西安第十四届全国运动会及残特奥会前后PM_(2.5)溯源研究

基于2021年9月~11月西安市环境空气质量监测数据,分析十四运会及残特奥会前中后期西安市区域PM_(2.5)的污染特征,利用HYSPLIT模型、潜在源贡献因子法(PSCF)和权重浓度轨迹法(CWT)确定气团输送路径、潜在源区及其对PM_(2.5)质量浓度的贡献.结果表明:研究期间西安市以东南风为主导,PM_(2.5)浓度在十四运会期间最低,残特奥会结束后最高.PM_(2.5)的气团输送路径以陕南附近的本地输送、偏东和偏南方向的近距离输送以及西北方向的远距离输送为主.PM_(2.5)的潜在源区主要分布在河南湖北、贵州四川重庆、新疆内蒙地区以及陕南各城市及周边省份交界处.

天津一次持续低能见度事件的影响因素分析

2009年1月天津发生了一次持续低能见度事件,从气象条件、污染演化过程和气流后向轨迹等方面分析该次事件是由以细粒子为主的灰霾天气所引起。分析表明,细粒子质量浓度是影响大气能见度的主要因素;细粒子在可吸人颗粒物中的富集,是造成持续性污染和能见度连续下降的主要原因;西南暖湿气流控制下的静稳天气有利于污染物聚集,而以大风降温为标志的冷锋过境是细粒子清除的重要机制;能见度的周期性变化主要依赖于细粒子的富集和污染物的快速清除,并且这一过程受到周期性天气系统的影响。

不同气团对广东鹤山大气超级监测站单颗粒气溶胶理化特征的影响

大气气溶胶对健康、环境和气候具有重要影响,研究其理化特征能阐明灰霾的成因及机理,对科学调控大气环境具有重要意义。以广东江门鹤山大气超级监测站为观测平台,使用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)和气团后向轨迹综合分析了单颗粒气溶胶的理化特征,揭示了气团轨迹对颗粒物浓度、类型和化学成分的影响。单颗粒气溶胶质谱仪在2012年5月11日至7月31日,共采集了约600万个同时含有粒径和质谱信息的颗粒,它们主要可分为8类:有机碳颗粒(OC)、元素碳颗粒(EC)、元素-有机碳混合颗粒(ECOC)、富钾颗粒(K-rich)、大分子有机碳颗粒(HMOC)、海盐颗粒(Na-K)、金属颗粒(Metal)和富硅颗粒(Si-rich)。各类颗粒的质谱特征在一定程度上反映了颗粒的来源:EC颗粒来自一次污染源;K-rich颗粒主要来自与生物质燃烧有关的过程;Na-K颗粒来自于海盐碎沫;Metal颗粒主要来自工业源或火力发电;Si-rich颗粒则主要来自扬尘。8类颗粒中普遍存在的二次成分表明它们都经历了一定程度的大气老化过程。采样期间每隔6 h绘制一条气团后向轨迹图,聚类分析发现这些气团后向轨迹主要有5类:第1类占总轨迹数的14.1%,它代表由内陆经广州、佛山到达采样点的气团;第2类占总轨迹数的10.2%,它代表沿东南部大陆海岸线到达采样点的气团;第3类和第5类在气团后向轨迹中占的比例最高,分别为30.0%和36.8%,它们都来自南海海面,但第3类气团经珠海、澳门到达采样点,而第5类则经阳江到达采样点;第4类占总轨迹数的8.8%,这类气团途经深圳、东莞到达采样点。单颗粒数据结合气团后向轨迹进行统计分析表明:经广州、佛山到达采样点的气团会带来高浓度的颗粒物污染,且颗粒的老化程度较高,而发源于南海海面的气团能带来新鲜海风,对鹤山的大气污染起稀释作用;在颗粒类别上,途经广州、佛山、东莞、深圳这些重污染城市的气团中EC颗粒和ECOC颗粒的含量更高,而途经珠三角南部区域的气团则含有更多的OC颗粒和Metal颗粒。

基于激光雷达和地面监测数据对南京一次沙尘和细粒子污染时空演变特征的分析

利用偏振激光雷达对南京2015年3月一次沙尘和细粒子污染共存过程的颗粒物垂直分布特征进行观测研究,结合地面气象数据、PM2.5和PM10质量浓度数据、PM2.5组分数据、卫星MODIS测量结果,探讨不同颗粒形态下的气象因素、颗粒物浓度分布、组分特征以及颗粒物光学特性的时间演变和垂直分布特征.结果表明:高湿、弱风等不利气象条件利于二次粒子的生成和累积,期间水溶性组分中SNA(SO_4^(2-)、NO_3^-、NH_4^+)等二次组分浓度明显升高;同一时期长距离输入的沙尘发生的沉降对地面PM2.5化学组分构成显著影响,3月21日下午时段至3月22日在1.1~2.5 km高度的沙尘颗粒物向地面输送造成地面PM2.5的Ca^(2+)突然增大到3.2μg/m^3;3月22日下午以后在东南气流影响下,地面PM2.5向西扩散,PM2.5颗粒物浓度得到有效稀释,同时段出现了沙尘输入和扬尘过程,扬尘过程和沙尘输入使地面的粗颗粒增多,PM10剧增至347μg/m^3;南京与无锡地区的颗粒物时空分布呈现高度相似的变化特点,具有区域性分布特征.后向轨迹分析表明,500 m、800 m及1000 m三个高度气团移动方向基本一致,主要从内蒙、京津冀、山东等地入海,后又经东海返回内陆抵达南京.

基于激光雷达观测网的杭州及周边地区颗粒物污染特征研究

激光雷达观测网是研究区域大气颗粒物污染分布特征的有力工具.长三角地区激光雷达观测网部分站点的激光雷达资料与地面气象数据、PM2.5、PM10质量浓度数据,以及HYSPLIT后向轨迹模型模拟的后向轨迹相结合,对2016年9月杭州及其周边地区一次颗粒物污染的来源和成因进行了分析.分析结果表明,9月8日杭州颗粒物污染过程是该地区局地污染与高空输送共同作用的结果,且粗粒子主要来源于西北方向.杭州地区S02浓度整体较低,PM2.5浓度与N02浓度呈正相关,细颗粒物主要以硝酸盐为主.较高的N02浓度和高湿度、低风速的不利气象条件,是该地区局地细粒子快速增长的主要原因.

江淮流域持续性暴雨过程水汽输送状况初析

选取江淮流域5个持续性暴雨过程,利用NCAR/NCEP再分析资料对水汽通量进行分析,结合HYSPLIT模式中空气质点倒退运动轨迹的计算,揭示此类强降水事件中海量水汽的源地、输送通道的统计特征和通道建立的天气系统条件:水汽多起源于南印度洋低纬度地区,越赤道气流、阿拉伯海急流、孟加拉湾急流和我国东南沿海低空急流在输送过程不同时期对于输送路径的形成起了重要的作用,同时亚洲夏季风系统的印度季风低压和西太平洋副热带高压的强度和位置也影响着输送路径.并在此基础上,提出了一个形成该类过程的水汽输送条件的初步概念模型.

不同气团来源对广州细颗粒物理化特性的影响

利用2006年7月广州细颗粒物质量浓度、数谱分布与化学组成的观测数据与气团后向轨迹聚类分析结果,系统分析了不同气团来源对广州细颗粒物理化特性的影响。观测期间,广州气团来源可分成来自远海、近海、西面陆地和北面陆地4种类型。细颗粒物总数浓度水平在4种类型中基本相当。当气团来自远海时,二次转化影响较小,PM2.5质量浓度较低,颗粒物数浓度从大到小依次为老化爱根核模态>新鲜爱根核模态度>积聚模态;受到海洋气团的影响,Cl-在PM2.5中比例为4种类型中最大。气团来自近海时,颗粒物二次生成与老化现象突出,数谱峰值出现在积聚模态,而其他类型出现在爱根核模态;SO2-4、OC与NO-3之和在PM2.5中的比例大于50%,为4种类型中最高。气团来自西面陆地和北面陆地时,细颗粒物受陆地传输老化气团和本地来源影响均较明显。来自北面陆地时,250 nm以上颗粒物数浓度明显升高,是PM2.5平均浓度远高于其他类型的直接原因之一。

用谱方法数值模拟槽道内的气固两相流动

在数值模拟领域内，谱方法具有收敛快、分辨率高和精度高的优点．谱方法处理边界方便，随着数值方法的改善和计算机的发展，它在数值模拟中的作用愈加重要．这里采用谱方法数值求解三维Ｎ—Ｓ方程，用这一方法计算了直槽道内流体的流动．计算得到的层流和湍流结果与理论结果符合地较好．在此基础之上进一步模拟了几种不同槽道内的三维粘性流体层流流动，特别在弯曲槽道内的流动计算中，发展了源项处理方法，正确地反映了弯曲固壁对流体流动的影响．通过对湍流计算获得的脉动速度场的统计可以得到湍流运动的许多统计量，正确地反映了湍流运动的特征，说明可以用模拟得到的流场来代替真实的流场．进行了气固两相流动的研究，由直接模拟得到的流体瞬时速度场对固体粒子的作用进行了粒子运动的模拟计算，得到了颗粒在真实流场中运动的浓度，轨道等有用信息和运动特性，得到了令人鼓舞的结果．

自驱动关节臂坐标测量机轨迹优化

为了提升自驱动关节臂坐标测量机(后简称为测量机)的测量精度与测量效率,针对其在线测量轨迹优化问题,提出一种基于粒子群算法的轨迹优化方法。首先,基于MDH参数法建立测量机正运动学模型,并利用S形加减法和匀速直线插补法进行混合轨迹规划。其次,以运行时间和运动平稳性为优化目标,利用粒子群算法进行轨迹优化。最后,在MATLAB、ADAMS环境下建立测量机模型进行标准球测量仿真分析,并基于搭建的测量机样机开展标准球测量实验。研究结果表明:采用基于粒子群算法对混合轨迹规划进行优化的方法能够保证测量机在工作时运行平稳,标准球测量时间由62.91 s减至57.35 s,标准球测量半径误差由0.0571 mm降至0.0423 mm。证实该轨迹优化方法能够有效降低测头振动,提高测量机在线测量精度和测量效率。

南京北郊秋季气溶胶理化特征及潜在源区分布

利用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)于2015年秋季对南京北郊大气颗粒物进行了连续观测,选取了4类主要颗粒:富元素碳颗粒(EC)、富有机碳颗粒(OC)、富钾颗粒(K-rich)和富金属颗粒(Metal),占总颗粒数的比例分别为29.39%,9.53%,26.55%,8.54%.分析了不同天气下4类颗粒的粒子数和粒径分布的变化,采用后向轨迹模型和浓度权重轨迹方法,得到了各类颗粒的潜在源区分布.结果表明,清洁、清洁降雨、污染、污染降雨,4类天气采集到的颗粒物平均数分别约为2900,1300,6450,5950h-1.污染天气下,EC和Metal颗粒对当地颗粒物污染的贡献增大,各类颗粒的粒子数均大幅上升,并且除了OC颗粒,其他类颗粒粒径普遍向大粒径段偏移.强降水对各类颗粒均有明显的清除作用,其中大粒径段颗粒数下降最显著,但在污染降雨天气下,降水清除作用不明显,且对各类颗粒的清除作用存在粒径差异.不同来源气团携带的细颗粒物数量与类别存在差异,总体上海洋气团比内陆气团更清洁,气团经过陆地时会显著受到当地排放源的影响.细颗粒物的高贡献源区主要在本地及西南侧的安徽马鞍山一带,各类颗粒物的强潜在源区分布也存在明显差异.

天水市大气颗粒物输送通道及污染源区研究

基于拉格朗日混合单粒子轨道模型(HYSPLIT)和NCEP全球再分析气象资料,对天水市2015—2018年不同季节的72 h气流后向轨迹进行了聚类分析.结合PM10、PM2.5的小时平均浓度数据,采用潜在源贡献因子分析法(PSCF)和浓度权重轨迹分析法(CWT)方法,研究了天水PM10和PM2.5的区域输送和潜在源区.结果表明,PM2.5的日平均浓度在3—178μg·m-3之间,PM10的日平均浓度在10—684μg·m-3之间;PM10和PM2.5质量浓度冬季最高,夏季最低,其浓度日变化分布呈双峰型,各季节峰值出现时间不同;天水市气流来源四季变化明显,不同来源气流对该市颗粒物的浓度具有一定差异,四季都表现为西北气流对应的PM2.5和PM10平均浓度均较高,是影响天水颗粒物质量浓度的最重要输送路径;潜在源区有明显的季节和空间变化,这与污染物排放、季节、气象条件等因素有关.影响天水市冬季大气颗粒物浓度的潜在源区主要分布在天水本地及周边市州、青海北部、四川东北部等区域,春秋冬季节均存在中低污染程度的潜在源区带,其覆盖区域是我国沙尘暴的主要源地和污染相对严重的地区.

福建沿海海岛大气颗粒物中有机氯农药的区域背景及污染特征

为了研究沿海海岛背景区大气OCPs(有机氯农药)污染特征,于福建东山岛采集大气颗粒物样品,分析其中20种OCP化合物的质量浓度及可能来源.结果表明:东山岛大气颗粒物中ρ(总OCPs)为0. 05~13. 24 pg/m3,平均值为(3. 21±2. 78) pg/m3.其中,ρ(HCH)(HCH为六六六)最高,占ρ(总OCPs)的50. 2%,其次是ρ(甲氧DDT)(甲氧DDT为甲氧滴滴涕)、ρ(DDT)(DDT为滴滴涕)和ρ(异狄氏剂),而ρ(氯丹)、ρ(硫丹)、ρ(艾氏剂)和ρ(狄氏剂)均较低.ρ(总OCPs)季节性变化特征明显,表现为春季>冬季>夏季. OCPs分子标志分析显示,冬季和春季东山岛存在林丹新源的输入,夏季存在DDT新源的输入,而氯丹和硫丹主要以历史残留为主.与其他区域相比,东山岛大气颗粒物中ρ(总OCPs)明显低于城市、工业、农业、郊区、陆地背景区以及欧洲沿海背景区,总体处于较低水平.按功能区分化,OCPs的污染特征表现为城市、工业和农业区域>郊区、陆地背景区>海洋背景区.气团后向轨迹分析显示,春季ρ(总OCPs)较高可能受到北方陆地污染气团来源的影响,而夏季ρ(总OCPs)较低主要受到洁净海洋气团来源的影响.研究显示,福建沿海海岛背景区域大气中OCPs受污染源影响较小,其赋存状态处于较低水平.

沈阳地区冬季空气颗粒物输送路径及潜在源分析

文章利用2016~2017年冬季沈阳地区气象数据和环境空气污染物浓度数据,综合分析沈阳地区冬季环境空气污染特征,分析颗粒物输送路径以及潜在源区贡献情况。结果表明,沈阳地区冬季污染时段内PM2.5是主要污染物,PM2.5平均浓度达到149μg/m^3,最大值达到273μg/m^3。沈阳地区环境空气颗粒物除来源于本地排放外,还主要受到内蒙古东北部和京津冀北部2个方向传输影响,内蒙古东北部方向传输气量约占总气量的70%。潜在源区分析表明,辽宁中西部、内蒙古东北部及京津冀北部是沈阳地区环境空气颗粒物潜在源区。浓度权重轨迹分析表明,辽宁大部、内蒙古东北部、京津冀北部和山东局部地区对沈阳地区的颗粒物浓度贡献较大,PM2.5修正后的浓度权重值WCWT>50μg/m^3,PM10的WCWT值>100μg/m^3。

近岸海域大型水母来源与迁移路径分析——以红沿河电厂海域为例

近岸海域水母暴发可导致滨海火/核电厂取水口堵塞,对电厂安全运行造成潜在威胁。寻找水母源地及其迁移路径是水母治理的基础。本文基于拉格朗日质点追踪方法(LTRANS)建立反向追踪模型,并结合水母生态学特性对2015年6-9月聚集在红沿河电厂海域的大型水母进行溯源,获得水母源地及迁移路径,可以为螅状体栖息地寻找和水母拦截打捞提供依据,对近岸海域水母灾害防治具有重要指导意义。溯源结果表明:(1)红沿河电厂及其邻近海域的水母可能来自多个不同源区,辽东湾西部、北部及电厂南北两侧等海域的水母均有可能迁移至电厂附近;(2)受水温和环流影响,6-9月期间到达电厂附近的水母主要源区及迁移路径不同,早期出现在电厂海域的水母很可能是局地产生的,而7-9月持续的高风险水母灾害则主要取决于渤海不同源区水母的物理聚集;(3)根据水母的主要迁移路径,建议在电厂取水口约15km的海域设置一条封闭监测断面,对水母进行实时监测;在距离取水口约30km的外侧海域设置一条调查断面,于7月初至8月中旬,每5天进行一次定点拖网调查。此外,在距离电厂取水口15-20km的西南方向上,对水母进行拦截打捞可大大降低水母入侵风险。

西南特殊地形区域大气降尘中矿物颗粒特征

为研究西南特殊地形区域大气降尘中矿物颗粒特征,于2021年9-10月在川西的康定市和马尔康市以及川南的攀枝花市采集了大气降尘样品,分析了大气降尘样品的化学组分和矿物相,并研究了区域气团迁移和降尘矿物颗粒来源,结果表明:川西降尘中有鲕粒状矿物,攀枝花降尘中大多为球状矿物,矿物相有方解石、石英和白云母等,攀枝花降尘中还有较高质量分数的赤铁矿;康定和马尔康降尘主要受生物质燃烧源和矿尘影响,城市气团主要受来自四川盆地的雅安气团影响,还受少量来自青藏高原和西北沙漠区气团影响,而攀枝花降尘主要受燃煤排放和移动排放源影响,城市气团主要受来自云南的气团影响。研究成果可为西南特殊地形区域精准控制大气污染提供技术支撑。

昆山冬季一次持续性雾霾天气生消过程分析

选取2016年12月昆山地区出现的1次持续性雾霾天气,对其雾、霾交替过程中所表现的阶段性特征和差异性进行了分析。结果表明:(1)不同程度的雾霾持续约5 d,受北方污染气团入侵及冷空气、湿度等条件影响,雾、霾轮流交替出现。(2)与能见度呈现正相关的气象因素有气压和风速;呈现负相关的有相对湿度和露点温度;气温与能见度相关性不明显。(3)颗粒物浓度变化大致可分为前、后2个阶段,当相对湿度增大到接近饱和时,颗粒物并不能无限地吸湿增大,此时颗粒物浓度对能见度的影响可能已不是主要因素。(4)气团后向轨迹分析表明,前期污染物主要来自山西、河南一带,第2次污染气团主要来自西北方向。

大气专项行动对深圳市坪山区空气质量的影响研究

利用空气质量监测数据、气象监测数据、单颗粒质谱监测数据和后向轨迹模型等对深圳市坪山区2021年12月开展大气污染防治专项行动期间的空气质量变化情况进行了分析,结果表明:在气象条件整体变化不大的情况下,通过开展专项行动,优化资源调配,强化道路扬尘、工地扬尘等污染源监管,加强洒水降尘作业等工作举措可以有效降低颗粒物特别是PM 10的浓度。在气象条件不利情况下,空气质量还会受到区域传输的较大影响。基于坪山区2021年12月大气污染防治专项行动的实际成效,对坪山区今后的大气污染防治工作提出了持续强化扬尘污染防治、深入推进污染协同治理、重点抓好大气攻坚行动、深入贯彻区域联防联控等工作建议。

基于PSCF与CWT模型的乌鲁木齐市大气颗粒物源区分析

利用MeteoInfoMap软件和GDAS全球同化气象数据,对乌鲁木齐市2014—2019年四季72 h气团后向轨迹进行聚类分析.同时,结合小时PM_(2.5)和PM_(10)浓度数据,运用潜在源贡献因子分析法(PSCF)和浓度权重轨迹分析法(CWT)分析了乌鲁木齐市颗粒物不同季节潜在源区及其对研究区颗粒物浓度的贡献.结果表明:(1)影响乌鲁木齐市大气质量的气团轨迹可分为长、短两支,短支气流主要来自研究区及周边城市,对研究区颗粒物浓度贡献大;(2)长支气流输送距离较远,主要来自哈萨克斯坦、俄罗斯等国家,对研究区颗粒物浓度贡献小;(3)影响乌鲁木齐市PM_(2.5)浓度的主要潜在源区是吐鲁番地区、巴音郭楞蒙古自治州、伊宁市和阿克苏地区;(4)潜在源区分布呈现显著季节变化特征,冬季潜在源区分布广、贡献度高,而夏季源区分布狭窄、贡献度低,春季和秋季源区分布与贡献特征介于两者之间.

基于SPAMS的兰州市2018年冬季沙尘天气过程细颗粒物污染特征及来源研究

2018年11月22日-12月1日,兰州市经历了一次远距离传输的沙尘天气过程,为了解此次沙尘天气过程时段细颗粒物污染特征及其污染来源变化特征,本研究基于单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)细颗粒物自动采集数据,并结合常规污染物自动监测数据和气象因子数据对沙尘天气前后及其过境期间细颗粒物化学组分及污染来源变化情况进行了分析,同时利用后向轨迹模型(HYSPLIT)研究了沙尘气溶胶的输送路径.研究结果表明:受沙尘天气过境影响,兰州市PM10浓度大幅升高,PM2.5/PM10最小值仅为0.13,SO2、NO2、CO质量浓度出现明显降低,而O3质量浓度在沙尘过境时有所升高;细颗粒物质量浓度与MASS数浓度变化趋势基本一致,细颗粒物的变化趋势可一定程度上反映大气细颗粒物的污染状况;利用自适应共振神经网络法分类后经人工合并将所采集到的细颗粒分为9类:OC、EC、HOC、OCEC、MD、HM、K、Na、LEV;所选时间段内SPAMS采集到的OC(24.8%)类颗粒物数量最多,沙尘过境时MD、LEV、Na类颗粒物占比不同程度增大,其余颗粒物占比减小;沙尘过境时扬尘源、生物质燃烧源、工业工艺源、餐饮及其它源贡献率增加,其中扬尘源增幅最大,而其余源贡献占比减小;后向轨迹HYSPLIT模型输送路径结果显示沙尘天气过程的起源地为塔克拉玛干沙漠,传输方向为经新疆的塔里木盆地塔克拉玛干沙漠进入青海中部,最后影响兰州地区.

扎当冰川雪坑中不同粒径微粒元素和矿物组成特征

为了研究雪冰中不溶性微粒的矿物和元素组成及其来源,2009年5月和7月在念青唐古拉山扎当冰川垭口采集了2个雪坑样品,采用质子激发X荧光分析(PIXE)和X射线衍射定量分析方法(XRD)测定了不同季节粗细微粒(d>10μm和0.22μm<d<10μm)的元素和矿物组成.结果表明,微粒矿物组成主要为石英、云母、方解石,此3种矿物比重分别占粗细微粒已检测矿物的71.5%和76.5%.微粒元素组成以Si、Al、Fe、K、Mg、Ca等地壳元素为主,6种元素分别占粗细微粒所测元素浓度的97%和85.1%,S、Cl、P等元素在细微粒中也占相当的比例.粗微粒元素组成的季节变化较小,细微粒元素组成的季节波动则较大.元素富集因子的研究表明,Mg、Ca、Si、K、Ca、Ti、V、Mn等元素多来自于自然源;在夏季风期间细微粒中Sc、P、Cr、S、Cl等元素有明显的富集.气团轨迹显示夏季风期间气团主要来自南亚地区,这些元素可能来自南亚污染物质的输入;而非季风期间气团主要来自西亚和南亚的干旱及半干旱区.结果表明,扎当冰川雪坑中粗微粒可能主要源于远源或局地矿物粉尘的贡献,细微粒化学组成受到人类污染物的干扰.