京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网的建设与应用

京津冀及周边地区大气染污综合立体观测网针对的是大气重污染发生-演变-消散全过程的核心科学问题,通过制定适用于京津冀及周边地区的大气污染综合观测技术规范,建立了区域大气污染综合立体观测网,开展了近地面及大气边界层气象和大气化学过程的同步观测,构建了监测数据综合分析及共享应用平台,实现了大气环境多源数据综合管理业务化,为大气重污染成因研究提供精准数据集,提升了京津冀秋冬季重污染成因机制研究和精细化源解析的能力,推动了京津冀及周边地区空气质量的持续改善.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网开展了传输通道的加密观测,增加了背景站和手工采样点观测,建立了包括黑碳、氨和重金属等多要素的关键站点,并充分利用了服务于科学研究的超级站和垂直梯度观测技术.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网和数据平台的建立,实现了业务部门与科研部门数据的有效融合与综合管理业务化,具有效率高、代表性好、目的性强的特点,能够很好地应对决策部门不断提高的管理需求.观测网络和平台充分吸取了国外的先进技术和观测经验,保证了观测网长期稳定运行;通过综合环境空气质量监测预警和发布平台,为环境空气质量监测和污染成因综合研究提供技术支撑,最终为实现我国空气质量的全面改善奠定了坚实的基础.      

基于PCT方法的京津冀冬季PM2.5重污染天气型分析

T模态斜交主成分分析法（PCT）分析的天气过程时间尺度越长,该算法的优势越明显,天气分型结果也更完整,可信度越高.利用京津冀地区2014年冬季-2019年冬季（每年12月-翌年2月）的环境监测资料,以区域平均PM_2.5日均值大于150 μg·m^-3为标准,筛选出72个京津冀地区PM_2.5重污染日,采用ERA5提供的0.25°×0.25°气象再分析资料,应用PCT算法将72个PM_2.5重污染日海平面气压场客观地分为高压前部型、锋前低压型、高压后部型、均压场型和弱低压型5种类型,分别占总PM_2.5重污染天数的34.72%、20.83%、16.67%、16.67%和11.11%.另外,对2017年2月12-16日京津冀地区PM_2.5重污染过程的分析表明,重污染天气过程中随着逐日天气型的演变,污染物浓度特征、近地面风场和大气污染物污染传输路径均发生相应变化.     

基于综合立体观测网的京津冀地区污染过程分析

为揭示大气污染的演变规律,推动京津冀及周边地区空气质量的持续改善,针对大气重污染发生—演变—消散全过程的核心科学问题,在京津冀及其周边地区建立大气污染传输通道立体观测网,围绕2017年秋冬季和2018年春、秋、冬三季开展重污染时段和重污染过程的地基和车载走航观测,评估区域大气污染输送和城市间大气污染的相互传输量.结果表明:北京市污染呈明显的区域性特征,春季主要受区域不利扩散条件及沙尘传输影响,秋季主要受西南通道传输影响,冬季主要受西南、南部、东南通道混合层内传输与区域扩散条件不利的共同影响.秋冬季京津冀地区NO₂、SO₂污染物垂直柱浓度整体低于西南、东南和南部输送通道区域,当弱南风静稳天气条件主导时,北京市易受到污染物输送的影响,形成局域污染过程.研究显示,北京市重污染时段外来污染物各类尺度输送通道中,西南通道污染传输为主导,部分时段还受到东南和东部通道污染传输的影响.      

气象因子与春季重污染天气的区域性关联研究

2017年5月4日至8日京津冀及周围地区出现了一次短时间的大气重污染现象。利用污染指标AQI、各污染物浓度和主要气象要素数据,借助Excel软件、SPSS软件,运用线性回归、相关性分析法,探究了本次重污染天气形成、输送与消散过程。结果表明:重度污染天气的主要污染物为PM10、PM2.5,为沙尘型重度污染天气;大气重度污染过程历时52个小时。特点为:形成、扩散及消散迅速且影响范围广;气象因子对重污染事件过程影响显著。稳定的大气环境为大气污染物输入提供条件,风向风速等气象因子为污染物扩散提供动力;污染事件在区域上呈现出明显的时空关联性:空间方面表现为,污染地的纬度值和风力风向决定了城市发生污染时间的先后顺序且污染过程具有一致性;时间方面表现为处于风向导向地的地区发生污染的时间较早、较长,即污染过程具有延后性。     

秋季秸秆焚烧对京津冀地区霾污染过程的影响分析

以2016年10月份京津冀地区一次持续5d(10月12~16日)的严重污染过程为例,综合卫星数据、污染物地面监测站点数据、气溶胶地基观测数据以及气象数据,分析山东、河南、山西等周边地区的秸秆焚烧对京津冀霾天气的影响.研究表明,京津冀地区污染时期的CALIPSO(Cloud-Aerosols Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations,云-气溶胶激光雷达和红外探测卫星)气溶胶组分含有大量煤烟型气溶胶,AERONET(AEROsol robotic NETwork)Beijing站观测数据显示13日气溶胶体积数浓度谱呈现双峰分布,细粒子峰值半径为0.33μm,峰值体积浓度为0.145μm~3/μm~2.14日气溶胶谱基本呈现单峰分布,细粒子占主导地位,体积浓度达到0.34μm~3/μm2.污染物地面监测站点数据显示PM2.5、CO和SO_2浓度均显著增加,峰值浓度分别为339μg/m~3、2mg/m~3、20μg/m~3;CO、PM_(10)、PM_(2.5)与秸秆焚烧火点数量之间的相关系数分别为0.65、0.79和0.68,说明本次污染与周边地区的秸秆焚烧的污染物传输有关.HYPLIST(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model,拉格朗日混合单粒子轨道模型)后向轨迹分析表明,14日到达京津冀地区的气团均经过秸秆焚烧地区,气团中会携带大量秸秆焚烧产生的污染气体和颗粒物,加重京津冀地区地区霾污染过程.此外,污染过程中地面风场较弱,以静小风为主,平均风速1m/s,不利于污染物扩散和稀释;底层大气湿度较大,平均相对湿度77.8%,高湿的大气环境促进了气溶胶吸湿增长和污染物聚集,导致污染加剧;大气稳定度高,对流运动较弱,稳定的大气条件不利于污染物扩散,使得污染过程延长.因此,本次重污染天气归因于自然和人为因素共同作用的结果,即人为秸秆焚烧导致的本地污染源排放和传输、机动车尾气等本地污染物、京津冀地区的静稳大气和近地面丰富的大气水汽共同作用的结果.     

沙尘天气对北京大气重污染影响特征分析

利用北京市具有代表性的大气污染物监测站资料,统计出2000─2005年各月重污染的天数,并对4和5级的重污染特征进行分析.结果表明,北京市大气重污染主要源于颗粒物. 分析了北京沙尘型重污染年、季节变化特征和表现形式等. 利用2000—2005年北京及周边地区环境监测、卫星遥感以及气象等数据,对沙尘天气影响北京城区大气中ρ(PM₁₀₎进行分析发现,ρ(沙尘粒子)约占ρ(PM₁₀₎的1%～13%;沙尘天气的影响区域逐渐加重的顺序为前门<古城<车公庄<农展馆<东四<天坛<奥体中心<定陵;沙尘天气下ρ(PM₁₀₎具有双峰型特征,细粒子(PM_2.5)质量浓度的增加对人体健康影响极为不利.      

2014年10月上旬北京市大气重污染分析

使用垂直观测、地面观测和PM2.5化学组分观测等手段,对2014年10月上旬北京市一次重污染过程进行分析.结果表明,本次大气重污染发生时北京市近地面后散射激光强度变强,气溶胶消光系数升高,说明污染物在近地面层积累.重污染期间气象要素特征为:风场弱,湿度大,地面受弱气压场控制.从PM2.5浓度变化趋势来看,这次重污染过程大体分为四个阶段:“两个台阶”型的浓度爬升阶段(P1和P2)、高浓度维持阶段(P3)和迅速清除阶段(P4).结合地面观测、遥感反演和PM2.5组分分析可发现,区域传输是导致本次重污染的诱因,其中秸秆焚烧是影响因素之一,随后区域传输和本地污染物排放共同维持并加重了重污染过程.大气氧化剂OX与PM2.5浓度、二次离子浓度均表现出显著正相关性,表明较强的大气氧化性能促进PM2.5浓度增长.     

结合激光雷达分析2014年春季南京地区一次大气污染过程

利用环境监测数据、气象数据以及数值模拟结果,结合激光雷达数据反演的气溶胶消光系数,分析了2014年5月26日至6月1日南京地区一次典型的大气污染过程.本次污染过程受到外源性沙尘和烟尘输入以及本地污染排放叠加影响.气象因素对污染物的生消起到了重要作用,低压、逆温等因素阻碍污染物扩散,最终强降雨的出现使本次污染过程终结.整个污染过程中大气边界层高度偏低且变化不大,大气形势稳定,污染物扩散困难.激光雷达可以有效探测气溶胶的垂直分层结构,能直观准确地反映出污染物的分布聚集情况以及时空变化,对大气污染监测具有重要意义.     

2015年12月北京市空气重污染过程分析及污染源排放变化

2015年12月,北京市及周边地区连续多次出现重污染天气.在此期间,北京市空气重污染应急指挥部两次发布红色预警.为厘清该月重污染的发生过程、生消变化,测算了应急措施下的污染源排放变化情况,并采用数值模拟和地面观测相结合的分析方法,对重污染的形成原因进行初步分析,同时对应急措施的环境效果进行评估.结果表明:1虽然2015年12月北京市主要大气污染物排放量较去年同期有所下降,但排放强度仍然较大,是重污染过程的内因;气象扩散条件不利是重要的外因,地面风速弱,大气稳定度高,相对湿度高,边界层高度降低,源排放及气象因素共同导致了此轮重污染过程.2红色预警应急措施可实现污染物日排放强度减少36%左右,PM_2.5浓度下降11%~21%,预警的应急措施不能扭转重污染的态势,但对于缓解PM_2.5污染加重趋势有明显的效果.3在重污染天气下,污染物仍在大气中累积,应急措施最明显的效果发生在实施后的48~72 h后,因此建议在PM_2.5浓度快速上升前36~48 h实施减排措施,从而对空气质量预报准确性提出更高的要求.     

2016年冬季北京地区一次重污染天气过程边界层特征

利用中国气象局地面常规观测资料、微脉冲激光雷达（MINI-MPL）、风廓线雷达资料、生态环境部大气成分等资料,对2016年12月16~21日京津冀多地污染过程的生消特征、与气象条件的关系以及边界层的结构特点进行了分析.结果表明：大气处于静稳状态,低层大气盛行偏南气流,大气湿度持续增加,加之北京三面环山不利于污染物扩散的特殊地形是造成北京此次严重空气污染的重要因素.重污染期间,污染物主要聚集在800m高度以下,严重污染时,污染物高度甚至仅有400m左右.风廓线雷达反演风场显示：2次PM_2.5浓度快速上升阶段低层伴随持续偏南风或偏东风.污染过程期间,逆温结构明显,两次污染快速发展阶段恰好出现在两次逆温最强时段.此次污染天气过程,激光雷达退偏振比总体小于0.25,反映污染主要是人类活动产生气溶胶,前期以一次排放颗粒物为主,后期以二次转化颗粒物为主.退偏振比污染过程前期呈明显日变化特征,且白天退偏比比夜间高.     

区域大气污染物总量控制技术与示范研究

分析了我国的大气环境问题和特征,剖析了大气污染的成因;重点介绍了区域大气污染物总量控制技术研究中,大气污染物排放清单的编制技术,多尺度的空气质量模拟技术,基于现代控制理论的大气环境容量优化技术,基于环境容量和排放绩效的总量分配技术,多种总量监控方法,科学有效的总量控制管理机制和规则等的关键技术、技术突破、主要研究与理论创新及成果的应用与示范;紧密结合国家空气环境质量管理和大气污染控制的需要,提出了我国大气环境管理、政策和大气环境科学研究的建议.      

新中国成立70年来我国大气污染防治历程、成就与经验

自20世纪70年代以来,我国在经济持续增长、能源消耗不断增加的同时,及时缓解了各类主要的大气环境问题,有效避免了欧美发达国家曾经出现的严重大气污染灾害.然而,目前我国仍然面临着大气污染尤其是二次污染的严峻挑战.为此,非常有必要全面梳理与分析新中国成立70年以来,特别是自20世纪70年代至今,我国大气污染防治的历程、成就与经验.结果表明:我国在各阶段的大气污染防治过程中均取得了较为明显的环境空气质量改善成就与较为丰富的污染防控经验,并在此过程中形成了具有中国特色的大气污染防治理论与管理模式,构建了系统科学的大气污染综合防控体系.今后我国大气污染治理工作应进一步明确各级政府主体责任,强化重点污染源治理,继续调整优化四大结构,统筹兼顾,强化区域联防联控,强化科技能力建设,注重大气环境问题预测,加强环境科学与技术研究,共同推进大气污染防治,打赢蓝天保卫战.      

Advances in coastal ocean boundary layer detection technology and equipment in China

Accurate and comprehensive knowledge of the atmospheric environment and its evolution within the coastal ocean boundary layer are necessary for understanding the sources, chemical mechanisms, and transport processes of air pollution in land, sea, and atmosphere. We present an overview of coastal ocean boundary layer detection technology and equipment in China and summarize the progress and main achievements in recent years. China has developed a series of coastal ocean boundary layer detection t...     

沈阳市城市环境空气质量演替和PM_(2.5)的污染与达标措施探讨

沈阳市"九五"至"十一五"期间环境空气中的主要污染物为SO2、TSP、NO2,"十二五"以来,空气中PM2.5的污染凸显,形成以PM2.5为主要污染物的雾霾天气。通过科学规划、优化能源和产业结构及布局,实施燃煤和交通及扬尘污染综合整治,强化重污染行业控制及污染治理,推行区域大气污染联防联控,科学规划城市空间布局,开展科学技术及政策法规研究,加强环境空气质量监控与预报,强化公众参与等综合措施可以控制PM2.5的污染。     

Atmospheric environment monitoring technology and equipment in China: A review and outlook

Accurate monitoring of the atmospheric environment and its evolution are important for understanding the sources, chemical mechanisms, and transport processes of air pollution and carbon emissions in China, and for regulatory and control purposes. This study gives an overview of atmospheric environment monitoring technology and equipment in China and summarizes the major achievements obtained in recent years. China has made great progress in the development of atmospheric environment monitoring technology and equipment with decades of effort. The manufacturing level of atmospheric environment monitoring equipment and the quality of products have steadily improved, and a technical & production system that can meet the requirements of routine monitoring activities has been initiated. It is expected that domestic atmospheric environment monitoring technology and equipment will be able to meet future demands for routine monitoring activities in China and provide scientific assistance for addressing air pollution problems.     

乌兰浩特地区大气污染成因与防治对策研究

近年来,随着乌兰浩特地区经济社会的迅速发展,空气污染日趋严重,已经影响到了经济、社会发展和市民的生活.文章阐述了大气污染对人类健康的影响,研究探讨了国内关于城市大气污染的现状,结合乌兰浩特地区大气污染的调查分析,以乌兰浩特市2008、2009、2010年大气环境质量监测数据为依据,详细研究了乌兰浩特地区大气污染的主要污染源及污染物,归纳总结特征及其变化,采用了空气污染指数（API）分析和评价了大气污染的原因.研究结果表明,乌兰浩特地区空气质量状况2009年比2008年明显好转,但PM10仍有超标现象;通过特征分析可知大气污染有逐年上升趋势,随季节变化相对明显,可吸入颗粒物、二氧化硫和二氧化氮的浓度在春冬季分别是夏秋季的0.5倍到1.5倍：采用空气污染指数（API）对乌兰浩特地区的大气污染进行评价结果表明,煤炭燃烧后的污染物是乌兰浩特市空气污染物的主要来源,同时地理环境对乌兰浩特地区空气质量有较大影响,山风产生的局地环流不利于污染物的扩散,特别是遇到静风、逆温等不利于污染物扩散的气象条件时,就会加重环境空气污染,导致污染物农度大幅度升高.造成乌兰浩特地区大气污染的原因较复杂,通过分析研究得到了主要原因是工业和能源结构不合理、冬季取暖燃煤、汽车尾气、特殊地形气候、相关政策法规不太健全及环保宣传监督工作做不到住.并针对乌兰浩特地区的实际情况提出了控制大气污染的对策措施.总之,该研究找到了乌兰浩特地区大气污染的问题,为乌兰浩特市环境污染综合治理提供了一定的参考依据.     

乌兰浩特地区大气污染成因与防治对策研究

近年来,随着乌兰浩特地区经济社会的迅速发展,空气污染日趋严重,已经影响到了经济、社会发展和市民的生活。文章阐述了大气污染对人类健康的影响,研究探讨了国内关于城市大气污染的现状,结合乌兰浩特地区大气污染的调查分析。以鸟兰浩特市2008、2009、2010年大气环境质量监测数据为依据,详细研究了乌兰浩特地区大气污染的主要污染源及污染物,归纳总结特征及其变化,采用了空气污染指数（API）分析和评价了大气污染的原因。研究结果表明,乌兰浩特地区空气质量状况2009年比2008年明显好转,但PM10仍有超标现象;通过特征分析可知大气污染有逐年上升趋势,随季节变化相对明显,可吸入颗粒物、二氧化硫和二氧化氮的浓度在春冬季分别是夏秋季的0．5倍到1．5倍;采用空气污染指数（API）对乌兰浩特地区的大气污染进行评价结果表明,煤炭燃烧后的污染物是鸟兰浩特市空气污染物的主要来源,同时地理环境对鸟兰浩特地区空气质量有较大影响,山风产生的局地环流不利于污染物的扩散,特别是遇到静风、逆温等不利于污染物扩散的气象条件时,就会加重环境空气污染,导致污染物浓度大幅度升高。造成乌兰浩特地区大气污染的原因较复杂,通过分析研究得到了主要原因是工业和能源结构不合理、冬季取暖燃煤、汽车尾气、特殊地形气候、相关政策法规不太健全及环保宣传监督工作做不到住。并针对鸟兰浩特地区的实际情况提出了控制大气污染的对策措施。总之,该研究找到了乌兰浩特地区大气污染的问题,为乌兰浩特市环境污染综合治理提供了一定的参考依据。     

基于大气特征污染物的监测布点选址优化研究

针对常规大气环境监测未能对局部特殊污染情况进行表征的缺陷,提出基于特征污染物的监测布点选址优化方法:首先运用综合评分方法筛选区域大气特征污染物,然后建立综合了环境、经济和社会因素的多目标规划模型,并通过模糊层次分析法计算各子目标权重系数,最后应用lingo软件对模型优化求解,得到最优的监测点位布设方案.以南京市仙林地区为案例研究的结果表明,基于大气特征污染物的监测布点多目标模型能够得到较合理的优化点位布局,在3种情景中,选择的最优点位分别为25#、43#, 25#、43#、54#和25#、43#、54#、77#, 为实际大气环境监测优化布点提供科学指导.     

深圳市龙华区PM2.5污染与减排过程模拟分析

通过分析深圳市龙华区2018年大气环境承载力发现,NO2和PM10的实际大气环境承载量已经降到了理想大气环境容量范围内,而PM2.5的实际大气环境承载量则已超过理想大气环境容量近1 000 t,说明PM2.5仍是龙华区大气污染防治的重点工作,利用科学手段精准、有效地指导PM2.5减排工作十分重要.基于相关监测数据,结合...     

潜艇舱室气态污染与环控生保技术发展趋势

首先介绍了潜艇舱室主要气态污染物,分析了其主要来源及其对人体的危害.然后基于潜艇大气控制系统、供氧系统、二氧化碳清除装置、空气净化装置、通风系统、应急供氧、潜艇大气环境监测系统等方面简述了潜艇舱室环境空气监测与控制技术的现状和发展趋势.关注了低温冷冻技术、光催化净化技术、等离子体催化净化技术、活性炭纤维吸附技术等一些具有开发应用潜力的监测和净化新技术.最后指出我国在潜艇大气环境领域的研究发展与国外先进水平还存在较大差距,在及时跟踪引进国外先进技术的同时,应注重该领域的基础性研究.