沙尘天气等对西安市空气污染影响的研究

通过对西安市1981—2000年TSP、SO2和NOx年平均浓度资料,1998—2000年周报和日报环境监测资料以及相应的地面、高空常规气象观测资料的统计分析,研究了该市空气污染的时间变化特点以及沙尘天气等几种气象条件对其浓度变化的影响。结果表明:(1)颗粒污染物(TSP和PM10)是西安市的首要污染物,其次是SO2。1981—2000年期间,TSP年平均浓度降低了75%,SO2年平均浓度降低了77%,NOx年平均浓度总体上变化不大;这三种污染物月平均浓度的年变化都呈单周期型,冬季1月份最高,夏季最低(TSP是7月份最低,SO2和NOx是8月份最低)。(2)2001年春季3～4月份沙尘天气的频繁发生,使西安市空气污染日出现全年的第二个多发期(23d·月-1),这有别于正常年份仅在冬季1月份出现一个浓度峰值的特点;强沙尘暴天气过程会使西安市PM10浓度在非常短的时间内提高3倍左右,造成严重的颗粒物污染。(3)西安市冬半年出现轻度污染以上级别的几率明显大于夏半年。影响西安市的地面天气系统可归纳为12类,当受不同天气系统控制时,其污染状况会有较大差异。(4)西安市一年四季都有逆温存在,100m平均逆温强度为0.90℃;全年以低层逆温出现日数最多,但冬季贴地逆温出现日数最多,厚度最厚,强度最大,是造成西安市冬季空气污染严重的最重要气象因素之一。(5)西安     

沙尘天气、尘卷风对沙漠地区起沙量的贡献

降尘量能很好地反映整层沙尘气溶胶的信息。基于WRF/Chem沙尘暴模式及大气边界层的观测资料,获得了包括尘卷风起沙过程的日、月和年总起沙量,进而分析它们与自然降尘量之间的关系。结果表明:(1)半定量的沙尘天气日数与逐月降尘量呈极显著的正相关,但无法更精细地量化降尘量的来源;(2)模式量化计算的沙尘天气起沙量与降尘量的变化大体一致,它对总起沙量的平均贡献率为76%;(3)尘卷风对总起沙量的贡献达到了24%,在无沙尘天气的时段,降尘量100%来自尘卷风的起沙量;(4)沙尘天气和尘卷风构成的总起沙量和降尘量在月、年变化都有极其显著的正相关,均通过了0.001极显著检验。     

甘肃河西沙尘暴对兰州市空气污染的影响

通过对1975-1997年甘肃河西沙尘暴发生日数和兰州市同期颗粒物污染资料进行统计分析,结果表明:两者有很好的正相关关系,其中,70年代后期和1986年前后甘肃河西沙尘暴的多发年份正好与兰州市同期TSP的高污染浓度相对应;在沙尘暴频繁发生的春季,两者的正相关性更显著(相关系数达0.706),其年际变化趋势几乎完全一致。甘肃河西4月份是全年沙尘暴发生日数最多的月份,使得兰州市在该月份的IP浓度也出现全年的次峰值,从而导致IP浓度的年变化成为双峰型(污染严重的12月份出现主峰值),这有别于SO₂等其它几种主要污染物均呈单峰型(12月份出现峰值)的年变化特征。春季河西大风沙尘暴发生期间,兰州市的TSP浓度会明显升高,此种天气过程结束后,TSP浓度迅速降低,这表明春季河西地区大风沙尘暴天气是影响兰州市区颗粒物污染浓度日变化的主要因素。总之,诸方面的分析结果均表明,甘肃河西沙尘暴对兰州市大气颗粒物污染所产生的重要影响是不可忽视的。     

青海省降尘量时空分布及其影响因素分析

大气降尘在生活中随处可见,与人们的生活息息相关。本研究应用青海省8个监测站2004-2010年降尘量资料及气候和社会资料,对青海省降尘量时空分布规律及其影响因素进行灰色关联度和主成分分析。结果表明,青海省降尘量城市大,偏远的瓦里关山小;月降尘量4月峰11月谷;季节降尘量春季＞夏季＞冬季＞秋季;年降尘量玛多和西宁呈下降趋势,共和与平安呈增加趋势,而瓦里关本底台、德令哈、同仁和格尔木降尘量年际间变化趋势不明显。沙尘天气出现频率年际和年代际变化均呈减少趋势。气候因素与降尘量的关联度自青海省东部向西部逐渐增大;社会因素中与降尘量的关联度大于0.900的因子有造林面积、木材采伐量、房屋建筑竣工面积、烟尘排放量、植被盖度综合指数、人口、工业粉尘排放量和农作物播种面积;对与降尘量的灰色关联度大于0.8的19个社会、气候因子进行主成分分析表明,气候因子的载荷值明显高于社会因子,气候因素对降尘量的影响集中而突出,而社会因素影响复杂而分散。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘气溶胶质量浓度垂直分布特征

 利用Grimm 1.108、Thermo RP 1 400 a以及TSP等仪器于2009年1月至2010年2月对塔克拉玛干沙漠腹地塔中不同高度沙尘气溶胶质量浓度进行连续观测,结合天气资料进行分析。结果表明:①80 m高度PM10质量浓度最高,80 m高度PM2.5和PM1.0质量浓度明显低于4 m高度PM10,80 m高度PM1.0质量浓度最低。频繁的沙尘天气是影响不同粒径的沙尘气溶胶浓度含量的主要因素。②夜间至日出,PM质量浓度逐渐降低,最低基本上出现在08:00,随后质量浓度逐渐增大,18:00前后浓度达到最高值,然后又逐步降低。其规律与风速的昼夜变化完全一致。③TSP月平均质量浓度高值主要集中在3—9月,其中4月和5月浓度最高,随后逐渐减低。3—9月也是PM月平均质量浓度的高值区域,4 m高度PM10月平均质量浓度最高发生在5月,其浓度为846.0 μg·m-3。80 m高度PM10浓度远高于PM2.5和PM1.0浓度,PM2.5和PM1.0浓度相差较小。风沙天气对大气中的不同粒径粒子的浓度含量影响较大,风沙天气越多,粗颗粒含量越高,反之则细颗粒越多。④沙尘天气过程中不同粒径沙尘气溶胶质量浓度变化具有晴天<浮尘天气<扬沙天气<沙尘暴天气的规律。各种沙尘天气中,PM10/TSP表现为晴好天气高于浮尘天气,浮尘天气远高于扬沙和沙尘暴天气。⑤沙尘天气过程中,沙尘气溶胶浓度随着粒径的减小,浓度逐渐降低。不同高度、不同粒径的沙尘气溶胶质量浓度每隔3~4 d形成一个峰值区,与每隔3~4 d出现沙尘天气强度增强过程直接相关。     

蒙自霾天气的气候特征及其成因分析

应用云南蒙自气象观测站1960～2006年的常规观测资料,分析了蒙自霾天气的气候特征和形成原因。研究发现:蒙自每年均有霾天气出现,并主要集中出现在3～4月份。冬、春季高空副热带急流影响形成的下沉逆温、地形、气候条件和天气形势影响,是形成蒙自霾天气的直接原因和变化因素。     

塔里木盆地TSP时空分布特征及影响因素分析

利用2004—2008年沙尘暴观测站网哈密、塔中与和田的TSP观测资料,同时结合铁干里克、民丰和喀什2007年4月开始的TSP、沙尘天气等相关资料,给出了塔里木盆地TSP时空分布特征及变化特征,同时分析了影响TSP质量浓度变化的主要因素。结果表明：①塔里木盆地东部TSP质量浓度最低,南缘最高,往盆地的西缘逐渐降低,塔中一直处于较高值。影响TSP质量浓度高低分布的主要因素是沙尘天气,沙尘天气日数越多,则浓度越高。②2004—2008年TSP年平均质量浓度哈密最低,其次为塔中,最高为和田。③2004—2007年哈密、塔中与和田TSP平均质量浓度春季最高,其次是夏季和秋季,冬季最低。④哈密、塔中与和田2005—2008年TSP质量浓度每年不同时间段各不相同。     

一次沙尘暴过程TSP质量浓度的连续观测和分析

采用大流量大气采集器对2001年4月6~7日特强沙尘暴期间内蒙古阿拉善左旗、包头、呼和浩特、四子王旗、集宁、化德、二连浩特、苏尼特右旗等地大气中TSP浓度进行了连续观测并结合天气资料进行了分析。结果表明,此次沙尘暴过程中,TSP浓度的绝对值大,变化幅度也大,最小值为1.896 mg·m-3,最大值为52.153 mg·m-3,平均值为13.399 mg·m-3。各地TSP浓度变化的时序反映了沙尘暴的影响范围和移动状况的变化,TSP浓度绝对值的变化反映了沙尘暴强度的变化,从开始的较小值逐渐增至最大值,最后再回落到较低水平。内蒙古西部沙尘暴主要源于蒙古国的远距离输送,局地起沙对中部沙尘暴形成具有重要贡献。本次过程TSP浓度最大值达到空气污染程度最为严重的城市冬季TSP浓度极值的10~50倍,表明沙尘天气导致的空气污染远大于一切人为排放源造成的污染。     

塔里木盆地大气降尘变化特征及影响因素分析

利用哈密、塔中与和田沙尘暴观测站2005—2008年大气降尘观测资料,结合铁干里克、民丰等18个大气降尘监测点2007年4月以来的大气降尘、沙尘天气等观测资料,分析了塔里木盆地大气降尘变化特征,同时分析了影响大气降尘浓度变化的主要因素。结果表明：①2005—2008年3站中哈密大气降尘量最少,其次为和田,塔中的大气降尘量最多; 2006年是4 a中降尘量最多年份,其次为2005年,2008年相对较少。②春夏季是大气降尘集中季节,秋季略大于冬季。塔里木盆地中部最高,南部及西南部的站点降尘明显高于盆地的东部和西部。③在沙尘暴季节,无论是5月还是6月,2007年大气降尘量基本上都高于2008年。④2007年5月和6月,除盆地东面的哈密、铁干里克以及西缘的阿拉尔3站外,其他18个站沙尘天气较多。沙尘天气是塔里木盆地大气降尘量高的主要因素,沙尘天气越多,大气降尘量越高。     

固沙林庇护区内降尘特征的初步观测

采用野外定位实测法,连续两年对科尔沁沙地24龄人工固沙杨树(Populussimonii)林庇护区内4～6月份及强沙尘暴事件中的降尘特征进行了观测研究。结果表明:(1)林地庇护区内4、5月份的降尘量较多,分别为273和437kg/hm2,6月份的降尘量较少,为171kg/hm2。(2)林地中央的滞尘效应在风蚀季节和强沙尘暴天气过程中十分显著。(3)林地庇护区内的降尘中粒径<0.02mm颗粒含量占60.7%,降尘中的全C、全N和速效P含量分别高达1.676%、0.163%和210.66mg/kg,这对风沙土表层土壤的细化和养分的积累具有重要的生态学意义。     

一次沙尘过程对天津气溶胶浓度分布的影响

利用气溶胶质量浓度和数浓度监测资料以及不同高度的常规气象资料,结合后向轨迹模式,分析2011年4月30日至5月1日一次沙尘天气过程对天津城区气溶胶浓度的影响。结果表明：沙尘过程前的轻雾天气下PM1贡献了气溶胶质量浓度的96%和数浓度的99.9%以上;本次沙尘天气存在两个不同的浮尘过程,主要区别体现在细粒子浓度差异上,第一次浮尘过程PM1~2.5、PM2.5~10和PM10~100分别占气溶胶数浓度的6.5%、2.5%和0.1%,第二次浮尘过程占比则依次为11.3%、2.6%和0.01%;两次浮尘过程气溶胶粒子性质有明显差异,第一次浮尘过程中粗粒子浓度占PM10的80%以上,第二次浮尘过程风向转变为偏北风,细粒子浓度增高至40%,气溶胶由单纯的沙尘气溶胶转变为沙尘-污染气溶胶。     

兰州市沙尘和非沙尘天气降尘的粒度特征比较

选择兰州市典型沙尘天气和非沙尘天气收集两类降尘,并对其进行粒度测定。结果表明：两种类型降尘粒度特征差别明显。总体上看沙尘天气和非沙尘天气降尘都以粉砂为主,但沙尘天气降尘粒度比非沙尘天气降尘偏粗,分选更差。非沙尘天气降尘粒度频率曲线呈双峰态分布。而沙尘天气降尘则呈单峰正偏态分布特征,说明沙尘天气沉降物来源比较单一。沙尘天气和非沙尘天气降尘的粒度分布曲线与兰州黄土的十分相似,说明现代降尘是地质时代风尘活动的继续,现代风积作用仍在进行。而它们粒度参数之间的差异可能与降尘堆积物的粘土化过程有关。     

柴达木盆地表土与大气降尘粒度Weibull组成及其环境意义

柴达木盆地北部现代地表不同沉积环境沉积物粒度分析结果显示,多数盆地地表沉积物质呈Weibull三峰分布,具有超细粒、细粒、粗粒3个组分,个别样品包含沙粒组分,绝大多数的样品匮乏细粒-超细粒组分,以高含量分选性较好的粗粒组分和低含量分选性差的细粒-超细粒组分为总体特征。现代沙尘暴天气降尘粒度分布模式较为单一,以高含量窄峰态的粗粒组分为显著特征。依据含量最高主峰所在Weibull粒度组分,本研究将全部粒度分布分为3种类型:以高含量细粒组分主导的F型、以高含量粗粒组分主导的C型和以高含量沙粒组分主导的S型。比较沙尘暴降尘、季节降尘和年降尘粒度分布模式的结果表明,研究区全年和季节大气降尘主要由沙尘暴天气降尘贡献,在细粒和超细粒组分上,同时混合有尘暴释放和正常天气条件下大气本底粉尘沉降两种来源的风尘成分。分析冬季研究区湖泊（苏干湖）冰层粉尘粒度分布模式发现,细粒组分含量显著偏高,可达70.6%,明显有别于其他沉积环境粒度组成,对比年降尘细粒-超细粒组分成因我们初步认为,细粒组分可用于指示冬季风盛行季节近地面大范围风场搬运风尘物质的状况。     

塔里木盆地现代天然降尘磁性特征时空对比研究

塔里木盆地是北半球中、高纬度粉尘的重要源区。本研究在盆地南部的民丰县设置现代粉尘采样点,于2006年1月至2007年12月逐月采集样品。研究结果表明民丰县自然粉尘的月沉降通量为49.95 g·m-2,春、夏、秋季数值接近,冬季最低。粉尘中磁性矿物含量低,晶体粒径粗,矫顽力高,赤铁矿含量低。塔里木盆地自然粉尘和黄土高原黄土的磁学性质对比分析结果显示：黄土高原黄土的初始磁化率略低于塔里木盆地的现代降尘,二者的原生强磁性矿物的晶体粒径较粗,约为5 μm。粉尘在黄土高原沉积后,随着成壤过程中的生物化学风化作用加强,大量细粒强磁性矿物生成。同时,赤铁矿含量的增加也是指示成壤作用强度的重要标志。在塔里木盆地,人为源粉尘的磁性特征主要表现在强磁性和较低的矫顽力两方面。对盆地边缘地区的城市粉尘调查结果发现：北部城市粉尘的人为源输入强度高,磁学信号强;南部城市相对较弱。这与当地的经济发展状况、人口密度具有良好对应关系。环境磁学是进行粉尘环境监测和物源示踪的有效手段。     

Spatial trends of dustfall over northern China in the spring and their influencing factors

The spatial trends of dustfall of different sizes over northern China during April and May 2001,and March 2002,and their influencing factors,were analyzed.We divided the dustfall into seven grades based on particle size.Total dustfall and dustfall for each grade were highest in desert regions then in regions undergoing desertification,and the total dustfall,dustfall 100 μm and dustfall 250 μm were higher in western agricultural regions closer to desert areas than in eastern agricultural regions.The spatial trends in dustfall 300 μm in diameter were most strongly correlated with dust events,and the content of coarse particles increased with increasing severity of dust events.Because the spatial trend for dust events appears to be controlled by geomorphic conditions,vegetation coverage,soil moisture,and the distance from dust source,dustfall 300 μm in diameter appears to have the same controlling factors as dust events,but the control decreases with increasing particle size.Wind,the driving force for dust emissions,also influenced the spatial trends in dustfall 200 μm in diameter,and especially for dustfall 50 to 100 μm in diameter.Although dustfall 300 μm in diameter and precipitation were not strongly spatially correlated,there is some evidence that high precipitation decreased deposition by restraining blowing sand.The coarser the dustfall,the weaker the correlation with wind speed;however,transport of larger particles still occurs,and further research will be required to test the possibility that this dust is entrained mainly by the small-scale dust devils that are commonly observed in the study area.