大气环境评价方法

该书主要阐述与大气污染有关的大气环境质量评价方法。考虑到实际工作者的需要,对污染气象、大气扩散等理论作了一般叙述。着重阐明大气污染环境浓度和模式参数的估算以及大气污染控制方法最后介绍了污染气象观测和大气污染物的测定方法。     

2012—2014年常州市大气重污染日的气象条件分析

利用常州市环境监测中心的大气污染监测资料、常州市气象局的常规气象观测资料及NCEP/NCAR再分析资料等分析了2012—2014年常州市的大气污染情况,将大气重污染日的地面形势场进行了分型,并重点分析了污染程度极为严重的2013年1月的气象条件,得到以下结论：1)近3年常州市共计出现大气重污染日54天,冬季为重污染日数最多的季节,首要污染物主要是PM2.5。2)可将重污染日的地面形势场归纳为均压场型、高压底部型、高压后部型、变性高压型和低压型5种类型：均压场型扩散条件差,为大气重污染最常见的地面形势;高压底部型一般伴随有冷空气扩散,往往导致上游污染物的输送;高压后部型、变性高压型分别意味着冷高压移出和变性减弱致使污染物累积导致大气重污染发生;低压型一般易出现降水,若前期污染程度较重或降水较弱,往往导致污染维持。3)2013年1月大气污染极其严重,单月共计出现重污染日14天,降水量异常偏少是本月重污染频发的主要原因之一,高温高湿小风环境则有利于大气重污染的形成。4)秋冬季节多冷空气活动,本地往往经历均压场高压底部冷空气冷高压均压场的循环过程,冷空气“间歇期”为大气重污染高发时段,故地面形势场对大气重污染的预报预警有着较好的指示作用。     

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。     

苏州市SO2污染浓度短期预报方法

为了利用气象台站常规资料制作本地SO_2污染浓度预报,本文用苏州市1979—1982年地面气象观测资料与同期的日平均SO_2污染资料作了对比分析,发现苏州市大气中SO_2污染浓度的变化除了与当地污染源有关外,还与当时的天气气候特征有关。由于一地的SO_2污染源在短期内是少变的,所以可以用当地的天气气候情况来估计大气中SO_2污染浓度的情况。天气气候因子和SO_2污染浓度都可看作是随机变量,故可用统计方法作分析和预报。本文介绍了用“多因子条件概率和”制作苏州市大气中日平均SO_2污染浓度短期预报的方法。其方法和步骤如下。     

大连市冬季大气污染数值模拟及其对人工增雨(雪)作业的指示作用

利用国家环境保护部大气污染指标和常规气象观测资料,结合区域空气质量模式系统(Weather Research and Forecasting-Community M ultiscale Air Quality,WRF-CM AQ)的模拟结果,对2015年12月大连市大气污染过程的气象要素和气溶胶的时空分布特征进行了分析,并对大气污染天气条件下有效开展人工增雨(雪)作业进行了初步探讨。结果表明:2015年12月大连市出现5次大气污染过程,累积污染日数为13 d,占12月总日数的41.94%,且日平均最低能见度为2.27 km。出现大气污染时,近地面温度均略有升高,大气层结稳定,因此,实施人工增雨(雪)作业时,宜选用增雨火箭和增雨飞机,从而保障催化剂可以播撒到高效核化层高度(-15℃~-10℃);同时,模拟结果表明,污染天气条件下一定量的细颗粒物在大气各种扰动下可以扩展至3.00 km以上,对具有增雨(雪)潜力的冷云实施作业时,应考虑催化剂量在常规作业剂量基础上适当减少。通过对2015年12月大连市的一次重度大气污染个例分析发现,大连市形成重污染的大气气溶胶物种主要为硝酸盐、铵盐和硫酸盐,其中硝酸盐占比最大,可以达到51.27%,说明除了相关工业源和燃煤排放,交通源排放也是大连市主要的大气污染源之一。     

2005年南京市PM_(10)浓度时间序列分析

根据南京市2005年的PM10日均浓度和气象观测资料,利用Maflab小波分析工具,对PM10浓度的年时间序列进行分析,得出了该地区PM10日均浓度的变化规律：2—5月较大,6-9月较小,10—12月较大;并且全年共有5个突变点。结合HYSPLIT4污染扩散模式,对污染源进行追踪,结果表明：造成南京市大气污染主要有局地污染物的排放和外来污染物的输送两种类型;在垂直方向上,污染物的长距离输送一直稳定在低层。     

采暖期间区域气象条件与天津大气污染概率关系

利用2002～2005年11、12、1月冬季采暖期NCEP气象分析资料和同期日空气污染物监测资料,在开设的关键区、识别区内,分析区域污染气象特征,探讨区域气象条件对天津大气污染的影响.采暖期大气污染高发是与冬季的污染气候特征和气象条件密切相关的,区域污染环流特征、大气动力特征、热力条件对污染物的扩散、积累、输送有着重要的影响.当区域大气环流由北到西北气流向西到西南气流转换时,大气稳定度逐渐增加,区域大气扩散能力随之减弱,天津大气污染概率增大.另外,区域风速与天津污染的关系,在一定程度上反映了华北区域污染对天津污染的贡献.     

青岛一次沙尘污染事件的气象条件特征

2008年5月28日至6月1日青岛市区出现了持续5 d的大气污染,其中29-30日为重度污染,其余3日为轻度污染。本文基于青岛常规地面和高空观测资料以及环境监测站SO2、NO2、PM10监测资料,利用资料分析和中尺度数值模拟的方法,分析造成青岛此次持续多日的大气污染的污染源、大气环流和气象要素特征。分析结果表明：此次污染过程主要是外来沙尘引起的PM10污染;持续较强的逆温层结以及近地面层弱南北风频繁交替出现造成沙尘在近地层往复、积聚,最终导致连续多日的空气污染。     

2005年南京市PM10浓度时间序列分析

根据南京市2005年的PM10日均浓度和气象观测资料,利用Matlab小波分析工具,对PM10浓度的年时间序列进行分析,得出了该地区PM10日均浓度的变化规律：2—5月较大,6—9月较小,10—12月较大;并且全年共有5个突变点。结合HYSPLIT-4污染扩散模式,对污染源进行追踪,结果表明：造成南京市大气污染主要有局地污染物的排放和外来污染物的输送两种类型;在垂直方向上,污染物的长距离输送一直稳定在低层。     

二氧化硫及氮氧化物与气象条件关系的个例分析

本文通过对去年秋、冬两段监测资料的整理分析得出:西安市二氧化流,氮氧化物的污染是严重的。高浓度中心主要分布在市中心和西北郊,具有明显的季节变化和日变化,用污染物浓度和气象因子的关系分析,发现大气污染严重时往往对应大环流天气形势稳定;当天气系统交替明显,气层不稳定时大气污染就明显减轻,从而说明了大气污染和气象因子有密切关系,因此探讨大气污染和天气形势(包括局地流场和温度)的关系,对开展污染预报,提供一些思路和线索。     

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。     

2019年冬季呼和浩特市大气污染频发的气象条件分析

利用2015—2019年呼和浩特市大气污染物质量浓度、气象要素观测及NCEP FNL 1°×1°再分析资料,分析近5 a冬季环境空气质量特征及与大气污染扩散紧密相关的气象要素和大气边界层特征,研究2019年冬季呼和浩特市大气污染频发的气象条件变化特征。结果表明:(1)呼和浩特市冬季较易出现污染天气,以PM 2.5污染为主,2019年冬季,大气污染呈现出污染物积聚难于扩散、污染长时间持续、污染天数和重污染占比均显著增高等特点。(2)2019年冬季呼和浩特市气象条件呈现出平均风速偏小、小风日数偏多、南风出现频率增多、相对湿度偏高、混合层高度偏低、通风系数较小、逆温日数较多等特征。     

夜间能见度的观测方法

能见度观测是气象观测的一个重要要素,所测得的能见度资料不仅可反映大气层稳定程度,也可作为判定气团性质和研究大气污染的重要因子,还为航空、航海、交通和人们生活提供安全保障。随着气象现代化的迅速发展,气象观测已基本由自动观测取代人工观测,目前只有极少部分气象要素人工观测,而其中云、能、天还是靠人工目测进行。     

上海地区低能见度特征分析

利用上海机场气象观测资料以及同时段的探空资料、大气污染资料,分析了上海地区低能见度的季节和日变化特征,以及影响低能见度的天气因子和大气污染浓度,结果表明:低能见度在12月出现次数最多,其次是1月、11月,6-9月出现最少;05:00-08:00出现频率最高,维持时间在1-5 h内的累积频率达到84.4%.降水、雾、霾等是造成低能见度的天气因子.低能见度日空气污染比较严重.冬季大气边界层稳定比例较高、多层逆温频繁发生、混合层高度低,是上海地区低能见度发生频率较高的主要原因.     

2013年1月持续性霾天气中影响污染程度的气象条件分析

利用南京本站气象观测记录、环保局监测数据以及NCEP/NCAR再分析资料,分析2013年1月持续性污染天气过程的大气环流背景,并结合南京地区探空资料、风廓线雷达资料以及激光雷达资料,分析这次持续性污染过程中空气质量属良好、轻度污染、中度污染、重度污染典型个例的大气垂直特征和边界层内气象条件的差异。得到如下结论:2013年1月份北方冷空气活动较弱,南京地区大气层结稳定,近地层风速小,污染物气象扩散条件差。加之近地层以弱偏东风为主,水汽较多,有利于污染物颗粒直径增大。大气垂直结构以及边界层内水平风速均对大气污染程度起到一定影响。AQI与逆温层高度存在显著负相关关系;大气污染时,1000 m以下出现逆温结构,且逆温层越低、越厚,污染程度越大;重度污染时,近地层出现贴地逆温层,厚度为700m左右。逆温层高度下降,PM₁₀颗粒物高浓度区高度也明显下降,近地层污染物浓度对垂直方向上污染物浓度正响应的高度降低。在空气质量良好时, 150~1500m存在风速大值区,且风无空,湍流作用明显,有利于污染物和周围的洁净空气相混合而得到稀释,加速污染物的垂直扩散进程。当中度污染日和典型重度污染日时,150~1500 m之间并不存在大风速区。此外, PM₁₀的300μg·m^-3高浓度垂直高度延伸至300 m附近时,近地层PM_2.5明显上升至100μg·m^-3以上,高浓度区数值越大,近地层PM_2.5越大。     

探空资料和MM5模拟气象资料在AREMOD模式引用差异分析

利用西安市泾河观测站2011年地面气象资料、探空资料和MM5模拟中尺度气象资料,分别采用AREMOD大气污染预测模式对陕西赛德电气锅炉烟囱排放SO2进行污染预测,MM5中尺度模拟高空资料与实际探空资料气温和风速有一定差异,但气温和风速随高度变化趋势基本一致,计算得到的边界层主要大期污染预测参数基本一致,污染预测结果也较为一致,不存在量级的差异,表明MM5模拟高空资料在大气污染预测评价中具有较好的适用性。     

天津地区浓雾与大气污染

近年来,随着人们对大气污染的日益关注,大气污染预报问题已提上日程,因而,大气污染潜势预报(预报有可能出现严重污染的气象状况)就成为气象部门需要研究的一个新课题。目前,开展这方面预报指标、预报方法的研究很有必要。本文根据天津地区的特点和实测资料,分析了大气污染物与有害浓雾等     

APEC会议期间呼和浩特市大气污染防控与气象条件分析

利用2014年10月14日至11月13日欧亚地区高空和地面气象常规观测资料、NCEP再分析资料及内蒙古环境监测中心站的污染物浓度监测资料和AQI日资料,分析了APEC会议前后呼和浩特市大气污染防控效果及气象条件的作用。结果表明:2014年10月14—25日内蒙古自治区实施大气污染防控前,呼和浩特市轻度及以上污染日数比2013年同期上升37.5%;10月26日开始采取减排措施,污染颗粒物浓度大幅下降,呼和浩特市轻度及以上污染日数比2013年同期下降100.0%。大气污染防控期间,中国华北地区出现了4次较明显的冷空气活动,较强的冷平流由中高层侵入地面,呼和浩特市风力加大,有利于污染物扩散,4次冷空气活动全部对应呼和浩特市空气质量指数AQI最低值。因此,APEC会议期间呼和浩特市空气质量达优良等级,可能是结合了气象条件进行的政府防控取得了显著效果。     

基于轨迹聚类河南地区大气污染过程空气输送通道研究

大气污染除了受本地污染源的影响外,外来污染物的输送也是重要的影响因子之一。本文基于拉格朗日混合单粒子轨迹模型(HYSPLIT)分析了河南省重污染过程空气输送通道的特征,并结合地面风场观测资料和NCEP再分析资料对污染发生时的气象背景场进行了探讨。结果表明:在1986—2015年冬季气候平均态下,河南省盛行西北气流,空气输送主要来自西北欧亚大陆,经河北、陕西和山西等地区进入河南地区。2015年河南省17次重污染过程主要空气污染输送分别来自南方(32%)、偏北方(24%)和偏东方(27%),3条通道在输送过程中高度基本维持在900 h Pa以下;重污染过后西北风加强,南风消失,污染物迅速扩散。由2015年12月5—13日河南地区重污染过程的模拟表明,偏北空气输送通道所占比例虽然不是最高的,但经过污染物浓度高值区携带的污染物较多,同时由于风速减弱,不利于污染物扩散。气象观测资料进一步证明河南省重污染过程发生时处于静稳天气状态,同时东南风带来了较多的水汽输送,相对湿度偏高不利于污染扩散。     

北京一次局地重污染过程气象条件分析

2004年10月7日至10日，北京出现了一次明显的持续重污染过程，这次污染过程持续时间之长、污染程度之重是近4年来同期最大的。为了了解造成这次持续重污染过程的原因，利用同期污染指数、常规气象观测资料、探空资料及自动站气象资料，对这一期间的空气污染气象条件进行了较为详细的分析。结果表明，这次持续重污染过程是由本地的污染源和大尺度的天气背景与局地的气象条件共同造成的。