空气质量保障措施的量化评估 ——以杭州G20峰会为例

选择杭州G20峰会保障措施实施期间的2016年8月24日—9月6日及其前后各14 d,分别确定为保障措施实施期间、实施前期与实施后期,对保障区域内主要大气污染物浓度变化进行分析,利用WRF/SMOKE/CMAQ模型对4类污染源(工业源、电厂源、扬尘源和道路移动源)设置6种减排情景,模拟计算并分析PM2.5和O3浓度变化...     

G20峰会期间宜兴市大气VOCs特征及来源分析

2016年G20杭州峰会期间,应用TH-300B挥发性有机物在线监测仪对江苏省宜兴市大气VOCs进行监测,烷烃、烯烃、芳香烃、乙炔、氯代烃、OVOC、乙腈体积混合比分别为11.00×10~(-9)、1.93×10~(-9)、5.78×10~(-9)、1.23×10~(-9)、4.16×10~(-9)、10.37×10~(-9)、0.27×10~(-9),应用臭氧最大生成潜势系数计算,烯烃和芳香烃为OFP贡献最大的活性组分,VOCs中臭氧前体物NMHCs主要来源为工业排放(42.2%)、机动车尾气(17.9%)、油气挥发(20.8%)、溶剂挥发(7.0%)、植物源贡献(12.1%),结合条件概率函数分析,其中的人为污染源与西北、东南方向的污染源分布有关,植物源与西南山地丘陵区域有关.在大气污染物排放严格管控期(2016-09-01~2016-09-06),主要源于一次排放的大气污染物浓度均有所下降,NMHCs中工业源占比下降至30.5%,植物源占比上升至16.8%.     

杭州G20峰会空气污染控制状况评估

为了实现杭州G20峰会（二十国集团财长和央行行长会议）期间的环境空气质量目标,2016年初开始长江三角洲地区尤其是浙江省加快推进大气污染防治行动,分区分时间节点实施多种污染控制措施.为了评估这些措施实施成效,利用WRF-Chem（Weather Research and Forecasting Model Coupled to Chemistry）模式对2015—2016年浙江省AQI（air quality index）、PM_2.5、SO₂等污染物浓度观测资料进行了模拟计算及分析.结果表明:①模拟计算显示,G20峰会期间各污控措施减排效果明显,核心区减排比例最大,严控区次之,管控区最小,4种污染物浓度减排比例从大到小顺序依次是SO₂、PM_2.5、NO_x和VOCs.②观测资料分析显示,G20峰会期间浙江省环境空气质量明显改善,但不同控制区改善状况不尽相同.与2015年9月、2016年8月相比,2016年9月核心区月均AQI的降幅约为35和25;严控区次之,AQI降幅约为20和15;管控区最弱,AQI降幅约为8和5.ρ（PM_2.5）情况与AQI相似,观测结果与模拟计算一致.③G20峰会期间日均AQI及各种污染物浓度振荡下降,9月5日降至最低值.9月4—5日杭州市和浙江省日均AQI分别为90、62和77、51,均在GB 3095—2012《环境空气质量标准》的二级标准限值以下;日均ρ（PM_2.5）分别为37、35 μg/m3和20、21 μg/m3,优于GB 3095—2012二级标准.④污控措施改变了大气中的首要污染物.以杭州市为例,2016年6—8月没有出现以PM_2.5为首要污染物的污染天气情况;7—9月没有出现以NO₂为首要污染物的污染天气情况,2015仅8月出现这种情况,10月出现跃升,日数占比高达60%左右;从4月开始以O₃为首要污染物的日数占比较往年呈更快的增长状态,7月出现最大值,并呈现与往年双峰型不同的单峰型结构.研究显示,除有利气象条件外,对污染源所采取的严格控制措施是杭州G20峰会取得良好效果的主要原因.      

杭州G20减排措施对大气水溶性离子特征的影响

利用2016年颗粒物及水溶性离子采样数据,研究了杭州G20峰会减排措施对大气中无机水溶性离子特征的影响.结果表明,杭州G20峰会减排措施对大气水溶性离子的质量浓度、组成结构、酸碱性等皆存在明显影响.减排措施实施使大气颗粒物和水溶性离子质量浓度下降,受影响的离子主要是NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺、NO₂^-,其中NO₃^-、SO₄^2-质量浓度的下降使NH₄⁺、Ca²⁺、Cl^-成为浓度前3位的离子.SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺、Ca²⁺粒径分布呈单峰型,其中SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺峰值出现在0.65~1.10mm,Ca²⁺峰值出现在5.80~9.00mm,Na⁺、Cl^-、K⁺呈双峰分布,峰值皆出现在3.30~4.70mm和0.65~1.10mm,Na⁺两峰值相当,K⁺、Cl^-在0.65~1.10mm峰值较高.减排措施实施使大气中主要无机盐从NH₄NO₃、（NH₄）₂SO₄、NH₄Cl转变为NH₄Cl、NaCl、KCl,大气颗粒物碱性总体增强.本文研究成果对采取措施改善空气质量具有指导作用.     

2010年广州亚运期间空气质量与污染气象条件分析

利用2010年11月4日～12月10日广州地区NO2、O3、SO2、PM、能见度实测资料,区域空气污染指数RAQI及大气输送扩散特征参数,分析广州亚运期间空气质量与气象条件变化特征.结果表明,亚运期间空气质量比亚运前后好,能见度比亚运前后大,PM1和PM2.5浓度比亚运前后小,能见度与PM1和PM2.5有较好的反相关;亚运期间NO2和SO2日均值和小时均值均达到国家一级标准,PM10日均值和O3小时均值均满足国家二级标准,污染物得到较好的控制;广州地区SO2受本地源和外地源远距离输送叠加影响,NO2受本地源影响较大;广州周边城市NO2、SO2和PM10有向广州输送的潜势,而广州O3有向其周边城市扩散的潜势;亚运期间污染气象条件比亚运前后有利,亚运期间污染物浓度降低得益于政府实施的减排措施及良好的气象条件.     

G20峰会期间杭州及周边地区空气质量的演变与评估

为了研究G20峰会期间杭州市及其周边地区大气质量状况,评估保障措施的实施对空气质量的影响,利用2016年8月24日-2016年9月6日杭州及其周边城市空气质量监测数据,分析其时空分布特征,并与2015年同期数据进行比较.结果显示:(1)2016年8月24日-9月6日即会期保障阶段,杭州市PM_(2.5),PM_(10),SO_2,NO_2,CO和O_3浓度均值为31.52μg/m~3,46.55μg/m~3,8.92μg/m~3,15.22μg/m~3,0.62mg/m~3和113.98μg/m~3.(2)与2015年同期相比,会议保障阶段杭州市PM_(2.5),PM_(10),SO_2,NO_2和CO浓度分别下降了40.16%,37.71%,25.98%,56.30%和30.34%,O_3浓度则上升了19.89%.(3)2016年会期保障阶段,2015年同期和G20峰会举办期间的3个时段,污染物日变化特征相似,除O_3外,其他污染物整体上呈现2015年同期2016年会期保障阶段G20峰会举办期间的特点.(4)空间上而言,会期保障阶段O_3浓度在空间上表现出显著上升,其他污染物浓度同比有明显下降,其中PM_(2.5)和PM_(10)在空间上的差异较小,而SO_2和NO_2在空间上的差异较大.(5)G20峰会期间采取的保障措施确保了杭州市及其周边地区大气质量得到了改善.     

铜川市空气质量变化及重度污染的气象条件

利用2014年铜川市空气质量指数(AQI)、常规气象资料和NECP/NCAR再分析资料,分析2014年铜川市AQI与首要污染物的时间分布,并探讨典型重污染时段的气象条件。结果表明:夏季AQI小于全年均值,首要污染物以臭氧为主,秋冬AQI较高,首要污染物以PM为主。2月的环流条件不利于污染物的扩散,500 hpa位势高度与AQI的变2.5化存在一定相关性,高空条件是2月持续污染的一个重要原因。春节和元宵节期间AQI均达到重度污染等级,对此间出现的连续性空气重度污染的气象条件分析得出,在高空稳定的平直纬向西风,配合地面的弱低压这一天气形势下,相对稳定的大气层结和持续较强逆温使得污染物难以扩散进而堆积,是持续数日重度污染的重要原因。     

2015年北京“阅兵蓝”特征及成因探讨

利用大气成分和气象要素观测数据,对2015年8~9月北京田径世锦赛和抗战胜利70周年纪念活动期间的北京PM_2.5浓度变化特征及其相关的大气污染气象条件进行了研究,并采用大气化学数值模式模拟了气象条件、减排措施和区域减排联合行动对北京PM_2.5浓度下降的作用和贡献.结果表明：纪念活动期间北京地区空气质量显著改善,PM_2.5平均浓度仅为18.7μg/m³,比前期8月1~19日下降70%,比2014年同期降低74.0%;东北冷涡长时间稳定少动为空气质量改善提供了良好的大气环流条件,北京地区混合层高度相比前期升高20%,相对湿度降低17%,风速增大7%,气象要素变化为庆祝活动期间PM_2.5浓度下降提供了良好的气象条件,尤其是地面主导风向转为偏北风后,阻止了北京城南及华北中南部地区的污染物输入北京城区;CAMx模式的模拟结果表明,与2014年同期相比,气象条件变化在北京PM_2.5浓度降幅中的贡献率达73%;纪念活动期间有无减排的模拟分析显示,在相同的气象条件下,减排措施使北京PM_2.5浓度下降约33%;期间北京PM_2.5来源以本地排放为主,本地的减排措施对改善空气质量的贡献率约为72%,周边地区减排的贡献率约为28%.     

不同时间尺度下杭州市O3污染特征及控制因素

通过集中整治,我国空气质量已经有了明显改善,但在减排背景下近地面高ρ(O₃)仍是当前最复杂的大气环境问题之一.利用2011—2017年(尤其是杭州市G20峰会期间)ρ(O₃)、ρ(NO_x)、ρ(VOCs)和气象条件观测数据,分析了杭州市G20峰会期间及不同时间尺度下杭州市ρ(O₃)的变化特征及其影响因素.结果表明:①杭州市ρ(O₃)日变化呈单峰型特征,15:00左右ρ(O₃)达最大值(98.55 μg/m3);ρ(O₃)周变化存在“周末效应”,周末ρ(O₃)明显高于工作日;1 a中4—9月为ρ(O₃)高值期,ρ(O₃)峰值出现在5月和9月.以2013年为界,将2011—2017年ρ(O₃)变化分成下降和上升2个阶段,2011—2013年呈下降趋势,降幅约为15.02 μg/m3,2014—2017年呈上升趋势,增幅约为23.25 μg/m3.②减排措施的实施对ρ(O₃)存在双重作用,其可通过降低前体物质量浓度抑制O₃的生成,又能引起大气污染物质量浓度下降、太阳辐射增强,从而促进O₃的生成.当O₃前体物质量浓度较低时,在强太阳辐射等气象条件驱动下,近地面仍会呈现高ρ(O₃)的现象.③气象条件是驱动ρ(O₃)日、月变化的控制因素;相反,前体物质量浓度则是ρ(O₃)周、年变化的控制因素,此时VOCs或NO_x控制区、“周末效应”等ρ(O₃)变化特征开始显现.研究显示,不同时间尺度下杭州市O₃污染的控制因素不同.      

APEC期间北京空气质量改善对比分析

为了评估APEC期间强化减排措施对北京空气质量的改善效果,利用2014年11月1~15日中国环境监测总站发布的奥体中心监测点空气质量监测数据,分析其空气质量演变特征,并与2013年同期监测数据进行对比研究.结果表明:1PM_(2.5)是当前北京最重要的污染物,APEC期间空气质量以优良为主,期间有3次明显的污染过程,与2013年同期相比较有所好转,显示出强化减排措施对北京空气质量的改善有显著的效果;2与世界卫生组织(WHO)的标准值相比,APEC期间PM_(2.5)有5d在WHO标准值(25μg·m~(-3))以下,而SO_2均小于标准值;3APEC期间,在空气质量为优时PM_(2.5)/PM_(10)小于0.5,且随污染浓度的增加比值逐渐增大,在严重污染情况下PM_(2.5)/PM10达到0.9以上;4与2013年同期相比,强化减排措施对PM_(2.5)的减少有一定的贡献,但与SO_2和CO的减少量相比,颗粒物的减少量又相对较少,NO_2减少量相对最小,实施强化减排措施对污染物减排的排序为SO_2COPMNO_2,说明北京空气污染中的PM_(2.5)的来源、影响和减排的复杂性,有待进一步深入研究.     

气象条件对2013—2015年冬季关中地区空气质量的影响

大气污染是由过度的人为源排放和不利于大气污染扩散的气象条件共同作用的结果,通过探讨天气形势及气象要素与细颗粒物（PM_2.5）的关系,分析气象条件对空气质量的影响,从而为关中地区的环境治理提供有利的参考依据。本文利用NCEP-FNL再分析资料、环境监测资料及有关的降水数据,对2013?—?2015年冬季关中地区空气质量的演变趋势及其与气象条件的关系进行了研究。结果表明：2013?—?2015年冬季关中地区平均PM_2.5浓度分别为159.5 μg???m_?3,74.2 μg???m_?3,101.8 μg???m_?3,呈现出先明显下降然后又回升的趋势。对2013?—?2015年冬季关中地区天气形势的分类分析表明：这三年关中冬季的有利天气形势呈先上升后下降的趋势,能基本解释同期关中地区PM_2.5的演变趋势。有利天气形势不但会使当天的PM_2.5降低,还会使第二天的PM_2.5维持在较低的水平。因此,有利天气形势天数的增加会使冬季的整体PM_2.5 浓度下降;反之,有利天气形势的减少或不利天气形势的持续则会使PM_2.5浓度飙升到很高的水平。此外,风速与每天的PM_2.5浓度呈显著的负相关,可以解释同一天气形势下日平均PM_2.5浓度的变化。降水对污染物有明显的湿清除作用,但降水并不是造成2014年关中地区PM_2.5浓度偏低的主要原因。     

2017年厦门金砖会晤期间气象因素与管控措施对空气质量的影响

2017年厦门金砖会晤期间采取了大气污染临时管控措施,使AQI小时值和日均值均达到了双优的预期目标.本文根据管控措施实施的前、中、后阶段,厦门及周边城市大气污染物浓度的变化,对气象因素和人为因素的影响分别进行分析.结果发现,气态污染物对临时管控措施的敏感性最强,SO₂和NO₂的降幅（39.9%和25.6%）明显高于PM_2.5和PM₁₀的降幅（5.5%和4.8%）,台风外围带来的大风和降水可显著改变大气污染物的周期性变化规律.大气PM_2.5组成及SO₂/NO₂、SO₄^2-/NO₃^-、OC/EC和WSOC/OC等比值变化显示机动车（尤其是柴油货车）是本地区大气污染物的重要来源.控制变量分析显示,厦门金砖会晤期间气象因素对颗粒物和NO₂削减的贡献更大（20.3%）,而临时管控措施对SO₂的削减效果更明显（23.2%）,且有一半以上（51%~64%）的大气污染物来自外来源输送.     

北京冬季疫情期间空气质量及气象影响分析

针对北京地区2020年冬季疫情防控期(1月24至2月29)的空气质量及两次持续性重污染过程进行分析,探究了该时段的大气污染特征及其气象影响.与过去5a同期相比,2020年疫情防控期间北京冷空气强度偏弱,活动频次偏少50％,气温偏高0.73℃,风速和混合层高度偏低17.8％和32.5％,湘对湿度和露点温度增加60.9％和...     

环境管理强化后南京市2013 — 2016年大气污染物的时空特征和气象影响

城市空气污染具有显著的时空分布特征,并受污染来源、气象条件和地理等因素影响。近年来我国已实施一系列环境污染管控,根据南京市2013?—?2016年国控点的大气环境监测数据和同期气象资料,利用多元统计分析探讨了南京市大气污染物的时空变化特征及其与气象要素的关系。结果表明：近3年南京市的污染物以臭氧（O₃）和颗粒物（PM_2.5、PM₁₀）为主,大气污染物时空分布特征明显。时间上主要表现为季节变化,多数污染物浓度冬高夏低,但臭氧相反;空间上主要为城市功能区差异,工业交通区浓度高于生态公园区和郊区。除了污染源因素,空气污染程度也受气象要素的制约,风速、降水和温度是影响污染物在城市大气中稀释、扩散和转移的重要因子。     

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个城市的年均AQI指数100以上,重度以上天数占6%,重污染聚集区主要集中在关中中东部.从时间尺度看,AQI的年际波动明显且在2017年之后略有改善,冬春季特别是1月污染最为严重且呈现出明显的周末效应.首要污染物的季节差异较大,冬季以PM_2.5和PM₁₀为主,而夏季则主要以O₃为主,春秋季则分别以PM₁₀和PM_2.5为主.从气象影响因子看,年尺度上气压、降水、平均气温以及混合层高度除与O₃为正相关外与其它污染物均为显著的负相关,且呈现出明显的季节差异.而降水无论年尺度还是季节尺度上均对空气质量有利,特别是中雨量级以上的降水过程对颗粒物和O₃污染的改善作用明显.     

西安一次霾重污染过程大气环境特征及气象条件影响分析

利用西安区域8个气象站点的气象观测资料及西安市13个环境质量监测站点的空气污染物浓度监测资料,对2013年12月16—25日西安地区一次长时间重污染霾天气过程的污染特征及成因进行了分析.结果表明此次霾重污染天气过程主要是一次在不利气象条件下形成的高浓度颗粒物污染事件,其中有54.6%的霾属于干霾,其余属于湿霾.气压场偏弱,气压梯度力小,风速小,弱冷空气形成的下冷上暖的稳定性层结等天气形势有利于霾重污染的形成与维持;弱的降温与相对湿度增大叠加,有利于气溶胶吸湿增长而加重霾的强度.关中盆地特有的喇叭口地形通风不畅,造成外来输送与当地排放的大量污染物堆积,为此次长时间霾发生提供了增强条件.低的混合层厚度抑制了垂直方向上的对流输送,严重削弱了大气垂直扩散能力,造成了大气中各类污染物浓度的大量积聚,是造成此次霾重污染过程的重要原因之一.城市污染加重热岛效应、热岛效应反过来通过热岛环流改变城市污染物传播扩散规律并加重污染,二者相互作用、互为增强条件.     

基于测点环境浓度影响的点源应急强化减排分析

基于预报气象条件、广州及周边城市的重点企业排放清单,采用CALPUFF模型模拟2010年亚运会开幕式期间重点企业对广州市内空气质量监测点的相对环境浓度影响,据此筛选得出预报不利气象条件下工业点源应急强化减排名单,并利用GIS可视化技术分析点源强化减排效果,为空气质量保障的专家会商提供依据.广州亚运会期间点源应急强化减排实施效果表明,有针对性地对测点环境浓度影响大的企业实施强化减排措施,可有效缓解个别点位的一定范围内超标问题.本文提出的研究方法和配套的GIS软件可为不利气象条件下工业点源的应急强化减排提供辅助决策服务和数据支持.