2015年中国北方沙尘天气过程模拟效果评估

为更好地评估数值模式对中国春季沙尘天气的模拟效果,使用WRF-Chem模式模拟2015年春季发生在中国北方的7次沙尘天气过程,结合气象站地面资料与国家空气质量监测网络全国站点资料,使用3种统计参数(相关系数、平均偏差、均方根误差)对模拟结果进行系统性评估。结论表明,中国北方各区域地面气象要素模拟效果较好,但风速模拟值普遍偏高,导致戈壁沙漠地区的PM_(10)质量浓度模拟值普遍高于观测值。因模式模拟沙尘远距离传输过程的能力较差,华北与东北地区模拟的PM_(10)质量浓度值偏低。分析模拟时段典型城市,PM_(10)质量浓度模拟值与观测值的相关系数均在0.55以上,除包头市,戈壁沙漠地区城市偏差在100~200μg/m^(3),均方根误差在170~270μg/m^(3),北京市偏差为-25.35μg/m^(3),均方根误差为80.84μg/m^(3)。

黄石市大气PM_(10)环境暴露的人群健康及经济效应研究

为揭示黄石市大气可吸入颗粒物(PM_(10))环境暴露的人群健康效应和经济效应,通过收集2015—2020年黄石市逐日PM_(10)浓度数据,全因、呼吸系统和循环系统疾病每日死亡人数数据,气象和人口及经济数据,采用时间序列半参数广义相加(GAM)模型定量评价了PM_(10)对黄石市死亡人数的影响,并选用环境效益评估模型(BenMAP-CE)量化评估PM_(10)污染的人体健康经济效应。结果表明:大气中PM_(10)浓度每增加10μg/m^(3),全因、呼吸系统疾病、循环系统疾病的死亡人数在lag0、lag0、lag07达到最佳滞后时间,死亡人数增加百分比(ER值)分别为1.75%(95%CI:0.61%,2.89%)、2.80%(95%CI:-0.43%,6.15%)、3.88%(95%CI:1.60%,6.22%);在季节分层下,冷季PM_(10)环境暴露对于人群的健康效应高于暖季;在性别分层下,女性群体对PM_(10)环境暴露更为敏感;在年龄分层下,全因和循环系统疾病死亡的老年人群(≥65岁)对PM_(10)环境暴露更为敏感,而呼吸系统疾病死亡的中青年人群(<65岁)对PM_(10)环境暴露更敏感;基于BenMap-CE模型的评估结果显示,6年间黄石市若能控制大气中PM_(10)浓度达到世界卫生组织(WHO)年均标准限值(15μg/m^(3)),可避免死亡9110人,可避免经济损失62.90亿元;若能控制大气中PM_(10)浓度达到国家一级年均标准限值(40μg/m^(3)),可避免死亡5788人,可避免经济损失39.56亿元。

广州地区大气环境气溶胶样品放射性特征

对广州地区大气环境气溶胶样品的总α、总β、^(210)Pb、^(210)Po和7Be进行了为期两年采样监测,分别得到各监测项目年平均放射性活度浓度分别为0.12 m Bq·m^(-3)、0.75 m Bq·m^(-3)、0.93 m Bq·m^(-3)、0.23 m Bq·m^(-3)、3.16 m Bq·m^(-3)。总α、总β、^(210)Pb、^(210)Po和7Be活度浓度变化有明显的季节性特征:总α、总β、^(210)Pb、^(210)Po、7Be活度浓度最低值均出现在9月,总α、总β活度浓度最高值出现在11月,^(210)Pb、^(210)Po活度浓度峰值出现在2月,7Be活度浓度峰值出现在1月,总体呈现出冬春高、夏秋低的特点;^(210)Pb、^(210)Po、7Be与PM10、PM2.5有较强正相关性,但^(210)Pb、^(210)Po倾向于与比表面积更大的PM2.5结合,而~7Be更易附着在较大粒径的PM10上。

冬季上海吴淞地区大气颗粒物PM10的元素主成分分析

从 2002 年12 月到2003 年 2 月,利用 8 通道采样器对上海吴淞地区进行 3 个月的大气气溶胶 PM10(空气动力学直径小于 10μm 的颗粒 )的采样。使用质子激发 X 射线荧光 (PIXE)分析方法进行了多元素质量浓度测定,然后对获取数据进行主成分分析,讨论了吴淞地区 8 个风向采集的 PM10 中含有的主要化学元素成分和可能的来源。

石灰石对煤燃烧产生颗粒物及重金属影响实验研究

研究0.5 MW循环流化床实验台在混煤稳定燃烧条件下,烟尘颗粒分布规律及炉内投放石灰石对重金属排放的影响。加入石灰石后烟尘浓度从2.98增至5.04 g/Nm3,烟尘颗粒中位径从6.2增至10.1 μm。重金属在颗粒物上的分布规律显示半挥发性元素Pb和cd在小颗粒中的含量随粒径减小而增加,有在亚微米颗粒上富集的趋势。炉内高温燃烧过程中投放石灰石对重金属Hg,Cd,Pb,Ni,Cu有一定的吸附作用。

利用卫星遥感大气气溶胶进行待建环境监测站点位评估

利用2011—2012年卫星遥感的气溶胶光学参数以及苏州市、无锡市环境监测部门发布的地面PM10质量浓度数据，进行苏州市待建区域背景监测站点的空气质量评估。结果表明，卫星遥感产品在10，5和2km的空间平均尺度下与地面小时浓度显著相关；年平均区域分布的卫星遥感结果显示，苏州市西山待建站点的地面空气质量显著好于城区年均PMIO低，达14％左右。利用客观天气分型技术在各种天气类型下统计分析表明，西山待建站点颗粒物浓度在不同天气类型下低幅变化范围为7％～21％，在区域重污染天气背景以及区域空气质量清洁两种情况下，待建站点与城市站点平均值会更接近，但低幅仍然达7％～9％。

空调建筑室内颗粒物浓度变化特征分析

为控制室内PM10的质量浓度,基于质量平衡方程建立了室内可吸入颗粒数学模型并对其进行简化;推导出空调通风系统在开启、关闭两种时段下室内PM10浓度瞬时式。通过数值计算,分析了初始PM10浓度、室外PM10浓度、渗风量、新风比、过滤器效率等因素对室内PM10浓度变化的影响。计算结果表明:提高集中空调系统的各级过滤器效率,有助于改善室内颗粒物污染状况。

西湖景区滨水绿地植物群落可吸入颗粒物PM10浓度变化规律

对杭州西湖景区花港观鱼、太子湾公园、乌龟潭等具有代表性滨水绿地植物群落的可吸入颗粒物PM10浓度进行了测定,并进行相关的分析。结果表明:1)PM10日变化规律中,PM10浓度变化趋势为由高到低再逐渐升高,在9:00—10:00时间段质量浓度最高;2)植物群落PM10年浓度变化排序为:秋季>夏季>春季>冬季,冬天PM10浓度平均值为0.0491mg·m-3,接近一级标准,空气质量非常好;3)不同结构植物群落PM10由高到低依次为:对照>草坪>灌草>乔草>乔灌草,PM10各种绿地类型明显低于道路。

粉尘PM2.5及其对人体的危害

分析了大气粉尘PM2.5的来源、组成、分布特点、总体污染水平、空间分布特征、细颗粒物在可吸入颗粒物中的比例及其对人体的危害。对PM2.5/PM10分析表明,细颗粒物在PM10中所占比例大于粗颗粒物,约占66.55%,PM2.5与PM10有显著的正相关性,PM2.5主要对呼吸系统和心血管系统造成伤害。这为控制细颗粒物的污染水平、我国大气PM2.5空气质量标准、交通能源政策的制订及环保措施的落实均具有一定的参考价值。

2010年春季北京地区强沙尘暴过程的微气象学特征

利用北京大学校园地区PM10质量浓度观测资料、中国科学院大气物理研究所325m气象塔气象要素梯度和湍流观测资料,分析了北京地区2010年3月20～22日两次强沙尘暴过程微气象学要素和沙尘参量的时空演变以及湍流输送特征,为理解北京地区强沙尘暴天气沙尘输送规律和微气象学特征提供参考。结果表明:3月20～22日强沙尘暴过程前后不同高度温度先升后降,气压和相对湿度则相反。强沙尘暴来临时,高层风速先迅速增大,低层风速增加略有滞后,风切变明显加强,PM10浓度最大值和风速极大值出现时间较吻合。强沙尘暴过境时,不同高度向下的湍流动量输送、向上的湍流热量输送和湍流动能明显加强。与3月21日非沙尘暴日相比,强沙尘暴过程湍流动量通量增加,有利于沙尘粒子的水平和垂直输送过程;由于冷锋过境,水平热通量增大;垂直热通量因白天温度垂直梯度减小而减小,夜间因逆温层被破坏而增加;水平湍流动能对湍流动能占主要贡献,垂直湍流动能仅占水平湍流动能的10%～25%。

济南地区春季大气中颗粒物粒径分布状况及形态的扫描电镜实验研究

利用扫描电镜观察分析了济南地区春季大气中颗粒物显微形态及粒径分布状况，利用统计回归分析方法绘制了颗粒物粒径与数量分布状况关系曲线及相应的柱状图.每例样品的采样时间为24 h，连续十天采样统计分析结果表明：大气中颗粒物粒径主要分布在0-15μm 范围之间，其次为15-30μm 之间，另外，还观察到了杆菌和花粉的显微形态，实验结果对于研究大气中 PM2.5、PM10及大气污染状况具有一定的参考价值，实验方法值得推广应用.

户外空气中可吸入颗粒物对出生体重的影响

目的研究空气污染物可吸入颗粒物(PM10)对新生儿出生体重的影响。方法利用某地所有助产机构的2003～2005年围产保健数据和2002～2005年该地区各空气污染监测点监测的每日可吸入颗粒物(PM10)浓度数据,根据末次月经和分娩日期计算每位产妇孕期暴露于可吸入颗粒物(PM10)的水平,从而分析孕期接触可吸入颗粒物(PM10)对新生儿出生体重的影响。结果不同的胎儿性别、母亲年龄、母亲职业、母亲原地址、孕期高危情况、孕次分组间出生体重有显著性差异;在不同孕期,<67.6μg/m3、67.6～162.4μg/m3和>162.4μg/m3的3个可吸入颗粒物(PM10)暴露组间出生体重有显著性差异。多元线性回归分析显示,可吸入颗粒物(PM10)的浓度每增加10μg/m3,新生儿出生体重会减少2.2～2.7g。结论影响新生儿出生体重的因素有很多,其中户外空气中较高可吸入颗粒物(PM10)污染是一个重要因素,与新生儿低出生体重有关。

煤矿区大气污染与儿童呼吸道疾病住院人数的时间序列分析

目的评价神木县大气污染与儿童呼吸道感染住院人数的关系。方法收集2009年11月至2012年10月间神木县的气象因素(气温、相对湿度)和环境因素:二氧化硫(SO_2)、二氧化氮(NO_2)和可吸入颗粒物(PM10),以及16岁及以下儿童的住院资料。利用SAS 9.3对气象、环境因素和住院人数资料进行描述性分析,并判断主要污染物。利用R 3.0.1统计软件的建立Poisson回归的广义相加模型,引入大气污染物浓度及气象因素拟合线性模型,并考虑其滞后效应,评价主要大气污染物对儿童呼吸道感染住院的相对危险度。结果神木县的首要污染物为PM10,PM10与空气污染指数(API)的相关系数为0.917,P<0.01。在控制了长期趋势、"星期几效应"、气象因素及其它污染物的影响后发现,首要大气污染物PM10浓度每上升10μg/m^3时,每日呼吸道感染住院患儿的上呼吸道相对危险度(RR)及其95%可信区间(95%CI)为1.002(0.996~1.007),t=0.589,P=0.556;下呼吸道为1.000(0.995~1.005),t=-0.007,P=0.995。当日或滞后1~10日内PM10浓度变化均不能显著改变儿童上、下呼吸道感染的住院率。结论神木县首要污染物PM10浓度变化对儿童上、下呼吸道感染的住院情况无明显影响。

北京市大气静稳型重污染的印痕分析

2004年10月1—10日,北京出现了一次典型的大气静稳型重污染过程。利用印痕(footprint)分析方法,结合主要污染物PM10的逐时浓度监测数据,对这次静稳型重污染过程及其影响源地进行分析。结果表明:1)重污染过程中PM10浓度的日变化特征有明显改变,下午和晚上出现高浓度;2)北京地区PM10浓度的水平分布总体呈"南高北低"形势;3)重污染发展阶段伴随着印痕分布区域不断朝偏西南方向延伸的过程,延伸区域达100～200km,反映西南方向源区对这次重污染的明显贡献。

基于大连市MODIS数据的气溶胶光学厚度与PM2.5和PM10的相关性分析

本文根据MODIS数据,利用6S模型和暗像元法反演大连地区的气溶胶光学厚度,统计各监测站的PM2.5与PM10的质量浓度,利用数学模型进行二者之间的相关分析。通过分析发现在非极端天气下,AOD和PM2.5、PM10有良好的线性关系。通过MODIS进行颗粒物监测,弥补了监测站点密度小的局限性,对环境污染监测及防治开辟了新的方法。

高架下街谷内可吸入颗粒物扩散状况的测量

为了对有高架路覆盖的街谷内可吸人颗粒物的扩散规律进行研究,对不同的高度、大气温度、植被覆盖程度以及有无高架桥的情况下可吸入颗粒物的扩散情况进行了实测。结果表明:街谷内沿高度方向可吸入颗粒物浓度先逐渐减小,超过高架路面高度后突增;随着大气温度的升高,街谷内颗粒物浓度逐渐降低。建筑物附近植被覆盖程度越大,对于三层楼以下的建筑物起到的阻挡作用越显著。

小波变换在大气污染物时间序列分析中的应用

以西安市PM10日平均浓度时间序列为例,根据小波分析的基本原理,应用小波变换的时频局部化功能,对大气污染物时间序列的变化进行了分析,清楚地给出了大气污染物的年变化趋势及突变特征。这些特征对大气污染物的治理、预报和控制具有十分重要的实际意义。研究结果表明,将小波变换应用于大气污染物时间序列的分析是可行的。

公共建筑集中空调系统过滤器选型方法——图解法

空气过滤器是控制室内颗粒物污染的主要设备,但工程设计中仍然存在诸多问题。为了方便设计人员进行空气过滤器选型与校核计算,利用理论计算与工程实际相结合的方法,给出了部分公共建筑典型工况下主过滤器效率计算的图解法。介绍了该图解法的具体使用步骤与使用方法,并分析论证了选型计算的合理性。最后利用一个工程实例展示了其应用的可行性。

空气污染物对出生体重影响的研究

目的研究空气污染物可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(SO_2)、二氧化氮(NO_2)对新生儿出生体重的影响。方法收集了广东某地2003—2005年分娩时孕满37周的围产数据。调查的因素包括产妇的年龄、职业、文化、出生地、是否有准生证、孕周、是否有高危因素、末次月经时间、分娩日期、孕次、产次;产妇丈夫的职业、文化;新生儿的性别、出生身高、体重。用2002—2005年的空气污染数据估计暴露水平。结果性别、母亲年龄、母亲职业、母亲原地址、孕期高危情况、孕次、是否有准生证分组,出生体重组间差异有统计学意义;不同孕期PM10、SO_2、NO_2暴露分组之间出生体重差异有统计学意义。多元线性回归分析显示可吸入颗粒物PM10、SO_2、NO_2浓度每增加10μg/m^3,出生体重分别减少1.90～3.94 g、1.65～2.73 g、2.70～3.76 g。结论空气污染物与低出生体重有关,空气污染对妊娠结局的影响值得关注。

荷电雾滴蒸发过程中雾滴的粒径及粒子数密度变化

为研究蒸发对荷电雾滴粒径与粒子数密度的影响,以电称低压冲击器(electrical low pressure impactor,ELPI)作为测试仪器,通过实验的方法系统测试了荷电与未荷电雾滴蒸发过程中PM10雾滴的粒径及粒子数密度变化。结果表明,无论雾滴荷电还是未荷电,水量不变、不同雾化气压下产生的雾滴经过蒸发段后以中值粒径(D50)0.2μm以下的颗粒为主,其粒子数密度均呈单峰分布,峰值处雾滴中值粒径为0.07μm;随着雾化气压的升高,未荷电时测点处的雾滴总粒子数密度逐渐增加,荷电后测点处的雾滴总粒子数密度先增加后减小;雾滴荷电后经过同样的蒸发过程,各级粒径对应的颗粒粒子数密度均明显减少,仅为未荷电时对应粒子数密度的20%～40%。