唐山市PM2.5和O3行业来源解析

京津冀位于华北平原腹地,面临着严重的空气污染问题,尤其是河北省的重点工业城市唐山,长期位于全国空气质量最差的前十名。为改善空气质量,过去的十多年间我国颁布实施了多项污染防治计划,但唐山的PM_2.5和夏季O₃浓度仍超国家标准。为此,使用WRF(Weather Research and Forecasting Model)-CMAQ(Community Multiscale Air Quality Model)模型量化了唐山市2020年PM_2.5和O₃浓度的行业贡献并分析其协同控制可行性。工业源对唐山市PM_2.5浓度贡献最大,约占45%,其次是居民源约占16%。冬季能源、居民源和农业源占比为全年最高,分别达17%、19%和11%。O₃浓度的背景值约占一半以上,4月占比最高。在非背景值中,唐山O₃浓度最大来源为工业源,约占53%,其次是交通源,约占22%。生物源、交通源和能源行业的贡献在7月有所上升,分别约10%、27%和20%。不同污染情...     

新冠肺炎疫情时期四川盆地大气污染成因分析

由于新型冠状肺炎病毒(COVID-19)的爆发,中国从2020年春节起实施了限制出行、交通管制等一系列措施,污染物排放量大幅度减少,但四川盆地区域仍出现了多次轻度空气污染事件。本文结合空气质量观测数据与WRF-Chem模式模拟分析了疫情封控减排时期四川盆地污染的时空分布及成因。四川盆地区域二氧化氮(NO₂)因人为活动减排从35.0μg·m^-3下降至20.2μg·m^-3,减少比例约为40%～60%,而臭氧(O₃)因NO_X-VOCs-O₃的非线性关系以及四川盆地区域氮氧化物(NO_X)、挥发性有机物(VOCs)排放与减排的不均衡反而从27.5μg·m^-3上升至41.4μg·m^-3,在重庆甚至增幅高达100%,进而促进了四川盆地区域气态污染物的氧化和二次细颗粒物的生成。疫情减排对污染的影响存在较为显著的区域差异,在成都、重庆地区,二次污染的生成一定程度上抵消了一次污染物减排的影响,二次污染物与一次污...     

过去十年我国大气污染防治科技工作进展及未来展望

面对我国大气污染防治的迫切需求,国家有关部门和科研机构设立了多项科技计划予以持续支持,大气污染防治科技理论研究、监测手段、数值模拟、防控技术都取得了长足进展,为我国大气污染防治的实践和打赢蓝天保卫战圆满收官提供了有力的科技支撑。本文总结了近十年来大气污染防治科技工作部署和取得的进展,分析了当前我国大气污染防治工作面临的形势和问题。面向“十四五”,提出大气污染基础研究、污染防治关键技术研发和应用示范3个方面的建议,聚焦细颗粒物(PM2.5)和O₃协同、减污与降碳协同,进一步推进大气污染防治科技工作,为建设“美丽中国”和碳中和、碳达峰目标提供关键科技支撑。     

2019-2020年上海地区空气质量变化特征及气象影响因素分析

利用2019-2020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质量变化特征及其气象因素的影响.结果表明,2020年上海地区空气质量优良率达86.9％,空气质量状况优于2019年.上海地区AQI具有冬季最差,秋季最好的季节特征,最主要的污染物已由过去的PM2.5转...     

基于KZ滤波的京津冀2013～2018年大气污染治理效果分析

通过国务院“大气十条”等严格的大气污染治理措施的实施,近年来我国空气质量得到全面改善。对大气污染治理效果开展科学分析研究,可为后续空气质量持续改善、污染科学精准治理提供有效科技支撑。由于气象条件是影响污染物浓度分布的重要因素,治理效果分析的一个重要问题是区分气象条件和减排措施对污染物浓度变化的具体贡献。本文利用京津冀地区13个城市2013～2018年86个监测站点逐日PM2.5浓度以及欧洲中期气象预报中心（ECMWF）气象再分析资料,采用KZ（Kolmogorov–Zurbenko）滤波分析PM2.5浓度观测序列的时频特性,将其分解为短期天气影响分量、中期季节变化分量以及长期趋势分量3个部分,针对分解浓度序列建立气象因子回归模型,实现定量评估气象和减排对治理效果的具体贡献。在研究时间段内,京津冀地区13个城市PM2.5浓度的长期分量显著下降（22.2%～58.0%）,其中邢台市下降幅度最大（58.0%）。整体分析表明,气象条件和排放源均有利于大气污染的改善,但减排措施是空气质量显著改善的决定性原因,具体贡献为气象条件的影响占18.5%,排放源的影响占81.5%。逐城分析表明,唐山市的气象条件最有利于PM2.5浓度的减小（29.2%）,而衡水市的减排措施最有利于PM2.5浓度的减小（92.0%）。     

Models-3/CMAQ模式对郑州市大气污染物的预报分析研究

介绍了美国国家环保局第三代空气质量模式(Models-3)的主要组成部分:气象模式系统、排放模式系统以及公共多尺度模式系统(CMAQ)。并对郑州市SO2和NO2观测值与Models-3/CMAQ预报值进行对比分析,结果表明:模式可以模拟出郑州市SO2和NO2的同位相变化规律;预报值存在系统性偏低的现象;随着预报时效的延长,对SO2和NO2的预报效果逐渐变差。     

Models-3/CMAQ模式对郑州市大气污染物的预报分析研究

介绍了美国国家环保局第三代空气质量模式(Models-3)的主要组成部分:气象模式系统、排放模式系统以及公共多尺度模式系统(CMAQ).并对郑州市SO2和NO2观测值与Models-3/CMAQ预报值进行对比分析,结果表明:模式可以模拟出郑州市SO2和NO2的同位相变化规律;预报值存在系统性偏低的现象;随着预报时效的延长,对SO2和NO2的预报效果逐渐变差.     

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。     

秦皇岛2019年冬季重污染过程PM2.5来源数值模拟

秦皇岛地处河北省东北部,是环渤海重要的港口城市,在近几年京津冀地区减排效果较好的情况下,于2019年1月出现了多次持续细颗粒物(PM2.5)污染过程.因此本文利用耦合了数值源解析模块ISAM(Integrated Source Apportionment Method)的区域空气质量模式RAMS-CMAQ(Region...     

2018年冬季鲁西北大气污染特征及影响因子分析

利用2018年12月至2019年2月滨州、德州和聊城PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO和O3逐日质量浓度及其对应的气象资料,分析了鲁西北大气污染特征和影响因子.结果表明:2018年冬季鲁西北大气污染比较严重,聊城、德州和滨州轻度及以上污染天数分别占61％、60％和54％,重度以上染污天数分别占24％、11％和9...     

湘潭市秋季一次大气污染过程分析

利用常规高空和地面气象观测资料、湘潭市空气质量监测数据并结合HYSPLIT4后向轨迹模式对2020年10月28—31日污染天气特征及成因进行分析。结果表明此次污染过程分为3个阶段：第1阶段为北方偏二次型传输阶段,此阶段北风风力较大,在强北风的推动下华北地区污染物(PM_2.5)向南传输影响湘潭;第2阶段为大气高湿静稳条件下本地源(工业源、移动源、扬尘源、生物质燃烧源)排放累积阶段,此阶段地面转均压场,整层大气湿度接近饱和并出现弱降水,气态污染物在污染过程中发生二次转化,颗粒物吸湿增长,且近地面出现逆温,不利于污染物的垂直扩散,导致边界层内的污染物不断累积,污染加重,推高了湘潭的PM_2.5浓度峰值;第3阶段为污染物缓慢清除阶段,随着新一波冷空气影响湘潭地区,水平扩散条件逐步改善,且上游空气质量优良,本地污染物得到有利扩散,此次污染过程结束。     

北京市城六区2018年空气质量数值预报效果评估

为更好地改进提高模式预报性能,评估了新一代WRF-CMAQ（Weather Research and Forecasting model-Community Multi-scale Air Quality model）模式系统的不同网格分辨率预报产品对2018年北京市城六区空气质量预报结果的影响。分析表明:（1）基于首要污染物为PM2.5的预报数据集,模式系统1 km网格分辨率（BJ01）和3 km网格分辨率（BJ03）等级准确率优于官方预报结果,模式系统BJ01和BJ03区域4天内预报等级准确率均达到50%以上,24 h内准确率达60%以上,官方预报24 h内等级准确率为59%。本文引入预报综合评分法,基于IAQI（Individual Air Quality Index）和等级级别正确性双因素的预报综合评分结果显示,模式系统BJ03得分75.0分最高,BJ01次之,优于官方预报结果,模式9 km网格分辨率（BJ09）得分69.1分最低。（2）基于模式系统2018年长时间序列预报结果分析表明:模式系统预报的PM2.5浓度与实测的变化趋势较为一致,其中模式系统BJ03结果与实测PM2.5浓度相关系数达0.76,覆盖区域较大的BJ03和BJ09对PM2.5浓度峰值模拟较好。中重度污染过程的PM2.5浓度峰值模式预测误差表明,不同分辨率模式预报峰值误差的变化趋势基本一致,覆盖区域更大的粗分辨率模式预报结果高于覆盖区域小的细分辨率模式预报结果。与预报综合评分结果一致,统计分析结果也表明BJ03区域预报效果最好,平均偏差为0.83 μg/m3;而BJ01区域预报整体偏低,BJ09区域预报整体偏高。（3）基于不同网格分辨率预报效果的空间差异性分析表明:同一站点在不同分辨率上表现不一致,BJ01区域中农展馆站表现最好,BJ03区域中万柳站表现最好,BJ09区域中东四站表现最好。     

The Interannual Variation of Transboundary Contributions from Chinese Emissions of PM_(2.5) to South Korea

In recent years,several studies pointed out that anthropogenic emission sources in China which significantly contribute to the PM_2.5mass burden was an important cause of particulate pollution in South Korea.However,most studies generally focused upon a single pollution event.It is rare to see comprehensive research that captures those features prone to interannual variations concerning the transboundary pollutant contribution in South Korea using a unified method.In this paper,we establish the emission inventories covering East Asia in 2010,2015,and 2017,and then conduct the source apportionment by applying a coupled regional air quality model called the Integrated Source Apportionment Module(ISAM).Comparison of simulated and observed PM_2.5mass concentration at 165 CNEMC(China National Environmental Monitoring Center)sites suggests that the PM_2.5concentrations are well represented by the modeling system.The model is used to quantitatively investigate the contribution from emission sources in China to PM_2.5concentrations over South Korea and those features found to be prone to interannual variations are then discussed.The results show that the average annual contribution of PM_2.5has dropped significantly from 28.0%in 2010 to 15.7%in 2017,which strongly suggests that China has achieved remarkable results in the treatment of atmospheric particulates.     

春节期间北京地区交通出行对城市热岛和大气污染的影响

利用北京地区2006—2015年春节及其前后三周的城区、郊区站数据分析了早晚高峰期出行活动对城市热岛效应、NOx浓度、PM2.5浓度的影响.结果表明人口、交通、社会活动的密集程度的确会对城市热岛效应和大气污染物浓度造成一定的影响:(1)第-3、-2、+2、+3周(以下称"BG时段")与春节周(以下称"CNY时段")间的...     

应用Models 3/CMAQ对2011年3月日本福岛核泄漏的数值研究

2011年3月12日,受日本以东地震和海啸影响,福岛核电站发生核物质泄漏。本文采用空气质量模式系统（Models-3／CMAQ）,在理想假设条件下,对此次核泄漏事故进行了数值模拟。研究结果表明：模拟期间,核泄漏物质主要影响福岛附近地区和西北太平洋海区;核泄漏物质能扩散至较高的高度,源区核辐射量随高度呈指数减小;核泄漏物质主要通过东北路径和偏东路径影响我国,但核辐射影响极其轻微;Models-3／CMAQ具有对核泄漏事故的模拟能力。     

基于无人机垂直观测的南京PM2.5污染个例研究

为了深入理解边界层内气温、相对湿度对PM2.5垂直分布和近地面污染的影响,本文使用搭载了多参数大气环境探测传感器的无人机对南京2017年12月3～4日和12月23～24日的PM2.5浓度、气温和相对湿度进行垂直观测,结合对气象数据的分析及HYSPLIT4（Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory version 4）轨迹计算模式的应用,对这两次PM2.5的垂直分布特征及污染过程的成因进行了分析。结果表明,PM2.5浓度和相对湿度呈明显的正相关关系,在12月23～24日的6次观测中相关系数均值达到0.96。逆温层下部,PM2.5浓度和相对湿度高且垂直差异较小;逆温层以上,PM2.5浓度和相对湿度随高度升高而迅速降低。由于大气扩散条件较差,导致PM2.5在华北平原南部不断累积,之后受到高压系统的影响分别向南和东南转移。这两次PM2.5污染过程都明显受到外部输送的影响,大气逆温对PM2.5和水汽的向上输送有明显的抑制作用,外部输送和局部逆温是导致这两次PM2.5污染的主要原因。     

春节期间北京地区交通出行规律对热岛效应和大气污染的影响

利用北京地区2006—2015年春节及其前后三周的城区、郊区站数据分析了早晚高峰期出行活动对城市热岛效应、NO_x浓度、PM_2.5浓度的影响。结果表明人口、交通、社会活动的密集程度的确会对城市热岛效应和大气污染物浓度造成一定的影响:(1)第-3、-2、+2、+3周(以下称"BG时段")与春节周(以下称"CNY时段")间的城市热岛效应差异在早高峰期间平均为0.30℃,在晚高峰期间平均为0.43℃,在其他时段平均为0.26℃,晚高峰对城市热岛效应的影响更明显;(2)BG时段与CNY时段城、郊NO_x浓度差的最大差异出现在08时,为54.95μg/L。在早高峰期间为48.55μg/L,晚高峰期间为23.44μg/L。城市晚高峰出行活动对NO_x浓度城、郊差异的贡献量随着夜间的不利扩散条件而延迟出现峰值,城市早高峰出行对NO_x浓度城、郊差异的增大作用更为突出;(3)城郊PM_2.5浓度BG时段高于CNY时段的时间出现在05—19时,早高峰期间平均差值为12.82μg/m³,晚高峰期间平均差值为8.22μg/m³。考虑到汽车尾气中的超细粒子和污染气体需要在空气中进行化学反应或者吸湿增长才能变成PM_2.5,因此PM_2.5浓度的变化情况并不完全对应于早晚高峰出行的时间,而是有所延迟。     

广西2020年2月一次大气污染过程分析

利用气象数据、环境空气质量监测数据及卫星遥感监测火点数据,对广西2020年2月的一次区域性大气污染过程成因进行分析.结果表明,气温上升、湿度增加、风速减小是本次污染过程的气象成因;污染期间CO与PM10和PM2.5同步上升,更多指向生物质燃烧源的贡献;卫星遥感监测火点及后向轨迹聚类分析显示,污染过程的发生受秸秆焚烧及林...     

2016年冬季京津冀豫大气污染的时空分布及影响因子研究

利用2016年12月至2017年2月北京、天津、石家庄和郑州的PM2.5质量浓度、反应性气体质量浓度及其相对应的气象要素资料分析了大气污染的理化特征、传输和生消规律。结果表明:北京、石家庄、天津及郑州的PM2.5质量浓度分布频率均有两个较为明显的峰值,四个地区PM2.5质量浓度分布频率最高时均值分别为10.1、19.2、40.0和47.1μg·m^-3,大气的氧化程度为北京最低,其次为石家庄、天津,郑州最高。四个研究地区的交通源对环境大气污染均有重要贡献。PM2.5和CO的相关性在低相对湿度时高于高相对湿度时;而PM2.5和NO2的相关性在相对湿度较大时高于相对湿度较小时。四个研究地区的PM2.5质量浓度均随风速的增大呈快速降低后趋于平缓的趋势,其中北京、石家庄和郑州的风速阈值均为3m·s^-1,天津地区为4m·s^-1。受上游污染地区的影响,偏南风的输送作用滞后20~30h达到最大,而偏北风的影响作用在滞后8~12h达到最大。     

卫星气溶胶光学厚度资料同化对灰霾预报改进个例研究

面对日益严峻的大气污染形势,针对卫星气溶胶光学厚度（AOD）资料在灰霾数值预报领域的合理有效利用问题,使用WRF-Chem（WRF coupled with Chemistry）大气化学模式以及GSI（Gridpoint Statistical Interpolation）三维变分同化系统,利用MODIS和FY-3A/MERSI AOD资料,对一次灰霾天气过程进行了同化预报试验。试验结果显示,同化卫星AOD资料有效改善了模式初始场,MODIS和MERSI同化试验分别在AOD分析场的中心强度和空间分布各具优势,且对PM_2.5和PM₁₀的后续预报改进明显;从统计分析上看,同化试验的预报效果整体上好于控制试验,同化试验中PM_2.5和PM₁₀预报值的平均值、中值、平均偏差、均方根误差等指标均明显优于控制试验,且MODIS和MERSI同化试验分别在PM_2.5和PM₁₀预报统计结果中体现出了优势;卫星AOD资料同化能明显降低污染事件的空报率和漏报率,提高预报的TS评分和ETS评分。不同卫星AOD资料的差异对分析场中AOD的分布和强度产生了相应影响,进而影响了模式的灰霾预报效果;本次试验中,MODIS和MERSI AOD同化试验分别在PM_2.5和PM₁₀预报的评分上表现更佳。结果表明,卫星AOD资料同化对数值预报产生了积极的效果。