大气污染物SOx输送方程的尺度分析

文中用量纲分析方法分析了控制大气污染物输送方程的动力学特性。提出了 6种反映大气污染物输送过程中各种动力、物理和化学过程相对重要性的动力学参数。并以硫氧化物为例进行了各参数量级大小分析 ,尤其对 3种起汇作用 (去除机理 )的机理 (化学转化、干沉降和湿清除 )在不同尺度大气污染过程中的作用进行了详细分析。结果表明 :在一般情况下 ,SO2 的气相化学作用小于干沉降和湿清除的作用 ;干沉降作用很依赖于模式最底层厚度的选取 ;在有降雨时湿清除作用一般较大。文中还对大气污染物SOx 输送方程各项特征量的量级作了分析对比 ,得出了控制不同尺度大气污染物输送过程的零级近似方程和一级近似方程 ,并指出了这些方程的基本特征     

华东典型地区大气硫沉降通量的观测和模拟研究

本文使用中国科学院常熟和鹰潭生态实验站和气象站的观测资料，应用区域酸沉降模式系统（RegADMS）和大叶阻力相似模型来研究华东地区不同下垫面条件上的大气硫沉降问题，定量估计了农田下垫面上大气硫化物的沉降通量。SO2和硫酸盐的干沉降速率使用大叶阻力相似模型来估计，使用与降水量有关的参数化方案来确定湿沉降系数。结果表明，常熟地区农田下垫面的大气硫沉降通量为19．0gm^-2 a^-1，其中干沉降占42％；而位于江西红壤地区的鹰潭站的大气硫沉降通量为10．4gm^-2a^-1，其中干沉降占83％。比较发现，两地硫干沉降通量绝对值相差不大，但其在总沉降通量中所占的份额有较大差异；常熟站的硫湿沉降通量比鹰潭站要大9．23gm^-2a^-1，该差异是由两地污染状况和气象条件的不同造成。华东地区的年硫沉降总量为1．88Mt（1Mt=10^6t），其中72．8％沉降在农田下垫面上。硫沉降中43％是干沉降，57％是湿沉降。     

兰州市南北两山地表植被对气象场影响的模拟研究

本文利用美国NCAR流体非表力平衡中尺度数值模式MM5V3版，数值模拟研究大范围改变兰州市周围山体的地表植被状况，区域大气的温湿场的变化。模拟结果表明，绿化后，大气稳定度总体趋势是减小，尤其夜间减小幅度很大。因此，绿化后，随着大气稳定度的变小，冬季逆温，尤其是夜间逆温的情况会有所减弱。绿化后，夜间地表温度增大，从而削弱了皋兰山体夜间下滑冷空气的强度，山谷城市冷湖效应造成的逆温强度也应有所减弱；绿化后，白天午后山峰的感热减小，地表温度降低，山峰加热效应减弱，从而也减弱了由于山峰加热效应造成的逆温。另外，绿化后，近地面及对流层下部相对湿度的增加比较明显，以及随着相对湿度地增大，大气中污染物湿沉降过程的可能性也有增大的可能。     

人工影响天气改善空气质量的机理探讨

本文对人工影响天气改善空气质量的机理进行了详细分析探讨,归纳、凝练、总结出人工影响天气改善空气质量的大气污染物湿沉降清除机制、干沉降清除机制、稀释机制、化学转化清除机制的科学内涵及机制图解,为人工影响天气改善空气质量研究型业务实践奠定了坚实的理论基础。      

区域酸性沉降的数值研究 I. 模式

建立了一个三维时变的欧拉型区域酸性污染物沉降模式，模式包括源排放、平流输送、湍流扩散、干沉积、气相化学、液相化学及湿清除等六大部分。考虑到计算条件的承受能力和应用性的要求，在把握酸沉降形成的关键过程的前提下，合理地简化设计模式。相对于国内已有的工作，本模式在干沉积、气相化学、液相化学和湿清除等方面均有所改进。     

Wet deposition and scavenging ratio of air pollutants during an extreme rainstorm in the North China Plain

大气湿沉降是陆地和水体环境中营养成分和有毒物质的重要来源。以往湿沉降研究较多关注年尺度或年际变化,极端降水事件鲜见报道。通过实验观测,发现2016年7月19–21日华北极端暴雨(北京观测站325.6 mm)有效清除了区域大气颗粒物,但不同化学成分被湿清除的效率存在差异(无机离子比有机物和气态污染物更容易被湿清除)。此次极端降水铵盐和硝酸盐的湿沉降通量占北京全年的22%和4%,相当于青藏高原一年的氮沉降。考虑到气候背景下极端暴雨出现的频次,极端降水的生态环境影响需要更精细化的评估。     

适用于大中尺度污染物输送模式的粒子干沉降参数化方案

用“二层”模式给出一个适用于污染物输送模式的粒子干沉降参数化方案,它比较详细地考虑了近地面层的气象条件,地表特性和气溶胶粒子的物理、化学特性等。从计算值与观测值的比较来看,计算值的离散范围能涵盖所有的观测结果,因而从总体上看此参数化方案是合理的,能够描述粒子总污染物干沉降的主要物理过程及机制。       

气体污染物的干沉降

1.前言空气中的污染物在大气中滞留的时间及其分布的情况,是和它的沉降过程密切相关。通过对雨、雪样品的分析,对降水中的沉降物已有研究。干沉降是与近地层直接相互转化而不需降水参与作用的沉降物。沉降在水面或被雨、露水打湿的地面的沉降物也包括在内。干沉降物对作物、植被和建筑材料均可带来不利的经济影响,为此,促进了对这方面的研究工作。     

大气污染物非线性回归模型构建

本文基于重庆主城区（沙坪坝站）2014—2018年逐日同期同步观测的气象要素和环境空气质量监测数据进行分析。首先通过对不同大气污染物与各种气象要素进行相关性分析，剔除影响预报模型共性的气象因子，明确显著影响空气质量的气象要素；然后结合污染物排放、大气扩散过程和湿沉降作用机理；最后构建乘幂与线性叠加的混合模式的空气质量预报方程。结果表明：构建的非线性回归方程能较为真实地反映主要大气污染物与气象要素的相互影响关系，回归模型预报检验准确率高（预报评分达87.6）。     

降雨对PM2.5浓度的影响及人工降雨降低PM2.5浓度的探讨

湿沉降是使大气颗粒物浓度减少的途径之一。该文利用2013年6月南京市逐日PM2.5浓度资料,及同期降水、风速和相对湿度的数据,分析了南京夏季PM2.5与气象条件变化之间的关系。结果表明,在低风速、高湿度、污染物不易扩散条件下,降雨并不能有效降低当日PM2.5浓度。而在风速较大的条件下,污染物在随风扩散稀释的同时,降雨对污染物的湿沉降作用促进了PM2.5浓度降低。建议在采用人工增雨方法清除PM2.5时,要考虑气象条件的影响。     

农田生态系统大气硫沉降通量的观测研究

1998年 11月～ 1999年 10月间在中国科学院红壤站 (江西鹰潭 )农田小气候站进行了大气二氧化硫 (SO2 )、硫酸盐粒子 (SO2 -4)浓度采样和雨水样本收集 ,利用阻力模式和全年逐时气象资料计算 SO2 和 SO2 -4的干沉降速度 ,估算干沉降通量 ,利用降水资料和雨水中硫酸根离子浓度估计大气硫的湿沉降 ,从而定量研究大气硫沉降输入农田生态系统的通量 ,结果表明 :农田下垫面上 SO2 和 SO2 -4干沉降速度的年平均值分别是 0 .373± 0 .170 cm· s-1(月均值 0 .16 1～ 0 .5 45 cm·s-1)、0 .198± 0 .12 3cm· s-1(月均值 0 .15 2～ 0 .2 6 9cm· s-1)。农田下垫面硫年总沉降量为 10 .3g· m-2 ,其中干沉降占总沉降的 83.3%。硫的干沉降又以 SO2 的干沉降为主 ,占年干沉降总量的 92 .2 %。大气硫沉降输入占农田生态系统输入总量的 90 %以上 ,是农田生态系统获取硫素的一个重要途径     

湿大气的广义位温与干大气位温及饱和湿大气相当位温的比较

实际大气既非完全是干空气,也不是处处达到饱和的湿空气,而是处于含有水汽但又不饱和的湿空气状态。基于这样一种湿大气状态,在湿大气中广义位温定义的基础上,对不同暴雨类型的广义位温与干大气的位温及饱和湿大气的相当位温做了比较。对2003年江淮流域暴雨过程、2004年华北一次暴雨过程以及2006年碧利斯台风中的位温、相当位温和广义位温分布的对比分析表明:即使是在暴雨系统中,湿空气的相对湿度也不一定达到100%,饱和湿空气相当位温的引入条件不能完全满足。而广义位温的定义用一个表达式就可以表示出于大气、未饱和湿大气以及饱和湿大气这3种大气状态的位温,位温和相当位温则是广义位温的特殊情况。当大气比湿为零时,广义位温就变成位温;当大气比湿达到饱和后,广义位温就变成相当位温。除了可以衔接干大气位温和饱和湿大气的相当位温外,广义位温包含了水汽由干到湿再到饱和的变化过程,更好地体现了大气中水汽的实际分布和变化特征。     

北京奥运会前后静稳天气条件下SO2和NO2干沉降模拟

利用中国科学院大气物理研究所北京325m气象塔气象要素和污染物浓度观测资料,采用气体干沉降阻力模型,对奥运会前后北京行政区内SO2和NO2的干沉降影响因子、干沉降速率、干沉降通量进行数值模拟。结果表明:1)随着大气稳定度、太阳辐射强度和下垫面类型的改变,北京SO2和NO2的干沉降速率有明显变化,表面阻力是影响气体干沉降速率变化的主要因子。2)SO2和NO2在白天的干沉降速率及通量普遍大于夜晚。3)静稳天气条件下,奥运会前北京地区一天可清除24tSO2和55.2tNO2,奥运会期间一天可清除10.8tSO2和50.4tNO2,这说明北京及周边地区的减排措施对改善奥运会期间的空气质量效果显著。     

关于我国和东亚酸性物质的输送研究：Ⅰ.三维欧拉污染物输送实用模式

本文发展了一种三维欧拉型污染物距离输送实用模式，比较详细地考虑了源、输送、干、湿沉降、气、液相化学过程。用分裂解法气相化学过程者查表式处理，颅具特色，使用实测气象输入场，节约了大量的计算机资源，通过模式的灵敏度试验，模式具有较高的分辨率和灵敏度，根据与实测资料对比，模式有较好的可信度，能方便的计算长时间（月，季，年）的污染物沉降及远距离输送态势。     

关于我国和东亚酸性物质的输送研究 I. 三维欧拉污染物输送实用模式

本文发展了一种三维欧拉型污染物长距离输送实用模式，比较详细地考虑了源、输送、干、湿沉降、气、液相化学过程。用分裂解法对气相化学过程进行查表式处理，颇具特色，使用实测气象输入场，节约了大量的计算机资源。通过模式的灵敏度试验，模式具有较高的分辨率和灵敏度。根据与实测资料对比，模式有较好的可信度，能方便的计算长时间（月、季、年）的污染物沉降及远距离输送态势。     

典型大气污染物在不同下垫面上干沉积速率的动态变化及空间分布

利用中国科学院红壤生态试验站微气象站实测的梯度资料和大叶阻力相似沉积模型,计算了农田和森林下垫面大气污染物的干沉积速率,并将此模型嵌套到区域酸性沉降模式系统(RegADMS)中,模拟获得中国地区11种大气污染物干沉积速率的空间分布.结果表明:大气污染物干沉降速率(Vd)有明显的时间变化,物种的干沉积速率一般白天大于晚上,冬春季大于夏秋季节.大气污染物Vd也有明显的空间变化,中国地区SO2、HNO3、NO、NO2、NH3、O3、H2O2、TSP、PM10、SO2-4和NO-3年平均Vd分别为0.35士0.004、1.77±0.01、6.5 ×10-5±2.0×10-7、0.07±0.0007、0.28土0.003、0.20±0.001、0.54±0.002、7.2±0.0005、0.44±0.0005、0.25±0.0005、0.27±0.0008cm s-1.各种下垫面上粒子Vd差别不大,气体污染物在各下垫面上的Vd有所不同,表现为HNO3、NO2、O3的Vd在森林和草原上较大,而SO2、NH3、H2O2的Vd在水面上较大,NO的Vd都很小,且在各种下垫面上差别不大.     

郑州市大气气溶胶数浓度和质量浓度时空变化研究

利用激光粒子计数器和颗粒物自动测定仪测量的郑州市大气气溶胶粒子的数浓度和质量浓度,分析了局地气溶胶的干沉降和湿沉降以及郑州市大气气溶胶数浓度和质量浓度的时空变化,结果表明:郑州市局地区域大气气溶胶中粒径≥2μm的粒子,沉降速度随粒径的增大而增大,而粒径≤0.3μm的粒子,沉降速度变化不大;湿沉降率大于干沉降率。气溶胶浓度有明显的日变化特征,17:00-19:00为最高峰,6:00-9:00为次高峰,这是早晨及下午上下班汽车运行高峰期向大气排放的尾气和汽车扬尘所致。在垂直分布上,45-80 m处的粒子数多于1.5 m处的粒子数;在水平分布上,交通建筑区内的浓度高于其他功能区的浓度。     

降水对重庆市大气污染物浓度的影响分析

利用2013—2015年逐日沙坪坝气象站气象及临近的环境监测数据,探讨降水对重庆市大气污染物浓度的影响,结果表明:PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2浓度随降水量增加逐渐降低,降低趋势线较为明显,降低幅度为SO_2的 PM_(10)的PM_(2.5)的;NO_2和CO随降水量增加减少趋势不明显;O_3浓度随降水量的增加而逐渐增加。各类大气污染物在不同量级降水量时变化特征有所不同。在降水量小于1 mm时,弱降水的气象条件更有利于污染物的积累,不利于污染的稀释扩散和沉降,空气质量恶化;大于1 mm后,降水对各种大气污染物均有明显的清除作用,清除能力随着降水量级的增加而增大,在降水量大于10mm后湿清除能力明显提升,降水量大于20 mm时湿清除能力最强,粗细颗粒与雨滴碰并效应增加,降水对PM_(10)和PM_(2.5)的湿清除率分别达30%和25%。连续降水时,各季节降水对各类大气污染物的湿清除能力不尽相同:冬季降水对PM_(2.5)湿清除作用最为明显,对其余污染物清除作用从大到小依次为PM_(10)、SO_2、NO_2、CO,而O_3在冬季降水使O_3浓度增加非常明显,通常冬季臭氧浓度相对较低,降水一定程度上使冬季空气质量变好,太阳辐射增加,二次污染物光合作用增强,臭氧浓度也一定程度上增加。     

南京郊区大气氮化物浓度和氮沉降通量的研究

为研究南京郊区的大气氮化物污染状况,进而估算其大气氮沉降通量,2005年6月-2006年5月在南京大学浦口校区气象园进行了大气、气溶胶和雨水样本的收集,同步进行近地面气象观测.在实验室分析大气氮化物NOx、NH3和有机氮浓度、总悬浮颗粒物(TSP)中硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐和有机氮的质量浓度、雨水中NO-3、NO-2、NH+4离子和有机氮的质量浓度,利用气象资料和大叶阻力相似模型计算大气氮化物的干沉降速度,进而定量估算大气氮沉降通量.研究结果表明:南京郊区大气中有机氮浓度水平较高,无机氮(氨态氮和硝态氮)浓度水平较低.大气氮沉降量较大,且湿沉降和有机沉降贡献率占主导地位,这取决于本地区的下垫面和污染状况,同时也与气象条件有密切关系.     

同时发生的台风和海洋富营养化是湿沉降中有机氮的可能来源之一吗？（英文）

研究目的:大气有机氮沉降的通量始终与排放的量不吻合,因此其缺失来源值得我们探讨。创新要点:研究发现同时发生台风与海洋富营养化情况下带来的鼎湖山站有机氮湿沉降占到了总有机氮湿沉降的1/3。研究方法:站点湿沉降采样+化学组分分析+后向轨迹模式。重要结论:在海洋富营养化的情况下,台风可能会将海洋表面的含氮组分带入大陆,成为大气有机氮沉降通量的重要组成。