中国不同区域大气气溶胶化学成分浓度、组成与来源特征

为获得中国不同区域大气气溶胶化学组成的总体"图景",进一步探讨污染治理方向,需要分区域评估其化学成分浓度水平、组成与来源特征。通过对近地层中国内陆大气气溶胶中6种主要化学成分(硫酸盐、硝酸盐、铵、有机碳、黑碳和矿物气溶胶)至少有1 a观测研究的评估分析,获得不同区域气溶胶化学成分质量浓度水平与组成的评估结果,认识到在气溶胶污染最严重的4大区域(即北京以南的华北与关中平原区域、以长三角为主体的华东区域、以珠三角为主体的华南区域以及四川盆地)的PM_(10)中矿物气溶胶(所占比例在20%38%)、硫酸盐(14%-24%)、有机碳(11%-18%)是3个主要组分;其中华北与关中平原气溶胶污染在中国最重,硫酸盐浓度在35—47μg/m~3(远高于北京(13—18μg/m~3))、有机碳28—45μg/m~3(约是北京(19—22μg/n~3)的1.8倍)、硝酸盐19—22μg/m~3(约是北京(9.9—12μg/m~3)的2倍)、铵14—16μg/m~3(仍然比北京(6.2-8.4μg/m~3)高1倍),黑碳在北京和北京以南城市的浓度差别不大(9.1—12μg/m~3)。这其中燃煤对硝酸盐和有机碳气溶胶的贡献超过50%,农业活动是铵的最重要来源。华东、华南和东北城市区域气溶胶化学成分浓度水平与北京相近,但四川盆地城市站各组分浓度均高于北京,污染较重。西北兰州城市站,除了黑碳浓度低很多、硝酸盐浓度稍高外,其他气溶胶化学成分浓度水平与北京相当。西北偏远区域沙漠站点,各种气溶胶化学成分的浓度都要远低于北京。青藏高原和云贵高原城市站气溶胶化学成分浓度与北京相比也明显偏低。不同区域气溶胶化学组成分析显示,燃煤、机动车、城市逸散性粉尘和农业活动是4个最需要关注的污染源,加强除发电行业外的燃煤脱硫,进一步消减燃煤氮氧化物、一次有机碳和挥发性有机物排放,并有效减少农业活动排放到大气中的氨,更有效限制硫酸盐和硝酸盐的形成是已有大气污染治理对策基础上,未来应特别关注的控制方向。     

Chemical characterization of submicron particles during typical air pollution episodes in spring over Beijing

2012年春季北京经历了罕见的连续污染过程,本研究着眼于霾及沙尘污染事件,对比探讨了两典型污染事件中亚微米细颗粒物(PM_1)化学组分的差异。结果表明:霾事件中,PM_1硝酸盐增长最为明显且所占比重最大,硝酸盐在PM_1浓度迅速增加,其中1质量浓度的平均占比为32.2%,最大可达42%,这与其它季节霾污染特性显著不同,二次无机气溶胶(硝酸盐,硫酸盐,铵盐)增长明显,平均质量浓度为55.1±23.8μg m~(-3),PM_1有机气溶胶所占比重1的质量贡献为66.5%。沙尘污染事件的化学组分特性与霾事件显著不同,最大,PM_1浓度为8.9±5.4μg m~(-3),二次无机气溶胶质量浓度较低,且仅1平均质量贡献为64.0%,平均占PM_1气污染控制策略的制定需依据气溶胶的特点及形成机理有1质量浓度的34.0%。本研究表明,空针对性进行。     

2014-2017年华北平原PM_(2.5)组分消光与能见度对比研究（英文）

华北平原大气污染与低能见度状况一直是人们关切的问题.本文通过分析2014-2017年PM_(2.5)化学成分的浓度和消光效果,研究了华北平原典型城市保定市的大气污染特征.结果表明,PM_(2.5)分的年均浓度显示下降趋势,水溶性无机离子,碳质气溶胶和金属元素分别减少了11μg m~(-3),23μg m_(-3)和1796 ng m_(-3).NH_4~+,NO_3~-和SO_4~(2-)是PM_(2.5)污染的主要污染物,三者之和占总离子浓度的82.9%.基于IMPROVE方程对细颗粒物进行重构,在观测期间PM_(2.5)质量浓度平均为93±69μg m~(-3),春季,夏季,秋季和冬季的消光系数分别为373.8±233.6 M m~(-1)±,405.3±300.1 M m~(-1),554.3±378.2 M m~(-1)和1005.2±750.3 M m~(-1).硫酸铵,硝酸铵和有机物对消光的贡献最大,不同季节下占比达55%～77%.通过PM_(2.5)组分进行重构,利用IMPROVE算法计算得到Rbsca,用能见度测量值转换得到Vbsca,二者具有较高的相关性(r2=0.84);但存在Vbsca的高值被低估,Vbsca的低值被高估的现象;特别是当Rbsca 1123 M m~(-1)(对应能见度约小于2.0 km)时,Vbsca的值被低估了17.6%.高浓度PM_(2.5)和高湿度对IMPROVE算法结果有显著的影响.     

西安新颗粒物生成事件与PM_(2.5)污染形成关系

利用中国气象局秦岭气溶胶与云微物理野外科学试验基地扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS, scanning mobility particle sizer, Model 3034)观测的2017年11月1—30日颗粒物粒径谱数据,给出西安9次新颗粒物生成(new particle formation, NPF)事件的统计特征,并结合3次PM_(2.5)污染过程,讨论NPF事件与西安PM_(2.5)污染的可能关系。结果表明:(1)NPF事件一般发生在中午到下午,新颗粒物生成后峰值粒径增长速率平均值为5.1±1.8 nm·h~(-1),凝结核模态颗粒物数浓度的最大净增长量(net maximum increase in nucleation mode particles number concentration, NMINP)平均值为0.63×10~4 cm~(-3),NPF事件不仅增加了大气中凝结核模态颗粒物数浓度,还增加了爱根核模态和积聚模态颗粒物数浓度;NPF事件有67%存在粒径的持续增长,其中3次事件峰值粒径增长最为显著,最大值增长至175 nm附近。(2)NPF事件发生后,大气中PM_(2.5)质量浓度随颗粒物峰值粒径增大呈增高趋势。(3)3次NPF事件到PM_(2.5)污染过程中PM_(2.5)质量浓度与峰值粒径、积聚模态颗粒物数浓度和凝结汇均呈现指数正相关关系,当峰值粒径为100～120 nm时,PM_(2.5)质量浓度高于75μg·m~(-3),积聚模态颗粒物数浓度持续高于其他两个模态颗粒物数浓度,出现PM_(2.5)污染。     

北京南郊观象台β射线法和TEOM法PM10质量浓度比对观测的相关分析

利用北京南郊观象台2016年3月1日-2017年2月28日β射线法与TEOM法观测的PM_(10)质量浓度观测数据,通过t检验、线性回归和相关分析等方法对两种方法观测的小时、日、周、月、季等数据进行相关性分析。结果表明:两种方法观测的PM_(10)小时平均质量浓度总体的线性回归方程相关系数R~2为0.870;在低浓度范围(PM_(10)50μg·m~(-3))时二者为微弱相关(R~2=0.073);中等浓度范围(50μg·m~(-3)≤PM_(10)350μg·m~(-3))时二者为低度相关(R~2为0.257～0.346);高浓度范围(PM_(10)≥350μg·m~(-3))时二者为高度相关(R~2=0.686)。二者日平均PM_(10)质量浓度数据总体的R~2为0.929;二者PM_(10)质量浓度小时数据周相关系数为0.598～0.980。二者月平均PM_(10)质量浓度数据间的相关系数为0.628～0.976;二者季节的R~2为0.627～0.944,呈现冬季的秋季的春季的夏季的。由此可发现,两种观测方法观测的PM_(10)质量浓度的结果总体呈显著性的线性相关关系,且浓度越高,相关性越强。     

长三角地区城市O_3和PM_(2.5)污染特征及影响因素分析

O_3和PM_(2.5)是影响长三角地区空气质量的主要污染物。利用2016年33个城市大气环境监测站6项污染物的小时浓度及4个省会城市的气象数据进行统计分析,研究了该地区O_3和PM_(2.5)浓度的时空分布特征及其影响因素。结果表明:长三角地区O_3年平均浓度为50～73μg·m~(-3),平均为61μg·m~(-3);除芜湖和宣城外,其余31城市均存在不同程度的超标状况,超标率为0.34%～18.86%,平均为5.68%。O_3在5月和9月达到浓度高值;四季O_3日变化均呈单峰型,峰值出现在15∶00,夏季O_3峰值浓度最高值为157μg·m~(-3)。O_3浓度沿海城市整体高于内陆城市;夏季宿迁—淮安—滁州片区O_3污染较重。O_3与NO_2、CO显著负相关,且与NO_2相关性较强;O_3与气温、日照时数显著正相关,与相对湿度、降水呈负相关。PM_(2.5)年平均浓度在25～62μg·m~(-3)范围内,平均为49μg·m~(-3);各城市均出现PM_(2.5)超标,滁州PM_(2.5)超标率最大,为23.91%。PM_(2.5)在3月和12、1月达到浓度峰值;其日变化呈双峰型,09∶00—10∶00和22∶00—23∶00达到峰值。冬季徐州PM_(2.5)浓度最高,为102μg·m~(-3)。PM_(2.5)与NO_2、CO、SO_2、PM_(10)显著正相关,与气温、风速、降水负相关。     

香河地区亚微米气溶胶粒子尺度谱分布特征

为了解香河地区气溶胶尺度谱的基本特征,自2012年5月起,利用扫描电迁移率粒径谱仪(SMPS)对河北香河地区的亚微米(13.8~723.4 nm)气溶胶尺度谱分布进行了近2 a的测量。基于该数据集,分析了气溶胶尺度谱的季节变化和日变化特征及气象要素对气溶胶浓度的影响。结果发现,观测期间埃根核模态(20.0~100.0 nm)、积聚模态(100.0~723.4 nm),以及总的气溶胶数浓度、表面积浓度和体积浓度均值分别为7.0×103cm~(-3)、7.5×103cm~(-3)、14.9×103cm~(-3)、1125μm2·cm~(-3)和50μm~3·cm~(-3)。香河地区积聚模态的粒子数浓度接近华北地区其他污染测站的结果,但高于发达国家的测值。冬季气溶胶的平均浓度最高(18.1×10~3cm~(-3)),而春季最低(12.3×10~3cm~(-3))。不同季节,气溶胶的数谱分布主要为单峰分布,平均峰值直径约为105 nm。气溶胶浓度的日变化受机动车排放的影响显著,存在早晚两个高值中心,分别出现在早上的06:00—09:00和晚上的19:00—21:00。风速、风向对气溶胶数浓度的影响较大,低风速(2 m/s)和南风条件,尤其是吹西南风时,气溶胶浓度的增加显著。     

北京PM1中的化学组成及其控制对策思考

通过分析北京城区2007年夏季和秋季、2008年冬季和春季4个季节PM₁中硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物和黑碳等气溶胶化学组成,结合对我国及全球主要区域PM₁₀中上述气溶胶组分及矿物气溶胶组成的评估,发现因受干旱区产生的沙尘和城市逸散性粉尘的共同影响,整个亚洲大陆,尤其是我国的矿物气溶胶浓度与欧美国家城市区域气溶胶总和的平均值相当或更高。我国在重视控制PM_2.5等细粒子污染的同时,不应忽视对PM_2.5~PM₁₀之间粗粒子的控制力度;北京城区春、夏、秋、冬的PM₁平均质量浓度分别约为94,74,66 μg·m-3和91 μg·m-3,全年平均约为81 μg·m-3,其中有机物气溶胶约占41%,硫酸盐占16%,硝酸盐占13%,铵盐占8%,黑碳和氯化物分别占11%和3%,细矿物气溶胶约贡献7%。对于PM_2.5污染的控制,关键是消减PM₁中主要气溶胶粒子的排放与转化,其中对有机物的控制更为重要,尽管对于北京而言进一步污染控制的难度已经很大。从科学上来说,即使我国的控制措施能百分之百实现,也很难稳定地达到欧美国家的空气质量水平,因为我国本底矿物气溶胶的浓度较高。应进一步评估各项控制措施的适用性,并制定考虑我国人群健康状况的PM_2.5空气质量标准。     

阿克达拉大气本底站臭氧浓度变化特征分析

利用阿勒泰平原地区阿克达拉大气本底站2010年1月1日—2016年12月31日的臭氧质量浓度数据与PM_(10)等相关气象资料相结合,对臭氧质量浓度的日、周、月、季节、年变化特征以及影响臭氧浓度变化的主要因素进行了分析。结果分析表明:臭氧每小时平均质量浓度日变化规律呈显著单峰型,夜晚的变化较小,白天变化较大,01:00前后达到最小值,16:00左右达到峰值;臭氧每日平均质量浓度变化不具有较为明显的"周末效应"现象,峰值出现在星期六,日平均质量浓度为63.2μg·m~(-3),最低值出现在星期一,日平均质量浓度为60.0μg·m~(-3),日平均质量浓度最高值和最低值仅相差3.2μg·m~(-3);臭氧月平均质量浓度最高出现在2014年5月,为85.1μg·m~(-3),最低月平均质量浓度出现在2015年11月,为32.2μg·m~(-3);春、夏季臭氧质量浓度较高,秋季和冬季明显低于春季和夏季;2010—2016年臭氧浓度趋势线整体呈下降趋势,其中2012—2014年臭氧浓度连续月变化有明显的单峰型年度变化规律;臭氧浓度与PM_(10)质量浓度变化具有明显的逆向变化趋势,同时存在时间变化上的延迟性,并且臭氧的浓度变化早于PM_(10)质量浓度的变化。     

本溪市大气颗粒物变化特征及其与气象要素的关系

利用2014年本溪市大气颗粒物质量浓度监测资料和风速、气温、相对湿度、气压等常规地面气象要素观测资料,分析了本溪地区大气颗粒物质量浓度的月、季变化特征及其与气象要素的相关性。结果表明:2014年7月和10月本溪市大气颗粒物质量浓度较高,5月和9月大气颗粒物质量浓度较低,6月和11月大气颗粒物质量浓度比值较高。夏季PM10质量浓度较低,平均浓度为115.1μg·m~(-3);冬季PM_(2.5)和PM_(1.0)质量浓度较高,平均浓度分别为99.5μg·m~(-3)和86.1μg·m~(-3)。春季和冬季平均风速与大气颗粒物质量浓度的相关性最好,夏季和冬季相对湿度与大气颗粒物质量浓度的相关性最好。当ρ(PM_(2.5))≥200.0μg·m~(-3)时,ρ(PM_(2.5))与平均气温呈显著的正相关关系,相关系数为0.5288,ρ(PM_(2.5))与相对湿度的相关系数也高达0.6981,高温、高湿和小风等气象条件是本溪地区大气颗粒物高质量浓度事件发生的有利气象条件。     

冬季南京北郊大气气溶胶中水溶性阴离子特征

2009年冬季在南京北郊进行24 h采样,运用离子色谱法研究大气PM₁₀中水溶性阴离子的分布特征。结果表明:PM₁₀中阴离子的平均总质量浓度在白天和夜间分别为658.21、622.84 μg/m³;PM_2.1则分别为337.86、319.97 μg/m³,阴离子主要存在于细粒子中;主要水溶性阴离子均为SO₄^2-,且海盐对南京北郊大气PM₁₀和PM_2.1中的SO₄^2-质量浓度影响很小。SO₄^2-、Cl^-和F^-粒径谱分布相似,均呈双模态;NO₃^-和NO₂^-主要呈现单模态。SO₄^2-与NO₃^-、F^-与NO₃^-、SO₄^2-与Cl^-的相关系数均大于0.8,相关显著,说明其存在一定的同源性。NO₃^-/SO₄^2-的平均值在白天、夜间分别为0.058 2、0.048 4,说明南京北郊大气污染以固定源为主。分析NO₃^-、SO₄^2-前体物的转化率知道,采样期间SOR和NOR的平均值均大于10%,即SO₄^2-部分来源于SO₂的二次转化,而不是单一来源于一次污染物。     

2019年广西临桂微下击暴流和广东湛江龙卷现场灾情调查对比分析

2019年3月21日21:13广西桂林市临桂区国家气象观测站测得60.3 m·s^-1的瞬时极大风速,2019年4月13日14:11广东湛江市徐闻县下属和安镇镇政府自动气象站测得50.7 m·s^-1的瞬时极大风速,两地均出现比较明显的风灾。通过分析监控视频、无人机航拍资料、现场勘察和走访目击者,获得如下结论:21:09—21:14临桂国家气象观测站及周边区域的风灾过程是一次EF2级微下击暴流,时间尺度大于6 min,空间尺度约为1.6 km×2.0 km,属于α小尺度(400~4000 m)微下击暴流,其中包含7个β小尺度(40~400 m)微下击暴流;灾害现场呈现出受灾区域的纵横比小、灾情不连续和树木倒向有明显辐散的特征。14:09—14:15广东湛江徐闻的风灾过程是一次EF3级的强龙卷,持续时间约为7 min,龙卷路径长约为3.2km,宽约为30~280 m,监控视频显示在龙卷发生地附近出现了持续时间极短的旋转性大风。相对于临桂微下击暴流,龙卷灾害现场具有风灾破坏带纵横比大、灾情连续和多处树木倒向呈现辐合的特征。     

2003年夏季中国地区降水的模拟研究

利用NCEP／NCAR大尺度再分析资料和区域气候模式RegCM-NCC，模拟了2003年夏季（6～8月）中国地区的降水和土壤含水量的分布。结果表明，RegCM-NCC较好地模拟出江淮地区的洪涝，但是对江南和华南发生的严重伏旱的模拟不明显；模式模拟的土壤含水量能够较好地反映不同地区的降水和洪涝状况，包括江淮地区的洪涝和江南、华南发生的严重伏旱；江淮地区前期高土壤含水量及后期强降水是该地区洪涝形成的重要因素。     

柳州盛夏一次下击暴流特征分析

2021年8月3日柳州市出现一次伴有短时强降水和下击暴流的强雷暴大风天气过程。利用观测资料以及柳州自动站分钟级数据、雷达、风廓线等资料，对此次过程中下击暴流的成因进行分析。结果表明：①此次过程是在大陆高压与热带辐合带间中低层为一致东北气流的背景下，弱垂直风切变与强不稳定能量、深厚干空气源、近地面的干绝热递减等有利环境条件下，由地面中尺度辐合线抬升触发的。②下击暴流初始回波具有脉冲风暴特征，之后发展成多单体风暴；下击暴流发生前有反射率核心下降，低层入流及中层径向辐合增强等特征，其垂直结构表现为低层辐散、中层辐合、中高层辐合旋转。③地面大风出现前风廓线雷达风场有明显高空动量下传和低层风速减小，大风出现在低层风速开始增强时刻，早于低层风速最强时。④下击暴流的产生与降水粒子的拖曳作用和负浮力有关；地形作用使得强对流回波沿地形运动，且下坡地形与峡谷效应对极端大风的形成有叠加作用。     

2007年中国气候概况

2007年,中国年平均气温较常年偏高1.3℃,为1951年以来最暖的一年;平均年降水量接近常年.年内,我国气象灾害频发,淮河流域夏季发生特大暴雨洪涝,北方出现罕见秋雨;江南、华南发生五十年一遇特大秋旱;热带气旋登陆多、时间集中,损失接近常年,但死亡人数少;辽宁、山东初春遭遇强暴风雪(雨);局地强对流天气频发,雷击灾害伤亡重;春季北方地区沙尘天气少,出现时间集中.总的来看,2007年我国干旱面积偏大,暴雨洪涝损失重,城市内涝频发,雷击灾害伤亡多.     

鄂尔多斯地区降水天气过程预报方法

鄂尔多斯素有"十年九旱、年年春旱"之称,降水量是影响当地工农牧业生产的主要因素,根据鄂尔多斯多年的降水资料,找出其降水的季节分布规律,尽可能作准降水预报,为工农牧业生产及党政决策提供参考。     

中国酸雨研究综述

回顾了我国开展酸雨研究以来所取得的各方面研究成果,主要包括酸雨的定义、空间分布特征、化学特征、影响酸雨pH值的因素、酸雨对生态社会的影响以及酸雨控制的对策和方法6个方面。研究表明,海洋降水pH值以4.8、内陆降水以5.0作为酸雨的界限更为合理;我国酸雨空间分布存在明显的地域差异,南方酸雨比北方严重,且以城市为中心分布;我国降水中总离子浓度很高,酸雨是典型的硫酸性酸雨,降水酸度与(SO42- NO3-)/(NH4 Ca2 )的浓度比值有着高度的正相关;酸雨的形成不仅仅取决于酸性物质的排放,还与酸性物质的迁移和扩散、土壤的性质、大气中的氨、大气颗粒物及其缓冲能力和气象条件有关;酸雨对生态系统、建筑物和人体健康都造成了严重危害,我国酸雨还有进一步加重的趋势,因此必须进一步加强和发展酸雨控制的对策和方法。     

新疆夏季降水偏多（少）同期环流特征分析

利用美国ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ全球网格点再分析资料,从大气环流角度系统地分析了１９７９～１９９５年夏季（６～８月）新疆出现降水偏多或偏少时北半球范围内平流层下部（１００ｈｐａ）和对流层中部（５００ｈｐａ）的平均环流形势。结果表明新疆夏季降水偏多或偏少同期具有各自较为显著的环流特征;最后选取１９９６年夏季和１９９８年夏季两个典型个例加以补充说明。     

辽宁中部城市群夏季大气能见度的观测研究

利用2009年6—8月辽宁中部4个城市的观测资料,分析了辽宁中部城市群夏季的季、月、日能见度分布,并探讨了能见度的日变化特征及其影响因子。结果表明:辽宁中部城市群内各城市夏季大气能见度月际变化趋势基本一致,天气系统和大气环境比较均一,具有明显的区域性特征;各城市大气能见度日变化呈明显的单周期谷、峰形分布,06时前后能见度最差,15—16时最好;大气细粒子、水汽和风速都对城市群能见度有一定的影响,其中,大气细粒子是主要影响因子;城市群夏季的低能见度时次,仅有一小部分是由轻雾引发的,而大部分则是由霾天气造成的。     

秦岭地区秋季降水的气候特征分析

利用1961-2005年观测资料和NCEP/NCAR再分析资料, 对秦岭邻近地区秋季(9-10月) 降水的气候特征及其与大气环流关系进行分析,结果表明:秦岭地区秋季降水具有明显年代际变化特征, 1960s后期、1970s和1980s初秋季多雨,而1950s和1960s初前期、1980s中后期和1990s秋少雨, 2000年以后秋季降水略有增多.秦岭地区秋季雨涝年环流特征是高原北侧高空西风急流偏强,乌拉尔山长波脊稳定,西大平洋副热带高压位置偏西,强度偏强,对流层低层东南风气流和西南风气流为秦岭地区输送了大量水汽;而少雨干旱年则高空高原北侧西风急流偏弱,秦岭地区受青藏高压控制或西北气流控制,与东亚冬季风相联系的偏北气流阻断了偏南气流的水汽输送.