降雨天气对大气污染物浓度的影响分析

利用2014—2016年的中国气象局地面观测资料和中国环境保护部公布的6种大气污染物浓度数据,对降雨天气前后的大气污染物浓度变化进行分析。结果表明:在京津冀、长三角和珠三角区域,降雨天气后6种大气污染物浓度降低的时次约占43%—60%,其中PM_(10)浓度降低最为明显,PM_(2.5)、O_3、SO_2和NO_2次之,最不明显的是CO。一般而言,降水天气前大气污染物浓度越高,降雨后浓度降低的时次所占比例越大,浓度降低值也越大,但当降雨天气前大气污染物浓度较低时,降雨天气后浓度升高的个例也很多,约占21%—61%。京津冀地区由于平均大气污染物浓度较高,降水天气对大气污染浓度的降低效果比长三角和珠三角地区更明显。对于大多数降雨时次,小时降水量越大,大气污染物浓度降低的时次所占比例越大,但浓度降低值反而越小。例外的是,小时雨强大于10 mm的降雨后,京津冀地区的O_3和SO_2浓度以及长三角地区的PM_(10)、PM_(2.5)和SO_2浓度降低程度不如小时雨强小于10 mm时;而珠三角地区的NO_2和O_3在降雨后的浓度变化对小时雨强不敏感。在京津冀地区,降雨天气对较大浓度的O_3清除作用非常明显。在长三角和珠三角地区,降雨前CO浓度较低时,降雨后浓度升高时次比浓度减小的多;另外,降雨天气对SO_2的清除作用非常明显。     

降水对河北沧州大气污染物质量浓度的影响

基于2014—2019年河北沧州逐小时气象与环境监测数据,采用风力+背景浓度订正方法,进一步探讨降水对大气污染物浓度的影响。结果表明:风力+背景浓度订正方法可以较好地消除污染物浓度自身的日变化特征,并剔除了风的影响,从而更准确地获取降水对大气污染物浓度的影响。在风力+背景浓度订正条件下,降雨对PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2、O_3有较好的清除作用,而对SO_2、CO的清除作用不明显。不同强度降雨对PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2均具有较好的清除作用,且清除率随着雨强的增强而增大;雨强小于8.0 mm·h~(-1)的降雨对O_3有显著清除作用,而大于6.0 mm·h~(-1)的降雨对SO_2有清除作用。伴随着降雨的持续,PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2、O_3质量浓度不断下降,降雨清除效率也随之降低,当污染物质量浓度降至一定阈值后降雨清除作用不明显。     

格尔木市低空逆温特征及其对空气污染物浓度的影响

利用2015—2017年格尔木市L波段雷达探空站的探空资料,分析格尔木市低空逆温的基本特征,并与不同气候区的西宁市、玉树市做对比;结合2016—2017年格尔木市逐日空气污染物浓度(SO_2、NO_2、O_3、PM_(2.5))资料,研究低空逆温对空气污染物浓度的影响。结果表明:07时、19时格尔木市年均逆温发生频率分别为67%、24%,以贴地逆温为主,秋、冬季发生频率高于春、夏季;逆温厚度表现为早间高于晚间,冬季最厚,夏季最薄,07时各季节贴地逆温厚度高于悬浮逆温,19时秋、冬季悬浮逆温厚度高于贴地逆温;逆温强度表现为贴地逆温大于悬浮逆温;07时悬浮逆温的起始高度和终止高度(分别为331 m、571 m)小于19时(分别为662 m、851 m),均在冬季达到最大;07时柴达木盆地逆温发生频率最高(67%)、强度最大(2.07℃/100 m)、厚度最薄(267m),19时逆温发生频率少于河湟地区,但多于三江源地区(24%),强度最小(2.18℃/100 m),厚度最厚(127 m);逆温对SO_2、NO_2、O_3、PM_(2.5)浓度有显著影响,但对PM_(2.5)的影响效果不如风速明显。     

广州紫外辐射强度特征及其与污染物的相关分析

利用广州2014年5月至2016年4月的紫外辐射资料,分析了该地区紫外辐射的变化特征及晴天状况下10:00—14:00逐时紫外辐射强度与空气污染物的关系。结果表明:广州紫外辐射强度具有明显的季节性,夏季最强,春秋季次之,冬季最小;紫外辐射强度最大值的极大值都出现在7月,2014年最大达到了87.61 W/m~2,2015年最大是86.59 W/m~2,其次是6和8月出现的极值只比7月略低,极小值都出现在1月,2015年最小为45.61 W/m~2,2016年最小为48.47 W/m~2,极大值与极小值相差近50%;紫外辐射强度与O_3和CO呈显著正相关,均通过P值0.01的显著性检验,紫外辐射强度与O3的相关系数均0.650,最大相关系数为0.748,表明紫外辐射强度与近地层白天O3质量浓度变化有很好的对应关系;紫外辐射强度与PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2、NO_2均呈负相关,与PM10的负相关性要好于与PM_(2.5)的负相关性,与NO_2的负相关性未通过显著性检验,但逐时有增加趋势,表明SO_2和NO_2对紫外辐射有一定的吸收作用。     

北京市房山区大气污染物时空分布特征及气象影响因素分析

利用北京市房山区良乡镇和琉璃河镇内的区域自动气象站和环境监测站观测数据,对2013年至2015年PM_(2. 5)、PM_(10)、NO_2、SO_2、CO 5种大气污染物浓度变化特征进行了统计分析。结果显示,近3年来,两个镇综合污染物指数呈现逐年下降趋势,各污染物对房山区整体大气污染的贡献率从大至小依次为PM_(2. 5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO,PM_(2. 5)已取代传统大气污染物SO_2成为房山区的主要大气污染贡献体。两个站点各污染物浓度均表现出明显的季节、月、日变化特征。在不同季节条件下,局地气象要素与污染天气发生概率之间有着很好的相关关系。因此,可根据气象要素分级方法找出各季节污染天气发生时最敏感的气象因素,为局地污染天气预报提供参考指标,也为防范空气污染、制定科学的综合管理措施提供科学参考。     

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。     

天津重污染天气混合层厚度阈值及应用研究

在对比云高仪反演数据和中尺度模式不同边界层方案模拟数据的基础上,构建天津地区混合层厚度数据集,并收集2009—2015年天津地区PM_(2.5)质量浓度和能见度资料,开展天津地区重污染天气混合层厚度阈值和相关规律研究。结果表明:2000—2015年期间天津地区混合层厚度呈现波动性逐年增加趋势,与255m气象塔观测近年天津地区逆温层底升高以及夜间边界层高度增加有较强的一致性。统计显示PM_(2.5)日均质量浓度和混合层厚度呈现指数关系,混合层厚度越低PM_(2.5)质量浓度越高,其阈值天津地区可以以200、400、600和800 m作为界限判断大气污染垂直扩散能力,当日均混合层厚度200m时,天津地区重污染天气出现概率52%,中度以上霾出现概率46%,需要特别关注。PM_(2.5)日均质量浓度和混合层厚度的负相关并不适用于所有过程,对于输送型过程由于大气污染的输送一般由高空影响地面,在污染的起始阶段,混合层厚度的增加,反而有利于上层大气污染物向下的传输,使得近地面PM_(2.5)质量浓度升高,在运用混合层厚度阈值指标时需要特别考虑。     

北京市朝阳区主要大气污染物浓度变化特征

利用2011—2013年北京市朝阳区国家一般气象站PM_(2.5)、O_3、NO、NO_x、CO和SO_2的大气成分监测资料,分析了朝阳区6种主要大气污染物浓度不同时间尺度的变化特征.结果表明:2011—2013年朝阳区PM_(2.5)浓度呈明显增长的趋势,达到重度污染等级的日数增多;而O_3、NO、NO_x、CO和SO_2等气态污染物的年平均浓度变化较小,无明显增长的趋势,5种气态污染物浓度季节差异明显.除O_3浓度为夏季高、冬季低外,PM_(2.5)、NO、NO_x、CO和SO_2浓度均为夏季低、冬季高,可能与冬季采暖期排放的污染物增多有关.污染物浓度的日变化除O_3呈单峰型外,其他5种污染物浓度日变化均大致呈双峰型,可能与人类活动及天气条件有关.朝阳区与宝联、顺义、上甸子地区等代表"城市—近郊—远郊站点的污染物浓度日变化存在极大的差异性,其中PM_(2.5)浓度差异最明显,朝阳站PM_(2.5)浓度日变化呈双峰型,宝联站PM_(2.5)浓度日变化呈三峰型,昌平和上甸子站PM_(2.5)浓度为峰值出现在夜间的单峰型日变化.由此可见,不同地区因城市化发展程度不同,导致局地污染物浓度存在明显的差异.     

重庆市一次严重雾霾过程的阶段性特征及成因

针对2014年1月26日—2月3日重庆市主城区出现的一次严重雾霾过程,对污染物浓度、环流形势和气象要素进行综合分析。结果表明,雾霾强度变化与AQI指数、PM_(10)和PM_(2.5)浓度有比较好的对应关系,PM_(10)和PM_(2.5)是此次过程的首要污染物,SO_2和NO_2有明显的单峰型日变化,但对AQI指数的影响较小。高空持续稳定纬向环流和中低空西南暖湿气流,逆温层持续存在且低空风速小是有利于连续雾霾过程的背景条件。地面平均风速小,平均日温差小,相对湿度大于85%,能见度低使地面湍流活动弱,大气维持静稳状态,空气污染持续加重。     

2015年上海崇明岛PM2.5和PM10浓度变化特征 及气象因素影响分析

通过对2015年1—12月上海崇明岛崇南地区颗粒物(PM_(2.5)、PM_(10))浓度的连续监测,研究了PM_(2.5)、PM_(10)在不同季节的动态变化特征及与其他因子(SO_2、NO_2、O_3)的相关性,分析了风向风速和降雨对颗粒物浓度的影响。结果表明:崇明岛PM_(2.5)和PM_(10)浓度的季节变化明显,呈现冬季的春季的秋季的夏季的的特征,冬季PM_(2.5)和PM_(10)小时浓度均值分别为0.058 mg/m~3和0.085 mg/m~3,夏季PM_(2.5)和PM_(10)均值分别为0.034 mg/m~3和0.054 mg/m~3。PM_(2.5)和PM_(10)浓度分别与SO_2浓度和NO_2浓度显著正相关,与O_3显著负相关。全年来看,在西南风向时PM_(2.5)和PM_(10)浓度较高,这主要受该方向上游吴淞工业区、宝钢、石洞口电厂、罗店工业区等工业排放影响;从高浓度颗粒物(PM_(2.5)质量浓度≥0.115 mg/m~3)来向看,北和西北风向时出现高浓度颗粒物的频率最高,这主要是受到我国北方采暖季大气颗粒物输送过程对崇明岛区域的脉冲式污染影响所致;PM_(2.5)、PM_(10)实时浓度与相应的风速呈显著负相关。降雨量大于5 mm或持续3 h及以上的连续降雨对大气颗粒物起到显著的湿清除作用,降雨后PM_(2.5)和PM_(10)质量浓度分别降低了68.0%和66.9%,降雨时和雨后PM_(2.5)浓度为0.025～0.033 mg/m~3,均低于我国环境空气PM_(2.5)的一级浓度限值。     

无锡梅雨期湿沉降综合分析

利用2008—2014年梅雨期间酸雨观测资料及2014年6月16—27日降水个例加密采样资料,结合大气污染物资料分析了近7 a无锡梅雨期酸雨特征,研究降水过程中空气污染物、p H值、电导率的变化及降水对污染物的清除作用。结果表明:无锡市梅雨期酸雨年平均p H值呈现逐年递增趋势。降水过程中,颗粒物质量浓度显著降低;气体浓度变化受其自身日变化及排放源影响大于雨水的清除作用;样品的p H值、K值每个过程变化并不一致,K值变化与颗粒物质量浓度变化大致保持一致。降水、风对颗粒物质量浓度影响大于对气体浓度的影响。长时间连续降水时,降水对颗粒污染物的清除存在极限。小时雨量在0~0.5 mm时,降水对颗粒物浓度做负清除,其值反而略有增加;小时雨量在0.6~5.0 mm时,降水对颗粒物质量浓度做正清除;小时雨量达到5.1 mm及以上时,对PM_(2.5)和PM_(2.5-10)做正清除,对PM_(10)做负清除。降水对SO_2有稀释清除作用;对NO_2的稀释作用取决于其开始浓度值;对CO、O_3的清除作用不显著。     

持续性逆温天气对哈尔滨市空气质量的影响

利用2013—2016年哈尔滨市07:00和19:00探空逆温资料及哈尔滨市环境监测站空气污染物浓度监测资料,对哈尔滨市低空温度层结特征及其与主要空气污染物(SO_2、NO_2、PM_(10)和PM_(2.5))浓度之间的关系进行了统计分析。结果表明:(1)哈尔滨市2013—2016年07:00持续性逆温天气出现频率是61.5%,19:00为58.8%。(2) 07:00和19:00逆温厚度月变化趋势基本一致,季节变化趋势也一致:冬季秋季春季夏季。(3)哈尔滨市冬半年逆温层出现频率明显高于夏半年,秋、冬季产生的逆温强度强于春、夏季。(4) 4年来哈尔滨市空气污染物浓度与持续性逆温频率、厚度呈正相关;与07:00逆温强度呈正相关,与19:00逆温强度的相关性不明显,说明哈尔滨市低空大气逆温层结状况是影响哈尔滨市空气质量的主要因素之一。(5)高纬冷平流弱,低层增暖,同时海平面气压场弱,大气水平和垂直方向输送能力差,从而使得污染物难以扩散进而堆积,这是持续数日重度污染的重要原因。     

有霾和无霾时宁波市大气混合层高度的日变化特征

根据2007—2013年宁波市每日8次地面观测气象资料,运用罗氏法和统计分析法计算大气混合层高度,分析其在霾日和非霾日的不同日变化特征。结果表明宁波市霾日与非霾日混合层高度均呈白天高,夜晚低的日变化特征,夏季两者差值的日变化波动最明显,波峰时间比其他季节晚3 h。混合层高度日变化趋势与风速、气温、能见度趋于一致,霾等级越重,混合层高度越低。霾日与非霾日的气温差值除冬季呈正变温外,其他季节呈负变温,冬季14时差值最小,夜间加大,春夏季凌晨差值最小,14时最大,秋季波动不明显;风速差值除冬季夜间为正值外,其余季节为负值,秋冬季差值最小、夏季最大。大气处于不稳定状态时,混合层高度随着稳定度增加而逐渐处于稳定状态时,随着稳定度增加而降低,中性大气是宁波易致霾的大气层结。霾日与非霾日大气稳定度表现不一致,中午霾日中性大气占多数,非霾日则是不稳定大气;夜间霾日稳定—弱稳定大气和中性大气所占比例相当,非霾日稳定—弱稳定大气占多数。另外,PM_(2.5)浓度在霾日和非霾日均为白天低、夜间高的日变化特征,但霾日波动大,波峰时间晚于非霾日2 h,峰值浓度也高于非霾日2.7倍;早晨或下午到上半夜是霾日的PM_(2.5)浓度两个上升时段,上午为下降时段;非霾日的两个浓度缓升(降)时段分别出现凌晨和下午(上午和前半夜)。研究成果有助于预报员了解大气混合层高度及其对霾的可能影响,从而提高霾预报预警能力。     

2014-2016年荆州城区空气质量与气象要素的关系分析

利用2014年1月1日—2016年12月31日荆州城区逐日空气质量数据和同期地面气象要素逐日观测资料,分析了荆州城区空气质量状况、变化特征及其与气象要素的相关性。结果表明,荆州城区优良日数偏少,但2014—2016年荆州城区空气质量略有改善,首要污染物为PM_(2.5);AQI和PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2、NO_2、CO的月变化规律一致,呈V型分布,冬季空气污染最严重,夏季空气污染相对较轻,O_3的变化规律则相反,呈反V型分布;除O_3外,AQI和其他污染物浓度与前一日AQI、气压呈正相关关系,与气温、水汽压、湿度、云量、降水、风速呈负相关关系,据此建立了AQI和各污染物浓度的回归预报方程;进一步分析了2014年1月严重污染天气的成因,本地污染物的分布、外地污染物的输入和气象扩散条件是影响空气质量的主要因素。     

宁波北仑港区空气质量特征及污染空气成因分析

利用2016—2018年环境、气象资料,统计分析了宁波市北仑区空气质量变化特征及与气象因素的相互关系,探讨污染空气形成原因。结果表明,北仑区空气质量呈夏季好、春季次之、秋冬季最差的明显季节特征,冬夏季日变化为较明显的双峰双谷型,但冬季为后半夜上升、前半夜降低,上午上升、下午降低,夏季则反之,春夏季不明显。3 mm以上的雨日污染空气概率明显降低,中度污染时,随着污染加重,空气湿度随之增加;优良空气平均能见度为24.9 km,污染天气能见度下降到10.3 km,重度污染能见度仅为6 km,西南偏南风对北仑区大气污染最小,偏北到东北风污染最大。首要污染物主要是NO_2,PM_(2.5)较宁波市区偏低,但NO_2、SO_2浓度偏高。     

长春市酸雨变化特征及其影响因素分析

利用2012—2015年长春市酸雨观测资料和同期气象要素观测资料、探空资料及大气污染物监测资料,对长春市酸雨的变化特征及气象条件对酸雨的影响进行了分析,并研究了大气污染物浓度对酸雨的作用。结果表明:2012—2015年长春市由轻度酸雨区逐渐发展为中度酸雨区,降水pH值呈波动下降的趋势,秋季和冬季降水的pH值低于春季和夏季,降水的电导率K值呈相反的变化态势。长春市区酸雨更易发生在小量级降水中,受偏南风或偏西风影响时,酸雨污染严重;降水pH值随逆温温差和逆温厚度的增大而减小。长春市降水pH值与前一日的SO_2和NO_2浓度呈显著的负相关关系,可见NO_2和SO_2浓度对长春市酸雨污染的贡献更大。     

上海地区空气污染变化特征及其气象影响因素

利用2013—2014年上海地区6种空气污染物小时浓度和逐日空气质量分指数(IAQI)的监测资料,统计分析了上海地区空气污染的变化特征及其气象影响因子。结果表明:2014年上海地区空气质量优良率达77.0%,空气质量总体较2013年明显好转。2013—2014年上海地区AQI具有季节性特征,表现为冬季空气质量较差、秋季空气质量较好的特征,其中12月空气质量最差。由首要污染物分布可知,上海地区最主要的污染物为PM_(2.5),其中冬季PM_(2.5)污染出现最多;O_3则为夏季的主要污染物。由污染物浓度的周循环变化可知,上海地区PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2和O_3浓度均存在周末低于工作日的"周末效应",但PM_(10)和NO_2浓度的"周末效应"更显著。由2014年上海地区霾日与PM_(2.5)浓度的变化可知,当PM_(2.5)浓度达到轻度及以上污染时,霾天气出现的概率大幅提高,但二者并非对应的关系。天气形势对PM_(2.5)污染影响较大,基于上海地区天气形势特点可以将PM_(2.5)污染的地面形势分为7种类型,其中高压中心型和高压楔型为PM_(2.5)污染的主要天气型。由于上海地区冬季冷空气活动频繁,西北风将上游地区颗粒物输送至本地,易造成较严重的污染天气;同时在冷高压的控制下,高压中心型和高压楔型天气频繁出现,导致颗粒物不易扩散,也易造成空气污染。夏季和秋季在副热带高压的控制下,水平和垂直扩散条件均较好,不易出现PM_(2.5)污染,但由于气温较高,光照条件较好,易出现O_3污染。     

基于L波段雷达探空资料的南京低空逆温特征

利用2010—2015年南京市逐日的08时(北京时间,下同)和20时L波段雷达探空秒级数据资料,研究南京市边界层内(2 km以下)接地逆温和悬浮逆温的出现频率、逆温层厚度以及逆温强度等,对该地区低空大气逆温特征变化进行了详细分析。结果发现:南京市逆温日的发生频率较高,达81.68%,其中接地逆温23.9%,悬浮逆温71.8%,早间发生频率高于晚间,月分布均表现为盛夏季节频率低,秋冬季节发生频率高。逆温层厚度也是夏季最薄,冬季到初春厚度较大;早间的逆温层厚度大于晚间的逆温层厚度,悬浮逆温厚度大于接地逆温厚度。南京市逆温强度夏季小,冬季大,有明显的季节变化趋势。逆温强度早晚差异较小,但接地逆温平均逆温强度是悬浮逆温的1.5倍。逆温强度达到2.0℃/hm的强逆温有50%以上出现在冬季。通过计算污染物浓度与逆温强度的相关性,发现污染物浓度(PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2、CO)与逆温强度有很好的正相关性,由此说明低空大气逆温层结状况对空气质量有一定影响。     

江苏淮安地区大气污染变化特征及其与气象条件的关系

采用江苏省淮安市地面5个监测站2013年1月1日—2015年12月31日PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2、NO_2、CO、O_3逐日质量浓度资料及同期气象资料,统计分析了该地区空气污染季节变化特征及其与气象条件的关系;采用MODIS的光学厚度AOD(Aerosol Optical Depth)资料和火点资料分析了2013年12月发生在淮安的一次持续性大气污染事件。研究结果表明,淮安空气质量AQI指数(Air Quality Index)在春冬季较高,夏秋季较低,污染天气发生在春冬季的概率为23.6%,夏秋季的概率为13.3%。淮安地区的首要大气污染物为颗粒物污染,其中PM_(10)、PM_(2.5)占比分别达到25.2%、48.9%,PM_(10)中PM_(2.5)比率年平均为61.0%,臭氧是第2大污染物,占比为25.8%。表征大气柱气溶胶浓度的AOD的季节变化与地面颗粒物浓度截然不同,颗粒物浓度1月和12月出现极高值,而这两个月AOD月平均值却在一年中达到极低值,AOD最高值出现在7月。另外,AQI与降水、气温、风速、相对湿度呈负相关关系,但相关程度较弱。     

APEC会议期间北京地区大气污染物的分析研究

该文利用北京市通州区环保局、北京市环境保护监测中心自动检测网络站点数据及NCEP(1°×1°)再分析资料,分析了2014年北京APEC会议期间各污染物浓度值的变化,分析表明:管控期内PM_(2.5)、NO_3浓度下降明显。PM_(2.5)、NO_2呈现双峰现象,O_3、SO_2呈现单峰态。同时,北京市人口稠密区夜间PM_(2.5)污染较为严重,仍需控制NO_2的排放量。并探究管控措施实施效果,为今后重大活动空气质量保障提供参考。