胶州湾大气降水水溶性离子组成特征及来源解析

基于2019年6月至2020年8月胶州湾沿岸的大气降水样品,分析降水主要水溶性离子(Na^(+)、K^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)、NH^(4+)、F-、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、MAS-(甲基磺酸根))的组成特征和湿沉降通量,评估其对近海营养成分输入的贡献和潜在生态效应,并利用气团后向轨迹和正定矩阵因子分解法(PMF)解析其主要来源.结果表明,观测期间,胶州湾大气降水雨量加权平均(Volume-weighted Mean,VWM)pH为6.41,电导率的VWM值为19.3μS/cm,降水中水溶性离子以Na^(+)、NH^(4+)、NO_(3)^(-)、Cl^(-)和SO_(4)^(2-)为主,在季节上呈现出冬春季浓度明显高于夏秋季的特征,而湿沉降通量则因受降水量的控制而主要集中在夏季(约占55%).胶州湾区域大气降水共清除7274.6t水溶性离子,营养盐(主要为NH^(4+)和NO_(3)^(-),以氮计)沉降入海量达951.9t/a,表明降水在清洁大气的同时也加剧了海洋环境的污染和海洋生态系统的失衡.气团后向轨迹分析得到了观测期间控制胶州湾降水的4类主要气团,在不同季节,降水过程受到不同气团的影响,其中以来自华东地区和东北方向的气团的影响较大.基于PMF的源解析结果显示,胶州湾大气降水水溶性离子受到农业源、海洋源、扬尘源、生物质和垃圾燃烧源、工业和交通源5种来源的共同控制,其中以农业源排放的贡献最为突出(26.7%),而其他4种源的贡献大致相当.研究证实胶州湾大气环境受到复杂人为源排放、矿物沙尘以及海洋源排放的综合制约,而人为排放的贡献占主导地位.

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。

基于后向气团轨迹的大气污染特征时序分析研究

大气污染特征时序分析方法主要通过计算不同区域内的污染颗粒平均浓度,锁定污染源的具体位置,由于缺乏对气团轨迹移动概率的分析,导致算法分析性能不佳。对此,提出基于后向气团轨迹的大气污染特征时序分析方法。预处理大气污染时间序列监测数据,结合皮尔逊相关系数法,计算时间序列数据之间的关联程度。网格划分研究区域,引入权重因子修正污染源轨迹,计算污染物权重浓度值,构建大气污染特征时序分析模型。测试结果表明,采用提出方法对大气污染时序数据分析时,污染源定位误差较低,具备较为理想的分析性能。

黄海千里岩岛大气湿沉降营养盐的研究

于2009～2010年对黄海千里岩岛的雨水进行了收集,测定了其pH值、NH4+、NO3-+NO2-、SiO32-和PO43-的含量,讨论了黄海西部湿沉降的酸雨状况、营养盐各组分浓度的变化特征、沉降通量以及对黄海初级生产力的贡献.结果表明,大气湿沉降中58%的样品5.6<pH<7.0,以中性降水为主.营养盐浓度有明显的季节变化,春、冬两季浓度较高,夏、秋两季浓度较低.对不同区域雨水中DIN(NH4++NO3-+NO2-)浓度的对比和降雨事件的气团后向轨迹模拟分析以及历年湿沉降营养盐平均浓度变化特征的探讨,均表明人类活动产生的大气排放物和自然界的沙尘暴对大气湿沉降有明显影响.大气干湿总沉降向黄海输入的NH4+-N、DI(NO3-+NO2-)、SiO32--Si和PO43--P分别占大气沉降和河流输入总量的87%、47%、3%、53%.强降雨在短时间内可以显著提高表层海水的初级生产力,甚至可能成为赤潮的诱发因子.

APEC会议前后北京地区PM_(2.5)污染特征及气象影响因素

为分析APEC会议前后北京地区PM_（2.5）变化特征,利用中国科学院大学雁栖湖校区超级站在2014年10—12月的连续观测数据,对APEC会议前后北京地区污染物分布及变化特征、气象影响因素和气团传输路径特征进行了分析.结果表明：APEC会议期间北京地区减排效果显著,ρ（PM_（2.5））平均值比会前下降了60.5%.气象条件对污染物扩散起到积极作用,APEC期间平均风速为1.40 m/s,平均相对湿度为31.9%,近地面气象条件优于APEC会前、会后.北京地区受到外来污染物输送的影响,在2.00-3.00 m/s的南风下易发生来自南部地区的PM_（2.5）和SO2输送.APEC会议期间北京地区主要受来自西北地区的高速、高海拔气团控制,其出现频率为39.6%,远低于APEC会前（15.9%）和会后（20.8%）,而来自南部地区的低速、低海拔污染气团的出现频率仅为2.1%,扩散条件总体良好.研究显示,除了减排措施有效削减了污染物排放以外,有利的气象条件也是APEC会议期间北京地区保持良好空气质量的重要因素.

太湖流域春季降水化学组成及其来源研究

利用野外监测与数值模拟方法分析了2003年3—5月在太湖站、拖山站、东山站降水化学成分,计算了2003年春季太湖水气界面受纳的各离子平均沉降率,阴离子中SO24-浓度及沉降率最大,NO3-次之;阳离子中Ca2+浓度及沉降率最大,NH+4次之。由离子浓度相关性分析可知太湖降水化学受区域人为污染影响较大。利用后向轨迹方法对太湖站的降水进行分类,春季影响太湖流域的降水主要是海洋性降水,占总降水量的92.7%,其中SO24-、NO3-、NH4+分别占春季总沉降量的89.2%、88.1%、88.3%;大陆性降水过程对沉降负荷的贡献不大,但由于降水中离子浓度高,降水酸度大,其对生态系统的危害较大。对云下气团轨迹的分析表明,3种气团影响太湖降水化学组成,即NE方向的输送、SW方向的输送及局地气团。局地气团由于降水量小,降水中离子浓度高,降水酸度大,其对生态系统的影响较大。在远距离输送的气团中北方气团的降水离子浓度和沉降量明显高于南方气团。

成都大气污染物在焚烧秸秆时的溯源初步探究

在空气污染指数(API)的数据基础上,结合卫星遥感、气团后向轨迹及气象数据,通过初步分析秸秆焚烧对本地及区域范围输送对城市空气质量影响,研究不同空气污染类型(本地型、本地区域相结合型、输送型)特征,探索重污染条件的大气污染物溯源方法。

华北地区一次重污染天气的气象变化过程分析

利用大气环境监测数据、常规气象观测资料、探空数据以及HYSPLIT后向轨迹模式对2014年2月20—26日发生在华北区域的一次大面积重污染天气进行综合分析。利用风云卫星观测资料直观展示了污染的生成、消散状况。结果表明,在此次重污染天气过程中,华北地区主要城市均观测到高浓度的PM_(2.5),其中北京、石家庄PM_(2.5)小时浓度均值分别为286.1、371.2μg/m^3。该次污染与天气过程关系密切,平稳的高空环流形势、华北地面弱低压为污染天气的发生、发展提供了有利的气象条件。地面的静风或小风天气以及近地逆温的出现有利于污染的维持。后向轨迹分析表明,此次污染过程区域性明显,南部、西南部周边地区的污染物外源性输入对研究的主要城市有显著影响。

河北省涞水县大气颗粒物单颗粒分析表征及来源识别

为了解河北省涞水县颗粒物污染特征,采用单颗粒分析技术扫描电镜-X射线能谱法和气团后向轨迹分析技术对该县2015年3个典型污染时段[即正常管控、严格管控(2015年阅兵期间)及发生严重颗粒物染污]采集的7个大气颗粒物样品进行了分析表征和来源解析.共测量了1 506个粒径≥0.5μm的单颗粒,其中粒径小于2.5μm的颗粒占98%以上,测量结果揭示了细颗粒污染特征.结果表明:(1)碳质颗粒为主要颗粒物种类,其检出数目占比在90%以上.(2)非供暖期严格管控时段,当地居民日常生活产生的球形碳质颗粒检出数目占比最高.(3)非供暖期正常管控时段,机动车排放的碳质集合体颗粒检出数目占比最高,交通污染贡献最大.(4)供暖期球形碳质颗粒检出数目占比最高,含硫颗粒检出数目占比相对增加,燃煤的贡献最大.3个采样时段48 h气团后向轨迹分析结果表明,在空气质量良好、颗粒物污染水平较低的情况下,影响研究区域空气质量的主要是本地源;雾霾天气(处于严重颗粒物污染时段)时,西南方向外来源和本地源共同构成研究区域的颗粒物污染状态.

武汉城区大气PM_(2.5)的化学组成特征与区域传输

为了探明武汉市城区PM_(2.5)的化学组成、污染特征及区域传输的影响,该研究在洪山区武汉理工大学鉴湖区门口对大气PM_(2.5)样品进行了4个季节的采集和分析。结果表明,PM_(2.5)年平均质量浓度是112.7μg/m^3,水溶性离子、无机元素和OC、EC分别占PM_(2.5)的31.3%、25.8%、17.2%和4.6%。浓度最高的3种水溶性离子分别是SO_4^(2-)、NO_3^-、NH_4^+,占全部水溶性离子的82.6%。秋冬季节NH_4^+与SO_4^(2-)加NO_3^-之和当量浓度比值之间的相关性很高。PM_(2.5)中18种元素的富集因子(EF)分析表明,Pb、Sb、Ni、Cd这4种元素EF值均>100,分别为200.75、338.4、360.0、500.9,受人为源影响严重。OC的浓度在秋季很高这与武汉市周边城市的生物质燃烧有一定关系。该文基于后向轨迹模型,以武汉理工大学鉴湖校区为起始点向后推算48 h轨迹。结果表明模拟的后向轨迹可以分为4类:分别是来自内蒙古、山东、河南以及海南省,其中来自海南省的气团PM_(2.5)浓度最低。

厦门市冬季PM2.5污染情境识别及其与气象条件的关系

为研究厦门市冬季不同PM2.5污染情境与气象条件和气团轨迹路径特征的关系,结合PM2.5观测数据,使用AGAGE(Advanced Global Atmospheric Gases Experiment)统计方法识别2014—2018年冬季厦门市PM2.5观测值、基线值和污染值情境,通过气象数据统计和气团后向轨迹聚类对不同PM2.5污染情境下气象条件和气团轨迹路径特征进行探究.结果表明:①厦门市冬季不同PM2.5污染情境下,ρ(PM2.5)及PM2.5污染值情境时长占比均呈波动中下降的趋势,具体表现为冬季PM2.5观测值、污染值和基线值情境下,ρ(PM2.5)平均值分别从2014年的42.2、90.7、16.4μg/m3降至2018年的26.3、56.9、8.8μg/m3,冬季PM2.5污染值情境时长占比从2014年的10.2%降至2018年的3.0%.②冬季PM2.5污染值情境下气象要素呈低风速、低气压、高温度、高相对湿度的特征.③冬季到达厦门市的气团轨迹路径中,局地路径由于大气条件稳定易累积形成PM2.5污染;偏北路径和西北路径易从临近省份携带污染物输入导致PM2.5污染,属于重要的外源污染输入路径;沿海路径和偏西路径均属于清洁路径,但沿海路径易在福建省北部与偏北路径重合形成污染输入,加强了偏北路径的污染物输送能力.研究显示,近年来厦门市冬季PM2.5污染有明显减弱趋势,但不利的气象条件和外来污染输入仍会造成PM2.5污染的发生.

德州一次沙尘天气过程成因及气溶胶粒子的输送路径分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料分析了2017年5月4日浮尘和5月5日扬沙天气的成因。结果表明:3日20时—4日08时,蒙古气旋在有利的环流背景下迅速发展,配合冷锋在内蒙古中部和东部形成大范围的强沙尘天气;4日20时—5日08时沙尘通过高空气流输送到华北地区,在自身沉降和较强下沉气流的共同作用下,迅速沉降形成华北地区大范围的浮尘天气;5日08—14时由于西北路冷空气影响,横槽转竖,冷锋加速南下,将大量沙源地的沙尘输送到德州造成扬沙天气。通过HYSPLIT模式对本次过程中气团后向轨迹的模拟,证实以上两个阶段沙尘天气过程中的输送方式及路径。通过分析影响系统、物理量和气象要素发现,蒙古国、我国内蒙古中部沙源地天气系统强度、位置的变化直接影响沙尘天气的类型,高层气流变化与沙尘天气的类型有很好的对应关系。