华北火电厂脱硫对奥运期间区域空气质量的影响

采用MM5-CMAQ模式系统模拟研究了2006—2008年间华北火电厂脱硫工程实施对奥运期间区域空气质量的影响,并对比研究了脱硫前后华北地区二氧化硫(SO2)、硫酸盐气溶胶(ASO4)浓度及能见度的变化.结果表明,华北火电厂脱硫可有效削减区域SO2和ASO4浓度,在奥运气象条件下,脱硫促使京津冀、山东北部、山西东部、内蒙河套地区SO2浓度下降1~10 ppbv,而大部分地区ASO4浓度下降约1μg·m-3.北京是SO2浓度降低最明显的地区,其SO2浓度下降百分比超过50%;太行山脉沿线、泰山地区是ASO4浓度下降最明显的地区,浓度降低达2μg·m-3.火电厂脱硫同时促使北京、河北大部、山西北部及内蒙南部地区的能见度上升0.5 km以上.     

武汉冬季典型月份PM2.5浓度变化的观测分析与模拟追因

1月是武汉市发生重霾污染最为频繁的月份之一.本文利用地面观测数据对比分析了2014年1月与2018年1月武汉PM_2.5污染的变化与差异,进而利用嵌套网格空气质量预报模式系统（NAQPMS）对其差异进行了模拟追因分析.分析结果表明,2018年1月武汉PM_2.5污染依旧严峻,出现了17个污染天,月均浓度达到了91.6 μg·m^-3,但污染程度与2014年1月相比有了大幅改善.其污染天比2014年1月减少了13 d,月均浓度下降了90.8 μg·m^-3,浓度峰值下降了154.6 μg·m^-3.通过设计基于气象场敏感性分析的数值模拟试验,发现在区域污染物排放强度保持不变的情形下,2014年1月和2018年1月气象场的变化对武汉月均PM_2.5浓度的影响较小,差异小于3 μg·m^-3.基于2018年1月的排放情景模拟2014年1月的武汉PM_2.5浓度会导致显著的低估现象.这表明气象条件变化不是武汉2018年1月相比2014年1月PM_2.5浓度显著下降、重污染天数显著减少的关键原因,而武汉本地、周边以及京津冀等重点城市群的排放量显著下降应是最为关键的主导因子.     

基于三角模糊数和重金属化学形态的土壤重金属污染综合评价模型

将三角模糊数理论引入环境评价领域,构建了量化表征不同重金属自身生物毒性及同一重金属不同化学存在形态生物毒性的土壤重金属生物毒性双权重评价体系,并结合地累积指数评价模型,建立了土壤重金属污染综合评价模型.最后,采用该综合评价模型评价了寺庄顶典型污灌区的土壤重金属污染状况.评价结果表明,寺庄顶典型污灌区土壤中5种重金属的综合污染评价值差异较大,各重金属的综合污染程度排序为:Cd＞Ni＞Cu＞Zn＞Cr,Cd、Ni、Cu应成为今后该地区土壤污染治理的主要控制因子.与确定性模型评价结果的对比分析表明,综合评价模型较好地弥补了确定性评价的不足,并能更全面、真实地综合表征评价区域土壤重金属富集污染和潜在生物毒性风险信息,为科学决策提供了理论基础.     

天津冬季两个典型污染过程高浓度无机气溶胶成因及来源分析

无机气溶胶是天津冬季霾天出现的主要成分,研究挑选了2020年1月污染天中两个典型的高浓度无机气溶胶（SIA）过程（CASE1和CASE2）,利用观测数据和耦合了在线污染物来源追踪方法的大气化学传输模式NAQPMS综合探究了气象要素、区域输送和化学过程的影响.两个过程的ρ（SIA）均值分别为76.8 μg·m^-3和66.0 μg·m^-3,硝酸盐浓度高于硫酸盐和铵盐,均为硝酸盐为主导的污染过程.气象条件影响了无机气溶胶的生成,CASE1过程ρ（SIA）>80 μg·m^-3对应的温度和相对湿度区间分别是[-6℃,0℃]、[2℃,4℃]和[50%,60%]、[80%,100%];CASE2过程对应的温度和相对湿度区间分别是[2℃,4℃]和[60%,70%].外来源对CASE1和CASE2过程SIA的平均贡献率为62.3%和22.1%,分别为区域传输主导和局地生成主导过程.CASE1本地排放对硝酸盐和硫酸盐的贡献分别为16.2 μg·m^-3和8.2 μg·m^-3,均高于外来源的贡献（31.7 μg·m^-3和8.8 μg·m^-3）;CASE2过程本地排放对硝酸盐和硫酸盐的贡献分别为29.3 μg·m^-3和25.1 μg·m^-3,而外来源的贡献为8.1 μg·m^-3和9.4 μg·m^-3.这表明CASE1本地生成和外来源输送贡献造成硝酸盐高于硫酸盐浓度,而CASE2仅本地源造成硝酸盐浓度高于硫酸盐.两个污染过程气相氧化反应是无机气溶胶生成的首要来源,贡献率分别为48.9%和57.8%;非均相反应也是重要过程,对SIA的贡献率分别为48.1%和42.2%;液相反应的影响小.     

基于集合卡尔曼滤波的区域臭氧资料同化试验

基于集合卡尔曼滤波方法和嵌套网格空气质量模式系统建立了一个区域空气质量资料同化系统(RAQDAS),并利用该系统开展了京津冀地区2008年北京奥运会期间的地面臭氧观测资料同化试验,分析了同化系统订正臭氧初始场对24 h臭氧预报的影响.试验结果表明采用50个集合样本的集合卡尔曼滤波同化不仅改进了观测站点的臭氧预报,也提高了观测以外区域的臭氧预报技巧,使得臭氧预报的均方根误差平均下降了15％,并且当集合样本数减小到20时也可达到相近的预报改进效果.为了解决滤波发散问题,分别采用了放大集合离散度和扰动模式误差源两种方法.其中放大集合离散度能避免滤波发散,但没有提高臭氧预报技巧,反而导致预报误差的增加;扰动模式误差源不仅解决了滤波发散问题,也使同化导致的臭氧预报均方根误差下降比例从15％进一步提高到20％.     

长江流域国家级保护地空间分布特征及其国家公园廊道空间策略研究

长江流域国家级保护地数量庞大、保护类型多样,为了实现对长江流域自然资源的整体保护和管理的目的,从全域尺度分析其空间分布特征是梳理长江国家公园廊道构建的重要基础。通过数理统计与ArcGIS空间分析,结合中国自然地理表征和人文地理表征,对长江流域现有8类共计996处国家级保护地空间的分布特征进行了研究,结果表明：（1）长江流域国家级保护地总体呈集聚分布,并形成三江源区域、三江并流区域、川西高山高原区域、秦岭中段区域、渝西盆地区域、环洞庭湖区域、环鄱阳湖区域、黄山区域、环太湖区域9个集聚区;（2）长江流域国家级保护地主要集中在中切割高山区和中下游低山丘陵平原区,覆盖了河网密布、水资源丰富、植物种类繁多、土壤肥沃、可达性较高、人口密度适中及经济发展水平较高的东部和中部区域。基于其国家保护地空间分布特征,提出构建“长江源头—入海口”重要保护节点、“洞庭湖—鄱阳湖—巢湖—太湖”重要保护片区、“武当山—华釜山—大凉山、巫山—武陵山—药山”重要保护带的“三重要”模式与“国家公园先行区—国家级保护地聚集区—自然、社会、经济优势区—原生动植物本底”的“四层次”体系相结合的长江国家公园廊道空间策略     

基于梯形模糊数的沉积物重金属污染风险评价模型与实例研究

综合考虑到经典确定性污染评价模型的现实缺陷,将梯形模糊数理论引入环境评价领域,通过将研究区域重金属背景值及重金属实测含量的梯形模糊数化,结合聚类分析、α-截集技术和区间数隶属度计算,最后基于定义的重金属生物毒性评价权重系数建立了沉积物重金属污染风险模糊评价模型.采用该评价模型评价了洞庭湖表层沉积物重金属污染的风险状况,结果表明,洞庭湖水系表层沉积物中7种重金属污染风险程度排序为:Hg>Cd>Pb>Cu>Cr>Zn>As,Hg、Cd和Pb应成为洞庭湖水环境污染治理的优先控制因子.与确定性模型评价结果的对比分析表明,模糊评价模型得出了各重金属地累积指数的可能值区间,并进而得出与之对应的隶属可信度水平,从而较好地弥补了确定性评价的不足,更客观地、全面地表征了评价区域沉积物中重金属的真实污染状态与空间分布差异.     

武汉地区2014年PM2.5时空分布与来源贡献的数值模拟研究

利用耦合了污染源在线追踪模块的化学传输模式NAQPMS （Nested Air Quality Prediction Model System）,结合地面细颗粒物（PM_2.5）的小时观测数据,模拟了2014年1、4、7、10月4个月份武汉地区PM_2.5浓度时空分布特征,量化了本地、武汉城市圈及远距离地区对武汉PM_2.5浓度贡献.研究发现,2014年武汉市PM_2.5年均浓度为85.3 μg·m^-3,污染天（PM_2.5日均值≥75 μg·m^-3）占全年总天数的47.9%.细颗粒物的月均值呈现出季节性特征,即冬季污染最为严峻,1月均值为199.1 μg·m^-3,PM_2.5浓度超标持续一整月;夏季空气质量最好,春秋介于两者之间.模拟的PM_2.5平均浓度在空间上大致呈现"城区高,郊区低"的分布态势.污染物区域来源解析发现,武汉市本地排放源贡献在1月最低,为34.1%,表明外来源贡献对长期灰霾的形成起决定性作用.7月本地源影响最显著（65.7%）,和毗邻城市源（23.1%）一起成为夏季污染物的主要来源.4月和10月本地排放贡献比分别为49.1%和42.1%.4个月份,武汉城市圈对该市PM_2.5浓度的贡献差异不大,范围在20.8%~24.1%.受大尺度天气系统的影响,远距离传输贡献率趋势与本地来源相反,占10.6%~35.3%.研究结果表明污染气团跨界输送对武汉不同季节PM_2.5浓度有重要贡献.在冬季大范围污染背景下,污染物区域大范围协同控制才能有效减缓武汉PM_2.5污染问题;而夏季对本地及近周边城市的减排措施可以有效改善武汉的空气质量.     

构建适应新时期管理要求的土壤环评体系

通过分析我国土壤环境的现状和环境影响评价在土壤环境管理中的重要作用,指出由于土壤污染具有隐蔽性、潜伏性和累加性的特点,土壤环境问题目前并没有得到足够的重视,土壤环境评价工作尚未完全展开。通过分析我国开展土壤环境影响评价具备的基础和需要解决的主要问题,提出了我国土壤环境影响评价体系的构建设想,为未来土壤环境影响评价工作提供一定借鉴。     

基于EnKF排放清单反演方法的关键影响参数评估与优化

以中国一氧化碳(CO)排放反演为例,利用敏感性分析手段评估了集合数目、局地化半径､膨胀因子、观测站点密度和观测数据时间分辨率对排放清单反演的影响.结果表明:站点密度是影响排放反演的最重要参数.在不同站点密度下,反演的中国CO排放总量差异可达34%.同时,站点密度还会影响排放反演对其他参数的敏感性.随着站点密度的降低,排放反演对局地化半径、集合数目和膨胀因子参数变得更为敏感,但对观测数据时间分辨率的敏感性则有所下降.因此在站点稀疏地区,局地化半径是排放反演的主要影响参数,集合数目和膨胀因子次之;但在观测站点密集地区,局地化半径和观测数据时间分辨率是主要的影响参数,而膨胀因子和集合数目的影响相对较小.该研究能够为不同尺度的排放反演开展参数优化提供借鉴.在中国CO排放反演案例(站点密度为1.55个/10⁴km²)中,建议反演参数设置为:集合数目为50、局地化半径为100km、最大似然估计膨胀方案(MLE)、日均或小时观测数据.