基于超光谱遥感技术的广州夏季O_(3)垂直分布和潜在来源研究

广州市是珠三角城市群中心城市之一,臭氧污染逐渐成为影响该地区空气质量改善的重要因素,迫切需要开展污染成因研究。本研究基于2023年6—8月广州市超光谱遥感监测站点番禺大学城站数据,对广州市夏季臭氧垂直分布特征进行分析,并解析臭氧污染潜在来源情况。结果表明:1)超光谱遥感观测数据与近地面国控站点监测数据相关性验证结果良好,超光谱遥感结果准确可靠;2)广州市夏季臭氧每日高值主要出现在下午15∶00—16∶00的边界层中层,夏季6月和7月平均值高于8月;3)广州地区臭氧浓度受外源输入影响较大。近地面臭氧主要来源于广东省东部;边界层中层臭氧主要来源于广州市偏东方向;高层臭氧主要来源于广州市东北方向,同时,广州市西南方向对臭氧输送也有所贡献。

以觉华岛为例探究近海污染物的垂直分布特征及潜在来源

觉华岛是辽东湾最大的岛屿,研究其污染物浓度分布特征以及潜在来源对于认识近海污染物传输效应具有较强的代表性意义。该研究于2020年10月1日至2021年6月30日期间在觉华岛怪石滩(120.78°E,40.48°N)基于多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)对大气气溶胶、二氧化氮(NO_(2))和二氧化硫(SO_(2))垂直廓线开展了连续监测,具体分析了不同海拔高度上污染物浓度的季节变化特征及潜在来源。通过将地基MAX-DOAS观测结果和TROPOMI卫星数据结果进行对比,发现两者变化趋势具有良好的一致性,相关系数可达0.82。观测结果表明,觉华岛地区污染物浓度具有明显的季节变化特征,具体表现在秋冬季节NO_(2)和SO_(2)的平均浓度值分别为14.5×10^(15)与16.6×10^(16)molec·cm^(-2),比春夏季分别高出约84%和88%。NO_(2)和SO_(2)垂直廓线结果显示秋冬季污染物具有明显的垂直分布和日变化特征,具体表现为NO_(2)高浓度主要出现在10:00前及15:30—17:30间0~400 m的高度;SO_(2)高浓度主要出现在10:00前及16:00左右0~500 m的高度。气溶胶高值秋冬季主要出现在10:00前与16:00后400 m以下的高度,春夏季全天保持高浓度,尤其在11:00左右和17:00后。结合气团后向轨迹和潜在来源分析的方法判断NO_(2)与SO_(2)在秋冬季的高浓度值主要受到京津冀地区工业污染和机动车排放的传输贡献和辽东湾船舶排放的传输影响,而气溶胶大多来自山东半岛的生物质燃烧传输。结果表明,觉华岛地区的污染物浓度变化特征与大陆及周边海域污染物的传输作用密切相关。

基于高光谱技术的广州市HCHO时空分布和来源定量遥感研究

甲醛(HCHO)作为一种重要的大气污染物,不仅会影响区域大气环境质量,还会对人体健康造成危害。然而,目前HCHO的监测手段依然以地面监测为主,缺乏垂直观测阻碍了人们对HCHO垂直演化和高空大气化学过程的深入认识。本文基于搭设于广州地球化学研究所高光谱设备的观测数据,通过最优估计反演算法获得了2020年12月至2021年11月期间的HCHO垂直廓线。研究发现,广州市HCHO浓度在垂直方向呈现出边界层底层(6.61 ppb)>边界层中层(4.76 ppb)>边界层顶层(3.00 ppb);在时间上表现为夏季(8.58 ppb)>春季(8.50 ppb)>秋季(8.05 ppb)>冬季(5.43 ppb);不同季节的HCHO垂直日变化特征相似,最高浓度均出现在200 m且呈现出“双峰”变化模式,第一个峰值出现在08:00—10:00,第二个峰值出现在14:00左右。此外,基于遥感数据建立多元线性回归模型实现了对观测期间HCHO背景浓度、一次和二次来源浓度的剥离。研究发现,整个观测期间HCHO二次源浓度(约占64.10%)>背景浓度(约占20.20%)>一次源浓度(约占15.70%);此外,受VOCs排放浓度与光化学反应强度的影响,夏季二次HCHO浓度占比明显高于冬季。通过对HCHO周末与工作日的垂直日变化特征进行分析,得出广州周末HCHO排放水平并没有表现出明显的下降。本研究可加强对HCHO时空分布特征的深入认识,为污染防控措施的制定提供数据支持。