Particulate matter trends and quantification of the spring sand-dust contribution in Hohhot,Inner Mongolia,from 2013 to 2017

2013年9月国务院颁布了《大气污染防治行动计划》.研究其实施前后呼和浩特市大气污染物浓度变化及及原因;同时,分析了春季沙尘天气对于呼和浩特市大气环境颗粒物浓度的定量影响.结果表明:呼和浩特市大气环境质量持续改善,但大气污染物浓度仍然较高.PM2.5和PM10年均浓度分别超过国家二级标准22.9％和35.7％;2013-2017年春季PM2.5和PM10浓度降幅较大,沙尘天气对呼和浩特市PM2.5,PM10,和TSP浓度的绝对贡献范围分别在0.6-5.2μg m-3,9.0-16.9 μg m-3和 14.7-30.0 μg m-3.     

春季沙尘天气对内蒙古相关城市颗粒物污染影响研究

沙尘天气是造成我国北方春季区域性沙尘型重污染的主要原因,然而目前对此研究并不多见。因此,本文利用中国环保网2014年1月1日-2016年12月31日内蒙古11个城市环境监测站的颗粒物浓度的逐日和逐时资料,首先分析近3年该地区颗粒物污染浓度的年变化特征,然后对比这3年沙尘天气发生的次数及时段,探究颗粒物污染的年变化特征及其与沙尘天气之关系。统计结果表明,近3年春季内蒙古沙尘天气的发生次数是逐年增加的,中西部是沙尘天气频发区,与之相对应,西部颗粒物浓度的年变化高于东部,且造成内蒙古主要城市PM10浓度春季出现全年的最高值,表明沙尘天气频繁发生对当地粗颗粒物污染有显著的影响。对比内蒙古全年3个时间段的PM10浓度值,其排序是：春季沙尘期间＞春季非沙尘期间＞其他季节;即春季沙尘期间PM10浓度比非沙尘期间高69%,比其他季节高101%。有所不同的是,3个时间段平均PM2.5浓度排序则为：春季沙尘期间＞其他季节＞春季非沙尘期间;春季沙尘期间PM2.5的平均浓度比其他季节高16%,比春季非沙尘期间高29%;可见,春季沙尘天气对相关城市PM10浓度的影响明显大于对PM2.5浓度的影响。最后对内蒙古地区典型沙尘暴和扬沙个例进行细致研究, 发现沙尘暴个例中PM10浓度的增加倍数在2.3~15.1之间,而扬沙过程PM10浓度的增加倍数在0.8~5.6之间,两者相比可看出,沙尘暴过程对颗粒物污染的影响显著大于扬沙过程。     

2010年春季民勤沙地近地面沙尘气溶胶浓度特征

为了更好地研究沙尘气溶胶起沙和输送特征,2010年4—5月,在民勤周边沙地利用EZ LIDAR ALS300ALS450型激光雷达和GRI MM180型颗粒物采样器进行了大气气溶胶的外场连续观测,取得了晴天、浮尘、扬沙和沙尘暴天气条件下沙尘气溶胶总后向散射垂直剖面图和PM10、PM2.5、PM1.0质量浓度采样资料,其中包2010年4月24日特强沙尘暴过程资料。结果表明:春季民勤近地层大气中沙尘气溶胶浓度较高,且随气象要素的变化很大;在整个观测期内,PM10、PM2.5和PM1.0的平均质量浓度分别为202.3、57.4μg/m3和16.7μg/m3。在不同天气条件下,PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度的变化有较好的相关性,但变化趋势有所不同。在沙尘暴天气条件下,PM10的日平均质量浓度高达2469.1μg/m3,是背景天气条件下PM10日平均质量浓度的100多倍,是浮尘天气条件下PM10日平均质量浓度的8倍,是扬沙天气条件下PM10日平均质量浓度的2倍。PM2.5在沙尘暴天气下日平均质量浓度为460.3μg/m3,是背景天气条件下PM2.5日平均质量浓度的45倍,是浮尘天气条件下PM2.5日平均质量浓度的6倍,是扬沙天气条件下PM2.5日平均质量浓度的1.4倍。PM1.0在沙尘暴天气条件下的日平均浓度为92.7μg/m3,是背景天气条件下PM1.0日平均浓度的13倍,是浮尘天气条件下PM1.0日平均浓度的7倍,是扬沙天气条件下PM1.0日平均浓度的1.3倍。可见,风速增大时,沙尘粒子浓度的增加对粒子粒径是有选择的,小粒子比重随沙尘浓度增加而相对减小,大粒子比重随沙尘浓度增加而相对增多。通过对2010年4月24日特强沙尘暴过程的研究表明,一次沙尘暴过程往往包括沙尘暴、扬沙和浮尘天气中的两种类型。通过对激光雷达数据分析发现,在强沙尘暴发生过程当中,民勤沙地发生了非常严重的风蚀起沙现象。     

不同气象条件下烟花爆竹燃放对空气质量的影响研究

利用2006年春节期间北京城近郊区主要污染物（SO2、NO2、PM10和PM2．5）浓度和气象资料,分析了烟花爆竹禁放改限放后对空气质量的影响。结果表明：除夕和元宵节大量燃放烟花爆竹导致颗粒物浓度在短时内快速上升,但对S02和N02浓度的影响不明显。春节期间21：00-02：00为颗粒物浓度受燃放烟花爆竹影响最大的时段,其间PM25浓度最高可达该时段内月平均值的6倍,受燃放高峰的影响城近郊区6h平均PM10浓度超过400μg／m^3。城市人类活动集中区和远郊区细粒子浓度对比显示,元宵节城区PM25小时浓度高达718μg／m^3,比远郊区高500μg／m^3以上。气象条件仍是影响春节期间整体空气质量的主要因素,特别是持续高浓度污染主要与小风、逆温、高湿等不利污染物扩散的稳定天气有关。除夕在集中燃放烟花爆竹后,由于存在有利扩散的气象条件,颗粒物浓度很快降低,没有造成持续性的污染,而元宵节前后持续性的空气污染是稳定天气和长时间燃放爆竹以及局地生产生活排放的污染物共同造成的结果。     

银川地区大气颗粒物浓度变化特征及其与气象条件的关系

利用2013—2014年银川地区大气颗粒物质量浓度和同期气象要素的观测资料,分析了银川地区大气颗粒物浓度的分布特征及其与气象条件的关系。结果表明:2013—2014年银川地区PM_(10)、PM_(2.5)、PM1年平均浓度分别为167.3μg·m-3、67.2μg·m-3和45.0μg·m-3,年平均PM_(2.5)/PM_(10)、PM1/PM_(10)、PM1/PM_(2.5)分别为45.0%、32.0%和65.0%;PM_(10)浓度3月最高,8月最低,PM_(2.5)和PM1最高浓度均出现在1月,PM_(2.5)最低浓度出现在8月,PM1最低浓度出现5月;3—5月为PM_(2.5)/PM_(10)、PM1/PM_(10)和PM1/PM_(2.5)最低的3个月。不同天气类型PM_(10)浓度由高至低依次为浮尘/扬沙典型天气平均霾晴天雾,不同天气类型PM_(2.5)浓度由高至低依次为扬沙/浮尘霾典型天气平均晴天雾,不同天气类型PM1浓度由高至低依次为霾典型天气平均雾晴天浮尘/扬沙。风速与PM_(10)浓度呈正相关关系,风速与PM_(2.5)和PM1浓度均呈负相关关系;PM_(10)浓度在偏西北风时较高,PM_(2.5)和PM1浓度在偏西南风与偏东北风时较高;气温与PM_(10)、PM_(2.5)、PM1浓度均呈显著的负相关关系;相对湿度与PM_(10)浓度呈显著的负相关关系,相对湿度与PM1浓度呈显著的正相关关系,相对湿度与PM_(2.5)相关性较弱;气压对PM_(10)浓度变化的影响较小,气压与PM_(2.5)、PM1浓度呈正相关关系;降水对PM_(10)的清除作用最强,对PM_(2.5)的清除作用次之,对PM1基本无清除作用。     

渭北地区苹果花期推迟气温特征分析

利用2009年-2011年春节期间大同市可吸入颗粒物PM10质量浓度和气象资料,分析了烟花爆竹燃放后对空气质量的影响。春节期间在大量烟花爆竹集中燃放时,当有降雪天气出现时,降雪对PM10质量浓度的上升具有明显的抑制作用;在没有降雪天气时,风速仍是影响PM10质量浓度的主要因素。除夕的11时-13时、23时-Ol时,元宵节的18时-21时这三个时段为PM10质量浓度最大的时段,其间PM10质量浓度很高。当天气稳定风速较小时PM0质量浓度会明显升高。在集中燃放烟花爆竹后,当风速较大存在有利扩散的气象条件时,PM10质量浓度升高后很快降低,没有太多的污染,而当天气稳定风速较小时,PM0质量浓度升高较明显,对空气污染严重。     

2013年河北中南部PM_(10)和PM_(2.5)浓度时间变化特征及其影响气象条件分析

对2013年河北省中南部的石家庄、保定、沧州、衡水、邢台和邯郸6个地市市区各站点逐小时PM10和PM2.5监测资料及相应气象资料分析结果表明:6个地市中邢台年污染日数最多,对应其年平均风速最小;沧州的最少,年平均风速最大。各地市各个级别污染日数不同,五、六级重污染天气均集中在10月—次年3月。首要污染物主要是PM10和PM2.5,但比例不尽相同。特殊的地理位置、污染源差异和气象条件的差异造成各地市污染日数、级别的差异。6个地市污染天气过程时段大都相同,区域性污染明显。各地市PM10和PM2.5浓度平均最大值均出现在冬季,PM10浓度平均最小值均出现在夏季,各市PM2.5浓度平均最小值出现的季节不同。6个地市PM10和PM2.5浓度值的月变化趋势相似。不同季节各地市PM10和PM2.5浓度日变化趋势不同,极值出现的时间也各不相同,极值出现的时间与气象条件和人类活动关系密切。秋、冬季各地市PM10和PM2.5浓度日较差多大于春、夏季的。各地市PM10和PM2.5浓度日均值与当地的日均气温、风速、能见度呈负相关关系,与相对湿度呈正相关关系且相关性比较显著。     

辽宁中部城市群可吸入颗粒物PM10和PM2.5的污染特征研究

利用2006年8月-2007年10月辽宁中部沈阳、鞍山、抚顺和本溪4城市可吸入颗粒物PM10、PM2.5、PM1及同步气象因子的监测资料,分析了可吸入颗粒物分布特征、污染水平及其与气象因子的关系。结果表明：受区域天气系统的影响,4城市PM10和PM2.5的日平均浓度变化趋势基本一致,具有区域分布特征;PM10超标率冬季为最高;PM2.5日平均浓度占PM10比例夏季和冬季最大;PM10、PM2.5和PM1之间有很好的相关性;PM10与风速、温度呈负相关,PM2.5和PM1与能见度、风速、温度呈负相关,与相对湿度成正相关。     

亚运会期间广州同期历史气候特点及高影响天气

对2010年亚运会期间的广州同期历史气温、降水、风和太阳辐射等基本气象条件进行了分析,并专门统计分析了同期对亚运会比赛有较高影响的天气。结果表明广州亚运会同期历史气候适宜,对比赛有高影响的天气出现概率较小,影响最大的是强冷空气入侵,而降水天气是影响开幕式效果的主要风险。     

一次热带气旋外围下沉气流造成的珠三角地区连续灰霾天气过程分析

通过研究广州番禺大气成分站的气溶胶颗粒物质量浓度(PM10和PM2.5)、黑碳浓度、臭氧浓度等大气成分要素,常规地面气象要素以及气流后向轨迹、垂直速度、位温和边界层高度等资料,结合热带气旋路径和天气形势对热带气旋外围下沉气流造成的一次珠三角地区连续灰霾天气过程的形成原因和变化特征进行了分析.由于热带气旋移动缓慢,其外围下沉气流使珠三角地区形成了层结稳定、静小风和晴朗少云的天气条件,导致珠三角地区出现连续的灰霾天气.在这次灰霾过程中,气溶胶粒子来源以本地源为主,并且以细粒子为主,PM2.5占PM10的比例接近70％,黑碳浓度占PM10的6.0％左右;在凌晨,由于边界层高度降至最低,垂直扩散条件差,同时相对湿度也达到峰值,气溶胶吸湿增长明显,易出现能见度低值.     

广州地区旱季一次典型灰霾过程的特征及成因分析

通过研究2009年11月广州市气溶胶颗粒物质量浓度(PM10、PM2.5、PM1)、黑碳浓度、散射系数(Scatter)等大气成分要素,以及微波辐射计、激光雷达及风廓线雷达所探测的风、温、湿等边界层结构,统计分析广州旱季一次典型灰霾过程(2009年11月23—29日)中气溶胶颗粒物及其光学特性的时空变化特征,并配合天气形势背景、边界层结构对其形成原因进行详细分析。在典型灰霾过程中,黑碳浓度高达58.7μg/m3,散射系数高达1 902.7 Mm-1,PM10浓度高达423.5μg/m3,PM2.5浓度高达355.7μg/m3,PM1浓度高达286.5μg/m3。通过对同期的气象条件分析表明在广州地区旱季,区域性污染过程,特别是灰霾天气的形成具有以下三种气象条件:大气边界层高度较低;高压变性出海的天气形势与之密切相关;在偏东和偏南气流带来的高湿度环境下,气溶胶吸湿增长效应显著,导致出现严重灰霾天气。     

2007和2008年夏季北京奥运馆大气PM10与PM2.5质量浓度变化特征

为了监测北京奥运主场馆附近大气颗粒物的污染状况以及评估奥运污染源减排措施对北京大气颗粒物质量浓度变化的影响,利用颗粒物在线监测仪器TEOM于2007年和2008年夏季,在奥运主场馆附近的中国科学院遥感应用研究所办公楼楼顶对大气颗粒物PM10和PM2.5进行了连续同步观测。结果表明,2007年夏季监测点附近大气PM10与PM2.5质量浓度的平均值分别为153.9和71.2μg.m-3,而2008年夏季PM10与PM2.5质量浓度的平均值分别为85.2和52.8μg.m-3。与奥运前一年同时段相比,奥运时段大气PM10和PM2.5的质量浓度分别下降44.5%和25.1%。对比分析奥运前后的2次典型污染过程发现,空气相对湿度的增加和偏南气流输送的共同影响易造成大气颗粒物的累积增长,而降雨的湿清除作用和偏北气流则会使大气颗粒物浓度迅速降低。在相近的气象条件下,奥运前后的污染过程中,大气细粒子的日均增长速率分别为25.1和13.9μg.m-3.d-1,而大气粗粒子的日均增长速率分别为20.8和2.2μg.m-3.d-1,奥运时段污染累积过程中大气粗、细粒子的增长速率分别显著低于和略低于奥运前同时段污染过程中颗粒物的增长速率。污染源减排措施的实施是奥运期间大气颗粒物质量浓度降低的主要原因,从控制效果来看,奥运期间实施的污染源减排措施对大气粗粒子的控制效果明显好于大气细粒子。     

Reductions of PM<Subscript>2.5</Subscript> in Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomerations during the 2008 Olympic Games

The Atmospheric Environmental Monitoring Network successfully undertook the task of monitoring the atmospheric quality of Beijing and its surrounding area during the 2008 Olympics.The results of this monitoring show that high concentrations of PM2.5 pollution exhibited a regional pattern during the monitoring period(1 June-30 October 2008).The PM2.5 mass concentrations were 53 μg m 3,66 μg m 3,and 82 μg m 3 at the background site,in Beijing,and in the Beijing-Tianjin-Hebei urban agglomerations,respectively.The PM2.5 levels were lowest during the 2008 Olympic Games(8-24 August):35 μg m 3 at the background site,42 μg m 3 in Beijing and 57 μg m 3 in the region.These levels represent decreases of 49%,48%,and 56%,respectively,compared to the prophase mean concentration before the Olympic Games.Emission control measures contributed 62%-82% of the declines observed in Beijing,and meteorological conditions represented 18%-38%.The concentration of fine particles met the goals set for a "Green Olympics."     

基于KZ滤波的京津冀2013～2018年大气污染治理效果分析

通过国务院“大气十条”等严格的大气污染治理措施的实施,近年来我国空气质量得到全面改善。对大气污染治理效果开展科学分析研究,可为后续空气质量持续改善、污染科学精准治理提供有效科技支撑。由于气象条件是影响污染物浓度分布的重要因素,治理效果分析的一个重要问题是区分气象条件和减排措施对污染物浓度变化的具体贡献。本文利用京津冀地区13个城市2013～2018年86个监测站点逐日PM2.5浓度以及欧洲中期气象预报中心（ECMWF）气象再分析资料,采用KZ（Kolmogorov–Zurbenko）滤波分析PM2.5浓度观测序列的时频特性,将其分解为短期天气影响分量、中期季节变化分量以及长期趋势分量3个部分,针对分解浓度序列建立气象因子回归模型,实现定量评估气象和减排对治理效果的具体贡献。在研究时间段内,京津冀地区13个城市PM2.5浓度的长期分量显著下降（22.2%～58.0%）,其中邢台市下降幅度最大（58.0%）。整体分析表明,气象条件和排放源均有利于大气污染的改善,但减排措施是空气质量显著改善的决定性原因,具体贡献为气象条件的影响占18.5%,排放源的影响占81.5%。逐城分析表明,唐山市的气象条件最有利于PM2.5浓度的减小（29.2%）,而衡水市的减排措施最有利于PM2.5浓度的减小（92.0%）。     

基于微波辐射计和气溶胶激光雷达的边界层高度研究及应用

分别基于微波辐射计温湿度廓线资料的气块法、位温法和比湿法,地面气象资料的罗氏法及气溶胶激光雷达数据的梯度法,计算得出广州地区大气边界层高度,对比分析5种边界层高度结果及其与气象条件、空气质量之间的关系,结合典型大气污染过程分析边界层高度对PM_2.5、O₃浓度的影响。结果显示:（1）利用位温法、气块法、罗氏法、比湿法和梯度法计算得出广州地区平均边界层高度分别为2 207 m、1 239 m、901 m、717 m和660 m,位温法显著高估了广州地区的边界层高度;（2）利用气块法得出的混合层高度日变化能够较好地表征白天大气边界层演变特征,利用气块法和比湿法得出的白天混合层高度与近地面O₃浓度有显著的正相关关系,相关系数在0.5以上,在O₃污染防治中,应同时考虑边界层内垂直输送的影响;（3）利用梯度法得出的边界层高度在污染天气时与PM_2.5浓度的相关性较好,能较好地表现出大气污染情况,在PM_2.5污染天气过程分析中具有较好的应用价值。      

广州亚运会期间鼎湖山站大气污染特征

为了解广州亚运会期间华南区域大气质量状况以及气象条件对区域本底浓度值的影响,2010年11月对鼎湖山站主要污染物NO_x,SO₂,O₃,PM₁₀和PM_2.5进行了连续在线观测。利用MICAPS,NCEP FNL资料及后向轨迹模拟对观测时段大气污染物变化特征进行了分析。结果表明:观测时期鼎湖山区域NO₂,SO₂和O₃平均体积分数分别为 (7.2±3.1)×10-9,(8.5±3.8)×10-9和 (28.7±9.8)×10-9。PM₁₀和PM_2.5的月平均质量浓度分别达到113 μg·m-3和81 μg·m-3,PM_2.5超标日数达13 d (标准为世界卫生组织第1阶段值,日平均值为75 μg·m-3)。不同时段日变化分析表明,广州亚运会期间高值时段 (定义为PM_2.5质量浓度超过世界卫生组织的IT.1标准的时段) NO_x和O₃平均体积分数为13.2×10-9和20.9×10-9,较2009年同期分别下降了41.3%和10.7%。不利气象要素影响和污染物区域传输作用是形成珠江三角洲区域大气本底 (鼎湖山地区) 细粒子污染偏高的主要原因。     

基于无人机垂直观测的南京PM2.5污染个例研究

为了深入理解边界层内气温、相对湿度对PM2.5垂直分布和近地面污染的影响,本文使用搭载了多参数大气环境探测传感器的无人机对南京2017年12月3～4日和12月23～24日的PM2.5浓度、气温和相对湿度进行垂直观测,结合对气象数据的分析及HYSPLIT4（Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory version 4）轨迹计算模式的应用,对这两次PM2.5的垂直分布特征及污染过程的成因进行了分析。结果表明,PM2.5浓度和相对湿度呈明显的正相关关系,在12月23～24日的6次观测中相关系数均值达到0.96。逆温层下部,PM2.5浓度和相对湿度高且垂直差异较小;逆温层以上,PM2.5浓度和相对湿度随高度升高而迅速降低。由于大气扩散条件较差,导致PM2.5在华北平原南部不断累积,之后受到高压系统的影响分别向南和东南转移。这两次PM2.5污染过程都明显受到外部输送的影响,大气逆温对PM2.5和水汽的向上输送有明显的抑制作用,外部输送和局部逆温是导致这两次PM2.5污染的主要原因。     

武汉地区疫情管控期间空气质量变化及改善措施研究

2020年1月23日起,武汉地区施行了严格的交通管控措施,对当地的人为活动产生了重大影响。本文基于地面监测站网和卫星遥感分析了管控期间武汉地区的主要大气成分的变化,并研究了人为排放下降对O₃和细颗粒物（PM2.5）污染的影响。研究发现,由于管控期间施行机动车禁行政策,武汉地区的NO₂浓度与2019年同期相比下降53.2%,挥发性有机物（VOCs）下降了25.1%;与NO₂和VOCs的显著下降不同,O₃日最大8小时滑动平均第90百分位浓度平均值与去年同期相比上升16.5%,尤其是2月温度同比增高超过5°C,紫外辐射增长超过100%,O₃浓度显著高于去年同期,说明应基于O₃前体物NO_x和VOCs 活性种类的非线性定量关系加强协同减排;同时,管控期间PM2.5浓度与去年同期相比下降了35.6%,但是PM2.5浓度低值主要集中在风速较大、扩散较好的2月,其他时段PM2.5浓度下降并不明显;值得注意的是,与2月的显著下降不同,3月硝酸盐的浓度同比变化不大,说明导致NO_x转化为硝酸盐的大气氧化能力并未受到较大削减,武汉地区颗粒物减排应基于颗粒物不同组分的形成机理,加强颗粒物一次排放源和关键前体物控制。     

呼和浩特城区气候与大气环境适宜性相关指标变化分析评价

基于呼和浩特市1961—2006年主要气象要素和2001—2006年主要污染物平均浓度资料,利用数理统计方法和气象环境评价指标,分析由于气候变化对呼和浩特市气象环境所产生的影响。结果表明:①呼和浩特城区近50年气候变暖明显,热岛效应显著,呈现降水量减少趋势及暖干化的气候特征明显。②呼和浩特城区的主要气象灾害呈减少趋势,尤其是沙尘暴、大雾等灾害性天气的逐年减少,降低了大气颗粒物(PM10)的浓度。③呼和浩特市的首要污染物PM10主要发生在集中采暖和风沙较大的冬半年,且冬季辐射逆温、热岛效应有增强趋势,对污染物扩散不利。④呼和浩特城区冬半年寒冷程度不太明显,夏半年舒适度指数虽有上升趋势,但低于偏热不舒适标准,比较适合避暑休闲。     

北京地区PM10污染的气象特征

选用北京城郊5个代表站2000年可吸人颗粒物PM10逐时浓度监测资料,较为系统地统计分析了北京地区主要空气污染物一PM10的时空分布特征,其中包括PM10平均浓度和各等级出现频率的逐月变化、采暖期和非采暖期平均浓度的逐时变化.揭示了各代表站PM10污染年、日变化趋势、采暖期和非采暖期日变化之间的差异,并分析了PM10浓度与地面常规气象要素的相关性.