北京地区颗粒物健康效应研究——沙尘天气、非沙尘天气下颗粒物(PM_(2.5)、PM_(10))对心血管疾病入院人次的影响

为了研究沙尘天气、非沙尘天气及霾污染类型下,颗粒物（PM10、PM2.5）与心脑血管疾病日入院人次的联系,本文采用半参数广义相加泊松回归模型（GAM）,在剔除了混杂因素：如季节趋势、日历效应、气象要素等作用下,将颗粒物浓度进行等级划分的基础上,分析了北京地区2006~2010年PM10和PM2.5在沙尘天气和非沙尘天气下与心脑血管疾病日入院人次相对危险度（RR）的关系,进而对比研究了沙尘污染与霾污染对心脑血管疾病的不同影响.结果表明：沙尘天气PM10、PM2.5能引起心脑血管疾病入院人次的增加,且存在0~2d滞后效应,PM2.5与PM10的RR值较为接近;非沙尘天气下,PM2.5、PM10与心脑血管疾病入院人次的RR存在一定的剂量效应关系,对于PM2.5,随着浓度的上升RR值逐渐增大,对于PM10,随着浓度的上升RR先增大而后逐渐降低;在相同的PM10暴露浓度下,沙尘天气的RR低于非沙尘天气,在相同的PM2.5暴露浓度下,沙尘天气与非沙尘天气的RR基本接近.而相对于沙尘天气污染,霾天气对心脑血管疾病的影响也具有滞后效应,随着霾天气加重,对人群心脑血管疾病危害也越大.

北京地区奥运会期间PM2.5对心脑血管疾病的影响

为了探讨2008年奥运会前后减排和限行措施对北京居民心脑血管健康的影响,调查了2006~2010年7~9月的空气质量状况及北京急救中心心脑血管疾病日入院人数,采用时间序列方法中的非参数广义相加模型（GAM）,在控制了长期趋势、＂星期几效应＂及气象因素的影响后,分析了北京PM2.5浓度与心脑血管疾病日入院人数的暴露-反应关系,并按性别、年份建立了模型.结果表明,PM2.5对心脑血管疾病的影响具有一定的滞后效应,全人群、男性和女性滞后均为0~2d,在2006~2010年7~9月中,2008年3个人群的RR均最小,2009年RR最大.PM2.5日均浓度每增加10μg/m3,2008年男性、女性及全人群日入院人数风险分别增加0.18%、0.07%和0.00%,2009年男性、女性及全人群日入院人数风险分别增加3.43%、2.10%和2.97%.2008年7~9月采取的相关政策措施对降低了北京地区居民心脑血管疾病的发病风险具有重要作用.

基于GIS和大气数值模拟技术评估兰州市PM_(10)的人群暴露水平

利用2001年1月1日~31日兰州市城区PM10月均观测浓度和CMAQ空气质量模式模拟出的PM10月均浓度,基于GIS平台,将污染物浓度与人口的空间分布图层相叠加,并采用PM10人口加权算法,定量评估了兰州市居民的颗粒物暴露水平,并对应用这2套数据的评估结果进行了对比.结果表明,与使用观测数据相比,模拟的PM10浓度空间梯度较大,模拟结果更加细致地展示了PM10浓度在兰州城区的分布,同时PM10浓度的最小值和最大值跨度也较大.对比人口加权前后PM10浓度发现：人口加权后,从城区人口的空间分布来讲,兰州市有较多的人口分布在污染较重的地区.

北京大气热力和动力结构对污染物输送和扩散条件的影响

利用北京、天津、河北地区常规气象数据、PM_(2.5)浓度、激光雷达数据,铁塔数据,结合风廓线数据对2015年10月13~17日发生在北京的空气重污染过程中大气热力和动力结构进行分析.结果表明,白天热力条件转好后,边界层低层垂直方向气流由上-下运动转变为倾斜运动,同时水平方向偏南风增大,高浓度气团向北京移动,污染物输送增强,造成这种空间结构的原因主要是热力条件加强后等温面由准东-西向转变为西北-东南向,由于山地加热激发的重力波振幅在白天增强,高空水平方向输送至北京的污染物在垂直方向出现向上和向下的传输.16日白天地面PM_(2.5)浓度的快速升高,这是在PM_(2.5)存在一定垂直交换的情况下,近地面偏南风输送的作用所致,以上出现的大气污染物输送和扩散机制可以在一定程度上解释区域重污染背景下,白天混合层高度升高而近地层PM_(2.5)浓度却随之升高的现象.

北京地区冬季降水相态的识别判据研究

利用1980年7月-2010年6月降水资料,统计分析了近31年北京地区冬季出现雨夹雪天气的季节特征,得出北京地区雨雪转换频发的季节主要集中在3月和11月。利用2000年冬季至2009年冬季日降水量资料,对近10年北京地区雨雪转换过渡季节的降水过程和临界值降水过程进行了分析,得到与雨雪转换关系密切的6种物理量:T850、T925、T1000、H1000-700、H1000-850和地面(2m温度、2m相对湿度的结合量),以及对应3种不同降水相态的不同阈值范围。利用统计分析结果设定了3种相态评分方法,经检验,每种物理量的判定指标在相态预报中的准确率都达到60%以上。将6个指标进行综合判定后准确率达到77%。这些降水相态综合判据可为北京地区高时空分辨率冬季降水相态的客观预报提供更加精确的参考。

火电厂大气污染物排放标准对区域酸沉降影响的数值模拟

设计了火电厂实施2003版排放标准和2011版排放标准两种排放情景,运用Models-3/CMAQ模型系统分别模拟各情景到2015年的硫、氮沉降量,探讨2011版火电排放标准对我国大陆地区酸沉降的影响.研究表明,2011版火电标准能够有效改善我国的硫沉降状况,相比于实施2003版标准,2011版标准实施后至2015年我国大陆硫沉降总量降低了18.58%,年均硫沉降强度大于3.2t/km2的面积减少了86.40%;2011版火电标准对我国氮沉降状况也起到了一定的改善作用,标准实施后到2015年我国大陆氮沉降总量降低了9.28%,年均氮沉降强度大于4.0t/km2的面积减少了27.27%.

KNN数据挖掘算法在北京地区霾等级预报中的应用

利用北京地区2013年气象数据以及PM_(2.5)浓度数据与能见度数据进行对比分析,结果发现气温、气压、相对湿度、露点温度、地面U风、地面V风以及PM_(2.5)小时浓度这7个要素是影响北京地区霾等级的关键因素。利用气温、地面气压、相对湿度、露点温度、U风、V风分量以及PM_(2.5)浓度作为7个属性特征,以霾等级做为标志量构建训练样本集,结合KNN(KNearest Neighbor)数据挖掘算法构建疆等级预报分类器,并开展霾等级客观识别实验。结果表明K=3时该分类器的分类预报效果最佳,其13个站点的分类准确率高达88.2%。基于该算法构建的KNN模型预报无霾时的漏报概率很小,准确率高达91.8%;预报有轻度霾、中度霾以及重度霾时,空报的概率仅分别为4.7%、1.4%和2.6%。2014年8月29日至9月2日北京地区一次霾天气过程的预报结果表明:南郊观象台、密云和延庆3站的预报准确率分别达到74%、64%和84%,但霾等级的精度方面还有待于进一步提高。

北京城区PM_(2.5)不同时间尺度周期性研究

为研究北京城区PM_(2.5)浓度不同时间尺度的周期及其演变特征,利用2010~2015年PM_(2.5)浓度和常规气象资料,对其进行Morlet小波和交叉小波分析.结果表明,北京城区PM_(2.5)浓度存在显著的周期性变化,主要周期包括24h左右,8d左右和14d左右.14d左右的周期主要受大气准双周振荡的影响,8d左右周期不仅与天气尺度系统周期有关,此外可能还与人类活动引起"星期效应"有关,其中天气尺度系统的影响可能居于主要地位.通过交叉小波分析,PM_(2.5)与平均风速在8d和14d左右存在显著的共振现象,并且二者表征为负位相关系.气象要素日变化、城市居民行为习惯导致的污染物排放差异可能是造成24h左右振荡周期的重要因素.北京城区PM_(2.5)浓度的各周期在秋冬季较为显著,与北京地区秋冬季低层大气更多受强天气系统的影响有关;春夏季PM_(2.5)浓度较低和影响因素较多以及局地中尺度热力环流对于低层大气的影响更为显著是该时期周期性较弱的主要原因;季节内振荡(40~60d)在2014年后减弱可能与北京市开展的减排措施有关.尽管本研究利用小波分析方法得到一些关于北京城区PM_(2.5)浓度振荡周期及其演变特征的有效信息,但所用资料时长较短且站点相对单一,所得结论还需要大量的实测数据或其他分析方法的验证.

北京地区重空气污染天气分型及个例分析

利用2008年1月至2014年12月北京地区高空和地面气象观测资料及逐日大气成分监测数据,对北京地区空气质量≥5级重空气污染的持续时间、500 hPa高空环流形势、地面气压场及相应的边界层结构特征进行了统计分析。结果表明:2008年1月至2014年12月北京地区发生重空气污染时500 hPa以纬向环流为主,占重空气污染总日数的58.4%。从地面气压场来看,低压辐合区型重空气污染出现频率最高,为38.3%;其次为高压后部型重空气污染,出现频率为18.8%。北京地区出现重空气污染天气时500 hPa多为纬向环流,850 hPa为偏南暖平流,地面气压场为低压辐合区、高压后部、高压底部、弱气压场、高压前部、低压倒槽、弱高压、鞍型场及华北地形槽时均可出现重空气污染天气过程。配合以上天气形势,重空气污染天气出现时,边界层长时间存在逆温、低层风速较小且湿度大,并根据重污染天气特征建立了北京地区重空气污染概念模型。

烟花爆竹燃放和气象条件对北京市空气质量的影响

利用北京城区和近郊区2006—2014年春节期间主要污染物(PM10、PM2.5、PM1.0、SO2、NOX)浓度和气象资料,分析了北京市烟花爆竹对空气质量的影响,并将2014年和近8 a(2006—2013年)平均值进行比较分析。结果表明:春节期间(除夕至十五)烟花爆竹的燃放对空气污染物浓度增加具有较大贡献,自2006年"禁改限"后,近9 a集中燃放期间,PM2.5浓度均出现陡增情况,其中除夕峰值浓度均出现在01:00,初五、正月十五峰值浓度集中在21:00—23:00。除夕夜2012年峰值浓度最高,达1485.6μg·m-3,正月十五2008年峰值浓度最高,达1298.0μg·m-3,初五峰值浓度偏低,2007年最高,为571.5μg·m-3。2014年春节期间的PM2.5、SO2和NOX平均浓度分别为60.5μg·m-3、43.8μg·m-3和45.6 ppb,比近8 a平均值分别下降了20%、41%和58%,除夕夜峰值浓度403.4μg·m-3,比近8 a平均值(768.5μg·m-3)下降了48%。2014年除夕、初五在集中燃放烟花爆竹期间,受小股冷空气影响,有利于污染物的扩散,而元宵节前后,受不利气象条件影响,峰值浓度高于除夕,且颗粒物浓度下降缓慢,造成持续性的污染,表明气象条件直接影响污染物浓度变化。总体来看,2014年春节期间空气污染物浓度下降的主要原因与烟花爆竹燃放量减少、机动车数量减少、春节期间较强冷空气影响直接相关。

北京春季一次霾和沙尘混合污染天气过程分析

2015年3月26—31日北京地区发生一次霾和沙尘天气交替出现的混合型污染天气过程。利用常规气象观测数据、南郊观象台探空数据以及北京环境保护监测总站的空气质量数据,分析了典型个例的发生发展过程。结果发现:此过程可分为霾—沙尘—沙尘回流—霾4个发展阶段。第1阶段北京受弱辐合区控制,大气层结稳定,风速较小,以霾天气为主;第2阶段受蒙古气旋影响,沙尘天气南下影响北京;第3阶段沙尘从华北南部回流,再度影响北京;第4阶段沙尘天气逐渐减弱,北京地区再次出现霾。HYSPLIT后向轨迹模型的模拟结果表明,这是一次典型的沙尘回流所导致的混合污染型天气个例。

秸秆燃烧对京津冀地区空气质量的影响分析

10月初期是华北江淮等地秸秆燃烧高发期,近两年由于秸秆燃烧造成的重污染天气时有发生,而人为的因素增加了空气质量预报的难度。2015年入秋由于秸秆燃烧造成大面积的雾霾天气,华北黄淮等地出现持续性重污染天气。文章利用京津冀地区近两年高空、地面气象观测资料和环保局空气质量监测数据对比分析,相同不利扩散气象条件下,秸秆燃烧造成的空气质量影响分析对比程度。对比结果发现,不利的扩散形势和弱风是造成重污染的基本条件,而在有无秸秆燃烧期相对湿度是关键因素,秸秆燃烧期间相对湿度仅有40%时即可达到无秸秆燃烧时的重污染天气水平。

北京地区一次持续性严重雾霾天气过程分析

采用北京常规气象资料和边界层资料,包括大气风廓线仪、L波段秒级探空雷达、大气成分探测数据、道面监测数据、微波辐射计数据和地面自动站观测资料,对2014年2月19日至27日北京地区一次罕见的持续性严重雾霾天气进行综合分析。将此次低能见度事件划分为两个阶段,以雾为主的阶段和以霾为主的雾霾转换阶段。对雾阶段的形成、雾阶段向雾霾转化阶段的边界层特征变化进行了分析。结果表明:(1)即便在整层相对湿度显著降低的情况下,如果PM2.5浓度显著上升,能见度依然会继续降低。(2)干暖空气混合于雾层是雾阶段向雾霾混合阶段转换的重要条件。(3)4次北风活动中,必须同时满足3个条件:(a)存在北风;(b)北风造成了低层大气气温降低(700 h Pa、850 h Pa、925 h Pa);(c)冷空气到达地面。缺少任何一个条件,所谓的弱冷空气多扩散条件的改善将不存在,能见度不会升高、污染物浓度不会降低。(4)逆温层的消失会在一定程度而非根本上改善能见度并降低污染物浓度。(5)高浓度PM2.5气团对北京的侵入自南向北发生,监测站PM2.5峰值浓度自北向南逐渐出现,PM2.5的侵入为雾阶段向雾霾转换阶段做必要准备。

低体重婴幼儿先天性心脏病术后吸痰护理

随着心脏外科技术的提高，先天性心脏病手术治疗已趋向婴幼儿期。由于婴幼儿呼吸功能不健全，同时先天性D脏病本身及术前的反复呼吸道感染导致不同程度的肺功能损伤，加之手术、全麻气管插管和体外循环又加重肺功能损害，极易导致肺部并发症。

低体重婴幼儿先天性心脏病的体外循环管理

随着心脏外科迅速发展，先天性心脏病手术适应证范围扩大，逐渐趋向于低龄、低体重婴幼儿。婴幼儿先天性心脏病早期手术治疗成为现今心脏外科的发展重点。作者自2011年1月至2012年5月对本院102例（体重〈10kg）婴幼儿先天性心脏病患儿行心内直视手术，总结体外循环管理。

北京一次重污染过程的天气成因及来源分析

采用天气学分析和GRAPES-CUACE气溶胶伴随模式相结合的方式,探讨了北京市2016年2月29日~3月6日一次PM_(2.5)重污染过程的大气环流特征、污染形成和消散原因,并利用伴随模式追踪了造成此次重污染过程的关键排放源区及敏感排放时段.结果表明:此次重污染过程北京市PM_(2.5)浓度存在明显日变化,在3月4日20:00达到污染峰值,观测数据显示海淀站PM_(2.5)浓度达到506.4μg/m^3.形成此次重污染过程的主要天气学原因是北京站地面处于低压中心,且无冷空气影响,风速较弱,逆温较强,大气层结稳定,混合层高度较低,500hPa西风急流较弱,污染物水平和垂直扩散条件差,大气污染物易堆积;此次过程中,500hPa短波槽过境、边界层偏南风急流和冷空气不完全渗透导致了本次严重污染PM_(2.5)浓度的短暂下降.伴随模式模拟结果表明,此次污染过程目标时刻的污染浓度受到来自河北东北部和南部、天津、山西东部、以及山东西北部污染物的共同影响,目标时刻PM_(2.5)峰值浓度对北京本地源响应最为迅速,山西响应速度最慢;北京、天津、河北及山西排放源对目标时刻前72h内的累积贡献比例分别为31.1%、11.7%、52.6%和4.7%.北京本地排放源占总累积贡献的1/3左右,河北排放源累积贡献占一半以上,天津和山西分别占1/10和1/20,河北源贡献占主导地位,天津和山西贡献较小;目标时刻前3h内,北京本地源贡献占主导地位,贡献比例为49.3%,目标时刻前4~50h内,河北源贡献占主导地位,贡献比例为48.6%,目标时刻前50~80h,山西源贡献占主导地位,贡献比例在50%以上.

污染源减排时刻和减排比例对北京市PM_2.5浓度的影响

利用Model-3/CMAQ及京津冀地区高分辨率排放源清单,选取文献[19]中污染峰值当天启动50%污染源削减方案的同时,进一步设置了3种污染源控制方案（峰值当天启动75%源削减;峰值日前1d、2d开始启动25%源削减）,比较了峰值日前启动适量减排与峰值日当天启动大幅度减排的效果差异.结果表明：污染峰值当天启动50%、75%减排时,北京市PM2.5浓度下降率分布不均匀,高值区集中于PM2.5浓度高值区,减排后PM2.5浓度分布较减排前均匀.提前1~2d启动25%源削减时,峰值日北京市PM2.5浓度整体下降.城、郊PM2.5下降率均表现为当天减排50%小于提前1d开始减排25%;当天启动减排提高到75%时,城区PM2.5下降率大于提前2d启动25%减排,郊区表现为峰值前2d启动25%削减优于当天减排75%.将峰值前1d、2d启动25%减排分别与当天启动50%、75%减排时北京市峰值日PM2.5浓度下降率相减,北京市绝大部分区域下降率差值为正;峰值前1d、2d启动25%减排分别比峰值日启动50%、75%减排时北京市平均PM2.5多下降4.7μg/m3（6%）、2.9μg/m3（4%）.综上所述,在污染峰值来临之前采取适量减排较污染当天才启动大幅度减排更有利于北京市整体空气质量达标.

北京地区不同类型降水对气溶胶粒子的影响

利用2013~2015年大气成分与气象观测资料,分析了北京地区不同类型降水对气溶胶粒子的影响,结果表明:随着降水强度增大,PM_(10)、PM_(2.5)、PM_1浓度下降的时次比例、浓度下降比例均增大,PM_(10)下降幅度大于PM_(2.5)和PM_1;不同类型降水对气溶胶浓度影响不同,对流性降水中大气运动剧烈,对3种颗粒物都有快速而显著的清除效果;稳定性降水细分为3类,显著冷空气型的冷空气垂直下沉运动和降水湿清除可使粒子浓度缓慢下降,无显著冷空气但有颗粒物传输型的降水过程对气溶胶粒子的湿沉降效果有限,无显著冷空气无传输型气溶胶粒子吸湿增长可能导致粒子浓度不会下降;降雪或雨夹雪过程中随着降雪强度增大,气溶胶粒子浓度下降比例增大,但下降时次比例呈指数或者对数变化.雨雪相态转换的降水过程更为复杂,除了上述因素之外,还需考虑雨雪相态转变带来的水滴(雪)粒径、降水粒子对周边气流的动力拖曳作用的变化、冷空气下沉运动对流型的改变.

2016年12月京津冀一次重污染天气过程分析

2016年12月16—21日,京津冀地区出现了一次覆盖面积广、污染程度重、污染持续时间长、雾和霾天气相伴发生的重污染过程,北京于16日发布空气重污染红色预警。文章利用MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)反演的气溶胶光学厚度(Aerosol optical depth,AOD),OMI(Ozone Monitoring Instrument)反演的气溶胶指数(Aerosol Index,AI),AERONET(AErosol RObotic NETwork,AERONET)观测的AOD、ERA-Interim风场和FNL边界层高度、及实况观测数据对此次重污染过程的发生、发展过程及可能原因进行分析,探讨污染物的本地排放和区域输送在不同阶段的贡献率,结论如下,此次污染过程的影响范围从河北中南部逐渐向北延伸加重,平原大部分地区能见度持续低于5 km,污染物浓度连续5 d(18—22日)超过150μg·m^(-3)。17日开始,AOD与AI在河北中南部及北京南部地区较高,均超过2.0,伴随风场和辐合线在北京南部和河北中南部南北摆动。16—19日,污染物的外地输送及固定源排放对北京和天津地区污染的发生发展和污染物的累积贡献较大,而本地污染物的排放和移动源的贡献比重自19日起逐渐增加,可能与京津冀地区采取联动减排有关。随着污染物质量浓度的增加,不同波长的气溶胶AOD均呈增加趋势,细粒子对AOD的贡献率也随之增加,有雾凇和弱冷空气出现的时段除外。稳定的气象条件、较高频率的静风和小风(尤其南风)、持续较低的边界层高度则是污染过程长时间维持的重要气象条件。同时,较高的相对湿度与颗粒物浓度是造成低能见度的重要原因,且经过线性与非线性拟合分析发现,同样的相对湿度条件下,PM_(2.5)对能见度的影响高于PM_(10)。