、相对湿度、925~1000hPa垂直温差、850~925hPa假相当位温差这6个因子能够解释能见度变化的81.6%.气象条件对能见度的作用与污染物浓度相当,热力因子的贡献大约是动力因子的2倍.PM_2.5质量浓度越低,空气质量越好,以及相对湿度大于70%时,相对湿度通过气溶胶吸湿增长对能见度的作用越强.考虑PM_2.5质量浓度的影响时,相对湿度对能见度的贡献提高了1倍.利用2014年冬季资料验证多元拟合方程,效果较好.     

天津市郊区冬季大气边界层风、温场结构与特征

利用天津市郊区探空观测资料,对该地区冬季大气边界层内的风场、温度场结构与特征进行研究.结果表明,测试期间风向随着高度增加呈顺时针旋转, 由东风、东南风逐渐右转,转为西南风、西风,遵循Eckman螺线的规律;不同高度层风速日变化规律不同.一般来说,在较低高度风速白天变大,夜晚变小,而较高处则相反;接地逆温大约在20:00开始生成,随着时间的增加,逆温逐渐加强,平均逆温厚度在02:00达到最大值;混合层高度在早晨厚度较薄,午后混合层厚度较厚,有利于污染物的扩散;天津市市区10m和100m高度层风速的日变化规律与郊区相同,200m高度层风速日变化规律不同;市区与郊区相比,不同高度层风速随着时间起伏变化较小.     

黄海海域大气气溶胶特征及重金属的大气输入量研究

分别于１９９５、１９９６两年的春，夏两季在黄海千里岩采集６６个大气气溶胶样品，测定了１６种金属元素的浓度，讨论了其浓度的变化及其来源，并初步估算了大气气溶胶中这些重金属在黄海海域的沉降通量。结果表明，黄海海域大气气溶胶中大多数元素有明显的季节变化，春季的浓度大于夏季，这与大气颗粒物的浓度是一致的；黄海海域大气尘土的年沉降量为（６０－９００）＊１０＾１０ｇ／ａ，占该海域河流每年的泥沙总输入量的４％－     

北京及周边地区大气近地面层真菌气溶胶的变化特征

2005年4月~2006年10月期间,利用Andersen六级空气生物采样器分别在北京、兴隆和香河3地区不同的季节进行外场采样观测,研究了大城市及其周边地区近地面层大气中真菌气溶胶菌群种类与浓度,粒度的季节变化规律及其分布特征.研究发现,3地区大气中真菌气溶胶的生物多样性变化明显,其优势菌群类型的季节变化显著;3地区大气真菌气溶胶数浓度的季节变化规律各不相同;北京市大气中真菌气溶胶数浓度的日变化显著,但未发现固定模式.     

黄河流域水资源承载力评价

定量评价水资源承载力,可为有效调控水资源,提高水资源承载力和消除水资源超载区提供依据。从水资源承载力新内涵出发,构建“量—质—域—流”的四维水资源承载力评价指标体系,确定指标评价等级标准。针对水资源承载力评价涉及许多不确定因素以及指标间存在耦合关系等特点,采用可考虑指标间耦合关系的EFAST算法计算权重,结合可处理评价不确定性问题的联系熵模型进行水资源承载力评价。以黄河流域为例,计算得权重与熵权法进行比较,对2015年流域61个地市的水资源承载力状况进行了综合评价。结果表明：EFAST算法计算权重比熵权法更合理;黄河流域水资源承载力处于Ⅰ级（极高）、Ⅱ级（较高）、Ⅲ级（中等）、Ⅳ级（较低）和Ⅴ级（极低）的地市数量占评价总地市数的比例分别为0、4.9%、18.1%、63.9%和13.1%,其中Ⅳ级和Ⅴ级分布在除青海省外的其他省区的地市。     

基于风廓线仪等资料的珠江三角洲污染气象条件研究

利用珠江三角洲区域空气质量资料和珠海、南沙、增城的逐30 min风廓仪观测资料,以及清远探空站每天08时和20时的温度探空资料等,研究了2012年10月珠江三角洲出现的大范围持续性污染天气期间的大气边界层特征.结果表明:2012年10月珠江三角洲出现的大范围持续性污染天气主要是受到弱冷空气南下和台风外围下沉气流天气形势的影响;在污染日,增城、南沙和珠海低层风速普遍小于3 m·s-1,300m高度以下风速甚至小于2 m·s-1,增城和珠海观测站的通风量普遍小于5000~6000 m2·s-1;非污染日的通风量则远远大于污染日;在近海的南沙站和珠海站,海陆风等局地环流的的作用不利于污染物的扩散,海风约出现于下午6时,最大影响高度约600~800 m;逆温层是导致重污染的天气的重要原因,清远探空站频繁出现逆温层,甚至出现多层低空逆温,污染日的逆温层平均厚度和平均强度都较大.     

长江流域蒸发皿蒸发量及影响因素变化趋势

采用MannK-endall非参数检验方法和反距离权重插值法IDW对长江流域近40年来20cm蒸发皿蒸发量及其影响因素进行了时空变化趋势分析,研究结果表明:近40年来,长江流域年平均蒸发皿蒸发量在全流域和不同区域内均呈现显著的下降趋势,且中下游地区(99%的置信度)比上游地区(95%的置信度)下降趋势显著,夏季(99%的置信度)比其它季节下降趋势显著。影响蒸发皿蒸发量的主要气象因子太阳净辐射和风速呈现显著下降趋势,气温表现为显著升高趋势,但中下游地区夏季温度微弱下降,降水微弱增加,但中下游地区夏季降水显著增加。因此,长江流域年平均太阳净辐射和风速的显著下降是年平均蒸发皿蒸发量显著下降的主要原因,而中下游地区夏季气温的微弱下降和降水的显著增加使得中下游地区夏季蒸发皿蒸发量下降趋势尤其显著。     

塔克拉玛干沙漠腹地冬季近地层CO2浓度变化特征

利用Li-8150系统在塔克拉玛干沙漠腹地进行了冬季近地层(￡6m)CO2浓度数据收集,结合同步气象资料,分析了近地层CO2浓度变化特征,土壤呼吸速率及气温、风速等气象因素对其变化特征的影响.结果表明,近地层CO2浓度日变化曲线呈单峰型结构,白天浓度高于夜晚.沙漠腹地冬季近地层大气CO2浓度主要集中分布在371.6~387.1μmol/mol,日平均最高值出现在12:00,最低值出现在凌晨;近地层CO2浓度对土壤呼吸速率的响应程度较好;不同高处气温与CO2浓度均存在着显著的正相关关系;近地层(31m)的CO2浓度受风速变化影响较大,而风速对0.5m及以下高度CO2浓度分布特征的影响相对较小;流动沙漠腹地,土壤呼吸和微弱的气象条件相互作用,共同调节和控制着近地层CO2的浓度变化.