舟山本岛大气污染输送过程的数值模拟分析

利用HYSPLIT-4后向轨迹模式和NCEP(美国国家环境预报中心)的2012年GDAS(全球资料同化系统)气象数据,结合NO2、PM2.5、PM10和SO2等常规大气污染物的质量浓度数据,对舟山本岛2012年4月、7月、10月和12月的大气污染输送过程进行了模拟,并通过聚类分析和潜在源区分析〔包括PSCF(潜在源贡献)和CWT(浓度权重轨迹)计算〕,确定大气污染传输路径及影响源区.结果表明:舟山本岛气流后向轨迹呈明显的季节变化特征,4月主要受来自黄海海面气流轨迹的影响,其占总轨迹数的36.7%,ρ(PM10)为(53.24±24.33)μgm3;7月以途经琉球群岛和东海气流轨迹为主,占总轨迹数的48.4%,对ρ(NO2)、ρ(PM2.5)、ρ(PM10)和ρ(SO2)贡献分别为(24.63±6.33)、(28.60±4.83)、(52.89±18.76)和(8.67±3.11)μgm3;10月气流轨迹主要来自于东海海面,占总轨迹数的49.2%;12月气流则主要来自辽宁南部和黄海,占总轨迹数的66.1%,对ρ(NO2)、ρ(PM2.5)、ρ(PM10)和ρ(SO2)贡献分别为(28.48±15.14)、(58.71±14.10)、(69.83±38.94)和(20.83±13.28)μgm3.舟山本岛PM2.5的潜在源主要为毗邻城市间局地污染,集中于浙江沿海城市及杭州湾、上海等地.

粉煤灰远距离无污染输送技术

要实现粉煤灰的综合利用 ,首先需要将粉煤灰从产出源或储藏源安全可靠地输送至粉煤灰的综合利用场所或用户 ,因此粉煤灰的输送技术亦是粉煤灰综合利用技术的重要环节和步骤之一。伴随着粉煤灰综合利用技术的发展 ,实际生产中也出现了各式各样的粉煤灰输送系统。近年来 ,随着国家节水和环保要求的日益严格 ,出现了越来越多对粉煤灰远距离无污染输送技术的需求。例如在电力系统 ,由于干灰的综合利用用户 (如砖厂等 )离粉煤灰的产出地电厂一般较远 ,采用常规的粉煤灰输送技术已比较困难 ,因此如何有效的将粉煤灰远距离安全可靠的输送至指定地点的粉煤灰输送技术越来越受到电厂和粉煤灰用户的关心。本文在对当前国内外各种粉煤灰输送技术分析和比较的基础上 ,提出了实现粉煤灰长距离、无污染输送的两种技术措施 :双套管气力输送技术和圆管式皮带输送系统 ,并对这两种技术的技术特点、适用范围和实际应用情况等进行了分析介绍。研究和开发粉煤灰长距离无污染输送技术 。

基于气流轨迹聚类的大气污染输送影响

基于中尺度气象预报模式(MM5)、混合单粒子拉格朗日积分(HYSPLIT)轨迹模式模拟和K均值聚类算法,利用气流轨迹聚类判断不同尺度大气输送型对城市空气的质量影响.采用MM5模式对2006年珠江三角洲地区四季代表月(1,4,7,10月)的气象场进行了模拟,将模拟结果输入到HYSPLIT模式中,以计算广州市上空气团每日逐时的12 h后向轨迹;利用K均值聚类算法按轨迹移动方向和速度将各月气流轨迹线聚为有代表性的5类,计算各类输送型出现时段广州市ρ(PM10)和ρ(SO2)的平均值.结果表明,珠江三角洲地区低层大气输送季节性变化明显,按输送特征及其对城市污染物浓度的影响差异,可将输送型分为局地输送、城市间输送和远距离输送3类.结合污染源排放清单得出的污染源空间分布,分析结果表明,广州市大气污染较重时段主要受特殊气象条件和珠江三角洲地区周边城市排放源的影响,本地源排放与周边城市污染物输送的叠加使大气污染加重.

河流控制断面非点源和点源污染输送量分割方法初探

根据非点源和点源污染的产生机理,提出了一套计算河流控制断面非点源和点源污染输送量的分割方法。这套方法将全年分成无雨期和雨洪期两种时段,并根据引起非点源污染的大小程度将降雨分成三类,在控制断面开展典型监测,根据监测数据来计算场次洪水的总产污量,再从中分割出非点源产污量。此套方法简便实用,已在广东省鉴江流域进行了试验。

滁州市一次持续性臭氧污染过程气象与传输特征分析

2019年6月8日至17日,安徽省滁州市发生一次持续性臭氧(O_(3))污染过程,O_(3)浓度值超过国家二级标准浓度限值3%~45%。基于滁州市老年大学监测站点空气质量数据、滁州市气象站及全球资料同化系统(GDAS)气象数据,运用HYSPLIT后向轨迹模型、潜在源贡献因子(PSCF)和浓度权重轨迹(CWT)分析方法,研究污染发生时段的气象和区域传输特征。结果表明:①在此次O_(3)污染过程中,日最高温度的变化范围为25.5~34.7℃,风速整体小于4 m/s,风向以偏东风为主,午后的相对湿度在40%左右。在该时段内,滁州市基本处于均压场的控制之中,且受到锋面气旋外围下沉气流的影响,大气层结稳定。②O_(3)污染发生期间,滁州市主要受东南方向气流的影响,但来自山东省、安徽省北部和江苏省北部的气流的影响也不容忽视。6月9日夜间至10日上午的O_(3)浓度异常高值,与9日下午的气压异常低值及9日夜间的大气边界层高度异常高值密切相关。上述气压及大气边界层高度异常值的出现使得上风向高浓度O3被输送至滁州。③此次污染过程的潜在贡献源区主要分布于安徽省东南部、江苏省中西部和浙江省北部等地。上述区域的加权潜在源贡献因子(WPSCF)值大于0.4,加权浓度权重轨迹(WCWT)值超过了100μg/m^(3)。今后,滁州市在O3污染防控工作中应加强与上述区域的联防联控。

杭州地区污染天气型及冷锋输送清除特征

基于Lamb-Jenkinson天气分型方法对影响杭州四季的大气天气型进行频率划分,并结合杭州气候观测站的PM_(2.5)观测数据分析各季典型天气型的污染特征.针对杭州秋冬季冷锋活动时PM_(2.5)浓度值变化的不确定性,进一步分析了冷锋过程对杭州大气污染物的输送和清除特征.结果表明,冬季是杭州的主要污染季节,以高压控制和暖区发展天气型为主;春、秋季其次;夏季基本不发生高污染个例.其次,结合变温和风速气象要素特征发现,24h负变温范围在0~2℃之间或者平均风速低于2m/s条件下的弱冷锋环境以污染输送作用为主,而24h负变温幅度大于4℃以及平均风速大于4m/s的较强冷锋环境以污染清除作用为主.

大气污染物SO_x输送方程的尺度分析

文中用量纲分析方法分析了控制大气污染物输送方程的动力学特性。提出了 6种反映大气污染物输送过程中各种动力、物理和化学过程相对重要性的动力学参数。并以硫氧化物为例进行了各参数量级大小分析 ,尤其对 3种起汇作用 (去除机理 )的机理 (化学转化、干沉降和湿清除 )在不同尺度大气污染过程中的作用进行了详细分析。结果表明 :在一般情况下 ,SO2 的气相化学作用小于干沉降和湿清除的作用 ;干沉降作用很依赖于模式最底层厚度的选取 ;在有降雨时湿清除作用一般较大。文中还对大气污染物SOx 输送方程各项特征量的量级作了分析对比 ,得出了控制不同尺度大气污染物输送过程的零级近似方程和一级近似方程 。

长江三角洲地区大气污染物水平输送场特征分析

以长江三角洲地区为研究对象,探讨城市群环境污染规律.利用区域中尺度大气数值预报模式MM5模拟2004年1,4,7和10月长江三角洲地区的气象场.结果表明:冬季,长江三角洲地区近地面及500 m高度层主要为西北风控制,输送气流主要来自西部内陆地区;春季,盛行东南风和偏东风,存在明显的东南向西北方向的输送气流;夏季,则以偏南输送气流为主,杭州湾地区海面向内陆方向以及太湖湖面风速较大,输送扩散能力较强;秋季则转为东北风,近地面杭州湾以北盛行北风,以南主要受海面东北风的影响.结合HYSPLIT-4三维轨迹模式计算分析该地区典型污染过程时污染物的输送气流轨迹,证实了污染过程伴随500 m高度处东北主频气流的"外源"输入现象.

广州地区大气污染物输送通道的特征

运用NCEP的GDAS全球气象要素资料与HYSPLIT后向轨迹模式,计算广州地区2010～2012年逐日72h后向轨迹,利用聚类分析方法,分析了广州地区污染物输送通道垂直特征,计算不同输送通道下广州市颗粒物浓度日均值,同时分析污染物在输送过程中跨越边界层的特征.结果表明：广州地区近地面污染物输送通道可以分为局地、东北路、北路、西北路、东路、南路,不同输送路径对应的PM2.5浓度存在显著差异.局地与东北路输送时,PM2.5浓度最大,北路次之,东路较小,南路输送时最小.西北路输送时,PM10中粗粒子比重明显增加.影响广州地区主要为湖南东南部、江西中部及东南沿海,超过1000m高度的轨迹数所占百分比为16.1%,而低于500m高度的轨迹数所占百分比为73.1%,近地面污染物的输送主要发生在边界层内部.

湖北2015年冬季PM_(2.5)重污染过程的气象输送条件及日变化特征分析

PM_(2.5)污染仍然是湖北省冬季大气污染的首要污染类型,且具有明显区域传输特征,重污染过程的空气污染气象条件有别于华北地区,值得关注。采用WRF/Chem不同排放情景下的模拟结果,并结合观测分析,研究了2015年12月—2016年1月湖北省PM_(2.5)重污染过程的气象输送条件及日变化特征,从大尺度输送条件和局地边界层动力作用分析了外来污染物水平传输、悬浮聚集和向下传输的过程,并解释了该地区观测到的午后PM_(2.5)浓度特殊峰值的气象成因。结果表明,湖北重污染爆发以区域传输为主,地面观测PM_(2.5)极值对应10 m风速可达8—10 m/s,边界层0—1 km为较强偏北风输送,污染传输通量极值位于400 m高度附近,为重要传输通道,低空无明显逆温,重污染过程具有"非静稳"边界层气象特征。重污染形成的大尺度输送条件为,长江中下游及北部地区偏北风异常偏强,南部地区风速减缓,使污染物在中游平原堆积,鄂北边界风速越大,越有利污染输送增长。传输性污染主要来自偏北和东北方向的污染源输送,潜在源区贡献主要为途经偏北通道上的豫中、南阳盆地和关中地区,以及途经东北通道上的鲁、皖、苏等部分地区。PM_(2.5)浓度日变化双峰结构的天气成因不同,21—24时(北京时)峰值为静稳性污染,11—14时峰值为传输性污染。污染输送受大气边界层高度影响,日出前大气边界层高度较低,层结稳定并伴有上升运行,使得低空外来输送悬浮聚集在400 m高度附近;日出后随大气边界层高度升高,静稳层结被破坏,在干沉降作用下高浓度PM_(2.5)开始向下传输,并在午后地面形成峰值。

我国大气污染物在排污层的输送特征

为了分析我国大气排污层的基本输送特征，用６年时间收集到的大气排污层的气象资料进行多层次的大气污染物输送场的研究，特别是地面到６００ｍ高度大气层的大气排污层。研究结果表明，我国的大气污染物以境内输送或输入为主；在我国范围内普遍存在一个风速极大值区。初步得到大气污染物的输送场时空分布特征，为进一步了解和利用大气排污层规律。

北京重污染事件中污染物输送轨迹模拟与分析

应用天气研究与预报(weather research and forecasting,WRF)模式以及三维拉格朗日轨迹模式,以北京2003年10月18—22日出现一次重污染过程为例,研究反气旋系统控制下污染物的输送规律和移动路径,并分析环境和气象观测数据,阐述其成因.结果表明,当反气旋均压控制北京地区时,由于地方性环流起主导作用,污染物在反气旋控制区内徘徊,形成地方性风输送积累;当反气旋后部偏南风经过北京地区时,本地区累积的污染物向东北输送,最终在低压区汇聚垂直抬升,进入自由大气.

北京大气热力和动力结构对污染物输送和扩散条件的影响

利用北京、天津、河北地区常规气象数据、PM_(2.5)浓度、激光雷达数据,铁塔数据,结合风廓线数据对2015年10月13~17日发生在北京的空气重污染过程中大气热力和动力结构进行分析.结果表明,白天热力条件转好后,边界层低层垂直方向气流由上-下运动转变为倾斜运动,同时水平方向偏南风增大,高浓度气团向北京移动,污染物输送增强,造成这种空间结构的原因主要是热力条件加强后等温面由准东-西向转变为西北-东南向,由于山地加热激发的重力波振幅在白天增强,高空水平方向输送至北京的污染物在垂直方向出现向上和向下的传输.16日白天地面PM_(2.5)浓度的快速升高,这是在PM_(2.5)存在一定垂直交换的情况下,近地面偏南风输送的作用所致,以上出现的大气污染物输送和扩散机制可以在一定程度上解释区域重污染背景下,白天混合层高度升高而近地层PM_(2.5)浓度却随之升高的现象.

海盐氯循环对输送污染物致酸的缓冲作用

着重研究海盐氯循环对输送污染物致酸的缓冲作用，通过对全球低污染点酸雨资料分析，初步结论是：海盐氯循环使经过海洋上空输送的致酸大气污染物转化为中性盐，这一机制缓冲了经过海洋上空输送的致酸前提物的酸性，使受体点降水中出现氯亏损、硫富集，并伴随有降水中氯亏损和Ｈ＋离子浓度的负相关。在高氯亏损降水样品中，降水ｐＨ值一般大于５．０。硫同位素动力学分析表明，当降水ｐＨ值大于５．６氯亏损时，污染物在海洋上空输送过程中和海盐发生非均相反应的速率与其发生均相反应的速率接近。但这一机制仅适用沿海地区。

2011年6～8月平流输送对黄山顶污染物浓度的影响

基于单条后向轨迹的滞留时间场和污染物排放强度场,设计了一种可以评估该轨迹对污染物的平流输送强度参数.利用2011年6-8月光明顶CO和O3浓度资料对该参数进行了验证,进而分析了该观测时段平流输送对光明顶污染物的影响;此外将O3浓度分成3档,利用改进的PSCF(Potential source contribution function)方法分析了各档浓度对应的源区分布.结果表明:(1)平流输送评估参数与污染物浓度的变化具有很好的一致性,表明平流输送对光明顶污染物浓度的变化具有重要作用.其中,安徽、湖北和江西三省交界区域的城市群向光明顶输送的污染物占到输送总量的一半以上;(2)光明顶O3浓度>55×10-9、(30-55)×10-9、<30×10-9时所对应的主要源区分别为华北及长三角发达工业区、黄山西南方向的工业区、较远的南部沿海地区;(3)影响光明顶污染物浓度变化的输送类型可以分为秸秆燃烧输送、发达工业区气团输送、西南方向气团输送和海洋性气团输送4种类型,对应的污染物浓度(CO/O3)(×10-9)依次为474.47/72.50、221.16/57.71、86.31/30.41、51.67/27.45.

长江口南支三维水动力及污染物输送数值模拟

以POM(princetonoceanmodel)模型为基础 ,建立了长江口南支三维水流及污染物质输运数学模型 ,模拟了长江口南支三维流场分布 ,并以上海西区某一排污口为例 ,对产生的污染带进行了数值模拟计算 .

我国年平均流场的分布特征与污染物输送分析

通过对１９８６年我国主要低空各层平面流场、经纬圈垂直剖面图以及国内各测站的年、月平均风场资料的特征分析，得到各站的边界层内普遍存在一个最大风速区的结论，并归纳出低空风随高度分布的６种典型廓线。初步得出：我国污染物输送在水平方向及垂直方向上均以国内输送为主，但在东部、南部沿海与周边国家和地区亦存在互有输入。

地形和逆温层对兰州市污染物输送的影响

结合兰州市地理和气候环境,给出了兰州山谷Froude数的范围.并根据气流到达山体时 爬升或侧绕的临界Froude数大约为1的基本认识,揭示了山体高度、逆温层强度和地面水平风 速对Froude数和水平输送的影响以及在几个假定的山体高度下Froude数随逆温强度和地面水 平风速的动态分布特征.同时,说明了污染物临界高度和烟囱临界高度对山体高度、逆温层强 度和地面水平风速的依赖关系.通过敏感性试验,发现了对气流输送有重要影响的逆温强度和 山体高度及水平风速的关键值.

2017年春夏期间南京地区臭氧污染输送影响及潜在源区

基于南京市空气质量数据与NCEP全球再分析资料,利用后向轨迹模式计算了2017年春夏(4~10月)到达南京城区逐时的24 h近地面气团后向轨迹,并将后向轨迹数据与臭氧质量浓度数据结合,进行轨迹聚类与潜在源区分析.结果表明,2017年南京市臭氧日最大8 h滑动平均浓度在12~261μg·m^(-3),超标共58 d,主要集中在春夏季.臭氧月变化呈现单峰状,其中6月臭氧浓度与超标天数最高,臭氧日变化总体呈单峰状,峰值浓度出现在14:00左右;模拟获得5136条轨迹,其中超标轨迹约占10%,超标轨迹月度分布差异较为明显,5、6两月合计占比约60%,经聚类分析得到气团输送路径共有6条,分别来自东北偏北、西北、西南、东南偏南、东南及东北方向,其中东南与东南偏南方向两类气团出现频率最高,分别为23.33%和20.76%,且对应的臭氧浓度较高,对南京臭氧污染贡献较大;潜在源区分析WPSCF与WCWT的高值区一致性较好,均揭示臭氧污染潜在源区主要分布在常州、无锡、苏州与湖州等环太湖城市,同时周边城市泰州、马鞍山、芜湖、滁州、南通与连云港等地是次要的潜在源区.臭氧污染区域输送贡献明显,需要强化长三角区域联防联控.