辽宁中部城市群主要大气污染物时空分布特征的数值模拟

利用美国第三代空气质量模式系统Models-3对2002年1月17～18日辽宁中部城市群大气污染物SO2,NO2和PM10的浓度分布进行了数值模拟,并将模拟结果与监测结果进行了对比分析。结果表明:污染物的模拟值与观测值变化趋势具有一致性,模式反映了SO2,NO2和PM10浓度的时空分布特征和变化规律,再现了污染物浓度呈波峰波谷日变化的重要特征,可用于辽宁中部城市群区域大气污染物的研究。     

南京SO2、NO2和PM10变化特征及其与气象条件的关系

利用南京市2002—2006年大气监测资料,分析了南京市大气中SO2、NO2、PM10年变化趋势及月季规律,评价了南京市空气质量状况。结果表明:5a来,SO2质量浓度呈显著上升趋势,NO2质量浓度缓慢上升,PM10质量浓度明显下降;南京市首要污染物是PM10,SO2、NO2污染较轻;3种污染物质量浓度均以夏季最低。进一步研究不同气象条件下污染物质量浓度发现,污染物质量浓度与风速反相关,且东南风时浓度最高;降水对污染物有清除作用;雾、霾天气下污染加剧;气象能见度与PM10、NO2的质量浓度反相关;污染物有明显的"周末效应",周末质量浓度值较低。     

南京SO_2、NO_2和PM_(10)变化特征及其与气象条件的关系

利用南京市2002—2006年大气监测资料,分析了南京市大气中SO2、NO2、PM10年变化趋势及月季规律,评价了南京市空气质量状况。结果表明:5a来,SO2质量浓度呈显著上升趋势,NO2质量浓度缓慢上升,PM10质量浓度明显下降;南京市首要污染物是PM10,SO2、NO2污染较轻;3种污染物质量浓度均以夏季最低。进一步研究不同气象条件下污染物质量浓度发现,污染物质量浓度与风速反相关,且东南风时浓度最高;降水对污染物有清除作用;雾、霾天气下污染加剧;气象能见度与PM10、NO2的质量浓度反相关;污染物有明显的"周末效应",周末质量浓度值较低。     

北京上甸子本底站2003年秋冬季痕量气体浓度变化特征

2003年9月至2004年2月在北京上甸子区域大气污染本底监测站(117°07′E,40°39′N,海拔293.9 m)开展了对大气中痕量气体的连续在线监测,获得了NO、NO2、SO2、CO和O3等气体组分的变化特征、变化规律和浓度水平。初步分析表明,NO、NO2、SO2、CO和O3有明显的日变化和月变化特征。O3浓度在秋季较高,冬季较低;NO、NO2和SO2冬季出现浓度高值。探讨了O3和痕量气体与气象因子的关系。O3与NO、NO2、NOx、CO和SO2皆为负相关,CO与NOx和SO2具有较好的相关性。本底站痕量气体浓度与同期观测的城区污染物浓度相比其变化趋势基本呈同位相。     

长光程与传统点式污染气体监测技术对比

结合2类大气成分观测仪器的技术特点,对OPSIS AB DOAS系统和Thermo SCIENTIFIC EMS系统分别监测的南京郊区2009年冬季和2010年春季O3、NO2、SO2质量浓度数据进行了质量控制和分析对比,简要分析了这3种气体浓度的季节变化特征．对2009年秋季分别采用2种仪器观测的南京城区和郊区的污染情况进行了对比,分析了城郊差异．结果表明:2套系统对相同气体的测量结果相关性较好,DOAS系统的测量值受大气中水汽和气溶胶影响较大,普遍高于EMS系统,绝对值相差范围在14％～25％之间;南京郊区冬季大气中SO2和NO2质量浓度较高,O3质量浓度较低,春季反之;NO2质量浓度曲线与O3呈负相关;秋季城区NO2质量浓度较高,日变化呈双峰型,郊区呈单峰型;城郊O3日变化均呈单峰型,城区日变化幅度较大;SO2日变化在城区呈单峰型,在郊区呈双峰型．     

北京秋季地面O3的一维模式模拟研究

用一维光化学模式,基本模拟出静稳天气条件下2001年9月9日北京几个主要大气污染物种:O3、NO、NO2、CO以及SO2的日变化特点,并解释了影响O3及NO、NO2、CO和SO2日变化的控制因子作用。初步分析认为,地面O3对非甲烷碳氢化合物(NMHC)的变化很敏感。NMHC的增加或减少,将会造成O3的明显改变。造成9月9日夜间20:00~23:00一次污染物NO、CO和SO2浓度急剧升高的原因是由于夜间大气层结稳定情况下,大气的垂直扩散减弱,污染物在底层积累造成的。由于实际大气中,影响O3生成和损耗的机制很复杂,同时大气的平流输送是影响O3及其他污染物分布的重要因素,用一维模式虽然能够揭示出影响O3变化的几个因子的作用,但要深入分析O3产生和消耗机制,还需要用三维模式。     

复杂地形城市冬季大气污染的数值模拟研究

采用中尺度大气动力模式与大气扩散模式相结合的方法，针对复杂地形条件下兰州市冬季无明显冷空气入侵天气过程时段（1994年12月2－3日）的大气污染状况，进行污染物（二氧化硫和烟尘）浓度分布的数值模拟研究，分析了模拟的风场的气温层结随时间的变化以及污染物浓度的分布及其变化，进一步分析了模拟的风场和气温层结与污染物浓度分布的关系。结果表明，该模式系统对兰州市大气边界层结构及污染物浓度的分布有较好的模拟能力，并证明了该模式系统可适用于兰州市大气质量预测预报研究。     

影响北京夏季O3污染的O3前体物浓度及天气条件分析

根据2003年北京夏季近地面大气光化学污染物观测资料,对中国气象局培训中心(代表站)O3超标日浓度、O3前体物浓度、不同天气条件下O3浓度分布特征等进行分析。结果表明:中国北京夏季NO2,NO,CO的浓度特征与日本神奈川县相似,白天(16:00以前)如果NO2/NO超过29,则容易出现O3超标;VOC浓度的高低影响O3浓度;当处于暖湿气流控制,地面为小风或静风、气温较高、湿度较大的多云天气时,易出现O3超标情况。这些污染物发生的特点和规律对北京大气光化学污染的研究和防治具有借鉴意义。     

贵阳市大气污染物浓度特征及降水的清除作用

本文利用2013年1月1日~2015年6月30日贵阳市9个环境监测站的6种主要大气污染物(SO2、NO2、O3、PM10、CO、PM2.5)监测数据,分析了贵阳市主要大气污染物的年变化、日变化特征及降水对首要污染物浓度变化的影响。发现SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5浓度为单谷型年变化,夏季浓度最低,冬季浓度最高;O3浓度为双峰型年变化,4、10月分别有两个极大值、11~2月与7月分别为两个极小值;SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5浓度日变化呈双峰型特征;O3浓度日变化为单峰型特征;郊区SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5日平均浓度低于市区,而郊区O3日平均浓度高于市区。降水对O3的湿清除效果不好,对其余大气污染物的湿清除效果较好,尤其夜间降水对颗粒污染物(PM2.5、PM10)的清除效果优于白天降水,但会使O3浓度明显上升。     

东胜区污染状况分析

文章利用东胜区主要污染源排放情况以及2005年9月1日-2007年8月31日每日SO2、NO2、PM10浓度监测值和2005-2007年SO2、NO2、PM10平均值,分析了东胜区主要污染类型、污染物来源以及东胜区近3年SO2、NO2、PM10监测值日、月、季、年分布特征和变化规律;提出了消减大气污染物排放的对策。     

兰州市冬季大气边界层结构特征的观测和数值模拟研究

本文利用甘肃省政府和中国科学院的科技合作项目"兰州市大气污染及对策研究"所获得的系留气球探空资料,并且结合数值模拟方法,对兰州市冬季大气边界层温度场特征进行了对比分析,结果表明:在没有特殊天气过程的典型冬季代表性时段,山谷城市兰州逆温边界层结构无论白天或夜间都存在,而且经常出现多层逆温和白天的脱地逆温情况,只有当冷空气过境时,逆温现象才减弱或消失;与观测结果相比较可以看出,数值模拟结果基本上反应了温度场的主要特征。     

大气污染资料同化与应用综述

我国正面临以高浓度臭氧和细颗粒物为典型特征的大气复合污染问题,对其进行模拟和预报是有效应对大气污染的关键。大气复合污染预报的不确定性来源复杂,同时存在化学非线性的影响,各种模式输入不确定性对模拟预报影响的时空差异较大,从而导致很多不确定性约束方法难以确定关键的不确定性因子而进行有针对性的约束和订正。利用资料同化方法融合模式、多源观测等信息,减小模式输入数据的不确定性成为提升大气污染模拟预报精度的关键。本文将简要介绍大气污染资料同化相关的模式不确定性、同化算法以及污染物浓度场同化、源反演研究上的进展,探讨大气污染资料同化面临的主要挑战和发展趋势。     

Construction and Characterization of an Atmospheric Simulation Smog Chamber

Currently, air pollution in Beijing has become a complex problem with two types of source pollutants： coal smoke and photochemical smog. Furthermore the maximum hourly mean concentration of O3 increases continuously, especially in the summer. In order to simulate the photochemical reaction, develop an air quality simulation model and further improve the air quality of Beijing, a precisely temperature-controlled, indoor, smog chamber facility was designed and constructed at Tsinghua University. Characterization experiments have been carried out to acquire the basic parameters of the smog chamber, such as the wall loss rates of NO2, NO, O3, C3H6 and particulate matter （PM）, the intensity of ultraviolet （UV） light in the chamber, the reactivity of the purified air and the reproducibility of the experimental results. The results indicate that the facility performs up to specifications, and can meet the demands required for simulating the photochemical reaction. The effect of high primary contaminated PM on the formation of ozone and secondary organic aerosol （SOA） is under investigation.     

西固工业区光化学烟雾的数值模拟

本文给出了一个半拉格朗日形式的大气扩散模式。模式除考虑污染物在大气中的输送、弥散过程外,还加入了光化学反应过程。我们用此模式计算了1983年8月中旬兰州市西固地区的光化学烟雾浓度。计算结果和监测资料的对比表明,模式对这一地区O_3最大浓度值有较好的模拟能力,对O_3浓度的日变化及地理分布也有一定的模拟能力。     

南昌市环境空气臭氧污染现状分析

利用南昌市省外办环境空气监测点2003—2006年臭氧监测资料,使用综合污染指数法和国家《环境空气质量标准》进行分析评价。分析结果表明,南昌市省外办监测点环境空气中臭氧污染已经达到一定程度,2006年臭氧年日均值达0.203 mg/m3,年日均值超标率为12.63%;臭氧污染指数为2.03,污染负荷高达53.88%,比目前最为关注的污染物(可吸入颗粒物)污染负荷高39.07%。臭氧已成为城市环境空气中的主要污染物之一,尤其是每年的9月和10月,其污染更为严重。建议全省各城市积极创造条件开展环境空气臭氧监测,并纳入必测项目参加评价;环保部门应加强与气象部门的合作,科学分析江西环境空气臭氧污染原因,提出防治措施。     

The Representativeness of Air Quality Monitoring Sites in the Urban Areas of a Mountainous City

Lanzhou is a typical mountainous city with severe air pollution in northwestern China. This study uses hourly observational data of air pollutants at five air quality monitoring sites in Lanzhou from July to December 2015 to discuss data quality control and the representativeness of the monitoring sites(four urban sites and one suburban site). A fuzzy matrix is applied to study primary air pollutants. The results show that of the six routinely monitored pollutants,the primary pollutant is PM_10 during the study period. Based on lag correlation analysis and one-way analysis of variance, it is concluded that there are redundant observations at the four urban sites for the timely diffusion and transport of air pollutants from the same general area. The coefficient of divergence(COD) method is then used to evaluate the spatial distribution differences, and the primary air pollutant PM_10 shows differences at each site. COD can be used as a positive indicator to describe site representativeness. To evaluate the overall air pollution in the valley, correlation analysis is performed between the PM_10 concentration retrieved from aerosol optical depth satellite data and the concentration from the four urban monitoring sites. Among these, the correlation between the workers' hospital site data and the retrieval data is the highest, passing the 90% confidence level. A new representative evaluation model for air quality monitoring sites, R_s = 0.77 COD + 0.23R_(retrieval), is established by using COD and correlation coefficients between routine observations and satellite retrieval products. From this model, it can be concluded that the biological products institute site in Lanzhou is the most representative site for the evaluation of air pollution out of the four urban air quality monitoring sites from July to December 2015.     

区域空气质量数值预报系统CAPPS3在辽宁的应用

利用城市大气污染数值预报系统CAPPS的第三版(CAPPS3),经过安装、调试和本地化、自动化处理,建立起适合于辽宁的区域空气质量数值预报系统,用于预报辽宁的城市污染指数和等级以及各污染物的日均浓度分布.通过模式预报结果与监测资料的对比,发现辽宁14个主要城市SO2、NO2预报准确率的总体水平明显高于PM10.区域污染物浓度分布位置和大小的预报结果与实际情况相符,污染物小时浓度的演变也与实际风场的变化趋势保持一致,表明CAPPS3模式系统能够及时准确地预报出区域污染的形成和发展过程.     

2000～2004年天津市大气污染特征分析

根据天津市2000～2004年的环境监测资料和同期气象资料,对天津市大气污染物浓度变化的时空变化特征、大气污染与天气条件的关系进行了研究。结果表明:天津市大气污染物具有明显的时空分布规律,时间上表现为冬强夏弱,年际之间SO2和PM10浓度减轻,NO2变化不大。空间上表现为SO2和PM10在中心城区改善明显,NO2浓度在局部地区仍在增加。天气形势、城市热岛、逆温和混合层高度等对污染物浓度影响很大。     

嵌套网格空气质量预报模式系统的发展与应用

主要综述中国科学院大气物理研究所自主开发的嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS,Nested Air Quality Prediction Modeling System)的历史发展与应用情况.模式发展伊始为欧拉污染物输送实用模型,利用其研究东亚硫氧化物的跨国输送问题,得出中国对于周边国家的输送量不大的结论; 在系统中嵌入适合东亚的起沙机制模块,用来模拟沙尘发生、输送及沉降等过程,估算亚洲大陆沙尘气溶胶对海洋地区的输送与沉降通量,为研究海洋生物地球化学循环提供基础数据; 利用该系统研究沙尘及其土壤粒子对酸雨的中和作用,发现沙尘输送对东亚酸雨的分布影响很大; 发展城市尺度高分辨率气象和空气质量预报技术,使模式水平分辨率达到500 m,并应用于台北高浓度臭氧和PM10的模拟; 研究和集成区域及城市尺度大气污染预报理论和模拟技术,研制成目前的嵌套网格空气质量预报模式系统,以探讨不同尺度各种污染(如沙尘暴、城市光化学烟雾、酸雨、高浓度悬浮颗粒物等)的变化规律.在模式系统中初步建立资料同化模块,开展大气化学成分及沙尘输送模拟的资料同化研究.系统已经在北京、上海、深圳、郑州等城市环境监测中心实施空气质量的实时预报.未来,系统将集成到全球环境大气输送模式(GEATM),以实现从城市群到全球具有双向耦合功能的模式系统.