AERMOD空气扩散模型在沈阳的应用和验证

根据2003年1～12月沈阳逐日大气环境监测数据、气象数据以及AERMOD模式系统建立并验证了空气扩散模型;同时,应用污染源排放清单管理工具软件建立了排放清单,其输出的数据格式满足AERMOD空气扩散模型的要求。验证结果表明:颗粒物的监测日平均值与模拟日平均值的相关性较好,81%的数值落在模拟值与监测值的2倍误差范围内,模拟值与监测值的相关系数为0.68;SO₂有72%的数值落在模拟值与监测值的2倍误差范围内,模拟值与监测值的相关系数为0.64。     

不同人为源排放清单对大气污染物浓度数值模拟的影响:以浙江省为例

应用大气化学模式WRF-Chem(Weather Research and Forecast-Chemistry),分别选用亚洲排放源清单INTEX-B(Intercontinental Chemical Transport Experiment-Phase B)、REASv2.1(Regional Emission inventory in Asia version 2.1)以及全球排放源清单HTAP_v2(Hemispheric Transport of Air Pollution version 2),对浙江省2013年12月进行模拟,分别记为IN、RE和HT试验,研究人为源排放清单对大气污染物浓度数值模拟的影响。结果表明,3组试验合理的反映出PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物,即细颗粒物)、PM10(空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物,即可吸入颗粒物)和NO_2近地面浓度的时空分布特征,相关系数为0.5~0.8,85%以上的模拟值落在观测值的0.5~2倍范围内,但对SO_2近地面浓度模拟较差。IN、RE、HT试验对PM2.5和PM10的模拟偏差均成递减趋势,约为30%、16%和6%,HT试验的模拟值更加接近观测。INTEX-B清单中PM2.5的一次排放与二次气溶胶前提物SO_2均高于REAS与HTAP清单,因此会导致更多的硫酸盐生成,从而进一步增加PM2.5浓度。HTAP_v2清单中较低的NH3排放会抑制硝酸盐的生成,从而有助于降低PM2.5浓度。3个清单的基准年与模拟年的差异对SO_2浓度模拟的准确性影响更大,INTEX-B清单中SO_2排放量明显高于REASv2.1与HTAP_v2清单,尤其在浙北和沿海工业发达地区,导致IN试验模拟的SO_2在这些地区存在明显高估。3组试验模拟的NO_2浓度偏差最小且更为接近(-8%~4%),主要原因是3个清单在浙江省的NOx排放十分一致。从3组试验结果之间的差异程度来看,浙江省范围内PM2.5、PM10、SO_2和NO_2逐日浓度模拟值之间的平均差异程度分别约为14%、15%、51%和16%,最大差异程度分别为69%、78%、137%和132%。月均浓度与逐日浓度的平均差异程度基本一致,但最大差异程度明显更低。总体来看3组试验模拟的PM2.5、PM10与NO_2的差异程度明显低于SO_2。     

污染源反演对重点城市群夏季O3模拟的改进效果评估

在嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS)的基础上,采用污染源反演方法优化以中国多尺度排放清单(MEIC)为主的先验排放清单中臭氧(O₃)前体物排放量估计。分析时段为2019年6～8月,重点评估了污染源反演对我国“2+26”城市、长三角、珠三角、成渝4个重点城市群O₃模拟的改进效果。评估结果表明,污染源反演获得的“2+26”城市、长三角、珠三角的氮氧化物(NO_x)排放速率整体低于先验清单的排放速率约0.6μg m_-2 s_-1,但反演的挥发性有机物(VOCs)排放速率在“2+26”城市整体上高于先验清单的排放速率约0.5μg m_-2 s_-1。利用反演的NO_x和VOCs排放量和NAQPMS模式对4个城市群O₃进行模拟,发现反演排放数据可以显著改进夏季O₃模拟性能,使得O₃日最大8小时平均值(MDA8-O₃)模拟的均方根误差(R...     

郑州市气态污染物的变化特征分析

利用2015-2018年郑州市气态污染物(SO_2、CO、NO_2和O_3)的浓度数据和郑州市气象数据资料,分析了郑州市气态污染物浓度的变化趋势和影响因素。结果显示:2015-2018年郑州市SO_2、CO、NO_2的年均浓度逐年降低,但其污染物浓度在31个省会城市中排名相对靠后,污染较为严重。SO_2、CO和NO_2浓度均为冬季的最高,其次是春季和秋季的,夏季的最低,O_3浓度与之相反。气态污染物浓度与气象因素的相关性分析结果表明:SO_2、NO_2、CO浓度均与温度呈显著负相关,O_3浓度与温度呈显著正相关;各污染物与气压的相关性与温度相反;SO_2、NO_2、CO浓度与降水量均呈负相关,降水对O_3的具体影响还有待深入研究。     

基于WRF/CMAQ的成都空气质量模拟与预报

本文是成都地区空气质量预报的一次模拟试验,文章通过污染源排放清单编制、不同模式下垫面资料使用、气象模式大气物理过程参数选取、以及成都地区空气质量实例模拟预报几个方面来开展工作。分析结果表明:使用新下垫面资料对SO₂、NO₂的模拟结果的统计结果均好于旧下垫面资料;选出了适合于成都地区的气象模式物理过程参数方案;受外地源影响较小的NO₂与PM₁₀的模拟预报效果比受外地源影响较大的SO₂模拟预报效果好;清单编制过程中对污染物排放的时间分配因子把握不精确造成了预报趋势与监测值趋势存在差异;对污染源排放量的低估是造成预报值普遍小于监测值的重要原因,同时未考虑外源的输入影响,以及用监测值的点均值来验证预报值的面均值,也是造成预报值与监测值存在明显差异的主要原因。      

本溪市大气环境质量区域评价

利用本溪市2002年TSP(总悬浮颗粒物)和SO2(二氧化硫)大气环境监测资料、污染源排放清单资料和气象资料以及新一代大气扩散模型，进行了本溪市大气环境质量区域评价。结果表明：本溪市低架源对地面浓度的贡献相对较大，高架源对地面浓度的贡献相对较小。     

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。     

本溪市大气环境质量区域评价

利用本溪市2002年TSP(总悬浮颗粒物 )和SO₂(二氧化硫 )大气环境监测资料、污染源排放清单资料和气象资料以及新一代大气扩散模型 ,进行了本溪市大气环境质量区域评价。结果表明 :本溪市低架源对地面浓度的贡献相对较大 ,高架源对地面浓度的贡献相对较小。     

南京北郊冬季大气S0_2、N0_2和0_3的变化特征

利用差分吸收光谱仪DOAS(differential optical absorption spectroscopy),对2007年11月-2008年1月南京北郊大气SO_2、NO_2和O_3进行了观测.结合Parsivel降水粒子谱仪和自动气象站的资料,对冬季大气污染气体的浓度变化规律及降水和风速风向对其的影响进行了分析.结果表明,南京北郊大气SO_2浓度较高,呈明显双峰特征,分别在12时(北京时,下同)和00时达最大,受附近排放源的影响最大,东风及南风时比静风时SO_2浓度更高.降水对SO_2湿清除效果明显,清除系数平均为0.168h~(-1).NO_2气体呈明显单峰特征,在18时达最高值.南京北郊是NO_2源区之一,主要受附近高速公路汽车尾气排放源的影响.静风时NO_2浓度最高.O_3浓度受NO_2的影响较明显.O_3日变化呈单峰特征,在15时达最大值,静风时O_3浓度最低.降水对O_3的间接影响较明显,在降水时,白天由于太阳辐射较弱,O_3浓度降低;夜晚NO浓度较低,使得O_3浓度升高.     

苏州市大气PM_(2.5)中水溶性无机离子的源解析及其气象因子分析

为了探明PM_(2.5)中水溶性无机离子的来源和气象因子对其浓度变化的影响,利用2012年2、5、8和11月苏州市PM_(2.5)中水溶性无机离子浓度和本站气象观测数据,分析了苏州市水溶性无机离子的时间变化特征,解析了当地PM_(2.5)中水溶性无机离子的主要来源,探讨了气象因素对离子组分的影响。结果表明:(1)苏州市PM_(2.5)中水溶性无机离子年均浓度大小依次为:SO_4~(2-)NO_3~-NH_4~+Na~+Cl~-K~+Ca~(2+)Mg~(2+)F~-;SO_4~(2-)、NH_4~+和NO_3~-为PM_(2.5)中最重要的3种水溶性无机离子物种,其总和占PM_(2.5)总质量浓度的50.9%。各离子的季节浓度特征均为冬季最高、夏季最低。(2)通过运用主成分分析法对苏州市PM_(2.5)中水溶性无机离子进行来源分类解析,发现第一类为二次污染源和生物质燃烧,其贡献率为32.84;第二类为道路扬尘及工业排放,其贡献率为19.99%;第三类为海盐污染,其贡献率为18.43%。(3)通过水溶性无机离子与气象条件的相关性分析发现,风向、风速和温度与水溶性无机离子浓度的相关性较显著,这三者是颗粒物浓度变化的主要影响因子。(4)利用HYSPLIT后向轨迹模式对外来污染物进入苏州市的轨迹进行聚类分析后发现:因受季风气候影响,苏州市外来污染物的输入路径存在明显的季节性变化特征,其中夏半年输送主径源自海上,冬半年主径源自内陆。     

酸雨迁移规律初探

为了搞好安地水库引水工程的环境影响评价,金华市环保监测站在该水库水文站设了一个酸雨监测点,于3月13日～4月12日的监测中获得了24个监测数据,结果大出意料:酸雨频率高达87.5%,最低 PH 值为4.00。其间3月20～24日水库周围三个大气监测点的监测结果表明,水库周围大气环境未受任何污染,SO_2、NO_x、TSP 三指标的任何一次瞬时监测结果及日平均值均未超过国家制定的一级大气环境质量标准。本文就此结果进行分析。     

天津冬季大气能见度与空气污染的相互关系

为探求天津冬季大气能见度特征与空气污染的相互关系,于2008年12月至2009年1月连续观测大气能见度和空气污染物浓度(PM10、PM2.5质量浓度,O_3、NO_2和SO_2体积浓度),并结合相对湿度进行相关分析。结果表明:天津冬季大气能见度平均值为11.59 km,日变化呈明显的单峰特征,其变化特征受到空气污染物,尤其是气溶胶质量浓度及相对湿度变化共同影响;观测期内霾的发生频率接近50%;采用非线性回归方程拟合能见度与气溶胶质量浓度相互关系显示,PM2.5质量浓度对水平能见度的贡献大于PM10质量浓度,并且高湿情况下,能见度与气溶胶质量浓度相关性更好。     

中国对流层NOx垂直柱总量分布特征及其与闪电活动的相关性分析

闪电放电过程发出很强的光辐射,促进了光化学反应的进行,加快了NO_x向上的垂直输送,造成对流层上部NO_x的增加。闪电生成氮氧化物(LNO_x)是对流层上部NO_x(NO和NO_2)的主要来源,影响了对流层和平流层大气成分的垂直分布。本文利用2005—2013年TRMM卫星LIS传感器闪电密度和Aura卫星OMI传感器对流层NO_2垂直柱总量遥感观测数据,分析了中国地区对流层NO_2柱总量时空分布特征及其与闪电活动的相关性。发现,青藏高原地区对流层NO_2柱总量与闪电密度变化特征一致,表现为夏季高,冬季低,该地区LNO_x估算值约为339mol/次。基于LNO_x估算值分析中国不同地区LNO_x/NO_x百分比分布特征,发现,青藏高原地区春季和夏季LNO_x/NO_x较高,约为20%~60%,秋季和冬季低于20%;与之相比,NO_x排放较为严重的四川盆地、长江三角洲和珠江三角洲等地区普遍低于20%,中国地区LNO_x/NO_x百分比平均值低于10%。由此得出结论,LNO_x是青藏高原地区NO_x的主要排放源,人口密集和工业程度较高的四川盆地、长江三角洲和珠江三角洲地区NO_x主要来自于其它排放源。研究结果揭示了中国地区对流层NO_x柱总量分布特征及其与闪电活动的关系,对于研究闪电过程对于氮氧化物生成量的影响有重要意义。     

乌鲁木齐降水化学成分及来源分析

降水是大气中主要和次要污染物的重要收集器,是清除大气中颗粒物和气态污染物最好的清除剂。为了了解乌鲁木齐降水特征,本文利用离子色谱分析了2010年降水样品,研究表明,该区降水pH值在5.6~7.77之间,年均值为6.19,电导率变化范围为18.7~172.5μs·cm~(-1),年均值为57.73μs·cm~(-1)。降水中主要离子浓度排序为Ca~(2+)SO_4~(2-)NH_4~+Na~+Mg~(2+)Cl~-NO_3~-K~+F~-,Ca~(2+)是最主要的阳离子,SO2-4是最主要的阴离子,表明乌鲁木齐降水中的致酸物质主要是硫酸盐。总离子浓度季节变化特征表现为秋季高,冬季低。FA平均值为0.001,表明99.9%的降水酸度被碱性成分中和,NF计算结果表明Ca~(2+)具有很强的中和能力。从相关分析、富集因子来看,SO_4~(2-)和NO_3~-主要受人为源的控制,K+主要存在于土壤扬尘或生物质燃烧产生的细颗粒物中;Mg~(2+)主要来自陆源的土壤扬尘等;Cl~-主要来自海相输入,生物质燃烧、人类生活污水排放以及化工厂排放对Cl-也有很大贡献。     

Models-3模式中增加移动源清单对模拟效果的影响

采用空气质量模式Models-3,在原有点源和面源污染源输入清单的基础上,加入移动污染源,对辽宁地区2004年12月24—27日大气污染物时空分布进行数值模拟。结果表明,加入移动污染源后,辽宁主要城市污染物SO₂、NO₂和PM₁₀模拟效果有所提高,NO₂模拟效果提高最为明显;从总体模拟效果来看, SO₂和NO₂模拟效果较好,而PM₁₀模拟值相对较差。     

山西省城市重点大气污染源调查结果分析

本文利用2005年山西省环境统计大气重点源清单,分析了山西省污染源的类别,各行业污染源的排放情况对比以及山西省大气污染物的构成特点。通过研究分析得出山西省重点大气污染源中SO2、烟尘最主要的排放行业为电力行业;工业粉尘最主要的排放行业是建材和冶金行业。SO2和烟尘的排放明显存在着协同性、共生性,山西省煤烟型污染的特征较为突出。     

2013—2014年江门CMAQ的预报检验

基于CMAQ空气质量模式的报文资料和江门环境监测站资料,对2013年12月至2014年2月份CMAQ空气质量模式在江门市的应用进行了效果检验,分析了AQI和SO_2、NO_2、PM_(10)、PM_(2.5)等要素的预报值与实际观测值之间的误差和预报效果,结果表明:模式对AQI 24、48和72 h时效的预报值都比实测值偏高、预报时效越长、偏离越大;离散程度越高,可靠性也越差。整个冬季AQI 24 h时效预报值与实测值相关系数高达0.72,模式能够准确把握AQI的变化特征,48和72 h时效相应的相关系数分别为0.55和0.4。模式对SO_2、PM_(10)、O_3和PM_(2.5)的预报容易偏高,对NO_2和CO的预报容易偏低。6种要素预报效果较好的是PM_(2.5)和PM_(10);预报效果最差的是CO,无论是平均偏差、离散程度、相关系数和可靠性等,明显低于其它要素。     

广州冬季大气消光系数的贡献因子研究

2008年1月1～31日和2月6～24日在广州城区每天采集一个PM2.5样品,对样品进行有机碳、元素碳及水溶性离子分析,利用美国IMPROVE能见度方程计算得到广州冬季大气消光系数.结果发现:冬季PM2.5 日均值质量浓度为89.0±53.4/μg·m~(-3),OC(Organics Carban)质量浓度为16.9±11.9μg·m~(-3),EC(Element Carbon)质量浓度为5.9±3.4 μg·m～(-3),水溶性离子总浓度为43.9±23.5μg·m~(-3).冬季大气消光系数均值为342±185 Mm~(-1).广州冬季大气消光系数主要贡献者为(NH_4)_2SO_4、NH_4NO_3、POM(Par-ticular organic matter)、EC和NO_2,对消光系数的贡献率分别为36.3%、14.5%、26.6%、17.4%和5.2%.     

A case study of air quality control in Beijing and the surrounding area during the 2015 World Championships and Parade

本文利用卫星监测评估了2015年世界锦标赛和阅兵期间北京及周边地区空气质量变化,同时评估了活动期间实施的减排计划对空气污染物(NO_2,SO_2和气溶胶)产生的影响。研究结果显示与前三年(2012–2014年)同期卫星观测结果相比,北京及周边地区在活动期间NO_2和SO_2等其他空气污染物明显更低。同时研究也发现在活动期间,弱冷气团作用下的环流条件有利于北京空气污染物的去除。     

气象因素对西安市西南城区大气中臭氧及其前体物的影响

利用西安市2015年连续观测的O_3及其前体物NO、NO_2和CO质量浓度数据,分析其随时间变化的污染特征,结合气象要素进行相关性分析并拟合方程。结果表明:受局地光化学反应的影响,西安市夏季O_3浓度最高,且因O_3-8h造成的污染占总污染天数的1/3。冬季光化学反应减弱,但前体物排放源增强,NO、NO_2和CO出现最大浓度值。O_3浓度日变化呈单峰型,最高值出现在16:00左右,夜间维持较低水平。NO、NO_2和CO的日变化呈现白天低,夜间高的双峰型。O_3与温度、风速呈正相关,与相对湿度呈负相关,NO、NO_2和CO与风速呈负相关。受上风向污染源的影响,在东北、偏北和偏东气流控制下,易出现O_3浓度高值。夏季O_3质量浓度与气象要素的拟合度较好,可利用常规气象要素对O_3浓度趋势进行预测分析。