不同天气型下影响胶东经济圈臭氧污染的关键天气因子及来源分析

基于2014~2021年臭氧实况和再分析资料研究不同天气型下影响胶东经济圈臭氧污染的关键天气因子以及气流来源.结果显示容易出现臭氧污染的天气形势主要有4类,高空均为西风槽后西北气流控制,地面分别对应东北低压槽、弱反气旋、海上高压后部和大陆高压控制,4类天气型下臭氧污染日数分别占比58%、28%、6%和5%.不同天气型下影响臭氧的关键天气要素不同,东北低压槽型的关键因子是太阳辐射、云量以及低层相对湿度;弱反气旋型主要与太阳辐射、云量、低层湿度和低层纬向风相关;海上高压后部型主要与太阳辐射、云量、低层温度和低层湿度相关;大陆高压型主要与低层温度、低层经向风和大气稳定度相关.后向轨迹聚类分析显示,是否发生臭氧污染与气流来源的纬度或是否来源于内陆有关,胶东经济圈臭氧污染主要受山东省、安徽省、江苏省以及东南近海的影响.一次连续臭氧污染过程分析显示,当高空受西风槽后西北气流或高压脊控制,低层受内陆西北或西南气流影响时,有利于胶东经济圈臭氧污染的发生和持续.

厦门市颗粒物输送路径和源区季节特征分析

该研究基于聚类后向轨迹分析法和潜在源贡献因子法,针对2015-2016年厦门地区季轨迹聚类结果进行统计分析,春季、秋季和冬季以偏北和局地路径占比最高,夏季为偏南和局地路径占比高。当颗粒物污染等级达到良或以上时,偏西和局地路径的PM2.5浓度较高;除局地累积外,冬季表现出明显的由北向南的跨区域输送特征,春季受来自长三角以及湖南、江西、福建西南等地区的污染气团影响明显;细颗粒物污染主要出现在局地输送和偏北路径下,粗颗粒污染则是在西北长距离路径下出现。潜在源区分析结果表明,本地排放、长三角、华北一带是冬春季污染输送的主要源地,珠三角至闽南沿海一带是厦门地区秋季的主要源区。空气相对清洁的厦门地区颗粒物来源存在明显季节差异,受多来源多尺度颗粒物共同影响。

粤东部分地区空气污染成因分析

珠三角地区是广东省传统的空气污染区,随着空气质量新标准在全省范围的实施,发现粤东部分地区空气污染也较严重。通过对粤东地区的揭阳市及其邻近地区空气污染物浓度及相关气象因子的分析,并结合后向轨迹聚类分析等手段,对该地区空气污染成因及其过程进行了研究。结果表明:高温、高湿、少雨和弱东南风等不利气象条件是揭阳市空气高污染多发的主要因素,来自长三角的污染气团进一步加剧了揭阳市O3污染,来自台湾海峡等地的气团轨迹短、湿度大且风速低,加速了PM2.5二次成分快速生成与积累;通过典型污染过程的分析发现,大陆性气团出海后气体被氧化成气溶胶并折返大陆是导致揭阳市等粤东地区PM2.5污染事件发生的重要原因。

气团来源对沿海城市PM_(2.5)中二次水溶性无机离子形成特征的影响研究

大气细颗粒物(PM_(2.5))与雾霾天气密切相关,PM_(2.5)吸附的有毒有害物质,可能给人体健康带来危害。二次水溶性无机离子(SNA,包括SO_4^(2-)、NO_3^-和NH_4^+)是PM_(2.5)的重要组分,研究PM_(2.5)中SNA污染特征及形成和演化的影响因素,对认识雾霾污染的生消机制,提升人们的生活质量具有重要意义。利用在线气体及气溶胶成分监测系统(MARGA)观测了宁波市滨海地区春季、夏季和秋季大气PM_(2.5)中的SNA和气态污染物的变化趋势,并利用后向轨迹分析研究了不同气团影响下污染物的日变化规律。结果表明,观测期间,SNA在PM_(2.5)中的平均占比约为70.7%,NO_3^-是导致PM_(2.5)污染加重的主导离子。NO_3^-和SO_4^(2-)受气团传输影响较大,来自陆地气团的质量浓度普遍高于海洋气团,来自西北内陆方向的污染物输送是导致宁波空气质量下降的主要原因。宁波大气中的硫氧化率(SOR)较高,SO_4^(2-)主要由SO_2发生二次氧化反应生成;SO_4^(2-)的形成与相对湿度(RH)密切相关,SOR随着RH的增加而显著增大,当RH>85%时,大气中的硫氧化物绝大部分以SO_4^(2-)形式存在,SOR接近1;而温度变化对SOR无明显影响;来自西南与东部受海洋显著影响的气团SOR高于来自陆地气团的相应值。夏季RH普遍较高,西南方向气团影响下高浓度的气态污染物(NO_2、O_3、NH_3)可明显促进SO_4^(2-)的生成,一定程度上控制人为气态污染物的排放能有效减少SO_4^(2-)生成。与SOR比较而言,氮氧化率(NOR)和NO_3^-与温度、RH、气态污染物浓度等环境因素的关系比较复杂,暗示多种反应机理共同作用影响氮氧化物的转化。

大气臭氧污染成因分析方法及典型城市案例应用

臭氧污染对大气环境、人体健康和农作物均会产生不良影响。本研究基于臭氧生成机理和现有研究成果,提出一套臭氧污染成因分析方法,包括污染总体情况分析、区域传输影响分析、气象条件影响分析、前体物影响分析四项主要内容。应用该方法针对京津冀典型城市——河北省沧州市大气臭氧污染过程开展成因解读。基于常规污染物浓度、气象要素、VOCs在线监测数据等,综合分析了2021年5月沧州市臭氧污染过程,得出本次污染的4条污染传输路径,影响最大的气象因素是温度和能见度;分析了臭氧前体物NO_(x)和VOCs主要组分的浓度变化及VOCs主要组分的反应活性特征。以期为城市臭氧污染防治和应急管控措施的制定提供方向。

重庆九龙坡区城区和城郊NO_2和O_3浓度变化特征

利用重庆市九龙坡区大气自动监测资料,对九龙坡城区和城郊2015年3月至2016年2月的NO_2和O_3浓度特征进行了分析,结果表明,城区NO_2和O_3的平均浓度分别为48±15μg/m^3和53±42μg/m^3;城郊分别为32±14μg/m^3和67±45μg/m^3。O_3呈现秋冬季低、春夏季高的季节变化趋势,NO_2则为夏季低、其他季节高的季节变化趋势。NO_2日变化特征呈现早晚双峰型,O_3则为午后单峰型。后向轨迹聚类统计表明九龙坡主要受偏南和偏东气团控制;春冬季对九龙坡NO_2和O_3有清除作用的气团来自东北方向,夏季来自偏南方向,秋季来自西南和东南方向;春冬季对九龙坡NO_2和O_3有累积作用的气团来自西南方向,夏季来自偏北方向,秋季来自偏南方向。

湖州市PM_(2.5)浓度变化及传输特征分析

基于2014—2018年全国空气质量指数(AQI)和PM_(2.5)质量浓度数据、美国国家环境预报中心GDAS数据和后向轨迹模式,分析研究了湖州市PM_(2.5)浓度变化特征,并筛选出5 a内出现的8次重污染天气过程进行输送特征和潜在源分析。结果表明:湖州地区PM_(2.5)日平均浓度频率分布呈指数分布,高频区主要集中在20—40μg·m^(-3)之间。污染主要出现在冬季,夏季、初秋为低浓度值,PM_(2.5)小时平均浓度的日变化呈主副双峰型分布特征,其中主峰出现在10时,副峰出现在02时,谷值则在18时,其与N0_(2)和S0_(2)的变动有关。污染主要通过西北和偏东路径进行中远距离传输,其中西北路径传输对湖州地区影响较大,而偏东路径下气团经过海面,夹带的水汽与颗粒物充分混合,会加剧颗粒物的二次生成和老化过程;西南偏西路径和偏南路径对湖州空气污染也有一定贡献,但存在不确定性,个别过程中偏南路径表现为清洁通道。西北路径上的城市群是主要潜在源区,大值区主要集中在安徽中西部。

丹江口水库淅川库区大气水溶性有机氮干沉降特征及源解析

为探究丹江口水库淅川库区大气干沉降中水溶性有机氮(WSON)特征及其来源,采用降水降尘自动采样器收集了2021年1-12月的大气干沉降样品,分析了其中WSON、水溶性总氮(WSTN)以及水溶性无机离子的浓度,探讨了WSON的浓度水平及其来源.结果表明,采样期间,库区大气干沉降中WSON月均浓度为0.15~1.14 mg·L^(-1),年平均WSON值为0.52 mg·L^(-1),占WSTN的31%.干沉降中WSON浓度季节差异性显著,呈现出冬季最高、春季和夏季次之,秋季最低的变化规律.WSON与二次离子(NH_(4)^(+)、SO_(4)^(2-)和NO_(3)-)、Cl^(-)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)呈显著相关,表明WSON可能来自二次转化、生物质燃烧和扬尘.后向轨迹分析表明,库区主要受长距离传输的影响,冬季和春季的气团主要来自西北部,夏季和秋季的气团主要来自西南部.PMF分析结果表明,干沉降中WSON主要来源于二次源、农业源、扬尘源、工业源和燃烧源,且以二次源为主,贡献率为55%.研究结果为探索库区水体氮污染控制途径提供了理论基础与数据支撑.

秦皇岛大气污染物浓度变化特征

为了解河北沿海旅游城市秦皇岛大气污染现有水平,研究其变化趋势,于2009年9月～2010年8月对秦皇岛市大气中的典型污染物进行连续监测研究.结果表明,该市大气中NO、NO2、SO2、O3和PM10平均浓度分别为(18±18)、(45±18)、(42±46)、(44±25)和(128±77)μg·m-3,PM10污染最为严重,年均浓度超出国家二级标准(100μg·m-3)接近30%.夏季O3日平均浓度和日小时浓度最大值(O3_1h max)的平均分别为(64±21)μg·m-3和(126±42)μg·m-3,偏南海洋气团有加重O3污染现象,伴随有短期超标;采暖期大气NOx、SO2和PM10分别是非采暖期的1.5、4.9和1.5倍,PM10和SO2日均值相对国家二级标准的超标率分别为53%和11%.京津冀、环渤海工业区的气团输送和当地海港区高排放叠加可使秦皇岛NOx、SO2和PM10污染物平均浓度上升17%、27%和12%,冬季其三者大气平均浓度飙升至(100±49)、(110±84)和(215±108)μg·m-3.北方内陆干洁气团和南方海洋气团可有效清除秦皇岛市大气污染物.

唐山工业新区冬季采暖期大气污染变化特征研究

为研究唐山工业新区采暖期大气污染变化状况,2009～2010年冬季唐山工业新区的唐山市、迁安市和曹妃甸3个地区观测研究表明,唐山工业新区冬季采暖期间大气污染严重,NO、NO2、SO2、CO、PM2.5和PM10区域平均日均值分别达到(26±28)、(52±27)、(72±53)、(3 500±3 600)、(82±65)和(164±121)μg.m-3;NO和SO2平均浓度采暖期是采暖前后的2.5倍,NO2和PM10增长30%,CO和PM10日均值超标率(国家二级标准)分别为27%和40%,PM2.5日均值超标率(WHO IT1标准)为38%.所测污染物统计日变化为双峰型,峰值分别出现在08:00和18:00左右,而CO呈现早晨08:00单峰型,夜间累积增加;在早交通高峰和采暖高峰的双重影响下,NO、SO2和CO早高峰突出,日均峰值分别达到50、90和5 100μg.m-3,NO2、PM2.5和PM10峰值对称且相对平缓,最高值分别为56、105和202μg.m-3.后向轨迹聚类统计表明仅在偏北气流作用下及冷空气过境时新区大气污染物才能清除,而在偏南、偏东气流下极易造成污染积累或对京津地区的输送.

2013—2015年上海市霾污染事件潜在源区贡献分析

统计分析2013—2015年上海市每个月不同空气质量等级天数比重,根据HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory)后向轨迹模型对3年内的12月份影响上海地区的污染气团进行了综合聚类分析和逐年聚类分析.在综合12次严重霾事件的后向轨迹基础上,结合上海实时公布的PM_(2.5)小时浓度资料,对潜在源贡献因子PSCF(Potential Source Contribution Function)和浓度权重轨迹CWT(Concentrationweighted Trajectory)进行分析与比较,研究重霾期间影响上海PM_(2.5)质量浓度的潜在源区及不同源区对PM_(2.5)质量浓度的贡献差异.结果显示,上海市3年期间12月份霾颗粒物外来源主要输送渠道为西北路径和北方路径,源自于西北方向的气团比重占总气团的50.4%,北方向的气团几乎都经过海洋后进入上海地区.影响上海地区PM_(2.5)质量浓度的潜在源区主要分布在安徽、江苏和山东地区,此外江西北部、浙江北部、河北南部及山西少部分地区也对重霾事件中的污染物颗粒有一定程度的贡献.