黄河上游段吸收性气溶胶指数(AAI)时空演化特征及潜在源区分析

为揭示黄河流域上游段吸收性气溶胶指数(Absorbing Aerosol Index,AAI)的时空演化特征、主要影响因子及污染严重的包头市污染物潜在来源.本文利用OMI OMAERUV L2气溶胶数据集,研究了2005—2020年黄河流域上游段的AAI时空分布,利用熵权TOPSIS法分析主要影响因子,同时借助后向轨迹模型(HYSPLIT)对污染严重城市的污染物进行聚类分析,追踪其潜在来源.结果显示:(1)从时间上看,2005—2009年黄河流域上游段AAI呈下降趋势,2009年AAI降到最小值;2009—2016年AAI波动上升,2016年达到最大值,随后由于国家颁布了一系列保护环境的政策使AAI下降.从空间上看,AAI在黄河上游流域的北部即内蒙古的包头、鄂尔多斯偏高,而在流域的南部大概在四川省内较低.(2)小波分析发现,季节变化方面,黄河上游AAI正负位相交替出现,月均值季节变化明显,且呈现冬>春>秋>夏的特征.夏季雨水的冲刷和扩散条件使得AAI全境低值;冬季污染物排放增加,局部为高压控制区,污染物难以扩散,AAI大范围出现高值.(3)熵权TOPSIS法表明,黄河上游流域环境污染较为严重的城市为包头市,因此,本文以包头市作为重污染典型城市,借助后向轨迹法分析其污染物的潜在来源,结果表明,包头市2019年冬季气流轨迹为5类,其中,西北方向为主要传输方向.(4)包头市污染源主要为沙漠源和工业源;吸收性气溶胶以沙尘气溶胶和污染性沙尘气溶胶为主,碳质气溶胶为辅.

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Arc GIS10.2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)、PM_(10))和气态污染物(CO)数据,利用HYSPLIT(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectorymodel)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.②UVAI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相关(p<0.05).不同的土地利用方式也是影响吸收性气溶胶空间分布的原因:UVAI低值分布地区的林地密度较高,而城乡、工矿、居民用地密度高的地区吸收性气溶胶指数均较高.③结合气流输送情况与PM_(2.5)、PM_(10)、CO数据可知,来自湖北省武汉市与麻城市交界的近距离气流携带的气溶胶颗粒物(PM_(2.5)、PM_(10))及远距离气流所携带的碳质污染物(CO),会对中三角地区吸收性气溶胶产生影响.④以襄阳市、武汉市为受点城市,对其进行潜在源贡献因子分析(PSCF):2020年襄阳市冬季UVAI的潜在源区主要集中在河南省南部与湖北省东北部地区;2020年武汉市冬季UVAI的潜在源贡献因子(WPSCF)高值区主要分布在湖北省东部、江西省西北部、湖南省东北部.

山东半岛近地面O_(3)浓度时空变化及潜在源区解析

为探究山东半岛在长时间序列上的臭氧(O_(3))时空分布特征及潜在来源,在分析山东半岛2005~2020年O_(3)浓度时空变化的基础上,运用小波分析、熵权法和相关性分析对O_(3)及其影响因素进行了探讨,并对山东半岛O_(3)的潜在来源进行研究.结果表明:(1)时间格局上,山东半岛地区近地面臭氧2005~2020年间呈现出“三峰型”趋势,2010年达到最大值[(40.48±7.64)μg·m^(-3)],2013年为最小值[(36.63±5.61)μg·m^(-3)].季节表现为:夏季[(42.49±1.7)μg·m^(-3)]>春季[(40.65±0.6)μg·m^(-3)]>秋季[(36.47±0.7)μg·m^(-3)]>冬季[(36.46±0.3)μg·m^(-3)].(2)空间格局上,2005~2020年山东半岛O_(3)浓度随着纬度的升高而逐渐升高,呈现出东西部高,中部低的特征,O_(3)浓度16 a的演化过程中存在着1.5 a的主振荡周期.(3)气象条件分析发现,O_(3)浓度与气温、降水、相对湿度和日照时数呈正相关关系、与气压和风速呈负相关关系.社会因素分析中,烟粉(尘)排放量为第三指标影响最为明显的因素,所占权重达到了0.25.(4)通过对不同地区(济南和青岛)模拟受点气流输送轨迹发现,海洋气流对济南贡献10.69%,对青岛贡献48.94%.远距离气团传输路径64.04%来自西北方向,近距离气团传输路径43.69%来自渤海和黄海,其次是山东本省地区占21.01%.(5)O_(3)潜在源解析表明:济南潜在源主要分布在辽宁省锦州地区、江苏省北部、湖北省和安徽省交界处,其WPSCF值>0.6,青岛WPSCF值>0.6地区主要分布黄海地区.济宁市、临沂市、徐州市、淮北市和连云港市的O_(3)贡献>40μg·m^(-3).青岛的O_(3)贡献>45μg·m^(-3)的地区主要在黄海.通过对山东半岛潜在源解析,要尤其重视周边地区的工业源供给和海洋大气污染提供的海洋源.

河套平原O_(3)浓度时空分布、传输路径及潜在源贡献分析

基于2005—2020年OMI遥感卫星O_(3)柱浓度数据,结合河套平原23个国控点环境自动监测站大气污染物数据和全球资料同化系统(GDAS)气象资料,探讨河套平原O_(3)污染时空分布特征、气象因素、传输路径和潜在来源.结果表明:①2005—2020年河套平原O_(3)柱浓度年均值波动上升,年均增长率为2.95%,季节变化表现为春季>冬季>夏季>秋季;②空间分布方面:高值区主要分布在东北部地区,南部城市低于北部城市;③河套平原地区O_(3)浓度与气温、日照呈显著正相关,与气压呈显著负相关,而降水、相对湿度、风速对O_(3)浓度影响具有显著的区域性差异;④基于后向轨迹HYSPLIT模型对河套平原地区污染严重城市鄂尔多斯市进行分析,发现远距离气流传输主要来自西北方向,近距离气流传输主要来自西南方向;O_(3)主要潜在贡献源区存在一定的季节差异:春季主要来自陕西北部与包头市,夏季主要来自陕西北部与山西西部,秋季主要来自内蒙古西部与宁夏银川市、陕西北部,而冬季则主要来自内蒙古西北部.陕西北部、黄土高原、内蒙古西部沙漠、鄂尔多斯周边城市群是潜在污染源区的集中区域,对鄂尔多斯市O_(3)污染贡献较大.