内蒙古近地面臭氧污染时空分布特征及气象条件分析

使用2018—2020年内蒙古臭氧(O₃)、气象要素观测资料和NCEP FNL资料,统计分析内蒙古近地面O₃质量浓度的时空分布特征和变化趋势,并针对全区O₃污染典型个例分析其天气形势和气象要素的影响作用。结果表明:内蒙古2018—2020年O₃质量浓度年评价值呈逐年下降趋势,2020年较2018年下降10.3%,各盟市O₃超标率也显著降低,仅赤峰市和通辽市略微上升。内蒙古O₃质量浓度高值分布在中西部偏南地区,尤其是乌海市和鄂尔多斯市;O₃超标率峰值主要出现在5—7月,周末效应存在东西部差异。O₃浓度变化和天气形势关系密切,南部暖平流和暖高压控制有利于O₃生成,西北部冷平流和冷涡发展使得O₃浓度下降;高温、低湿、微风和较高的能见度均为诱发O₃污染的重要气象条件,而西北大风通过降低温度、能见度和易于扩散的风向使得内蒙古O₃浓度降低,但同时可能会导致PM₁₀污染。     

Development and case study of a new-generation model-VAT for analyzing the boundary conditions influence on atmospheric mercury simulation

Atmospheric models are essential tools to study the behavior of air pollutants. To interpret the complicated atmospheric model simulations, a new-generation Model Visualization and Analysis Tool (Model-VAT) has been developed for scientists to analyze the model data and visualize the simulation results. The Model-VAT incorporates analytic functions of conventional tools and enhanced capabilities in flexibly accessing, analyzing, and comparing simulated results from multi-scale models with different map projections and grid resolutions. The performance of the Model-VAT is demonstrated by a case study of investigating the influence of boundary conditions (BCs) on the ambient Hg formation and transport simulated by the CMAQ model over the Pearl River Delta (PRD) region. The alternative BC options are taken from (1) default time-independent profiles, (2) outputs from a CMAQ simulation of a larger nesting domain, and (3) concentration files from GEOS-Chem (re-gridded and re-projected using the Model-VAT). The three BC inputs and simulated ambient concentrations and deposition were compared using the Model-VAT. The results show that the model simulations based on the static BCs (default profile) underestimates the Hg concentrations by ~6.5%, dry depositions by ~9.4%, and wet depositions by ~43.2% compared to those of the model-derived (e. g. GEOS-Chem or nesting CMAQ) BCs. This study highlights the importance of model nesting approach and demonstrates that the innovative functions of Model-VAT enhances the efficiency of analyzing and comparing the model results from various atmospheric model simulations.

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The uses and implications of avian vocalizations for conservation planning

There is a growing recognition that animal behavior can affect wildlife conservation, but there have been few direct studies of animal behavior in conservation programs. However, a great deal of existing behavioral research can be applied in the context of conservation. Research on avian vocalizations provides an excellent example. The conspicuous nature of the vocal behavior of birds makes it a useful tool for monitoring populations and measuring biodiversity, but the importance of vocalizations in conservation goes beyond monitoring. Geographic song variants with population-specific signatures, or dialects, can affect territory formation and mate choice. Dialects are influenced by cultural evolution and natural selection and changes can accumulate even during the timescale of conservation interventions, such as translocations, reintroductions, and ex situ breeding. Information from existing research into avian vocalizations can be used to improve conservation planning and increase the success of interventions. Vocalizations can confer a number of benefits for conservation practitioners through monitoring, providing baseline data on populations and individuals. However, the influence of cultural variation on territory formation, mate choice, and gene flow should be taken into account because cultural differences could create obstacles for conservation programs that bring birds from multiple populations together and so reduce the success of interventions.     

2013-2018年北京市PM2.5污染波动特征研究

利用2013—2018年北京市大气污染物监测数据及气象条件等资料,分析了北京市PM_(2.5)污染波动变化趋势及其影响因素。结果表明,2013—2018年北京市空气质量呈现整体改善趋势,优良天数由2013年的176 d增加至2018年的227d;重污染天数显著减少,由2013年的58 d逐年递减至2018年的14 d。受污染源排放、特殊气候现象、气象条件等多因素影响,近6年北京市ρ(PM_(2.5))月均值呈现波动下降趋势,其中秋、冬季波动性更加突显。2014—2016年北京市秋冬季PM_(2.5)污染突出,其中2014年10月、2015年11—12月、2016年12月ρ(PM_(2.5))月均值均达到中度污染级别;而2017—2018年北京市秋、冬季ρ(PM_(2.5))月均值均处于优良水平。相关性分析结果显示,地面相对湿度、中层温度与大气污染物呈现较强的正相关性,中层北风频率、地面风速则呈现负相关性。基于上述气象条件及CO、SO_2和NO_2等气态污染物共同构建的拟合方程对ρ(PM_(2.5))估算结果较好,多站点的拟合值与实际值的相关系数为0.900～0.947,进一步说明气象条件及相关污染源排放对PM_(2.5)污染具有显著影响。     

江西省冬季大气典型污染过程的气象成因研究

选取2019年1月江西省两次大气污染过程为研究对象,利用常规气象观测资料、美国国家环境预报中心（NCEP）再分析资料、全球资料同化系统（GDAS）气象数据和空气质量数据,分别从局地气象要素变化、地面天气形势、大气动力和热力条件及污染潜在源区等进行分析,对比两次污染过程形成机制.两次污染过程地面天气形势分别为冷锋前部型和低压倒槽型.冷锋前部型污染形成主要原因为冷空气南下在江西省减弱辐合导致上游细颗粒物输送并堆积,西北风增大细颗粒物浓度降低.低压倒槽型污染形成原因为较长时间处于高湿、小风或静风、逆温下的污染累积.对两次过程中污染较为严重的九江市进行分析,冷锋前部型九江市近地面主要受西风影响,低压倒槽型主要受东北风影响,低压倒槽型九江市风速多在2 m·s^-1以下.两次污染期间大于3 m·s^-1的风速有利于污染物清除.长时间高湿、小风（< 2 m·s^-1）及风场辐合,是低压倒槽型九江市重污染维持较长时间的重要原因.低压倒槽型大气垂直结构较冷锋前部型稳定.低压倒槽型垂直湍流弱、低层风速小于2 m·s^-1,且存在多层逆温和深厚的湿区,冷锋前部型存在明显下沉运动,逆温强度明显弱于低压倒槽.九江市PM_2.5污染潜在贡献源主要来自河南东部、山东西部和安徽西北部;低压倒槽型九江市潜在源区主要位于江西省内及与江西省接壤的湖北东南部、安徽西南部.     

重庆臭氧时空分布特征及其污染成因的初步分析

近年,臭氧(O₃)正逐渐取代PM_2.5成为中国首要大气污染物.因此,研究O₃的时空分布特征及污染成因对于空气污染治理与管控具有重要价值.重庆复杂的地形造成该地区O₃的污染成因具有很大的不确定性.采用2013—2020年重庆市主城区环境监测站O₃、PM_2.5、NO₂逐小时监测数据和国家气象站观测资料,分析了O₃的时空分布特征,并探究其与复杂地形、前体物、气象要素及PM_2.5的关系.结果表明:①2013—2020年臭氧日最大8 h平均浓度的第90百分位值年际变化总体呈现先减后增的趋势.发生臭氧污染月份数量增加,臭氧污染开始月份从6月提前到4月.②2019年重庆臭氧中度和重度(中重度)污染天数最多,为6 d.2013—2015年中重度污染频率由1.09%减少至0.27%,到2019年增加至1.64%,2020年降至0.81%.③重庆中重度污染期间,O₃的空间分布受山谷风环流与城市热岛效应的共同影响.白天城区站点O₃浓度高于山区站点O₃浓度,夜间山区站点O₃浓度高于城区站点O₃浓度.④城区站点的O₃与NO₂浓度呈现显著负相关,山区站点O₃与NO₂浓度的相关系数为负值,但相关性不显著.⑤重庆大部分O₃中重度污染由局地污染主导,在非高温或者高湿的情况下同样可能发生臭氧中重度污染.臭氧中重度污染发生时,风向多为西-北风.O₃浓度与气温和风速呈显著正相关,与相对湿度呈负相关.⑥重庆O₃-PM_2.5相关性城区与山区表现不一致,城区南坪站O₃-PM_2.5在暖季呈正相关关系,冷季相关性有正有负,山区缙云山站O₃-PM_2.5在暖季和冷季都呈正相关关系.     

混凝-微滤膜组合净水工艺中膜过滤特性及其影响因素

采用混凝-微滤膜组合工艺处理微污染原水,间歇抽吸的运行方式连续运行,考察了膜组件的抽吸时间,抽/停时间比和曝气量对膜过滤性能的影响.采用膜通透性J/p作为膜过滤性能的评价指标.结果表明,在各操作条件下,膜通透性J/p由于膜污染的发生均先快速降低,随后随时间缓慢下降.但J/p的初期下降速度和缓慢下降阶段的相对稳定值因操作条件的不同而不同.抽吸时间对膜通透性影响较大,其次为抽/停时间比.在一定的条件下,抽吸时间缩短1/2,产水率可提高2倍;抽/停时间比缩短,产水率可提高50%.当抽吸时间和抽/停时间比分别为15min和3.8时,J/p值较高.曝气量在一定范围内的增加有利于提高膜通透性.本试验中,曝气量由2m³/h增加至4m³/h时,膜通透性可提高约15%,但当曝气量增加到6m3/h时,膜通透性并无显著改善.膜面污染物分析表明,在本研究使用的原水条件下,Si和Ca是主要的无机污染元素.     

气水喷嘴雾化特性实验研究

为研究不同类型气水喷嘴的雾化效果及气体流量和水流量对雾化效果的影响,基于实验室自行设计的气水喷雾实验系统,利用JL-3000型激光粒度分析仪及电磁流量计和转子流量计对气水喷嘴流量特性及最佳工况条件进行了实验研究。采用origin软件对数据进行分析得到雾化粒径及雾滴相对尺寸ΔS随气体流量及水流量的变化曲线,并以此衡量喷嘴的雾化效果。利用喷雾学、流体力学及多相流等理论对实验现象进行分析并得到喷嘴的最佳工况条件。实验结果表明:当水流量一定时,随着气体流量的增加,雾滴粒径减小速度由快变慢。当气体流量为80 L/min时,水流量为5 L/h即气液比为960时干雾喷嘴雾化效果最好,扇形喷嘴和锥形喷嘴气水流量分别为100 L/min,5 L/h和140 L/min,5 L/h,即气液比分别为1 200和1 680时其雾化效果最好。通过对比最佳雾化效果发现干雾喷嘴的雾滴粒径及雾滴相对尺寸最小,可以达到更好的雾化效果和经济效益。     

以江苏省河流湖泊为例探讨基于物种与面积关系确定大型底栖动物最适及高效采样量

以江苏省河流湖泊为研究对象,选取不同水体代表性点位,运用多生境采样法和形态学鉴定获取淡水大型底栖无脊椎动物的物种数及对应的采样面积,拟合实际结果的物种数与面积关系对数函数曲线。所研究采样量包括采样面积值、样方及样带数。研究发现,不同水体点位最适采样量面积为1.45~12.75 m²,样方及样带总数为6~16个,其要求十分耗时耗力。为解决这一问题,以物种数与面积关系对数函数的一阶导数曲线y≈1值为临界点,提出"高效采样量"概念,并提出3条采样原则供讨论。同时得到江苏地区高效采样量:涉水可过河流采样面积为1.36 m²,涉水不可过河流采样面积为1.5 m²,不可涉水河流和浅水湖泊采样面积为1.75 m²,均需采集4个样方,1个样带。     

2015—2020年广东臭氧污染特征、污染天气分型及局地气象要素影响

利用2015—2020年广东省102个国控大气环境监测站臭氧(O₃)监测数据、广东省21个地市国家基本气象站地面气象观测数据和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代大气再分析全球气候数据(ERA5再分析资料)，研究了2015—2020年广东O₃污染特征、污染天气分型及局地气象要素影响.结果表明：2017—2019年广东O₃污染较严重，4—5月O₃浓度逐步上升，6月出现一定下降后7月开始持续上升，峰值出现在9—10月；珠三角O₃超标率明显高于全省其他地区，粤东O₃超标率低于全省平均水平，但浓度平均值高于全省其他地区.基于自组织映射(SOM)方法，将2015—2020年逐日海平面气压和10 m水平风进行分型得到12类环流型，按污染程度分为“污染天气型”、“轻污染天气型”和“清洁天气型”.其中“污染天气型”有台风外围叠加副高型、冷锋前部型、热带系统降水前静稳型、高压底前部型4类.12类天气型所对应的O₃浓度与日照时数、最高气温呈显著正相关...