一次罕见的辐射-平流雾研究(Ⅱ)——雾水化学性质分析

利用2006年12月24-27日南京市持续浓雾的雾水样品资料,结合雾滴谱仪观测的雾的微物理结构和系留气球探测的边界层资料,分析了本次浓雾雾水的化学特征.结果表明:酸雾的频率达61.5%,平均pH值为5.63;雾水中主要阳离子是NH+4、Na+、Ca2+,主要阴离子是SO42-、NO-3,其次是Cl-;雾水中总离子和SO2-4浓度水平较高,说明本次过程大气污染比较严重;雾水的Na+/Cl-为3.09,明显高于其它地区,Cl-亏损严重,主要是因为此次雾是辐射-平流雾,受到东南海面上吹来的暖湿平流的影响;雾水中的离子浓度远高于雨水中的浓度,但雨水比雾水更酸;雾水离子总浓度与雾滴粒径呈反相关趋势(r=-0.71);浓雾发展过程中,pH值先升后降,前后出现三次起伏,其趋势与各离子和总离子浓度的变化大体相反.     

广州地区春季污染雾的化学特征分析

使用2005年2～3月在广州地区采集的雾水样品资料,分析了广州地区污染雾雾水的化学组分;对3次典型污染雾过程雾水的离子浓度及其可能的来源进行了分析。广州地区的污染雾雾水中的诸离子浓度远高于雨水中的值,因而,雾不但造成视程障碍,而且是高浓度污染的液态颗粒物,对人体健康十分有害。在雾水中浓度最高的阴离子是SO4=, 其次是NO3-;在阳离子中Ca++、NH4+的浓度最高。雨水比雾水更酸,说明虽然雾水中的离子浓度较雨水高得多,但大量的离子成分中存在更多的缓冲物质,比如说NH4+和Ca++。雾水中的Ca++、SO4=、Mg++有明显的富集现象,广州地区的污染雾雾水主要受大陆环境和人类活动的影响。这期间广州地区出现严重污染雾与水汽充足和大量气溶胶污染粒子的存在直接有关。     

南京市冬季雾的物理化学特征

为研究南京冬季浓雾的宏微观物理结构和物理化学过程,揭示空气污染物与雾水化学结构的关系,2006—2007年冬季,在南京信息工程大学院内进行了雾的综合观测试验。观测项目包括雾的宏微观结构、雾水化学、大气气溶胶粒子谱及化学成分、辐射和热量平衡各分量、湍流以及常规气象和环境监测。在雾的生消过程中,各项目的观测是连续进行的。两年共观测到27次雾过程,并采集到37个雾水样本。按其形成,将南京冬季雾分为辐射雾、平流辐射雾和蒸发雾三类。该文详细分析了各类雾的宏微观结构,研究了强浓雾(能见度小于50m)发展的物理过程。结果指出,南京冬季雾多属暖雾,雾顶高度以平流辐射雾最高,平均顶高851m,辐射雾次之,平均顶高486m,蒸发雾偏低,平均顶高428m;各微物理参数均以平流辐射雾最大,辐射雾次之,蒸发雾最小,平流辐射雾含水量最大时可达1g/m3。通过对微物理参量连续变化分析发现,平流辐射雾和辐射雾进入强盛阶段时,都具有明显的爆发性增强特征。雾水化学分析结果表明,南京雾水离子浓度比较高,酸雾约占43%,属于硫酸型,均与空气污染物SO2、NO2和颗粒物有关。     

哈尔滨市冬末逆温、大气稳定度与大气污染概率关系

利用2006～2008年2月逐日地面常规观测资料和高空探测资料以及逐日的污染监测资料,统计分析了哈尔滨市2月风速、逆温和大气稳定度与大气污染的概率关系。分析结果表明：哈尔滨市2月的大气污染主要发生在风速〈3 m/s,污染物浓度随着风速的增大而减小,在一定程度上反映了哈尔滨市2月的污染主要是局地污染物的累积;发生大气污染时一定有逆温出现,但有逆温时不一定就发生大气污染;大气稳定度增加,大气污染概率增大。     

2000～2002年北京市城市大气污染特征分析

通过对 2 0 0 0年 1月至 2 0 0 2年 1 2月北京市城市大气污染物SO2 ,PM1 0 ,NO2 的分析发现 :北京市主要污染物是SO2 和PM1 0 。SO2 污染月份主要发生在 1 1月至次年的 3月 ;PM1 03级以上的日数全年都有分布 ,但 4级和 5级的日数主要发生在春季和冬季 ;NO2 主要污染月份发生在 1 0月至次年的 3月 ;大多数污染物以 2 0 0 0年最为严重。对污染资料进行MHAT小波分析发现 ,北京市大气污染存在两个明显的周期波动 ,即 2 0～ 30天周期和准 5天周期 ,这说明北京市污染物浓度短期变化主要受到天气过程及大气低频振荡的影响 ,该文进一步计算了 2 0 0 0年污染资料与气象资料的相关关系发现 ,北京市污染物与日平均气温、日平均风速、每日 1 2 :0 0 (北京时 )温度梯度、相对湿度存在明显的相关关系 ,且不同的气象要素对不同的污染物浓度影响不同。     

聊城市空气质量及相关大气污染事件特征分析

采用气候倾向趋势法、皮尔逊相关系数法对2009—2017年聊城空气污染日数据和静稳天气的气候特征进行分析,探究聊城市空气质量状况和相关大气污染事件的发展规律。结果表明:聊城主要大气污染物中,PM10和PM2.5年平均质量浓度高于山东省平均水平和中国环境空气质量标准限值,颗粒物类污染物质量浓度明显偏高;主要污染物年平均质量浓度除PM10呈逐年小幅增加外,其他污染物质量浓度均呈下降趋势;聊城污染日数总体呈减少趋势,但是中到重度污染日数及占比有增加趋势,重度污染日数占比增加趋势最明显。2009—2011年除CO外,其他污染物作为首要污染物出现的日数明显增加;2012年之后只有PM2.5作为首要污染物出现的日数迅速增加;冬季污染最严重,夏季污染最轻;霾和雾月出现日数与月大气污染出现日数呈明显的正相关,静稳天气多发是大气污染严重的主要天气学原因。     

2013年初江苏连续性雾-霾天气的特征分析

利用FNL资料、污染物颗粒浓度资料以及常规气象资料对2013年1月12—16日江苏地区的连续性雾 霾天气过程的环流形势、地面气象要素特征、大气边界层结构及大气污染状况等进行了分析。结果表明：高空形势变化平稳、中低层的暖平流配合稳定少动的地面气压场为雾 霾天气的发生提供了有利的环流形势;持续变化较小的气压梯度和较低的风速以及相对湿度的增大和PM2.5、PM10的浓度的变化为雾 霾形成和发展提供了条件;雾 霾期间低层都存在不同程度的逆温现象,混合层高度与AQI呈反相关关系,当混合层高度越低,AQI就越高,污染就越严重,能见度就越差;相对湿度的升高和PM2.5在污染物颗粒中的富集,是导致能见度下降和持续污染的首要原因,而强冷空气带来的大风降温是污染物颗粒被快速清除的重要动力机制;影响南京的污染物来源为：黄海、安徽地区、北方污染物的输送和本地的局地污染。     

浅谈大气污染与防治

大气污染有复杂成因。首先 ,进入大气的污染物 ,经过自然条件的物理和化学作用 ,或是向广阔的空间扩散稀释 ,使其浓度下降 ;或是受重力作用 ,使较重粒子沉降于地面 ;或是在雨水洗涤下返回大地 ;或是被分解破坏等从而使空气净化。这种大气的自净化作用是一种自然环境的调节机能 ,当大气污染物的浓度超过其自净化能力时 ,并对人类及动、植物产生危害 ,即出现大气污染。排放到大气里造成污染的有害物质可分成粉尘类、金属尘类、湿雾类、有害气体类。历史上因大气污染造成的公害事件有许多 ,如伦敦的雾、美国洛杉矶的光化学污染等。工业高速发展…     

一次平流辐射雾的边界层特征及雾水离子组分研究

为了研究北京城市浓雾生成机理以及雾水的污染情况,2006年12月11-12日,在北京南郊北京市观象台(39°56'N、116°17'E)对水平能见度在100m以内的浓雾进行了观测,并分析了这次浓雾形成的天气条件,对所采集的雾水进行了离子组分分析.结果显示:这是一次平流辐射雾,雾层厚约150m,能见度小于100m;在高空槽前、稳定边界层中,近地面正相对涡度区内有气流辐合和暖湿平流,日落之后地面降温迅速,有利于雾的生成;地面偏南风配合近地层暖平流,有利于增加雾的浓度;浓雾的形成发展时段内伴随着大气五级重污染事件.与1999年北京的雾水采样比较:pH值上升,电导率下降,阴离子浓度普遍下降,阳离子浓度有所上升.研究表明,近年来北京城市所采取的治理措施,减轻了浓雾及其雾水中的污染.     

南京冬季辐射雾和平流辐射雾的化学特征差异

利用2006和2007年冬季南京雾外场试验中取得的雾水离子成分资料,分析了雾水化学组分特征,探讨了雾水酸度来源及辐射雾和平流辐射雾的化学特征差异。结果表明,南京冬季雾水中总离子浓度偏高,浓度最高的3种离子成份是SO^-24、NH^＋4和Ca^2＋,但雾水酸性不强,碱性离子成分的中和作用是pH值较高的原因。平流辐射雾中雾水离子总浓度约为辐射雾的2.2倍,平流辐射雾中浓度最高的阳离子为NH^＋4,辐射雾中为Ca^2＋。     

辽宁空气中度污染和重污染天气类型分析

统计分析了2005-2009年辽宁省14个城市5种污染物逐日的污染指数API数据,基于东北低压型、南大风型、干冷锋北大风型和夏秋大雾型四种易形成辽宁地区沙尘污染的天气类型,对污染天气类型进行归类统计分析。结果表明：重污染和中度污染天气中PM10污染所占比例最高,污染天气类型主要是干冷锋北大风型。     

兰州市冬季空气污染的天气成因分析及浓度预报

兰州是全国冬季大气污染最严重的城市之一 ,通过对污染与天气形势的分析 ,给出了影响冬季兰州污染的天气分型 ;对 3种主要空气污染物TSP、SO2 、NOX 浓度值与同期表征逆温特征的逆温参数及地面气象要素作了统计分析 ,结果表明 :(1)污染物浓度与逆温层厚度呈显著正相关 ;(2 )污染物浓度与平均温度、能见度、风速、总云量、相对湿度成负相关 ,与温差、气压成正相关。最后针对不同天气分型 ,给出了冬半年兰州污染物浓度预报方程 ,经检验预报效果良好     

2006-2012年青岛市空气质量与气象条件的关系

利用2006-2012年青岛市SO₂、NO₂及PM₁₀的监测资料,统计分析3种污染物时空分布特征及污染物平均浓度与气象要素的关系,并分析污染日气象条件变化特征。结果表明：2006-2012年青岛市年平均污染日数为23-33 d;青岛市空气污染主要出现在冬、春两季,主要污染物为PM₁₀。青岛中度以上污染为PM₁₀污染,大多由浮尘天气引起。污染物浓度与云量、降水量和气温呈负相关,与气压呈正相关。冬季大雾易造成空气污染加重,而4-6月海雾则使空气质量提高。弱的地面天气形势和接地逆温层结的存在及持续的烟、霾天气易导致青岛空气污染。     

濮阳一次持续性雾霾天气的阶段性特征和维持机制

2018年11月23日至12月3日,华北平原出现了一次较长时间的雾霾天气。利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和污染物浓度资料,以河南省濮阳市为例,对此过程的大尺度环流背景场、边界层内气象要素特征、动力因素和污染状况等进行综合分析,分3个阶段探讨此过程形成的原因和维持机制。结果表明:(1)雾霾发生在高空纬向环流背景下,华北处于高压脊前西北气流中,频繁受下滑短波槽影响。(2)冷空气活动偏弱,中低层维持暖脊控制,使边界层内出现较强逆温,制约低层水汽和污染物的垂直扩散。(3)地面处于均压场或锋后弱冷高压控制,弱风条件不利于污染物的水平扩散。(4)前期大雾形成时,强逆温层在900 hPa以下的贴地高度,能见度很低,污染严重;中期霾严重时,较强逆温层上移至900—850 hPa,并出现双层逆温,能见度虽较好,污染仍然严重;后期的雾霾主要由高湿度环境中污染物聚集吸湿增长造成。(5)中低空弱的下沉气流及近地面辐合风场是雾霾天气得以发展维持的动力因子。     

北京市持续重污染天气分析

通过对2004-2008年北京市空气持续重污染过程的统计及其对非沙尘型持续重污染天气形势的特征分析,得到以下结论：持续重污染过程具有明显的季节分布特征,主要包括春季沙尘型污染和秋冬季节非沙尘型污染;非沙尘型持续重污染过程期间多对应着大雾、轻雾、霾、烟等低能见度天气,过程后期对应的天气现象多为大风或降水天气。其中大雾天气更易引发长时间持续的空气重污染事件。非沙尘型持续重污染的天气形势特点为：高空多为纬向环流,850 hPa多为暖脊控制,地面多处于弱气压场,鞍形场型污染尤为严重。北京持续重污染多对应区域性污染。     

2018年1月青岛市一次重度污染雾—霾天气成因分析

利用中国国家地面站逐小时气象观测资料、中国环境监测总站空气质量逐时监测数据、ECMWF 0.125°（纬度）×0.125°（经度）再分析资料及青岛市八关山自动站常规要素逐小时数据,对2018年1月15~22日青岛市一次重度污染雾—霾天气过程的特征及其影响因子进行分析。结果表明:PM10为首要污染物,污染过程中青岛市48 h 输入污染源前期主要为北方干冷气团与江淮湿空气在山东半岛北部汇聚堆积,后期则主要包括山东省内局地大气污染物排放。雾—霾期间,500 hPa中高纬地区受乌拉尔山阻塞高压和中西伯利亚冷低压控制,宽广的东亚横槽稳定维持,青岛上空以平直西风气流为主,地面等压线稀疏,风速小;随着横槽转竖,纬向型环流转为经向型,冷空气大举南下,风速急增,降雪发生,雾—霾迅速消散。在静稳的大气环流背景下,当近地逆温层内弱风或持续吹陆风,对流层低层上升和下沉运动较弱,水汽条件较好时,有利于雾—霾维持。综合分析雾—霾各阶段PM2.5浓度和相对湿度与能见度间的关系发现,霾阶段两因子影响力相当;雾阶段能见度主要受相对湿度的影响;静稳条件下PM2.5浓度累积增加是影响雾、霾混合阶段能见度的主要因子。     

四川盆地一次当地排放和沙尘输送双重影响的区域空气重污染过程研究

针对四川盆地大气污染及其成因的特殊性,本文使用四川盆地18个城市的大气污染监测和气象观测数据以及NCEP1°×1再分析资料,对2017年12月19日～2018年1月3日四川盆地由当地过量排放和外来沙尘输送双重影响的区域性大气污染过程进行分析。结果表明：2017年12月19～28日四川盆地环流场配置不利大气污染物扩散,垂直温度层结稳定,在当地污染源持续排放下污染物浓度缓慢上升,此阶段为静稳型大气污染。之后29日冷空气过程打破前期不利污染物扩散的环流场及垂直温度层结,导致气态污染物下降明显,但伴随冷空气活动的外来沙尘使PM10浓度迅速增大,使四川盆地部分城市出现沙尘型重污染;特别是广元地区受沙尘直接影响最严重,PM10浓度是原来的4.5倍;成都市虽没有通过沙尘天气的表观判断,但对颗粒物离子浓度和化学组分都有显著影响;因此,当时PM10和CO浓度24h比值变化受沙尘输送和天气条件共同影响,在不同时段和地区都存在明显差异,初步揭示出由静稳型大气污染向沙尘型污染转换阶段的内在变化特征,具有重要科学价值。     

北京地区大雾日大气污染状况及气象条件分析

雾是北京地区秋冬季节常见的一种灾害性天气 ,对大气中污染物的扩散极其不利。该文着重分析了 1 998年北京地区出现大雾天气时的污染物浓度变化以及形成大雾的气象条件。     

基于动态统计预报方法的京津冀雾霾中期预报试验

利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）数值预报产品和动态统计预报方法,对北京、天津、石家庄等14个京津冀重点城市雾霾与空气污染进行定量化的中期预报试验,包括对首要污染物PM_2.5浓度和能见度的逐时定量化预报及雾霾现象的客观化判断,并对2015年10月1日-2016年11月10日试验预报效果进行了检验评估。检验结果显示:该方法对北京及周边城市未来10 d逐时和逐日能见度、PM_2.5浓度及雾霾现象的预报值与观测值之间具有显著正相关系数、较高的误差减少量和TS评分等,表明基于ECMWF数值预报产品和动态统计预报方法的京津冀雾霾污染中期定量化预报技术整体上具有较高的可靠性、稳定性与预报技巧性。此外,检验指标还显示出该动态统计预报方法对能见度的预报效果要略优于PM_2.5浓度预报,同时对霾的预报准确率高于对雾的预报。个例分析显示,该动态统计预报方法能提前5~6 d预报出北京地区典型持续性雾霾污染的发展过程,对持续性雾霾的提前预报预警具有较好的参考意义。     

2016—2017年冬季华北地区一次重污染过程的气象条件分析

以华北地区为研究区域,利用地面监测数据、高空观测资料、NCEP FNL资料及HYSPLIT后向轨迹模式,对2016年12月26日至2017年1月9日该地区的雾霾天气过程进行综合分析。结果表明,雾霾期间高空以纬向环流为主,冷空气势力偏弱,主要受高压、弱高压或均压场控制,有利于华北地区静稳天气形成。同时,雾霾期间边界层平均高度约600~900 m,污染物浓度与边界层高度呈负相关,且污染物浓度变化较边界层高度变化存在滞后现象。逆温层的长期存在,不利于污染物垂直扩散,能见度一直维持在5 km以下。后向轨迹集合模拟与聚类分析表明,以北京地区为核心的华北地区雾霾天气期间,外来污染物中,80%来自西北方气团,20%来自河北西南地区气团。