两类典型沙尘过程对比及清除机制分析

沙尘天气会危害人体健康并直接影响城市运行,当沙尘天气发生后,针对其清除过程及动力学机制鲜有研究.本文利用北京地区地面观测资料、风廓线雷达数据、四维变分多普勒雷达分析系统（Variational Doppler Radar Analysis System,VDRAS）数据、气溶胶激光雷达监测资料等,对比分析了2018年3月27—28日明显浮尘和2021年3月15日强沙尘暴天气的沙尘清除过程,研究了不同大气环流背景下的沙尘减弱消散动力机制.结果表明,在3月27—28日偏东风天气背景下：(1)北京地区沙尘浓度垂直分布及变化与高空槽及偏东风的强度垂直分布有紧密关系;(2)浮尘天气中,偏东风在1～1.5 km之上随高度减弱形成上升气流,与短波槽耦合,将高浓度气溶胶向高空输送;而1 km以下偏东风向地面风速减小,有利于下沉运动,不利于气溶胶向高层扩散,造成中层浓度降低;(3)随着2.5 km以下偏东风加强至低空急流,并随高度增加,上升运动显著增大,高浓度气溶胶被抬至高层并向下游输送,配合气团更迭,完成浮尘清除.而在3月15日强沙尘暴过程中：(4)沙尘浓度垂直分布变化与上游传输及低层强下沉运动有关,...     

贵阳市环境空气挥发性有机物浓度组成特征及其大气化学作用

为深入了解挥发性有机物(VOCs)的大气化学作用,基于贵阳市2022年5月VOCs离线观测数据,系统性分析VOCs的浓度水平、化学组成、OH活性、NO₃活性、O₃活性、臭氧生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(SOAP)。结果表明,观测期间,VOCs的浓度、OH活性、NO₃活性、O₃活性、OFP和SOAP平均值分别为71.86±12.86μg/m³、3.52±1.28 s^-1、1.65×10^-3±1.57×10^-3 s^-1、3.87×10^-7±4.31×10^-7 s^-1、36.08±35.44μg/m³和369.41±231.42μg/m³,均呈现晚上高白天低的日变化。烷烃是VOCs浓度的主要贡献组分,占比为38.66%,需重点关注丙酮、二氯甲烷、正丁醛、一溴二氯甲烷和氯仿等高...     

北京森林BVOCs排放现状及动态变化特征分析

以北京地区森林植被为研究对象,基于森林资源清查蓄积资料和逐小时气象数据,采用光温影响模型对2000~2020年北京森林BVOCs排放量进行估算,并分析其对空气质量的影响.结果显示,2020年北京森林BVOCs排放量为39.57×10⁹g C,异戊二烯、单萜烯和OVOCs分别占72.19%、17.48%和10.32%,杨树、栎树等阔叶树是主要的异戊二烯排放源,油松等针叶树是主要的单萜烯排放源.2000~2020年森林BVOCs排放量从20.30×10⁹g C/a增加到39.57×10⁹g C/a,年平均增长率4.75%;BVOCs排放量的变化表现出明显阶段性特征,2000~2010年增长缓慢,2010~2020年出现大幅上升.20年间异戊二烯所占比重呈下降趋势,单萜烯和OVOCs所占比重则呈上升趋势;杨树对BVOCs排放量的贡献逐渐降低,栎树和其他阔叶树的贡献明显增加,北京新增森林更加注重物种多样化.2000~2020年,BVOCs的O₃生成潜势从181.76×10⁹g增加到331.07×10⁹g,异戊二烯占92.70%,是主要的贡献者;SOA生成潜势从1.11×10⁹g增加到2.65×10⁹g,单萜烯和异戊二烯分别占75.40%和24.60%.O₃生成潜势最大的树种是杨树,SOA生成潜势最大的树种是油松.森林BVOCs排放在夏季对O₃污染的贡献最大,未来绿化中应考虑优化树种组成.     

新疆阿克达拉大气背景点气溶胶物质来源研究

文章利用2004年7月~2005年3月间新疆阿克达拉区域大气本底观测站PM10和TSP有机碳、元素碳及水溶性离子的组成数据,分别采用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)和绝对主成分分析法(Absolutely Principal Component Analysis,APCA)对大气气溶胶物质来源进行研究。结果表明PM10中气溶胶来源及贡献率分别为:人为污染源(49.6%)、地壳矿物质粉尘(17.3%)、盐渍化地壳矿物质粉尘(33.1%);TSP中气溶胶来源及贡献率分别为:盐渍化地壳矿物质粉尘(21.3%)、地壳矿物质粉尘及人为污染混合源(50.8%)、人为污染源(27.8%)。由于阿克达拉大气本底观测站位于我国气候上游,该站PM10和TSP中不同来源物质贡献率的源解析结果对于研究中国西北地区大气背景气溶胶的特性及其气候效应具有重要意义,对我国西北边境大气背景区空气污染治理对策的制定有一定的参考价值。     

石家庄一次沙尘气溶胶污染过程及光学特性

为掌握沙尘气溶胶远距离输送特征及其规律,对2015年4月15日影响石家庄空气质量的沙尘天气背景、污染特征进行了分析,利用HYSPLIT-4模式分析了沙尘气溶胶的后向轨迹,并利用微脉冲激光雷达和太阳光度计CE318监测资料分析了沙尘气溶胶的垂直分布和光学特性演变,与大风无沙尘沉降另一过程进行了对比,探讨了沙尘沉降对消光系数的影响,估算了沙尘沉降对地面PM₁₀浓度的贡献.结果表明:来自蒙古国的沙尘气溶胶以西北路径远距离输送沉降是导致石家庄PM₁₀浓度骤升的主要因素;沙尘沉降对消光系数和地面PM₁₀浓度具有重要贡献;气溶胶快速沉降时间与冷锋过境、冷空气下沉相一致;微脉冲激光雷达监测到整个沙尘气溶胶输送沉降过程,沉降之前沙尘气溶胶主要分布在1500~3000m高空,气溶胶消光系数随高度上升而增大,输送飘浮空中到沉降持续时间较长,为沙尘污染预警提供了"强信号"特征;气溶胶光学厚度随沙尘到达明显上升,浑浊度较高,粒径偏大,地面能见度随气溶胶光学厚度呈幂指数递减.     

基于卫星观测的中三角地区吸收性气溶胶的时空演化解析

基于臭氧检测仪(Ozone Monitoring Instrument,OMI)的遥感数据,利用ArcGIS10.2对2005—2020年中三角地区(湖北省、湖南省、江西省)紫外吸收性气溶胶指数(Ultraviolet Aerosol Index,UVAI)的时空变化进行分析,结合气溶胶颗粒物(PM_2.5、PM₁₀)和气态污染物(CO)数据,利用HYSPLIT(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model)方法研究主要污染城市气溶胶颗粒物的来源与传输路径,通过核密度估计法、相关性分析、聚类分析,研究其影响因素.结果表明：(1)在空间分布上,中三角地区吸收性气溶胶的高值区集中在襄阳市北部、孝感市东部、武汉市西部;在时间分布上,2008年UVAI最低,2014年达到最大值;季节分布具有明显变化,2005—2020年吸收性气溶胶指数季均值为冬季>春季>秋季>夏季.(2)UVAI与人口增长率、第二产业产值占总产值的比重呈正相关性,与节能环保预算支出呈显著负...     

运城市区夏季大气挥发性有机物污染特征及来源解析

基于2020年6～8月运城市区VOCs、 O₃和NO₂的在线监测数据,分析了运城市区夏季VOCs的污染特征,同时使用正交矩阵因子分解法（PMF）确定了其主要排放源,并通过最大增量反应活性法（MIR）和气溶胶生成系数法（FAC）对VOCs的化学反应活性进行了评估.结果表明,运城市区夏季凌晨和傍晚时段受VOCs和NO₂污染较为严重,VOCs日变化峰值分别出现在08:00和20:00,峰值的出现主要受交通早晚高峰的影响;6～8月的ρ（VOCs）为50.52μg·m^-3,质量分数最高的物种为烷烃（39.39%）和含氧挥发性有机物（OVOCs, 34.63%）.利用PMF模型共确定了5个VOCs排放源,其中贡献率最大的为机动车尾气排放源（33.10%）,其次为工业排放源（29.46%）、天然气及煤燃烧源（17.31%）、溶剂使用源（11.94%）和植物排放源（8.19%）,控制机动车尾气排放源是缓解运城市夏季VOCs污染的关键.VOCs的臭氧生成潜势（OFP）均值为162.88μg·m^-3     

Nitrogenous and carbonaceous aerosols in PM2.5 and TSP during pre-monsoon: Characteristics and sources in the highly polluted mountain valley

This study reports for the first time a comprehensive analysis of nitrogenous and carbonaceous aerosols in simultaneously collected PM_2.5 and TSP during pre-monsoon (March–May 2018) from a highly polluted urban Kathmandu Valley (KV) of the Himalayan foothills. The mean mass concentration of PM_2.5 (129.8 µg/m³) was only ~25% of TSP mass (558.7 µg/ m³) indicating the dominance of coarser mode aerosols. However, the mean concentration as well as fractional contributions of water-soluble total nitrogen (WSTN) and carbonaceous species reveal their predominance in find-mode aerosols. The mean mass concentration of WSTN was 17.43±4.70 µg/m³ (14%) in PM_2.5 and 24.64±8.07 µg/m³ (5%) in TSP. Moreover, the fractional contribution of total carbonaceous aerosols (TCA) is much higher in PM_2.5 (~34%) than that in TSP (~20%). The relatively low OC/EC ratio in PM_2.5 (3.03 ± 1.47) and TSP (4.64 ± 1.73) suggests fossil fuel combustion as the major sources of carbonaceous aerosols with contributions from secondary organic aerosols. Five-day air mass back trajectories simulated with the HYSPLIT model, together with MODIS fire counts indicate the influence of local emissions as well as transported pollutants from the Indo-Gangetic Plain region to the south of the Himalayan foothills. Principal component analysis (PCA) also suggests a mixed contribution from other local anthropogenic, biomass burning, and crustal sources. Our results highlight that it is necessary to control local emissions as well as regional transport while designing mitigation measures to reduce the KV's air pollution.     

一次以南京为中心的夏季PM_(2.5)污染岛污染事件的数值模拟

2013年6月23~24日南京及其周边地区发生了一次小范围、突发性的气溶胶污染事件,PM_(2.5)的平均浓度达到242μg/m3,在夏季比较少见.本文利用WRF-chem模式对该PM_(2.5)污染事件进行模拟,通过对模式结果进行分析表明:此次污染事件与天气形势和边界层结构有着直接联系.此次污染发生时江淮地区正处于梅雨时节,南京及其周边地区处于江淮低空切变线上,切变线附近有辐合的流场,东部上游排放源的贡献和南京本地的静稳风场导致污染物在南京堆积.污染期间有比平时更强的气粒转化过程,23日PM_(2.5)浓度受到SO2减半的影响,浓度减少量为9.8%,受NOx减半影响的减少量为7.3%.污染发生期间南京地区上空温度垂直梯度较小,温度层结不利于污染物的垂直扩散,边界层高度较低,低层大气湍流活动较弱,垂直高度上的稳定层结也为污染物集聚提供了条件.     

青岛大气气溶胶中微量元素溶解度及影响因素

利用2012年12月在青岛采集的31个总悬浮颗粒物（TSP）样品,分析其中11种微量元素的总浓度和溶解态浓度,讨论了沙尘负载、气溶胶来源、酸过程及天气条件对微量元素溶解度的影响.结果表明,Fe和Al的溶解度<5%,Pb、Ba、Bi的为10%左右,Cu、V、Cd、Mn的为20%~30%,Zn和As的约为40%.随着沙尘负载量的增加,气溶胶中微量元素溶解度呈规律性递减.气团后向轨迹聚类分析和正矩阵因子分析（PMF）结果显示,受人为源影响的气溶胶中微量元素溶解度明显高于受沙尘源影响的,受二次生成源和海洋源影响的的气溶胶中微量元素溶解度明显高于受土壤源影响的.大气酸过程是造成这些差异的主要原因.相关性分析表明,SO₄^2-、NO₃^-和有机酸等酸组分均对微量元素溶解度有一定影响.霾天时气溶胶中微量元素溶解度明显低于雾天的,其原因为酸组分在较高的相对湿度下更能促进微量元素溶解度的提高.