上甸子本底站湿沉降化学成分变化与来源解析

利用上甸子本底站自1999-2004年的降水资料,对8种离子（K^＋、Na^＋、Ca^2＋、Mg^2＋、NH4^＋、SO4^2-、NO3^-、Cl^-）浓度做了统计分析,并通过PMF（positive matrix factorization）方法对该地区的湿沉降来源做了解析.结果表明,①pH分布在4.41~6.55之间,电导率分布在40.97~69.64μS.cm^-1之间.②上甸子本底站的电导率结果明显高于清洁地区降水背景点（瓦里关全球大气本底监测站）、低于北京城区的观测结果,表明降水化学成分受大气污染显著,但污染水平要低于人类活动集中的地区.③SO4^2-、NO3^-、NH4^＋、Ca^2＋是上甸子站降水样品中最主要的水溶性离子;从季节变化来看,SO4^2-离子春季最高、夏季最低,NO3^-离子冬春两季浓度水平相当,夏季略偏低,H＋离子浓度春季最低,夏秋两季相当,冬季最高.④源解析结果表明,土壤尘是上甸子本底站降水化学成分最主要的来源;与施肥有关的农田排放是本底站降水成分的另一个重要的源;此外,来自污染地区的交通运输排放和燃煤排放的输送作用同样影响着该地区降水化学成分.

上甸子本底站地面臭氧变化特征及影响因素

利用TE Model 49C型臭氧监测仪,于2004年1月1日—12月31日,在上甸子本底站进行了地面φ(O3)的连续在线监测.分析了全年φ(O3)的变化特征及其与同期气象要素的相关关系,并对φ(O3)高值日的个例分析进行了验证.结果表明,上甸子本底站地面φ(O3)具有明显的季节变化和日变化规律,并且与同期的气象条件密切相关.主要特征:①夏初φ(O3)较高,6月的平均值达到最高,小时平均最大值可达129.7μL/m3;而冬季φ(O3)较低,12月的平均值达到最低,小时平均最大值仅为32.7μL/m3.②日变化趋势较为明显,在4:00—7:00出现最低值,在15:00—18:00出现最高值,变化幅度为夏季最大、冬季较小.③气温与φ(O3)呈显著正相关,夏季相对湿度与φ(O3)呈显著负相关,风向和辐射强度也与φ(O3)及其变化规律呈显著相关关系.

上甸子区域本底站大气痕量活性气体的变化规律

利用TE公司C系列气体监测仪,于2005年1月1日—12月31日,在北京上甸子区域大气本底站连续观测SO2,CO,NO-NO2-NOx和O3的浓度.分析了晴天、雨天、霾天和沙尘天气条件下,不同气体的变化特征及影响因素.结果表明:(1)痕量活性气体在不同天气条件下具有不同的浓度及日变化特征,晴天和雨天日变化最小,而霾天日变化最大;(2)风向和风速是影响上甸子气体浓度变化的重要因素,同时,夏季降水对SO2和NOx的去除作用较为明显;(3)上甸子O3白天最大值与夜间最小值的比值低于4,远低于城区,不利于光化学污染的形成.

上甸子大气本底站太阳辐射观测数据的质量评价

采用了基准地面辐射观测网络（BSRN）推荐的辐射观测数据质量评价方法,对2005年上甸子大气本底站太阳辐射观测数据进行了质量评价，并通过分析晴空地面太阳总辐射观测值与计算值之间的均方根误差和变差系数来替换BSRN质量评价方法中的“辐射观测值序列的目视”检验步骤。结果表明，通过前3步检验的直接、散射和地面太阳总辐射数据的百分比，除7月和8月外其他月份均在95%以上；地面向上辐射除3、4、7、8和11月在74.7%-85.5%之间外，其他月份均在91%以上。通过前3步检验的晴空地面太阳总辐射观测值与计算值之间的均方根误差均在23.5W·m^-2以下，除11月和12月外其他月份的变差系数均在0.05以下。

北京上甸子本底站2003年秋冬季痕量气体浓度变化特征

2003年9月至2004年2月在北京上甸子区域大气污染本底监测站(117°07′E,40°39′N,海拔293.9 m)开展了对大气中痕量气体的连续在线监测,获得了NO、NO2、SO2、CO和O3等气体组分的变化特征、变化规律和浓度水平。初步分析表明,NO、NO2、SO2、CO和O3有明显的日变化和月变化特征。O3浓度在秋季较高,冬季较低;NO、NO2和SO2冬季出现浓度高值。探讨了O3和痕量气体与气象因子的关系。O3与NO、NO2、NOx、CO和SO2皆为负相关,CO与NOx和SO2具有较好的相关性。本底站痕量气体浓度与同期观测的城区污染物浓度相比其变化趋势基本呈同位相。

北京上甸子站大气CH_4数据筛分及变化特征

基于气团72h后向轨迹输送特征,结合数值统计方法,对北京上甸子站2010~2014年瓶采样样品大气CH_4进行污染/非污染数据筛分.结果表明约42%的数据筛分为污染数据,剩余数据则被认为是未受局地源汇污染、混合较为均匀的本底数据.基于这些本底数据对上甸子站大气CH_4本底浓度变化特征进行研究,结果表明:观测期间上甸子站大气CH_4本底浓度从1884.0×10^(-9)(2010年)增长到1916.4×10^(-9)(2014年),年均增长率为8.5×10^(-9)/a.其季节变化特征与北半球平均状况类似,冬春季高、夏秋季低,高值出现在1~2月,低值出现在6~7月,季节振幅达32.8×10^(-9),主要与·OH自由基浓度季节变化有关.此外,CH_4本底浓度年均值及平均季节变化月均值均高于同纬度带海洋边界层水平及全球大气本底站瓦里关站.

2012—2014年冬季北京上甸子气溶胶观测研究

为了分析冬季上甸子本底站气溶胶的变化特征,利用2012—2014年每年1月上甸子本底站的能见度、ρ（PM2.5）、ρ（BC）、ρ（CO）等数据,结合气象资料对上甸子地区气溶胶特性进行分析.结果表明：2012—2014年每年1月地面月均风速分别为2.5、2.4和2.4 m/s,RH（相对湿度）分别为45.6%、59.5%和45.8%,ρ（PM2.5）分别为38.6、54.7和45.2μg/m^3,MSE（气溶胶质量散射系数）分别为5.3、5.9和4.9 m^2/g.虽然地面风速基本没有变化,但2013年1月的RH比2012年和2013年1月平均高出30%,并且同期ρ（PM2.5）和MSE也高于2012年和2013年1月.ρ（PM2.5）的增加导致太阳辐射减弱,但对SSA（气溶胶单次反照率）影响不大.对2013年1月数据分析可知,各种RH区段下,能见度与ρ（PM2.5）均呈负相关,其中在80.0%10 km时,bext和Bext（分别以能见度和大气组分计算的大气消光系数）基本相当,二者在这3年的拟合斜率平均值高达0.99;当能见度〈5 km时,2014年1月的bext和Bext之间不存在线性关系,2012年和2013年1月的bext和Bext的R2分别是0.88和0.92.

上甸子本底站卤代温室气体大气浓度短期波动的个例分析

利用轨迹分析法、印痕分析和流场分析法,结合上甸子站卤代温室气体H-1301、HCFC-22、CFC-11和SF6在线浓度观测数据,选取2012年9月7—12日上甸子测站卤代温室气体浓度短期波动典型个例进行分析。轨迹分析结果表明:7日12时,污染发生前,气团主要来自较远的偏西北、偏北方向,水平输送距离长,移动迅速,垂直高度高,对应的卤代温室气体浓度偏低,H-1301、HCFC-22、CFC-11和SF6的体积分数分别为4×10-12、350×10-12、260×10-12、10×10-12;9、10日有一定比例的气团在测站的偏南区域近地面回旋打转,水平输送距离短,垂直高度低,在边界层内缓慢移动,不利于污染物在边界层内扩散,导致卤代温室气体浓度偏高,对测站浓度的短期抬升贡献较大,9日12时H-1301、HCFC-22、CFC-11的峰值体积分数分别达到45×10-12、1 200×10-12、310×10-12,10日03时SF6的峰值体积分数达到28×10-12;11日西南方向回旋气团消失;12日气团完全来自较远的西北方向且轨迹移动较快。印痕分析与轨迹分析结果一致:7、8日敏感性系数较高区域主要分布在测站以北,9、10日敏感性系数较高区域分布在测站偏南,11、12日测站偏南的敏感性系数较高区域消失。流场分析结果表明:9、10日环流形势有利于污染物在测站区域累积,造成测站浓度的短期抬升。

城市排放与输送对北京上甸子站温室气体本底观测的影响分析

以北京上甸子区域大气本底站二氧化碳(CO2)和几种典型卤代温室气体(HFC-134a、PFC-218和HCFC-22)浓度在线观测为例,统计分析并匹配计算了各风向浓度距平与浓度载荷,探讨了各季节城市排放和输送对上甸子站温室气体本底观测的影响。研究期间,CO2本底数据比例约21.2%,受局地和城市排放与输送影响,非本底浓度比本底浓度偏高(3.7±1.3)×10^(-6);HFC-134a和PFC-218浓度距平和浓度载荷的特征反映了两个物种源区特征的差别;HCFC-22浓度特征与空调制冷剂夏高冬低的季节排放规律相一致。

上甸子河河道水面线推求及整治工程措施探讨

上甸子河是位于辽宁清源白云河的一条支流,其左右岸均为浆砌石结构,现状破损严重,部分地段浆砌石墙背水坡无回填土,基础为粉质黏土,墙体稳定性差。现状河道达不到5a一遇洪水标准。上甸子河道的工程整治是一项保障人民生命财产安全的民兴工程,通过对上甸子河道现状、整治长度、整治标准、水面线推求及河道过水能力进行复核,得出了该工程在兴建后可以使上甸子河河道的防洪标准提高到10a一遇,并提出了上甸子河整治工程措施。

辽宁省清原县上甸子地区金矿成矿地质特征分析

矿区位于辽宁省清原县东北部,隶属辽宁省清原满族自治县草市镇上甸子村。地层以新太古界表壳岩系-红透山组(Ar3h)为主,此外有少量的第四系沉积物组成。区内已发现的2条韧性剪切带,其中地表发现并不同程度的控制了金矿(化)体9条,深部盲矿(化)体6条。金矿(化)体由含金石英脉及绿泥石片岩、绢云母片岩组成的复脉构成,均赋存于由复脉和石英脉构成的脉带中。矿体以似层状、脉状、透镜状为主。矿体分枝复合以及尖灭再现现象明显。本文以重点分析金矿床成矿地质特征,总结其成矿规律,对以后韧性剪切带型金矿床找矿提供依据。

上甸子本底站臭氧生成效率的观测研究

2008年3月26日～10月9日在北京上甸子大气本底站开展了O3、NOx、NOy、CO等气体的现场观测和VOCs采样观测.利用观测数据,首次取得该本底站臭氧生成效率(OPE),研究了OPE与NOx和VOCs的关系,探讨了HNO3干沉降对OPE的可能影响及订正方法.结果表明,观测期间逐日OPE值的变化范围为0.2～21.1,平均值为4.9±3.6;晴天的总体OPE值为4.3±1.5;OPE值随NOx浓度的变化基本符合抛物线关系,当NOx<14×10-9时,OPE随NOx的增加而增加;当NOx>14×10-9时,OPE随NOx的增加而减少;芳香烃和OVOCs与OPE存在密切的正相关关系.HNO3等NOx氧化产物的干沉降对计算的OPE有显著影响,导致计算结果偏高.利用北京市区和上甸子的NOy/CO值可以对观测期间的OPE值进行初步订正,但订正方法尚不够严谨,结果需要进一步验证.未订正的OPE计算值可认为是实际OPE的上限.

大气传输路径对上甸子本底站气溶胶光学特性的影响

利用2005~2010年北京上甸子本底站的PM2.5浓度、气溶胶散射系数(σsp)的连续观测资料,结合后向轨迹分析方法,探讨了不同季节、不同气团传输路径对本底地区气溶胶光学特性的影响.结果表明,污染物水平不仅与气团来向有关,也与气团的运动状态有关.偏南气团路径下的PM2.5浓度和σsp整体高于偏北气团路径,同时运动速度较慢、高度较低的气团路径多对应较高的PM2.5浓度和σsp.春、夏、秋季来自华北平原地区以及冬季来自华北区域北部的慢速、低气团对上甸子的污染水平有重要贡献.沙尘气溶胶多出现在春季,平均气溶胶质量散射效率(αsp)为0.78 m2·g-1.四季平均人为污染气溶胶的αsp为4.00 m2·g-1,其中冬季最高,春季最低.对于人为污染气溶胶来说,春、夏、秋三季的西北偏西路径、偏南路径以及偏北路径中速度较慢的轨迹组均具有较高的αsp(>4.0 m2·g-1),表明这些气团路径受人为排放活动影响较大,而冬季各路径的αsp均较高,说明冬季区域内人为排放的影响比较一致.春、夏、秋三季中其他偏北的气团路径主要受到人为污染与沙尘气溶胶的共同影响.

北京上甸子区域大气本底站HCFC-22在线观测研究

2007年4月～2008年3月,利用GC-ECD在线观测系统,在北京上甸子区域大气本底站开展了HCFC-22在线观测,讨论了北京上甸子站HCFC-22浓度水平并初步分析其影响因素.该站大气HCFC-22浓度(摩尔分数,下同)为(278.1±113.6)×10-12.利用逐步逼近回归法进行本底值筛分,本底浓度为(199.5±5.1)×10-12,与北半球同纬度带Mace Head和TrinidadHead本底站观测结果基本一致;非本底浓度为(312.1±121.0)×10-12,出现频率69.8%,表明该站受到较强HCFC-22排放源及输送的影响.上甸子站HCFC-22本底浓度季节变化不明显,但非本底浓度呈现夏高冬低的特点,平均非本底浓度最高月(7月)比最低月(1月)高100.9×10-12,与HCFC-22排放的季节性有关.结合风向分析,该站西南扇区平均浓度(327.3×10-12)比东北扇区(236.2×10-12)高91.1×10-12.HCFC-22高浓度水平主要由W-WSW-SW方向贡献引起,NNE-N-NE方向则使得全年HCFC-22浓度水平明显降低.

北京上甸子区域大气本底站甲基氯仿在线观测研究

利用GC-ECD在线观测系统,在北京上甸子区域大气本底站开展了甲基氯仿（CH3CCl3）2年在线观测,利用逐步逼近回归法进行本底值筛分,讨论了上甸子站CH3CCl3浓度水平及其变化趋势.该站2009年和2010年的年均大气CH3CCl3本底浓度（摩尔分数,下同）分别为（9.03±0.53）×10^-12和（7.73±0.47）×10^-12,本底数据出现频率为61.1%（2009年）和60.4%（2010年）.上甸子站CH3CCl3浓度水平与北半球同纬度带本底站观测结果基本一致,低于文献报道的2001-2005年间我国华南区域和城市观测的结果.观测期间本底浓度呈下降趋势,下降率为1.39×10^-12a^-1.结合风向分析,该站CH3CCl3平均浓度最高的风向来自西南扇区,而平均浓度最低的风向来自东北扇区,不同风向的浓度差值分别为0.77×10^-12（2009年）和0.52×10^-12（2010年）.2010年各风向CH3CCl3平均浓度比2009年降低1.03×10^-12^-1.68×10^-12.

北京上甸子区域大气本底站四氯化碳(CCl_4)在线观测

利用自组装GC-ECD系统在北京上甸子区域大气本底站开展大气四氯化碳(CCl4)摩尔分数在线观测.2007年4月～2008年3月期间,该站CCl4本底摩尔分数(89.4±0.7)×10-12,与北半球同纬度带Mace Head和Trinidad Head本底站观测结果基本一致;非本底摩尔分数(94.7±5.1)×10-12,出现频率63.6%,表明该站也能捕捉到高摩尔分数CCl4空气团输送信息;CCl4本底摩尔分数变化较小,且没有明显的季节变化;非本底摩尔分数呈现夏高冬低的特点,平均非本底摩尔分数最高月份(6月)比最低月份(1月)高7.6×10-12.应用CO比值相关法初步估算2007年4月～2008年3月我国CCl4排放量约4.7kt·a-1,与文献报道Bottom-up方法估算我国同期CCl4排放量接近;CO比值相关法估算CCl4排放量的不确定性主要来自同源假设及观测站代表性.

北京上甸子区域本底站大气CFC-11浓度在线观测

利用自组装的气相色谱系统(GC-ECD),在世界气象组织(WMO)/全球大气观测网(GAW)上甸子区域大气本底站开展CFC-11浓度在线观测.2007年4月～2008年3月期间,CFC-11浓度波动较大,非本底浓度值出现频率62%.其本底浓度中值为245.4ppt(1ppt=10-12mol/mol),10%和90%的CFC-11浓度数据百分位值分别为244.6和246.1ppt;非本底浓度中值为254.7ppt,10%和90%的CFC-11浓度数据百分位值分别为246.6和272.1ppt.夏秋季CFC-11本底浓度与非本底浓度差值较大、冬春季差值较小,主要由于夏秋季节环境温度高,储存在聚氨酯硬泡中的CFC-11更易挥发而逃逸到大气中,使CFC-11浓度水平有较明显抬升.上甸子站CFC-11各月本底浓度与北半球中高纬度爱尔兰MHD站、美国THD站和巴巴多斯RPB站接近,高于南半球澳大利亚CGO站和美属萨摩亚SMO站.四个季节CFC-11浓度高值主要在W-WSW-SW扇区,表明来自该方向气流对CFC-11浓度抬升产生正的贡献;冬春季CFC-11浓度低于夏秋季,尤其NNE-NE-ENE-E风向观测浓度与本底值接近,表明冬春季该方向气流相对清洁.

京津冀与长三角地区氢氯氟碳化物本底特征

基于北京上甸子与浙江临安区域大气本底站2011—2019年氢氯氟碳化物(HCFCs)采样观测数据,开展了京津冀与长三角地区6种HCFCs(HCFC-22、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-124、HCFC-132b和HCFC-133a)本底特征研究。研究结果表明:临安站HCFCs浓度水平和浓度变率比上甸子站明显更高,尤其是HCFC-133a,其浓度及浓度变率均比上甸子站高1个量级,表明长三角地区HCFCs排放量可能较京津冀地区更大。2个站点HCFCs本底浓度基本一致,差异范围为-6.1%~7.1%。上甸子站本底数据占比为26.4%~69.0%,而临安站本底数据占比不足23%。在《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的约束下,2个站点多数HCFCs年均浓度呈下降趋势或变化较小。2个站点HCFC-132b浓度相对较低,但2019年相比2018年有明显升高。结合风向进行分析,发现上甸子站HCFC-22、HCFC-141b、HCFC-142b和HCFC-132b高浓度水平主要由西南扇区(北京城区方向)的WSW、SSW及SW方向贡献,而HCFC-124和HCFC-133a在各风向上的浓度和载荷差异较小。临安站HCFC-124高浓度水平主要由SSE和NNE方向贡献,分别对应金华和湖州方向;其他5种HCFCs的高浓度水平主要由东北扇区的ENE方向贡献,对应杭州城区方向。

北京地区SO2、NOx、O3和PM2．5变化特征的城郊对比分析

2006-01-01-2006-12-31在北京上甸子区域大气本底站和城区宝联环境观测站连续观测了SO2、NOx、O3和PM2.5的浓度,分析了北京城区和郊区的季节变化及日变化的差异,并结合风向讨论了城区污染对于大气本底的影响.结果表明,①NOx、SO2浓度在采暖季城郊差异最大,城区是本底的4-6倍,城郊O3有一致的浓度变化.本底站PM2.5在4、5月达到100μg/m^3以上,是年平均的2-3倍;②NOx和SO2的日变化在城区表现为双峰型,在09：00前后和22：00前后形成高值,郊区表现为单峰型,在22：00前后出现高值.郊区O3的日变化峰值滞后于城区大约2 h.PM2.5日变化规律表现得较不规则;③西南风条件下本底各污染物浓度明显受城区输送影响而升高,东北风条件下干洁气团的影响比较明显.

中国区域HCFC-142b排放量模式反演研究

利用拉格朗日粒子扩散模式FLEXPART结合上甸子区域本底站在线观测HCFC-142b数据,采取自上而下的反演方法,估算了2009和2010年中国HCFC-142b的排放量分别为10.82kt/a和15.42kt/a,分别占全球HCFC-142b排放量的29.7%和45.8%.反演HCFC-142b排放量的空间分布结果显示其排放源主要集中在京津冀、四川、山东西部以及长江中下游地区,与相关研究中自下而上方法获得的排放量分布一致.模式反演源较先验源更接近观测数据,2009年相关系数从0.38提高到0.47,2010年相关系数则从0.60提高到0.65.