一次冷锋过程中我国区域空气污染边界层特征

利用常规地面气象和探空资料、ERA-interim再分析资料、以及全国PM_2.5浓度数据,针对2015年3月7~11日一次冷空气南下的锋面天气过程中,我国华北、华东地区出现的大范围空气污染,开展了高空各层天气形势分析,以及本次过程中污染区域由北至南6个城市（北京、章丘、郑州、南阳、武汉、长沙）边界层气象要素的垂直结构及其时空演变特征的研究.结果表明：在污染前期（3月7~8日）中高纬度500hPa平直的纬向环流和地面均压场,为污染天气的发生和维持以及空气污染物的集聚提供了有利的环流场.污染中期（3月8~10日）冷空气南下,地面冷高压向华东地区移动,重污染区域随冷高压前部的弱低压场或均压场由北向南移动.伴随着天气系统移动,六个地面观测站的边界层特征在时空上表现出相似性,由北向南各站在污染期间先后出现多层逆温,风速较小,逆温层下相对湿度较大.此次多层逆温的形成是由于夜间近地面辐射冷却、冷锋移动过程中产生的锋面逆温以及边界层以上的下沉运动造成的.本研究揭示了在天气系统移动中,位于天气系统相同部位站点的边界层结构具有共同的特征,及其与空气污染的关系.     

基于百分位数法的中国空气质量改善效果评估分析

为更好地说清楚《大气污染防治行动计划》实施以来,我国环境空气质量状况、变化趋势及存在可能的风险,基于百分位数法和算术平均值法,分别对全国及重点区域空气质量改善效果开展评估分析.结果表明,我国目前业务上广泛应用的算术平均值法对空气质量评价与管理起到了积极推动作用,促进了空气质量持续改善.随着治污减排措施的持续推进,区域空气质量改善进程呈现显著的时空差异特征,现行评价技术方法局限性逐渐凸显出来.百分位数法可以在算术平均值法的基础上,补充评价时段内高、低浓度的分布规律和变化特征,有助于全面、客观、准确描述空气质量状况.本文提出的研究方法,对于完善我国空气质量评价方法具有重要意义.     

全国空气资源评估及其与空气质量相关性分析

利用WRF耦合CALMET模式对大气环境系统进行解析,计算全国范围36 km×36 km分辨率通风扩散系数分布,作为空气资源禀赋评估的依据.评估结果表明,全国区域空气资源禀赋整体呈现东低西高,南低北高,内陆闭塞区低,沿海平原地区高的分布趋势.同时,存在三大空气资源禀赋优质区,一是位于河北与山西交界处的太行山脉和东北三省的长白山区域,二是位于西北部青海、新疆和西藏三省交界的昆仑山脉和唐古拉山脉区域,三是位于山东半岛、长三角和珠三角区域的沿海蓝色经济带区域.在此基础上,采用CALPUFF模型,结合观测数据,选取重点城市定量测算空气资源禀赋空间分布的差异性对城市空气质量的影响.以北京为参照,空气资源禀赋对成都、上海、青岛、郑州、广州等各城市群空气质量改善的相对影响程度分别为0.2%、13.2%、25.9%、29.1%和39.4%.     

空气资源评估方法及其在城市环境总体规划中的应用

从空气污染气候学的角度,提出了空气资源禀赋的概念、评估方法、等级划分及分区管控的理念.同时,以宜昌城市环境总体规划为例,利用MM5耦合CALMET模式对大气环境系统进行解析,计算了宜昌市域范围高时空分辨率(1 km×1 km)通风系数A值分布,并作为空气资源禀赋等级分区的依据.在此基础上,将空气资源分区的结果与地理信息系统相结合,给出其空间分布,强化了分区管控政策的空间落地.评估结果表明,宜昌地区空气资源禀赋等级共分为4级,A值在8以上的空气资源禀赋充裕的地区,约占市域面积的30.3%;较好和一般的地区,A值分别在5~8和3~5之间,约占34.1%和34.8%;A值在1~3之间空气资源禀赋稀少的地区,仅占0.8%.本研究提出的空气资源禀赋分区方法具有较强的合理性,预期在城市中长期发展过程中的产业布局与分级调控中具有较好的应用前景.     

一次冷锋过程中我国区域空气污染边界层特征

利用常规地面气象和探空资料、ERA-interim再分析资料、以及全国PM_2.5浓度数据,针对2015年3月7~11日一次冷空气南下的锋面天气过程中,我国华北、华东地区出现的大范围空气污染,开展了高空各层天气形势分析,以及本次过程中污染区域由北至南6个城市（北京、章丘、郑州、南阳、武汉、长沙）边界层气象要素的垂直结构及其时空演变特征的研究.结果表明：在污染前期（3月7~8日）中高纬度500hPa平直的纬向环流和地面均压场,为污染天气的发生和维持以及空气污染物的集聚提供了有利的环流场.污染中期（3月8~10日）冷空气南下,地面冷高压向华东地区移动,重污染区域随冷高压前部的弱低压场或均压场由北向南移动.伴随着天气系统移动,六个地面观测站的边界层特征在时空上表现出相似性,由北向南各站在污染期间先后出现多层逆温,风速较小,逆温层下相对湿度较大.此次多层逆温的形成是由于夜间近地面辐射冷却、冷锋移动过程中产生的锋面逆温以及边界层以上的下沉运动造成的.本研究揭示了在天气系统移动中,位于天气系统相同部位站点的边界层结构具有共同的特征,及其与空气污染的关系.     

中国东部冷锋推进中的PM2.5三维结构变化特征

利用观测资料和中尺度天气-化学模式（WRF-Chem）对一次冷锋南下天气过程导致的我国东部大范围空气污染开展研究,强调了冷锋过境前后的边界层结构及其对PM_2.5三维结构和变化的影响.观测发现,地面重污染区域位于冷锋前部均压场或等压线稀疏区域,在冷锋由北向南快速移动过程中,途经各站点PM_2.5浓度峰值伴随锋前而至.WRF-Chem模式可以较好地模拟中国东部地面和高空气象要素以及PM_2.5浓度的时空变化.模拟结果表明,处于该移动冷锋天气系统相同位置的沿途各站点的边界层结构以及PM_2.5垂直廓线表现出相似的特征.即:当冷锋开始入侵时,锋前污染物从地面被抬升到高空,PM_2.5浓度的增加和高空风速的增大导致高空PM_2.5通量增大,且PM_2.5浓度高值区随着高度升高向暖气团一侧倾斜.夜间冷锋过境引发边界层内对流性不稳定增加,边界层高度可达1 km以上,打破了边界层昼夜演变特征.本研究表明,垂直观测和精细模拟的结合可以有效地解释天气过程对空气污染的...     

马拉硫磷和百菌清胁迫下斑马鱼行为变化的研究

以马拉硫磷和百菌清为胁迫因子,本文研究了2种污染物暴露下斑马鱼行为强度的变化。首先通过急性毒性试验确定了2种农药对斑马鱼24 h、48 h、72 h、96 h的半致死浓度(LC50),其次以LC50-48 h为1个染毒单位(TU),在0.01 TU、0.1 TU、0.5 TU、1 TU、2 TU 5个条件下,本文开展了斑马鱼行为学研究。结果显示,48 h马拉硫磷暴露斑马鱼的LC50为5 mg·L~(-1),百菌清暴露斑马鱼的LC50为0.01 mg·L~(-1)。随着污染物浓度增大,综合行为强度变化幅度增大。在设置的暴露浓度下,斑马鱼的行为强度在急剧增大或减小后都出现了明显的调节适应过程,基本符合环境压力模型。通过比较在不同频率下的影响强度,马拉硫磷和百菌清暴露斑马鱼摆鳍所受影响最大。本研究提示,水质监测中可增加斑马鱼摆鳍观察指标。     

焦化废水处理新工艺

焦化废水因含有难降解和对生物有抑制性的物质而较难处理。在不加稀释水的条件下,采用物化预处理/生化/膜生物反应器(MBR)工艺对宣化钢铁公司的焦化废水处理进行中试研究。并同焦化厂现有工艺进行了比较。结果表明:经物化预处理提高废水的可生化性以及MBR对生化出水的强化处理后,新工艺对COD、NH3-N等的去除效果较现有工艺有明显改善,正常生产情况下出水可达标排放。     

RuO2-IrO2-SnO2/Ti阳极电催化氧化苯酚的研究

以RuO2-IrO2-SnO2/Ti钛网电极为阳极,RuO2-IrO2/Ti钛网电极为阴极,构建了电催化氧化体系,同时以苯酚为底物、硫酸钠为电解质,考察了不同pH、极板间距、电流密度和苯酚初始浓度对苯酚去除率的影响。结果表明,在pH为6.5、极板间距为1.0cm、电流密度为50mA/cm2、苯酚初始质量浓度为1 000mg/L的最佳实验条件下,取硫酸钠质量浓度为20g/L的苯酚模拟废水250mL,120min时苯酚去除率可以达到98.4%。