西南涡对气溶胶光学厚度变化特征的影响研究

为研究西南涡对气溶胶光学厚度(AOD)的影响,本研究利用2008—2010年的西南涡个例数据与对应时间段的中分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星遥感观测AOD数据,并结合降水量、风速、相对湿度、温度等气象资料进行了分析研究.结果发现,2008—2010年产生干涡31个,强降水涡29个,弱降水涡26个.总体而言,干涡过境后使AOD增加而降水涡过境后使AOD减少,且弱降水涡比强降水涡削减作用强.春季产生的西南涡对AOD的影响最大,夏季产生的干涡过境后会使AOD减少,夏季的弱降水涡过境后会使AOD增加.不同季节产生的不同类型西南涡过境后致使AOD变化的主导气象因子不同.总体而言,较大的风速对AOD具有显著的削减作用;干涡中较小的风速、温度和相对湿度是使AOD增加的主要因素;弱降水涡中较大的风速和产生的降水是使AOD减少的主要因素,但夏季产生的弱降水涡中影响AOD的主要因素是风速、温度和湿度;强降水涡中无明显的主导因素.     

晋城市冬季环境空气中挥发性有机物的污染特征及来源解析

采集晋城市冬季环境空气样品,利用色谱-质谱仪分析了其挥发性有机物(VOCs)的组份特征,运用PMF、特征比值、后向轨迹模型对其来源进行了研究,并计算了臭氧和二次有机气溶胶的生成潜势,探讨了其环境影响.结果表明,观测期间,晋城市VOCs平均浓度为93.35μg·m~(-3),其中烷烃类化合物浓度为52.91μg·m~(-3),在VOCs中占比较高为56.68%;PMF分析VOCs排放源有工业排放源、燃烧源、机动车源、溶剂使用源和植物源,贡献率分别为33.71%、30.27%、26.28%、9.00%和0.74%;特征比值法分析中,苯/甲苯和异戊烷/正戊烷比值分别为1.58±0.68和2.07±0.43,介于道路来源与燃煤源之间,为两者混合来源.后向轨迹聚类3个代表性气团均来自西北方向,分别占比50%、25%和25%,西北方向的工业污染可能会对晋城市VOCs造成影响;观测期间,晋城市空气质量指数、总VOCs浓度和机动车源贡献率在风速较小时(3 m·s-1)分别为143、162.48μg·m~(-3)和46.16%,各数值均高于风速较大(3~6.9 m·s-1)时(60、35.72μg·m~(-3)和16.15%);芳香烃类化合物的臭氧和二次有机气溶胶生成潜势分别为98.89μg·m~(-3)和1.21μg·m~(-3),占总生成潜势的37.28%和97.01%,是两种生成潜势最高的VOCs化合物种类.因此,控制工业、机动车和燃烧排放是控制晋城市环境空气中VOCs污染的主要途径.     

深圳市冬季PM2.5中水溶性有机物的来源特征

利用连续液化采样器（PILS）-超声雾化器-气溶胶化学组分检测仪（ACSM）联用系统,对深圳市冬季PM_2.5中水溶性组分进行在线连续观测,获取高时间分辨率的水溶性有机物（WSOM）,SO₄^2-,NO₃^-,NH₄⁺和Cl^-浓度信息以及WSOM的质谱结构信息.分析结果表明：PM_2.5中水溶性组分的总质量浓度变化范围为4.0~117μg/m³,平均浓度为20.1μg/m³,其中WSOM（25.2%）和SO₄^2-（22.4%）是最主要的贡献组分.ACSM质谱显示WSOM具有氧化态有机气溶胶（OOA）的质谱特征,其氧碳比（O/C）的平均值达到（0.60±0.09）,且WSOM与二次无机离子（SO₄^2-+NO₃^-）和钾（K）有强相关性,与黑碳（BC）的相关性较弱,表明了观测期间WSOM主要来源于二次反应产生的二次有机气溶胶（SOA）和生物质燃烧,与机动车等一次排放没有明显关系.     

安徽省持续性区域霾污染的时空分布特征

根据天气和气候特征,将安徽省分为沿淮淮北、江淮之间和沿江江南3个子区,并定义了持续性区域性霾过程.基于气象、环保及遥感资料,分析了安徽省持续性区域性霾过程及相应的气溶胶污染的时空分布特征.结果表明,江淮之间和沿江江南区域性霾日数自1980年开始总体呈增多趋势,沿淮淮北2000年开始增加趋势明显;1980年以来,城市持续性霾过程呈增多趋势,但城市之间差异较大;2000年之后持续性区域性霾过程明显增多,最长过程可达10d以上.62%以上的持续性区域性霾过程出现在冬季;江淮之间次数最多,沿江江南次数最少.区域性霾天气常对应着大范围的高湿、小风情况,并伴随着高浓度气溶胶污染,其光学厚度大于0.9,约是晴空天的2.3倍,气溶胶主要集中在400m以下,如近地面区域性霾天的消光系数是普通霾天的2~2.5倍,晴空天的3~5倍;地面PM_2.5污染而言,区域性霾天至少有一个或以上的城市AQI会达到轻度以上污染等级的概率超过了75%.     

Source apportionment of PM2.5 light extinction in an urban atmosphere in China

Haze in China is primarily caused by high pollution of atmospheric fine particulates (PM_2.5). However, the detailed source structures of PM_2.5 light extinction have not been well established, especially for the roles of various organic aerosols, which makes haze management lack specified targets. This study obtained the mass concentrations of the chemical compositions and the light extinction coefficients of fine particles in the winter in Dongguan, Guangdong Province, using high time resolution aerosol observation instruments. We combined the positive matrix factor (PMF) analysis model of organic aerosols and the multiple linear regression method to establish a quantitative relationship model between the main chemical components, in particular the different sources of organic aerosols and the extinction coefficients of fine particles with a high goodness of fit (R² = 0.953). The results show that the contribution rates of ammonium sulphate, ammonium nitrate, biomass burning organic aerosol (BBOA), secondary organic aerosol (SOA) and black carbon (BC) were 48.1%, 20.7%, 15.0%, 10.6%, and 5.6%, respectively. It can be seen that the contribution of the secondary aerosols is much higher than that of the primary aerosols (79.4% versus 20.6%) and are a major factor in the visibility decline. BBOA is found to have a high visibility destroying potential, with a high mass extinction coefficient, and was the largest contributor during some high pollution periods. A more detailed analysis indicates that the contribution of the enhanced absorption caused by BC mixing state was approximately 37.7% of the total particle absorption and should not be neglected.     

Assessment of column aerosol optical properties using ground-based sun-photometer at urban Harbin, Northeast China

Aerosol plays a key role in determining radiative balance, regional climate and human health. Severe air pollution over Northeast China in recent years urges more comprehensive studies to figure out the adverse effects caused by excessive aerosols. In this study, column aerosol measurements over urban Harbin, a metropolis located at the highest latitude in Northeast China, during May 2016 to March 2017 were conducted using a CIMEL sun-photometer to analyze local aerosol properties and its variation from different aspects. According to the observations, aerosol optical depth at 440 nm (AOD₄₄₀) ranges from 0.07 up to 1.54, and the large variability in both AOD₄₄₀ and Angstrom Exponent (AE_440–870) indicates the frequent change of aerosol types due of different emission sources. Coarse mode particles dominated Harbin during the studying period because of the long-range transported dust and probably the suspended snow crystals in winter. As the wavelength increases, relatively consistent decrease trends of single scattering albedo (SSA) and asymmetry factor (ASY) were observed in spring, autumn, and winter, indicating the presence of absorbing polluted aerosols. Mixed type (MIX) aerosol dominated the study region with a total percentage of 34%, and biomass burning and urban industry (BB/UI), clean continental (CC), and desert dust (DD) aerosols were found to be 31%, 27%, and 8%, respectively. The current work fills up the optical characteristics of aerosols in Harbin, and will contribute to the in-depth understanding of local aerosol variation and regional climate change over Northeast China.     

河北香河亚微米气溶胶组分特性、来源及其演变规律分析

霾的形成发展与细颗粒物化学组分变化紧密相关.本文利用颗粒物化学组分监测仪(ACSM)、黑碳仪等对河北香河夏季亚微米气溶胶(PM1)化学组分、来源及其演变规律进行详细分析.结果表明,PM1平均占到PM2.5的约71%,PM1主要分布在20~80μg·m-3间;观测期间有显著的秸秆燃烧事件,秸秆燃烧时段PM1质量浓度显著升高,其中有机物质量分数迅速升高,平均约占到47%;秸秆燃烧使得大气气溶胶由弱碱性转变为弱酸性;整个观测期间,正交矩阵因子分解法(PMF)共识别出4类有机气溶胶,分别为两种一次有机气溶胶(类烃类有机气溶胶和生物质燃烧有机气溶胶)和两种二次有机气溶胶(低挥发、高氧化性的有机气溶胶和低氧化、半挥发性的有机气溶胶),有机气溶胶氧化程度较高.其中二次有机气溶胶的贡献远大于一次有机气溶胶,平均占到有机物的~69%,而去除秸秆燃烧时段后PMF结果中未解析出生物质燃烧有机气溶胶.     

夏季青岛大气粗细粒子中微量元素的浓度、溶解度及干沉降通量

利用2016年6~7月在青岛采集的PM_(2.5)和总悬浮颗粒物(TSP)样品,分析其中12种微量元素总态和溶解态浓度,讨论了微量元素在粗、细粒子中的浓度及溶解度的分布特征,并估算了微量元素的沉降通量.结果表明,青岛气溶胶中地壳元素Al、Fe、Sr、Mn、Ba总态浓度的55%~60%集中在粗粒子中,人为元素Cr、Ni、V、Zn、Pb、As、Cd的65%~85%集中在细粒子中.但无论是地壳元素还是人为元素其溶解态浓度均主要分布在细粒子中,Al、Fe、Mn、Ba在细粒子中的占比为50%~80%,Cr、Ni、V、Zn、Pb、As、Cd的为70%~90%.微量元素溶解度在细粒子中的高于粗粒子中的,细粒子中微量元素的溶解态浓度与酸组分呈显著正相关,溶解度与p H呈显著负相关,表明酸化作用可能是影响细粒子中微量元素溶解度的主控因子.不同微量元素的总沉降通量中溶解态部分的贡献不同,Al和Fe溶解态部分的贡献仅为1%~2%,Sr、Ba、Cr、Pb的约为30%~40%,Mn、Ni、V、Zn、As、Cd的约为50%~60%.大气沉降的溶解态Fe可支持(194±150)mg·(m2·d)-1浮游植物碳的生产,对黄海初级生产力的贡献约为10%.     

基于MODIS_C006的乌鲁木齐10年气溶胶光学厚度变化特征

利用2006~2015年美国NASA地球观测系统(EOS)中分辨成像仪MODIS Level 2 10 km分辨率产品MYD04__L2__C006数据,分析乌鲁木齐市存在轻度以上(包括轻度)大气污染状况下的10年气溶胶光学厚度变化特征.结果表明,乌鲁木齐市10年平均AOD年内呈单峰分布,AOD从1~4月逐渐增大,4月达全年峰值,为0.37±0.19,10月达到最低值,为0.22±0.20;受春季沙尘天气频发影响,AOD季节变化特征表现为春季最大,城区大气污染状况严重,夏季、冬季次之,秋季最小,且乌鲁木齐市区大气污染状况较郊区严重;10年AOD均值为0.293;2006年出现AOD年均最高值为0.33,最低值出现在2008年,为0.24,较2007年单年降幅达23.3%.乌鲁木齐市10年AOD年际变化呈上升趋势,且低值点与高值点较以往研究均有不同程度增幅,虽然2015年出现减弱势头,乌鲁木齐市近10年的大气污染状况仍较严重,仍需加强控制.     

长江三角洲地区大气污染过程分析

针对2015年和2016年12月2个月的4次污染过程,利用中分辨率成像光谱仪（MODIS）Terra卫星的气溶胶光学厚度（AOD）,Angstrom波长指数（AE）气溶胶数据,并结合PM_2.5和PM₁₀的浓度以及比值变化分析,发现以PM_2.5为代表的人为因素产生的细颗粒物是造成研究地区污染发生的重要因素.并且利用MODIS火点数据以及美国海军气溶胶分析与预测系统（NAAPS）模拟分析污染物成分,发现2015年12月12~16日和19~27日2次污染都以人为因素产生的细粒子污染物为主,沙尘以及生物质燃烧产生的烟粒对研究地区影响较小.2016年12月6~10日和15~18日2次污染过程产生的原因不同,利用潜在源贡献因子分析法（PSCF）分析发现6~10日污染天气的产生主要是由西北方向含有大量沙尘粒子气流以及南方生物质燃烧产生的大量烟粒共同输送到研究地区,加之研究地区大量人为污染细粒子的产生,导致了此次混合型污染天气发生.15~18日污染过程与2015年2次污染过程相似,主要原因都在于人为因素产生的细颗粒污染物的影响,沙尘以及烟粒对污染过程起到了加剧的作用.