灰霾天气城市空气污染程度判据指标体系建立的探讨

灰霾天气加重空气污染程度,是空气污染呈现区域性、复合型污染的重要天气污染现象,对视觉空气质量以及人体健康造成很大影响与危害.针对灰霾天气下城市空气污染加重程度判据系统建立,对灰霾天气下空气污染程度评估方法及建立污染程度与能见度量化相关关系进行了初步探讨.     

秸秆焚烧对哈尔滨市灰霾天气的影响

2015年11月1—4日,哈尔滨市及周边地区发生了连续的灰霾天气,颗粒物浓度急剧升高。污染发生时,监测仪器均布设在哈尔滨市区上风向30 km处(哈尔滨市双城区)并开展了连续96 h的监测分析。综合利用气象观测资料,3D可视激光雷达监测资料及地面空气污染监测资料分析了灰霾天气发生的气象条件和污染边界层特征,根据哈尔滨市双城区大气污染物排放源谱库对主要成分进行来源解析,结合颗粒物质量浓度和气象条件研究了秸秆焚烧对灰霾天气的影响。结果表明,灰霾天气持续期间,夜间生物质燃烧源成为该地区颗粒物的第二大源;秸秆焚烧产生的大气污染物,由于地面长时间静风,污染边界层降低等原因,致使本地污染物累积、不易扩散,加剧了本次污染。     

新版《环境空气质量标准》热点污染物PM2.5监控策略的思考与建议

随着工业化和城市化进程的加速,大气气溶胶污染日趋严重,由气溶胶细粒子PM2.5污染造成的能见度恶化事件越来越多,中国东部地区灰霾天气迅速增加.灰霾天气的本质是细粒子气溶胶污染,与光化学污染相关联,形成灰霾天气的气溶胶组成非常复杂.近年来由于灰霾天气日趋严重引发的环境效应问题,以及气溶胶辐射强迫引发的气候效应问题,已引起科学界、政府部门和社会公众的广泛关注,成为热门话题.在此背景下,国家出台了新版《环境空气质量标准》(GB 3095-2012),增设PM2.5浓度限值,对环境监测、环境管理和环境评价提出了新的要求.通过分析中国大气污染背景、国际组织和其他国家的PM2.5标准,及近期热点问题,提出在环境监测、环境管理和环境评价过程中实施新标准,监控PM2.5的策略.     

一次典型灰霾天气过程及成因分析

结合2008年10月28日南京市出现的灰霾天气,利用环境空气自动监测数据、气象观测数据、卫星遥感监测秸秆焚烧信息及后向轨迹模型等资料,对灰霾天气过程及成因进行分析。结果表明,由于当晚大气扩散条件不利,周边地区秸秆焚烧产生的大量气溶胶污染物在地面东北气流的引导下向南京市城区输送,使得大气监测点颗粒物浓度异常上升,导致能见度恶化,形成了典型性重度灰霾污染天气。     

重庆市区灰霾天气变化及特征分析

分析了近15年重庆市区灰霾的时间变化特征以及主要大气污染物与能见度的相关性。1997—2012年,灰霾天气占41.2%,发生天数没有明显变化,严重程度有所减缓。灰霾在冬季发生的天数最多,持续时间长,且容易发生重度的持续灰霾。夏季灰霾天数最少,程度最轻。PM10、PM2.5、SO2、NO2浓度随灰霾的加重而增加,其中PM2.5浓度增幅最大,O3浓度随灰霾的加重而降低。灰霾对能见度的影响大于降水天气对其的影响。灰霾天气下能见度受PM2.5的影响较大,非灰霾天气下,能见度主要受O3的影响。     

广州市冬季PM_(2.5)污染过程二次水溶性无机离子组分特征

为了解广州地区灰霾天气成因,基于城市超级站,对2013年12月1日—12月8日期间2次灰霾天气过程的水溶性无机离子污染特征进行研究。结果表明:监测期间二次离子(SNA)SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+分别占PM_(2.5)质量浓度的15.8%、7.4%、7.0%;2次污染过程SNA对PM_(2.5)贡献显著,机动车排放和燃煤是PM_(2.5)的主要污染来源。广州冬季属于富氨区,2次污染过程都伴随着NH_4~+显著增加,NH_4~+主要以(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3形式存在。     

灰霾期间气溶胶的污染特征

从颗粒物的时空分布和浓度水平方面综述了灰霾期间气溶胶的污染特征,介绍了灰霾期间气溶胶中金属元素、水溶性离子、有机碳和元素碳的浓度特征,以及颗粒物与能见度的相关性研究进展。指出:灰霾天气多发生在冬季,且气溶胶中PM2.5占的比重大;气溶胶污染与地理环境、气候条件、经济发展水平等有密切关系;水溶性离子多集中在PM2.5中;能见度的下降与气溶胶特别是细颗粒物有很大关系。提出目前灰霾研究中主要存在3大问题:一是对灰霾期间气溶胶中含有的有机物类别及其对不同季节发生灰霾的贡献率仍需进一步研究;二是灰霾期间气溶胶中有机物的形成机理尚不明确;三是不同源排放的气溶胶对灰霾形成的贡献率有待探讨。建议系统地开展大气细颗粒物有害成分的鉴定、源排放颗粒物的物理化学特性、扩散过程中各种物质间的反应和转化等方面的研究,为大气污染防治法规的制定提供依据。     

宜昌市城区灰霾天气成因分析研究

从灰霾天气形成的可能影响因素出发,根据长期的气象和环保观测资料,将近10年来宜昌市城区逆温层与等温层、降水日、风速风向、环境空气质量优良天数、可吸入性颗粒物(PM10)年均值、二氧化硫(SO2)年均值、二氧化氮(NO2)年均值的观测值与灰霾日观测值进行相关分析,并分析了宜昌市城区环境污染的气象化学作用,揭示出宜昌市城区灰霾天气成因主要是与不利扩散和降解的气象化学作用有关,与目前环境空气质量监测的PM10、SO2、NO2三个指标无明显相关关系,而与细粒子、气溶胶污染有关。     

2008年1月广州颗粒物数浓度污染特征

于2008年1月利用颗粒物计数器(CPC)、颗粒物在线观测仪(TEOM1400a)、自动气象站以及现时天气现象传感器(PWV22)获得了大气颗粒物中每分钟颗粒物数浓度、每30分钟PM2.5>浓度、风速、相对湿度、降雨量等气象因子以及大气能见度.结果发现,1月份能见度低于10km的天数达到25天,其中灰霾天气有17天.灰霾天气下,颗粒物敖浓度为22032±4731个/立方厘米,PM2.5,浓度为123.1±64.5 μg/m3.非灰霾和灰霾天气下颗粒物数浓度日变化趋势总体比较接近,但在13:00～16:00时段,非灰霾天气条件下颗粒物数浓度变化比较明显,而灰霾天气条件下颗粒物数浓度变化比较平缓.现测期内颗粒物教浓度与大气能见度、相对湿度、风速呈负相关,与PM2.5质量浓度、温度呈正相关.灰霾天气下颗粒物数浓度与PM2.5浓度、相对湿度的相关性系数绝对值明显高于非灰霾天气下颗粒物数浓度与这两者的相关性系数绝对值.     

灰霾监测研究进展

随着国家对灰霾监测的日益重视以及人们对灰霾危害认识的加深,国内许多城市建立了灰霾测站,逐步开展灰霾监测相关研究。从灰霾监测因子、灰霾天气气溶胶特征以及形成机理等方面综述了近年来国内外学者灰霾研究成果,并对灰霾监测进行了展望,供相关技术和管理人员参考。     

颗粒物质量浓度对大气能见度水平影响分析

通过观察不同天气条件下颗粒物质量浓度水平上升伴随大气能见度水平下降,对颗粒物质量浓度-大气能见度相关性分析,得到相关方程,根据颗粒物污染水平分析预测大气能见度,为灰霾预报提供依据.     

苏州市区灰霾现象形成的气象条件分析

随着社会和经济的快速发展,灰霾现象的发生有逐渐上升趋势,严重影响城市形象和群众的身心健康。苏州市的灰霾现象发生频率1—2月最高,7—8月最低。通过寻找形成灰霾现象的主要气象控制因子,有助于判别不同气象条件在灰霾天气形成中的作用。采用基于因子分析的主成分提取方法,将6个气象因子观测资料整合为3个主成分,并逐一揭示4个典型季节各主成分的支配因子在灰霾天气形成中的作用。结果表明,热量条件是影响1—2月、4—5月和7—8月霾日形成的主要气象条件。动力条件是10—11月霾日形成的主要气象条件,水分条件影响相对较弱,仅起辅助作用。     

潍坊市灰霾天气特征及影响因素

根据潍坊市国家环境空气质量监测点位和国家气象台站监测数据,对潍坊市2019年灰霾发生情况进行统计,并分析了灰霾天气与气象要素、环境空气质量的关系。结果表明:潍坊市 2019年按小时计算的灰霾发生频率为22.4%。灰霾在冬季和秋季相对高发,发生次数占全年小时灰霾数的66.7%,发生比例为56.2%。从时间上看,灰霾发生频率呈正弦曲线分布,在早上06:00-07:00发生频率最高,17:00前后发生频率相对较低。灰霾发生时风速、温度与能见度呈正相关关系,相对湿度与能见度呈负相关关系。潍坊市灰霾现象主要发生在风速小于3 m/s、相对湿度大于30%时,当风速大于5 m/s、相对湿度小于10%时极少发生灰霾。PM_2.5是影响灰霾发生的主要污染因子,与能见度的相关系数最高。灰霾主要发生在48 μg/m³2.5质量浓度<239 μg/m³条件下,占灰霾总次数的84%;而当PM_2.5质量浓度>140 μg/m³时灰霾发生频率达到100%;灰霾天气统计期间潍坊市空气中PM_2.5与PM₁₀的质量浓度平均比值为0.52,其中,灰霾发生时比值为0.75,非灰霾时比值为0.43。随着灰霾程度的加重,PM_2.5/PM₁₀逐渐增大;当灰霾程度达到轻度及以上时,PM_2.5/PM₁₀大于全年平均值。     

遥感技术在灰霾监测中的应用综述

介绍了灰霾遥感监测的基本原理,论述了基于图像变换的TC法、HOT法和基于反演气溶胶光学厚度的灰霾遥感监测技术,以及造成灰霾天气的秸秆燃烧遥感监测方法.指出卫星遥感技术可以提供大尺度、长时间序列的污染物时空分布特征和变化趋势,以及全球性的大气环境综合遥感数据,是灰霾监测与综合治理的重要途径.     

灰霾天气期间南京气溶胶的化学组成及光学特性研究

利用2013年6月—12月灰霾天气期间南京城郊气溶胶采样结果,研究气溶胶中水溶性离子的特征和相关性;结合同期城区的大气成分逐时观测资料,分析黑碳的日变化及其与气态污染物的关系;运用光学参量计算模型(OPAC)和辐射传输模型(TUV)研究气溶胶的光学特性及辐射强迫。结果表明:发生灰霾天气时南京城郊主要大气污染物是细颗粒,其中SO2-4与NO-3是最主要的水溶性无机盐离子,NO-3/SO2-4质量比较高,呈现硫酸盐和硝酸盐混合型污染特征。黑碳浓度具有明显的日变化特征,呈双峰型结构。灰霾期间硫酸盐气溶胶在大气层顶和地面造成的平均辐射强迫分别为-10.6 W/m2和-10.8 W/m2,黑碳气溶胶在正午大气层顶和地面造成的平均辐射强迫分别为9.12 W/m2和-29.77 W/m2。     

基于卫星数据的灰霾污染遥感监测方法及系统设计

以中分辨率成像光谱仪为例,建立了卫星遥感参数和空气污染指标之间的联系,提出了基于卫星遥感的气溶胶光学厚度数据获得灰霾指数和灰霾污染时空气质量指数(AQI)等级的方法和相关的监测系统设计。结合在华北地区的监测结果,可以看出卫星遥感可以较好地反映灰霾污染程度的变化,有助于发现可能的传输通道,获得宏观的灰霾空间分布状况。在研究时段内,与地面空气质量监测站相比,88%的卫星遥感监测结果误差不大于1个AQI等级,平均的AQI等级偏差为0.7级,并分析了卫星遥感与地面监测之间差异的原因。     

灰霾天气不同粒径的颗粒物污染特征分析

利用宁波市北仑区PM10、PM2.5和PM1的监测数据及与之对应的能见度监测结果,对影响灰霾天的颗粒物的污染特征进行了系统研究,结果表明,颗粒物粒径对灰霾天的形成和能见度的影响程度差异明显,且3种粒径的颗粒物质量浓度与能见度之间线性关系密切。     

《清洁空气研究计划》2014年度项目启动

为应对近年来我国多地接连出现的以大气细颗粒物（PM2．5）为特征污染物的灰霾天气,贯彻落实国务院《大气污染防治行动计划》,加强大气污染防治工作的科学性和针对性,日前,环境保护部启动实施《清洁空气研究计划》2014年度项目,实施。     

颗粒物激光雷达在大气复合污染立体监测中的应用

针对由于局地污染、沙尘输入、外源性输入与局地污染物相互叠加所导致的3种灰霾污染发生过程,分别选取3个典型案例,采用颗粒物激光雷达对污染物的时空分布特征进行解析。研究发现,在局地污染发生时,污染物从地面开始垂直向上扩散,扩散高度约1 km。重度污染过程中,气溶胶的日均垂直消光系数随高度的变化背离指数衰减特征,800 m高度处出现消光系数的极大值层,极大值超过2.5 km-1,800 m以下消光系数近乎常数,约为0.3 km-1。这说明,重污染过程中,有一层较厚重的颗粒物分布,使近地面污染物在垂直方向的扩散能力减弱,形成积累效应,造成大面积空气混浊。当有外源性沙尘输入时,激光雷达能够清晰地监测到污染团输入的全过程。沙团突然出现在高空2~3 km。污染团退偏振度较大,超过0.3。随着沙尘粒子的重力沉降,沙团的轮廓在垂直方向上不断地增大。沙团的输入,导致近地面粗颗粒质量浓度的增加幅度明显大于细颗粒。在第3个案例中,激光雷达清晰地监测到高空1.8~3 km突然出现含有大量球形细颗粒的污染团,同时还发现此污染团与近地面的污染物有不同的演化特征。近地面污染物随时间垂直向上扩散,12:00左右扩散高度超过1.8 km。而高空的污染团逐渐沉降进入边界层内,与近地面扩散的污染物相互混合,共同导致本地的灰霾天气。综上所述,激光雷达可以清晰地捕获污染物的垂直结构特征,对不同的致霾过程进行立体解析,实现对大气复合污染的监测和机理研判。     

冷空气南下对江苏省重污染天气过程的影响

根据2013—2015年江苏省重污染(重度污染和严重污染)个例,分析冷空气南下对重污染天气过程的影响机制和特征。将冷空气南下过程按路径分为东路、中路和西路,分别统计了不同路径冷空气影响江苏的特征,以及冷空气背景下重污染发生时的气象条件,总结了不同路径冷空气对污染物浓度日增幅的影响,探讨了冷空气对江苏省大气污染的影响机制。研究表明,江苏省的重污染天气主要发生在中路冷空气影响时,东路冷空气影响概率相对较小;中路、西路易出现区域性、连续性重污染;东路多单站点污染,连续污染概率较小。重污染日的高空冷空气主体偏北,中低层为槽后脊前西北气流或有弱切变,地面处于冷高压前部;中路、西路冷空气对污染的输送贡献大于东路,对上游污染呈负输送,如有强逆温、小风速的"静稳"天气,重污染仍可能加剧;重污染天气的发生,是本地污染、外源输送和局地不利污染扩散的气象条件共同作用造成的。