沿海城市秋季大气甲醛污染来源及其环境影响

基于大气综合观测站的气态污染物(HCHO、O_(3)、PAN、CO、NOx、异戊二烯)及气象要素(温度、湿度、风速、风向)等在线观测数据,研究沿海城市厦门秋季大气HCHO的时间变化特征及其关键影响因子,利用多元线性回归分析方法定量识别HCHO的主要来源,并估算HCHO对·OH生成的贡献.结果表明:HCHO平均浓度为(3.15±1.40)×10^(-9),范围为(0.55~7.96)×10^(-9),呈现明显“单峰”日变化特征,峰值出现在13:00左右.HCHO与O_(3)、PAN显著正相关;温度、湿度和UV是影响HCHO浓度的主要气象因素,强辐射、高温、低湿、低风速和西南风的条件促进了厦门大气HCHO的二次生成.HCHO小时光解量(PHCHO)范围为(0.01~3.02)×10^(-9)/h,平均PHCHO为0.61×10^(-9)/h,同时,大气HCHO光解成稳定分子H2和CO的速率是光解成自由基H·和HCO·速率的1.1~1.6倍.观测期间大气HCHO来源主要包括二次生成(39.2%)、一次排放(26.6%)和背景源(34.2%);白天HONO光解、O_(3)光解和HCHO光解的平均·OH生成率分别为1.86×10^(-9)/h、1.11×10^(-9)/h和0.70×10^(-9)/h,P(OH_HCHO)占总·OH生成率的10%~21%.

柴油车尾气氧化催化剂硫磷中毒研究进展

柴油车尾气氧化催化剂(DOC)是柴油车污染物排放后处理系统的重要组成部分,主要作用是有效去除未完全燃烧产生的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC),并将部分一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO_(2)),促进后续柴油颗粒捕集器(DPF)再生和氨选择性催化还原(NH_(3)-SCR)反应。但在实际运行时,处于整个后处理系统最前端的DOC不可避免地会受到柴油以及润滑油中硫化物和磷化物的毒化,从而影响催化剂后处理的净化效率。本文从硫磷对DOC催化性能的影响、硫磷中毒机制和缓解硫磷中毒策略3个方面详细综述了DOC催化剂硫、磷及硫磷复合中毒的研究进展,并针对DOC硫、磷中毒的科学研究与实际应用之间存在的差距,展望了未来抗硫磷中毒DOC催化剂的发展方向。

二氧化氮和有机硝酸酯测量技术研究进展

二氧化氮和有机硝酸酯均是大气中非常重要的痕量气体。二氧化氮的浓度是衡量大气污染程度最重要的指标之一,同时,二氧化氮是对流层臭氧的主要来源,也是导致光化学烟雾和酸雨的重要前体物;大气中的有机硝酸酯具有低温稳定、高温易分解的特性,因此是二氧化氮的潜在源,并且对臭氧的全球分布有一定影响。因此,准确获得环境大气二氧化氮和有机硝酸酯浓度对于研究大气化学过程具有重要意义。早在20世纪五、六十年代,化学发光技术和分光光度技术就被用于环境大气二氧化氮的测量,随着技术的发展,差分吸收光谱技术、激光诱导荧光技术、可调谐二极管激光吸收光谱技术、腔衰减相移光谱技术、腔衰荡吸收光谱技术以及腔增强吸收光谱技术等纷纷被用于测量各种环境下的二氧化氮含量。对大气有机硝酸酯的准确测量在氮循环研究方面具有重要的意义。当前,有机硝酸酯的主要测量技术有气相色谱电子捕获检测以及通过热解转化为二氧化氮进行间接测量等方式。综述了国内外对环境中二氧化氮和有机硝酸酯测量技术研究现状和发展趋势,对现有测量方法的原理和优缺点进行了详细介绍和对比,并总结了各个研究方法在外场观测中的应用。

中国重型柴油车后处理技术研究进展

我国柴油车(尤其是重型柴油车)污染问题突出,亟须重点控制.为此,对我国重型柴油车后处理技术的主要研究进展进行了综述与展望.结果显示:我国自柴油车国Ⅳ标准实施以来,后处理技术已经成为柴油车尾气污染控制的必备技术.目前发展出的主要后处理技术包括用于控制CO和HC排放的柴油机氧化催化剂(DOC)、用于控制PM排放的柴油颗粒捕集器(DPF)、用于控制NOx排放的选择性催化还原技术(SCR).我国国Ⅳ和国Ⅴ阶段主要采用SCR技术路线控制重型柴油车污染排放,而国Ⅵ阶段严苛的标准要求为柴油车污染物排放控制带来巨大挑战,需要将多种后处理技术进行耦合,并且需要将后处理系统与发动机系统进行融合.除柴油车新车外,我国在用柴油车也需要有针对性地开展污染治理,主要涉及NOx和PM高效协同减排技术和排放在线监管技术.

大气HCHO光谱学探测技术研究进展

甲醛(HCHO)是一种重要的大气反应活性指示剂和城市大气气溶胶的前体物,影响着对流层中的氧化容量。此外,作为一种有毒气体,过量的HCHO还会对人体健康造成极大的危害,因而实现HCHO的痕量检测有着十分重要的意义。综述了国内外HCHO痕量探测的研究进展,对HCHO的探测方法特别是光谱学探测方法,从探测原理、探测谱线以及光源的应用等多方面进行了详细的介绍。此外,对比了几种典型的HCHO标定装置,并从探测灵敏度、响应度、选择性、成本以及集成化等多个方面对不同痕量HCHO光谱学探测技术进行了分析与总结,最后对不同探测技术的外场测量应用进行了介绍。

多轴差分吸收光谱技术对冬季大气HONO垂直分布特征研究

HONO作为大气OH自由基的前体物和重要贡献源,影响着大气中污染物的氧化降解,控制着对流层大气的自净能力,对灰霾和光化学烟雾形成起到重要作用,同时受污染排放特征、垂直传输和混合、非均相反应和大气光氧化等影响,HONO具有明显的垂直分布特征,因此探究大气中HONO的垂直分布特征对于了解大气灰霾和光化学污染的形成和控制都十分重要。MAX-DOAS作为一种被动遥感技术,能够快速有效地获取大气中污染物的立体分布特征。采用MAX-DOAS仪器对合肥市科学岛2017年12月冬季大气HONO和NO_(2)进行了立体探测,通过基于最优估算的气溶胶和痕量气体廓线反演算法PriAM获取了两种气体的垂直分布特征。研究结果表明,在观测期间NO_(2)在近地面10 m内体积混合比(VMR)和垂直柱浓度(VCD)的范围分别在0.51×10^(11)~20.5×10^(11)molecules·cm^(-3)和6.0×10^(15)~5.5×10^(16)molecules·cm^(-2),在垂直方向上其浓度主要集中在1 km内,且在近地面浓度混合均匀。HONO的VMR和VCD分别在0.03×10^(10)~5.1×10^(10)molecule s·cm^(-3)和3.5×10^(14)~7.0×10^(15)molecules·cm^(-2)之间,浓度高值出现在100 m内,浓度随高度的升高而明显下降。通过对HONO和NO_(2)的对比发现,HONO/NO_(2)比值在0.17%~16.0%(VMR)和1.0%~25.0%(VCD)之间,表明研究期间HON O主要来自于NO_(2)的转化。对冬季一次典型污染过程(2017.12.26—2017.12.31)分析,HONO/NO_(2)的比值大于5%,且HONO的浓度值升高(大于0.26×10^(11)molecule s·cm^(-3)),表明污染条件下NO_(2)向HONO的转化作用变强。结合风场信息研究发现,污染期间研究区域的NO_(2)和HONO浓度受到合肥市城区、安徽北部和西北部地区传输的影响。

基于成像差分吸收光谱技术探测合肥市大气边界层NO2斜柱浓度分布研究

近年来,中国经济发展迅速,工业化程度越来越高,大气环境污染问题加剧,严重影响人民的日常生活,因此对大气污染物的实时监测研究尤为重要。城市边界层大气中各类污染源排放的相互作用,使得其污染问题复杂多变,特别是在重污染过程中污染物在大气中的垂直分布和变化情况问题。成像差分吸收光谱(I-DOAS)技术用于对污染物空间分布的探测,国内外对该技术的研究主要基于地基扫描、机载和星载平台,因其具有长距离、多组分、高分辨同时连续实时观测的特点,观测范围可从小尺度逐渐向大区域拓展,可为分析大气环境现状提供重要数据支撑。地基成像差分吸收光谱技术一般用于对某一污染源的探测,主要研究其对城市大气边界层污染物分布的探测方法,其中介绍了基于比尔-朗伯定律的差分吸收光谱(DOAS)原理,分析了基于"推扫"方式的成像系统的成像原理,并且以大气中常见污染物NO2为例,2018年6月12日在合肥市科学岛开展对边界层大气NO2的成像遥测实验,将多芯光纤束前端与紫外镜头耦合,后端连接光谱仪狭缝,紫外镜头搭载于二维转台电机上,设置二维旋转电机合适的仰角,水平方向上从0°旋转至90°,观测区域中主要包括郊区,电厂区和城市区三个典型区域。选择天顶太阳光谱作为参考谱,将测量光谱、参考谱进行相应多通道光谱合并及提取,每采集一次可获得相对应的38条光谱。使用DOAS反演方法对所有测量光谱进行数据反演,得到38×90组NO2的差分斜柱浓度(DSCD),并根据观测角度的几何模型,将浓度信息与空间维上的像元相匹配,按照扫描方向进行依次插值重构,扣除复杂背景后,获得合肥市边界层NO2差分斜柱浓度的二维分布图像,并且与当天同时进行实验的MAX-DOAS观测数据作对比,两者在郊区、电厂区和城市区的相关系数分别为0.86,0.87和0.83,结果表明该系统能够有效获取城市边界层大气污染物浓度分布信息。

基于后向轨迹的平潭大气污染输送来源研究

利用全球资料同化系统(GDAS)数据和拉格朗日混合单粒子轨道(HYSPLIT)模式,分析了2016年12月至2017年11月平潭不同季节和O3超标日的气流后向轨迹。结合聚类分析和平潭空气监测数据,分析各季节不同气流类型对污染物浓度的影响,利用潜在源贡献因子(PSCF)法和浓度权重轨迹(CWT)法分析O3污染潜在源区。并以2017年4月28-30日平潭O3污染为例研究O3污染过程。结果表明:影响平潭的气团来源季节差异性较大,受内陆地区气流影响时O3浓度明显高于受海洋型气流影响。平潭O3潜在源区主要集中在江苏、上海,其次为江西及福建内陆。江西中部、福建中北部及沿海地区的污染物外来输送对2017年4月28-30日期间平潭O3污染具有一定的贡献。可见,加强大气污染区域联防联控对O3污染防治具有重要的意义。

大气中新粒子生成机制的研究进展

新粒子生成是大气气溶胶粒子的重要来源之一,对全球空气质量、气候效应和人体健康都有着重要的影响。该文综述了实际环境大气观测新粒子成核过程中使用仪器的发展变化进程和大气中新粒子成核机制以及随后增长过程的重要研究成果。目前在全球很多不同的大气环境下都观测到了新粒子生成事件发生,并通过实验室研究和模型模拟发现了一些成核和增长机制,然而尚未有统一的机制能够全面系统地解释不同环境下新粒子是如何生成和增长的。特别是中国大气复合污染条件下粒子成核和增长的机制尚不明确。开发和应用先进的监测技术,结合外场观测、实验室研究和模型模拟等研究方法,在不同环境下进行长期的全面综合观测研究,进一步探究新粒子生成和增长背后的化学机制以及新粒子对区域空气质量和全球气候变化产生的影响,是大气新粒子生成研究亟待开展的工作。

大气HO_(x)自由基湍流标定系统研究

HO_(x)(OH,HO_(2))自由基是大气中重要的氧化剂,准确测量大气HO_(x)自由基的浓度对研究大气光化学反应机理有着重要作用。气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)已广泛应用于HO_(x)自由基的外场观测,准确标定是FAGE系统准确测量大气HO_(x)自由基的重要前提。介绍了一种可以产生准确OH和HO_(2)自由基浓度的便携式湍流标定系统。该系统是基于低压汞灯产生的185 nm线辐射处于湍流状态的H 2O和O 2产生一定浓度的HO_(x)自由基。该系统中产生的自由基浓度分布均匀,适用于多种平台的系统标定。为了准确计算出湍流标定装置中产生HO_(x)自由基的浓度,分别开展了氧气和水汽吸收截面的测量。利用高精度的腔衰荡光谱(CRDS)系统测量臭氧浓度,并用冷镜式露点仪对温湿度计测量水汽的浓度进行修正,提高标定系统HO_(x)自由基浓度计算的准确度。为了便携化湍流标定系统的外场应用,快速获取标定系统中产生的HO_(x)自由基的浓度,测量了用于探测汞灯光强的光电倍增管的灵敏度因子,实现用汞灯光强代替标定系统中产生的臭氧浓度。考虑到HO_(x)自由基的活性比较高,在湍流标定系统传输的过程中会有一定的壁碰撞损失,通过改变汞灯和标定装置出气口之间的距离对HO_(x)自由基在标定系统中的壁碰撞损失进行定量测量。将搭建好的湍流标定系统应用于基于气体扩张激光诱导荧光技术HO_(x)自由基探测系统(FAGE-HO_(x))的准确标定测试,根据OH自由基在标定系统中的壁碰撞损失对FAGE系统中探测的OH自由基荧光数进行修正,实验结果表明修正后的OH自由基荧光数和OH自由基浓度之间有着良好的相关性,这说明HO_(x)自由基湍流标定系统具有很好的准确性,并且体积小方便携带,适用于外场复杂环境条件下的系统标定。

甲烷燃烧催化剂研究进展

甲烷是天然气的主要成分,广泛应用于电厂、天然气车和各种化学品合成等领域。但由于其具有强温室效应,使用过程中的甲烷泄露和排放会对环境造成重大影响。甲烷直接燃烧净化所需的反应温度高,常伴随高温副产物NO_(x)等,对环境危害较大。催化燃烧是一种更为高效清洁的处理技术,而该技术的核心是高效稳定的催化剂。文章综述了近年来国内外用于甲烷燃烧的贵金属和非贵金属催化剂研究进展。两类催化剂各有特点,其中贵金属催化剂低温活性优异,载体选择丰富,但是成本较高和易发生高温团聚成为制约其工业应用的重要原因。非贵金属催化剂成本低,热稳定性优异,但起燃温度较高,仅适用于高温工况。工业尾气中常含有大量水蒸气和微量SO_(2),为了满足长期稳定的工业应用需求,无论贵金属还是非贵金属催化剂,其抗中毒能力仍需改进提升。此外,文章总结了贵金属和非贵金属催化剂活性物种、反应机理研究进展,以及工业化应用的可行性,并展望了该领域未来可能的发展方向。

静电纺聚酰胺6/聚苯乙烯复合纳米纤维膜制备及其空气过滤性能

针对空气过滤纤维材料的过滤效率、阻力和使用寿命难以平衡的问题,采用多喷头静电纺丝技术,制备了不同直径、形貌纤维及不同纤维沉积顺序的聚酰胺6/聚苯乙烯(PA6/PS)复合纳米纤维膜,测试了复合膜的平均孔径及孔隙率,建立了纤维结构与过滤效率及阻力的构效关系;结合扫描电镜表征探讨了不同形貌、直径纤维的叠加次序对过滤寿命及细颗粒物沉积行为的影响,系统研究了过滤风速、细颗粒物尺寸对过滤性能的影响。结果表明:在5.33 cm/s的风速下,以多喷头静电纺丝方式制备的PA6/PS复合膜具有更好的抵抗风速变化的能力,在长期使用中阻力增加较缓慢,其具有93.13%的过滤效率,30.67 Pa的过滤阻力和0.0889 Pa-1的品质因子,综合过滤性能优于同等条件下H10等级(过滤效率>90%)的商业玻璃纤维过滤膜。

2017年汾渭平原东部大气颗粒物污染特征分析

高度集中的煤炭产业和繁忙的交通运输使得汾渭平原成为全国污染最严重的地区之一.利用中国环境监测总站发布的大气环境监测资料,以统计的方法分析了2017年汾渭平原东部三门峡市、运城市、渭南市、洛阳市的颗粒物质量浓度演变特征,并与北京市开展对比分析.结果表明:①2017年汾渭平原东部颗粒物污染形势较为严峻,ρ(PM2.5)年均值范围为61~75μg/m^3,高于北京市(58μg/m^3),ρ(PM2.5)/ρ(PM10)范围为0. 47~0. 57,远低于北京市的0. 66,说明汾渭平原东部一次颗粒物的贡献更为显著.②与北京市相比,汾渭平原东部重污染有效时数较长,在三门峡市、运城市、渭南市和洛阳市出现PM2.5重度及以上污染过程的时数分别占全年总时数的6. 56%、8. 91%、9. 23%和9. 10%.但由于汾渭平原东部重污染期间颗粒物质量浓度较北京市低,因此造成汾渭平原东部和北京市重度及以上污染过程中颗粒物质量浓度平均值在颗粒物质量浓度年均值中占比基本相同.③汾渭平原东部颗粒物质量浓度的周变化特征与北京市有显著区别.④重污染期间,汾渭平原东部ρ(PM2.5)和ρ(PM10)的日变化特征与ρ(SO2)相同,均呈白天高、夜间低的特征,而北京市ρ(PM2.5)和ρ(PM10)的日变化特征与ρ(SO2)相反,呈白天低、夜间高的特征,说明汾渭平原东部特殊的能源结构、边界层动力演变和局地环流造成高架点源对重污染期间污染物质量浓度的影响较显著.研究显示,汾渭平原东部应该加强重污染期间高架点源的管控.

电厂污泥掺烧过程中元素迁移特性研究

电厂污泥掺烧的重金属元素及其他有害元素被排放到大气中,会对大气环境质量和人体健康产生不利的影响。采用X射线荧光光谱仪对厦门集美区某污泥掺烧燃煤电厂掺烧入炉煤、污泥、飞灰和底灰4种固体样品中的元素水平进行测定,分析了样品中Na、Mg、Al、Si、Ca、Fe、S、K、Ti等9种常量元素,以及P、Zn、Cu、Mn、Ni、Cr、As、Pb等8种微量元素的含量,并对元素的迁移特性进行研究。结果表明,由于污泥中元素含量较普通燃煤高,导致污泥掺烧电厂飞灰及底灰中的元素含量普遍高于普通燃煤电厂。元素在飞灰及底灰中的相对富集系数也表明微量元素更容易富集在飞灰中。通过计算元素的年挥发量发现,以气体形式较大量挥发的有害元素有:S、P、Mn、Zn、Pb、Cu、Ni、As、Cr,其中Cr及S的排放浓度超过国家标准限值。这些元素的环境风险影响需引起高度重视。

北京市大兴区夏季大气中醛酮类化合物的污染水平、来源及影响

本研究采用2,4-二硝基苯肼(DNPH)涂敷硅胶柱于2018年8月至9月在北京市大兴区开展了为期32 d的大气醛酮类化合物样品采集,并利用高效液相色谱对采集样品中醛酮类化合物进行了定量分析。大兴区大气中共检测出10种醛酮类化合物,体积分数总平均值为(5.68±4.25)×10^(−9),其中甲醛、丙酮和乙醛的体积分数分别为(3.31±2.44)×10^(−9),(1.31±1.23)×10^(−9)和(0.89±0.77)×10^(−9),占醛酮类化合物总体积分数的83.89%。醛酮类化合物与CO和NOx的平均浓度日变化趋势十分相似,均呈现夜晚高白天低的日变化特征,表明燃烧源和汽车尾气可能是大兴区大气醛酮类化合物的重要来源。分别以CO和O3作为一次和二次来源的示踪物,采用多元线性回归的分析方法对大气中醛酮类化合物进行了来源分析,结果表明:大兴区甲醛和乙醛主要来自一次来源,分别占其总来源的82.02%和74.45%,而一次来源对丙酮贡献仅为42.04%。基于光化学辐射通量测定,计算了甲醛、乙醛和丙酮的光解速率及其对过氧自由基的贡献,发现这三种主要醛酮化合物在污染天的光解速率以及过氧自由基的产生速率相对清洁天可提高3—5倍,从而促进了NO向NO2转化以及O3的形成。

机载腔增强吸收光谱系统应用于大气NO2空间高时间分辨率测量

介绍了一套用于机载平台测量的非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)系统,并应用于实际大气NO_2空间分布的高时间分辨率观测.为满足机载测量中对时间分辨率的需求,系统采用离轴抛物面镜代替消色差透镜提高光学耦合效率;并运用Allan方差,对系统性能进行了分析.通过腔增强吸收光谱系统与长光程吸收光谱系统对实际大气NO_2的对比测试,两者线性相关系数R^2达到0.86.将IBBCEAS系统应用于机载平台,在时间分辨率为2 s的情况下,探测限达到95 ppt(1σ).通过机载观测,获得了华北地区石家庄等地上空对流层大气NO_2的廓线信息.

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。

基于多轴差分吸收光谱技术测量青岛市大气水汽垂直柱浓度及垂直分布

本文研究了多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)在可见蓝光波段(434.0-451.5 nm)对大气水汽垂直柱浓度和垂直廓线的反演方法.首先,针对水汽吸收峰较窄且较密的问题,采用和仪器狭缝函数卷积的方法获取适用于MAX-DOAS的水汽吸收参考截面,并采用修正系数法校正了水汽饱和吸收效应在此波段对反演的影响.其次,研究了非线性最优估算法痕量气体廓线反演算法(Pri AM算法)中气溶胶状态和先验廓线的线型对水汽反演结果的影响.结果表明,气溶胶线型变化对水汽廓线反演结果的影响可忽略,而高气溶胶状态会使反演结果差异变大,但均在廓线反演总误差范围内,这表明, Pri AM算法对水汽廓线反演仍具有适用性.采用该方法在青岛市鳌山区域站开展连续观测实验,并将观测的水汽垂直柱浓度结果和欧洲中期天气预报中心日均值数据对比, R2=0.93;将反演的水汽廓线近地面浓度与欧洲中期天气预报中心和怀俄明大学探空数据对比, R2分别大于0.70和0.66,结果表明了Pri AM算法对大气水汽廓线反演的准确性较高.最后,分析了青岛市水汽垂直分布特征:青岛市水汽主要分布在1.5 km以下.

基于多轴差分吸收光谱技术的合肥地区气溶胶观测研究

大气气溶胶的直径从几纳米到几十微米不等,对大气辐射评估、全球气候变化、当地空气质量和能见度以及人类健康都有着直接或间接影响,尤其秋冬季节是雾霾高发期,更有利于大气气溶胶的生成、转化和积累。目前,用于气溶胶信息观测的技术有很多,包括激光雷达、太阳光度计、华盖计、卫星遥感等。多轴差分光学吸收光谱(MAX-DOAS)技术是一种被动遥测式光谱设备,具有稳定、可实时连续监测等特点,可同时获取多种痕量气体的浓度信息,且能反演气溶胶光学厚度(AOD)和气溶胶廓线。介绍了MAX-DOAS反演气溶胶信息的算法,并于2017年12月至2018年1月,在合肥市科学岛开展了MAX-DOAS观测,观测方位角为0度(正北),垂直方向上从低到高扫描10个仰角;反演时取中午时段的天顶方向测量光谱作为参考光谱。在337~370 nm波段,利用QDOAS软件计算出O4斜柱浓度(DSCD),然后再利用气溶胶廓线反演算法(PriAM)反演出AOD和气溶胶消光系数(AE)。将结果与太阳光度计CE318测得的AOD做对比,小时均值和日均值的相关性系数均为0.91,结果表明MAX-DOAS在获取气溶胶信息方面具有较高的可靠性。同时,将MAX-DOAS获得的近地面气溶胶消光系数与地面站点的点式仪器测得的PM2.5浓度进行了相关性对比,日均值和小时均值线性拟合相关系数r分别为0.83和0.62,进一步验证了MAX-DOAS获取气溶胶信息的可靠性。由于冬季是雾霾的高发期, AOD值较高,选取2017年12月3日至6日的一次雾霾过程,廓线结果表明气溶胶主要分布在1.5 km以下,结合当时的风场信息及雾霾期间的气流后向轨迹图,可知此次污染是西北方向污染气团输送导致的。

天地一体化遥感监测大气污染技术进展

天地一体化遥感监测技术通过地基和卫星融合互补,成为研究大气污染来源、传输和影响的重要方法.但目前国外主导的地基和卫星遥感算法不适应国内复杂大气环境,其数据可靠性尚需验证.为进一步推动国内大气研究自主性,厘清天地一体化遥感监测技术发展现状,对相应的平台建设、算法研发及应用实例进行介绍.结果表明:①可通过地基观测网络实时连续监测大气污染物的浓度(柱总量)廓线信息,目前国内组建并运行了CNEMC空气质量监测网络和USTC地基遥感网络.②可通过紫外-可见波段卫星载荷获取全球区域尺度大气污染物的浓度(柱总量)廓线产品,GF-5搭载的EMI填补了国内该类载荷的空白,基于DOAS(BOAS)的柱总量反演算法、基于OE的垂直廓线反演算法是当下国际主流业务算法.③天地一体化遥感监测技术以高精度、广覆盖、准定位的优势得到快速发展,可为亟需解决的大气污染治理成效评估、作用机理研究、区域传输测算及精准溯源等难题提供技术支持.研究显示,天地一体化遥感监测技术需以应用化和业务化为导向,加快观测平台硬件建设,加强相关反演算法研发,深入融合多平台数据,全面推进大气遥感监测技术的立体化和系统化发展.