PM10 Observed at a Meteorological Station in Beijing: Historical Trend and Implications

Inhalable particles (PM10), with aerodynamic equivalent diameters that are generally 10 micrometers or smaller, are basic pollutants in many areas, especially in northern China, and thus the pollution from PM10 inhalable particulate matter is a growing concern for public health. Independent long-term observations are necessary to evaluate the efficacy of PM10 reduction actions. Variations in the PM10 concentration from 2006 to 2017 at an observation station (NJ) in Beijing were recorded and analyzed. The average value ±1 standard deviation of daily mean PM10 concentrations was 138.8 ±96.1 μg m-3 for 1307 days (accounting for 34.7% of the total days), showing PM10 concentration exceeding the National Ambient Air Quality Standard (NAAQS) 24-h average of 150 μg m-3. Particulate concentration depended upon various meteorological conditions as also observed in this work: at low wind speed (<4 m s-1), the concentrations of PM10 revealed a downward trend with -19 μg m-3 per unit of wind speed, but when wind speed rose (>4 m s-1), the values increased by 49 μg m-3 per unit of wind speed. In Beijing, air masses from northwest China, especially from the Gobi Desert and other desert areas, had net contributions to long-range transport of natural dust, enhancing the PM10 concentrations by up to 29%. Overall, PM10 mass concentration showed a significant downward trend with -8.0 μg/m3/yr from 2006 to 2017. Although with higher fluctuations in recorded data, similar downward trends derived from the ) in 2017 still exceeded the NAAQS standard. The results showed that there is still a long way to go to reduce PM10 in Beijing.     

基于观测的污染气体区域排放特征

利用2006年9月—2007年8月河北省固城生态与农业气象试验基地 (固城站) 反应性气体观测数据获得了CO与NO_x,CO与SO₂,SO₂与NO_x体积分数比的变化特征,并将观测得到的体积分数比与从INTEX-B等排放源资料得到的排放比进行比较研究。当风向来自北方向 (北京) 时,固城站的CO和NO_x体积分数显著高于其他方向,而来自南方向 (保定、石家庄) 时,SO₂体积分数显著高于其他方向。固城站观测到的CO与SO₂,CO与NO_x体积分数比分别为43.7和31.6,较排放比高出2~12倍。分析表明:排放源清单对CO排放低估了大约2倍以上,生物质燃料燃烧,尤其是收获季节大规模秸秆燃烧排放可能是重要的且被低估了的源。从观测数据估计得到秸秆燃烧期比平时CO大约多排放了90%±30%,忽略秸秆燃烧期额外排放对CO排放强度估计有重要影响。未来排放源清单编制和使用需要更加关注我国农业区秸秆燃烧排放对排放强度的影响。     

臭氧生成效率(OPE)相关研究进展

大气光化学系统的非线性特征增加了O3控制的复杂性,因此各种有助于O3控制对策制定的指标研究备受关注,臭氧生成效率(OPE)就属于这样一种指标。对OPE相关的主要研究成果进行了综述,回顾了OPE定义及计算方法的演变,总结了OPE的空间和季节变化研究结果,分析、讨论了影响OPE的几个主要因素,指出了OPE研究中存在的问题和未来需要加强的方面。我国OPE研究非常缺乏,鉴于我国城市和区域O3污染形势,建议开展多点位、长时间的OPE观测研究,并结合模式研究深化对我国O3问题的认识,寻找有效的O3控制对策。     

1994-2006年长江三角洲和东北平原酸性气体浓度变化

利用长江三角洲和东北平原地区大气本底站的二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）历史资料和近期取得的观测数据,探讨两个地区人为排放对这些气候相关酸性气体的不同贡献。从两种酸性气体过去和现在的浓度水平,估算了它们在两个地区的增长率,比较了NOx与SO2比值的不同变化趋势。结果表明,早在20世纪90年代中期,长江三角洲酸性气体污染水平已经较高,其后主要是NOx浓度显著升高,从而使该地区成为硫和氮污染并重的地区;东北平原酸性气体过去浓度很低,但这些气体以很高的速率增长,虽然目前浓度水平仍然比较低,但未来形势不容乐观。     

极地与青藏高原地区NOX的冰雪来源

NO_x在雪-气之间的交换能够影响到极地大气边界层的大气成分和大气化学过程,增强极地大气边界层的氧化性,并可能影响对冰雪大气成分记录的解释。近年来,人们认识到冰雪在光照下释放NO_x是极地大气边界层NO_x的一个重要来源。从以下几方面对大气边界层NO_x的冰雪来源进行综述：NO_x冰雪来源的观测和实验证据、冰雪释放NO_x的机制和影响参数、极地NO_x浓度和通量以及极地冰雪NO_x化学过程对环境的影响。近年来,笔者已在处于北半球中纬度的青藏高原观测到冰雪表面光照下释放出比极地高1个量级浓度水平的NO_x,因此需更深入的科学研究揭示其对青藏高原大气氧化性的影响。     

国产ECC型O3探空仪性能测试及室外比对观测

该文介绍了中国科学院大气物理研究所（简称IAP）研制的电化学浓度电池（ECC）型臭氧（O₃）探空仪基本性能测试和2013年上半年室外比对观测结果。结果表明:ECC的背景电流（I_bg）在0.1 μA以下或更低;测量O₃的响应时间为21~26 s;NO₂（SO₂）使O₃测值偏高（低）;抽气泵低压泵效系数（C_ef）在100 hPa高度以下为1.0左右,在该高度以上上升,10 hPa达到1.17±0.10,5 hPa达到1.28±0.16,性能略低于同类进口产品（1.055以下）。国产和进口仪器在气象探空或抽气泵等部件上具有良好兼容性;两者所测O₃垂直分布廓线总体一致。IAP O₃探空仪O₃总量与Brewer光谱仪测值比值为0.9~1.1;C_ef和I_bg订正有效降低了IAP O₃探空仪在平流层低层与进口仪器测值的差别,这一订正对O₃柱浓度在平流层和对流层的贡献分别为约15 DU和4~6 DU;在对流层,IAP O₃探空仪测值与进口仪器间的绝对差别稳定且低于0.5 mPa;而平流层受泵效影响较明显。因此,建议IAP O₃探空仪提高其C_ef的稳定性,参与国际比对测试,国产气象探空平台数据接收处理增加必要的滤波技术以降低平流层探测数据（包括O₃）的振荡。     

太原冬季大气气溶胶的散射特征

利用积分浊度仪于2005年12月17日-2006年2月14日对太原市区气溶胶散射特性进行了观测分析。结果表明：观测期间气溶胶散射系数小时平均值为（850.2±611.3) Mm-1,散射系数在200～300 Mm-1之间出现的频率最高。太原冬季大气气溶胶散射系数的日变化呈双峰型,散射系数与PM2.5小时平均浓度的线性相关性较好（R2 = 0.82),表明细粒子对散射系数有很大的贡献。观测结果显示气象条件是影响气溶胶散射特性的重要因素之一。     

龙凤山区域大气本底台站反应性气体观测质量控制

实现对大气反应性气体的业务化观测是中国气象局大气成分观测的重要目标内容之一.为了满足大气本底观测业务的目标要求,在龙凤山区域大气本底观测站反应性气体观测系统2年来的业务试运行的实践经验的基础上,着重分析了涉及质量控制技术中零/跨检查和多点校准的执行情况,确定了执行零/跨检查、多点校准和零/跨调整的指导性频率,提出了基于校准信息的数据订正方法,简要阐述标准量值传递方案和仪器测试、检验和维护中所应注意的内容.     

输送对区域本底站痕量气体浓度的影响

利用HYSPLIT4轨迹模式计算了临安、上甸子和龙凤山区域大气本底站2005年7月-2007年6月的气块后向轨迹, 并通过聚类分析取得了各站点平均轨迹的空间分布和季节变化等结果。将各站点同期观测到的O₃, SO₂, NO_x和CO浓度通过滑动平均法去除季节变化, 取得其短期变化信号, 并将轨迹与这种短期变化信号对应, 比较真实地反映了排放源空间分布和轨迹移动特性对污染物浓度的影响。研究结果表明:移动高度高、速度快的气块不利于污染物积累, 对站点污染物起清除作用。但个别来自高空的轨迹会将富含O₃的气块输送到地面, 从而使站点O₃浓度升高。各站均有大约50%~60%的轨迹输送污染气块, 导致站点气体浓度升高。临安站的污染主要来自S-SW和N-SE扇区; 上甸子站的污染最主要来自SE-SW扇区, 其次来自N-SE和W-N扇区; 龙凤山的污染主要由来自S-WSW扇区。     

卫星观测的中国地区1979—2005年对流层臭氧变化趋势

利用卫星数据分析了我国全境及不同区域对流层臭氧(O3)柱含量1979—2005年全年和不同季节的长期变化趋势,及不同季节对流层O3柱含量与南方涛动指数的关系。结果表明,对流层O3柱含量在夏季有微弱的上升趋势,其他季节呈下降趋势,但总体变化趋势并不显著;在珠三角和四川盆地地区四季总体呈下降趋势;在华北地区除了冬季之外,其他季节以及全年平均均为增长趋势,最高的增长率出现在夏季,达到1.10DU/10a。南方涛动强度的变化与我国一些地区的对流层O3变化呈显著相关,但华北地区对流层O3的增长趋势与大气环流变化的关系不明显。