北京市气溶胶消光系数垂直特征及影响因子探讨

为研究北京市气溶胶垂直方向上的分布特征,利用微脉冲激光雷达（MPL）对北京市2015年12月-2016年11月的气溶胶光学特征进行分析,讨论了气溶胶消光系数的季节性特点以及不同污染等级下的垂直分布,并对其影响因素进行了探讨.结果表明:①北京市气溶胶消光系数垂直特征在季节上存在异质性.秋、冬两季近地面1.0 km以下气溶胶消光系数显著增大,最大气溶胶消光系数大于1.0 km-1;春、夏两季污染日较少,气溶胶消光系数在垂直方向上变化较为平缓.②不同污染等级下气溶胶消光系数的垂直特征差异明显.空气质量为优-良水平时,气溶胶消光系数较低,基本不高于0.7 km-1;轻-中度污染时,气溶胶消光系数在不同季节差异较大,冬、春两季气溶胶消光系数不超过0.8 km-1,夏、秋两季在1.0 km-1左右,部分监测站甚至在1.4 km-1左右;重度及以上污染时,气溶胶消光系数基本在1.0 km-1以上,最高可达1.7 km-1.③105 m处气溶胶消光系数与ρ（PM_2.5）相关性较好.气溶胶消光系数除受ρ（PM_2.5）影响外,还受相对湿度影响较大.夏、秋两季对流层底层大气相对湿度偏高,致使气溶胶消光系数显著高于春季和冬季.研究显示,利用激光雷达可对北京市气溶胶垂直方向分布特征进行有效分析,气溶胶的垂直分布受污染水平和相对湿度的影响呈季节性变化.      

中国臭氧时空分布特征及与社会经济因素影响分析

本文根据2015～2017年中国大陆338个城市空气质量监测站臭氧(O_3)浓度数据,综合利用空间插值法、全局自相关法和地理加权回归模型(GWR),探讨了O_3浓度的时空变化特征及其与社会经济因素的关系。结果表明,2015～2017年中国大陆338个城市的O_3日最大8小时浓度为2～300μg/m~3,其中超标天数比例为5. 9%,323个城市达标率在85%以上; O_3月均值变化曲线基本呈"单峰状",5月达到峰值,12月最低; O_3浓度季节变化为夏季春季秋季冬季; O_3日变化特征为夜间到清晨O_3浓度很低,上午8∶00左右开始升高,下午16∶00达到峰值;中国华北地区、华东地区和华中地区O_3污染严重,华南地区、西南地区、西北地区和东北地区整体污染较低。O_3浓度在全国尺度上的集聚性呈上升趋势,GWR表明,人口密度、人均私家车保有量与O_3浓度显著正相关,第一产业占比与O_3浓度显著负相关。     

2014年APEC会议期间北京市空气质量分析

为研究区域性大气污染物减排措施对北京市空气质量的影响,结合地面观测的气象数据、能见度、常规污染物浓度和PM_2.5化学组分,对APEC会议期间北京市的空气质量进行分析.结果表明,APEC期间的11月4日和8-10日两个过程,大气污染物扩散条件较不利,易出现污染过程.APEC期间,密云、榆垡、昌平、奥体中心和西直门北大街5个站点SO₂、NO₂、O₃、PM₁₀和PM_2.5平均浓度分别为(8.0±8.0)、(37.4±21.6)、(36.0±22.5)、(67.7±43.4)和(48.6±42.2) μg·m^-3.与近5年同期(PM_2.5为去年同期)相比,SO₂、NO₂、PM₁₀和PM_2.5日均浓度分别下降了61.5%、40.8%、36.4%和47.1%,O₃日均浓度上升了101.8%.从污染物日变化规律来看,减排措施的环境效果在大气污染物扩散条件较有利的时段体现的更明显.在APEC期间,PM_2.5浓度在前半夜保持平稳,未出现积累峰值.与秋季非APEC期间相比,PM_2.5中大部分组分浓度均有明显下降,二次离子组分降幅尤为明显.同时,本文测算了APEC期间减排措施的"净环境效益",发现减排措施使得SO₂、NO₂、PM₁₀和PM_2.5浓度分别降低了74.1%、48.0%、66.6%和64.7%,O₃浓度上升了189.2%.与10月份的大气污染过程相比,同样在不利气象条件下,实施减排措施后PM_2.5浓度峰值明显降低,积累速度明显减缓.     

奥运期间北京大气降水酸化趋势及湿沉降来源探讨

分析了2008年8月奥运期间北京大气降水的理化特征,并与往年同期的降水特征进行了比较,进而深入研究了北京1997~2008年大气降水酸化趋势及湿沉降变化.研究结果发现：北京奥运期间大气污染控制措施的实施改善了北京的空气质量,并影响了降水离子构成;地壳源排放的减少降低了大气降水酸化缓冲能力,降水中Ca2+离子浓度比例降低,大气降水明显酸化;与往年相比,2008年8月北京大气降水表现为全市区域酸化趋势,湿沉降量也明显增加,这与北京近地面环境空气质量明显改善并不一致.此外,监测数据统计显示：近10年来北京空气质量的改善并没有降低北京大气降水湿沉降量,而且北京降水离子构成异于近地面主要大气污染物PM10.因此,近地面大气污染直接排放可能并不是北京降水湿沉降的唯一来源.夏季北京降水以偏南气流为主,而且存在由南向北的大气污染输送层,外来污染输送及区域性大气污染汇聚成为北京大气降水湿沉降的重要来源,但是否为北京大气降水湿沉降的主要来源需进一步研究证实.     

京津冀秋冬季工业生产热异常遥感监测探讨

为全面、客观掌握工业生产热排放对大气污染的影响,利用遥感手段分析了2018—2019年秋冬季京津冀工业生产热排放及其同比变化。结果显示:2018—2019年秋冬季,京津冀地区工业热异常点数量及秋冬热异常点辐射功率(FRP秋冬)较上年同期明显增加,工业生产活动规模及强度同比有所扩大,区域PM2. 5浓度呈增长趋势。根据FRP秋冬分布特点可将京津冀工业生产分为3类,密集型、分散型和稀少型。工业生产密集型城市FRP秋冬通常 1 500 MW,较为典型的城市如唐山、邯郸,FRP秋冬可达2 000 MW以上甚至上万MW,这些城市的空气质量也相对较差;保定是工业生产分散型城市,该城市热异常点增长显著,FRP秋冬也可达2 000 MW以上,但空间分布分散;工业生产稀少型城市热异常点较少且空气质量相对较好。     

2014年APEC期间北京市空气质量改善分析

利用2014年11月1~12日(APEC会议期间)北京市大气污染物、PM_2.5组分及气象、遥感监测数据,结合CMB受体模型,综合分析了APEC会议期间北京市空气质量与气象条件变化并初步评估了减排措施对APEC会议期间PM_2.5浓度的贡献及影响. 结果表明,APEC会议期间北京市PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂的浓度分别为43、62、8和46 μg ·m^-3,比近5年平均浓度(PM_2.5为2012~2013年平均浓度)降低45%、43%、64%和31%; 空间分布上PM_2.5在城区及北部山区改善效果最明显,下降幅度在30%~45%之间,南部地区降幅在25%以下; 不同类别的站点降幅在27.4%~35.5%之间; APEC会议期间PM_2.5的主要组分SO₄^2-与同期(2013年11月1~12日)相比下降50%,地壳物质同比下降76%,NO₃^-同比下降35%; CMB模型源解析结果显示APEC会议期间燃煤锅炉贡献2%左右,扬尘贡献7%左右,机动车贡献30%左右; APEC会议期间北京市及周边地区针对可能发生的污染过程采取的减排保障措施对PM_2.5浓度具有明显的削峰降速作用.     

2015～2017年北京及近周边平房燃煤散烧及其污染排放遥感测算

利用2015~2017年8~9月2 m级高分辨率遥感影像，对北京市平原区平房面积和分布进行遥感监测，其中2017年增加北京周边地区（廊坊、保定）的监测，获取平房信息，并利用平房采暖面积调查、燃煤量入户抽样调查等技术手段，估算了北京及周边地区平房燃煤总量，同时结合排放因子，测算了燃煤PM_2.5、SO₂、NO_x的排放量.结果表明2015~2017年，北京市平原区平房燃煤量大幅度下降，燃煤总量下降了75%，煤改电（气）措施效果显著.现阶段（2017年）北京城六区、南部平原城乡地区基本实现"无煤化"，燃煤散烧主要集中在北部平原区，其中昌平、顺义区燃煤量均超过30万t，平谷、延庆区的燃煤量在15万t以上.从空间分布来看，2015年燃煤量空间呈环状分布，2016年呈半环状，燃煤集中在位于环面区域的昌平、顺义、通州、大兴区.2017年各区平房燃煤所产生的大气污染物排污量差别明显，其中昌平区的SO₂和NO_x排放量最高，分别为1113.3 t和279.2 t.2017年保定、廊坊市煤改清洁能源工作初见成效，但燃煤总量依然较大，煤质差、使用方式粗放，燃煤强度由北至南逐渐增大.保定、廊坊市平原区燃煤量分别约为1043万t和407万t.保定市近郊村庄燃煤量普遍较少，北市、南市和新市区村庄燃煤量均低于5万t.廊坊市平原区燃煤量空间分布较为平均，其中文安县平原区燃煤量最多，为69万t，大厂回族自治县燃煤量最低.     

北京市春节期间大气污染分析

分析了北京市鞭炮燃放禁改限前禁放区和非禁放区除夕夜大气污染变化规律的明显差异,以及禁改限后,以上区域大气污染变化的趋同特点.同时评估了2000～2006年春节期间空气污染状况.结果表明,大量鞭炮的集中燃放造成了大气短时严重污染,但随鞭炮燃放的减少,污染状况迅速改善.燃放鞭炮对不同大气污染物的影响存在差异,PM₁₀污染最严重;SO₂、Nox浓度也有明显升高;CO则存在一定滞后,甚至没有明显响应.禁改限前非禁放区内存在明显的燃放污染高峰,禁放区则未出现.鞭炮燃放对大气颗粒物细粒子影响最显着,对粗粒子特别是粒径10～20μm之间的颗粒物影响不大.春节期间工业及交通污染排放的减少,导致空气质量好转,2000～2006年正月初一～正月十五PM₁₀浓度比冬季均值(12月～2月)低16%,比年均浓度低20%,但受一定气象条件影响.     

密云水库上游河流水质空间异质性及其成因分析

于2018年非汛期(4—5月)和汛期(8—9月)在潮白河上游流域布设28个监测断面,监测了11项水质指标并进行统计分析,同时,结合GIS空间分析功能来分析水质时空变化特征及其成因.结果显示:从时间上来看,密云水库上游水质表现为汛期差于非汛期,非汛期主要污染物为TP,其均值(0.29 mg·L~(-1))超过了Ⅲ类水质标准且变异系数较高(0.89),存在显著的空间差异,受点源、沿河岸农业面源和第一产业活动的影响较大;汛期主要污染物为TN,其均值(5.98 mg·L~(-1))超出了Ⅴ类水质标准但变异系数不高(0.55),有机物和泥沙的变异系数相比非汛期都有所增加,说明汛期呈现更加显著的变异性,受流域面源、第一产业和生活污染的影响较重;从空间上来看,潮河水质差于白河,潮河主要污染物是TN和TP,主要受农业面源和第一产业活动的影响,白河主要污染物为TP和有机物,主要受第三产业和第一产业的影响,受农业面源污染的影响相对较低.     

基于Himawari-8卫星的中国东北秸秆焚烧监测及其对空气质量的影响研究

利用Himawari-8卫星的AHI成像仪于2016年3月下旬对中国东北进行秸秆焚烧火点监测,结合气溶胶光学厚度(AOD)与地面空气质量数据分析了秸秆焚烧对空气质量的影响。结果显示,研究期间共监测到秸秆焚烧火点425次。齐齐哈尔市、哈尔滨市、呼伦贝尔市、黑河市、绥化市和大庆市火点数较多,分别为116、75、52、50、41、20次。火点数早晚少、中午多。秸秆焚烧对空气质量有很大影响,火点及其下风向的空气质量指数(AQI)和AOD往往较高。秸秆焚烧产生的主要空气污染物是CO和PM10,但它们的峰值滞后于秸秆焚烧的时间。