上海市区和郊区黑碳气溶胶的观测对比

为了探讨上海市区和郊区黑碳气溶胶质量浓度、分布以及来源和输送等特征,利用上海浦东 (市区) 和东滩 (郊区河口湿地)2007年12月—2008年11月的黑碳气溶胶小时平均质量浓度数据,对比分析了两地黑碳气溶胶浓度在不同时间尺度上的变化特征以及气象要素对黑碳质量浓度的影响。结果表明:观测期间浦东和东滩两地黑碳气溶胶小时质量浓度平均值分别为3.8 μg·m-3,1.7 μg·m-3。两地黑碳气溶胶浓度具有类似的季节变化特征,均为冬季较高、夏季较低;同时浦东黑碳气溶胶浓度日变化呈现出明显的双峰结构,并具有显著的周末效应,体现了局地人为源排放的影响。受源排放影响为主的市区与受输送影响为主的郊区,黑碳气溶胶浓度在不同风向上与风速的关系表现出不同特征。     

乌鲁木齐大气黑碳气溶胶浓度变化特征及影响因素分析

利用乌鲁木齐大气成分观测站2009年11月—2010年2月(2009年冬季)黑碳气溶胶(BC)质量浓度观测资料,同时结合该站观测的PM数据以及国内外其它地区的BC观测结果,分析了该地区黑碳气溶胶的变化特征及影响因素。结果表明:(1)BC日平均浓度为12.442±5.407μg.m-3,其变化范围为2.685~26.691μg.m-3。BC质量浓度与API指数的变化趋势基本一致,相关系数为0.660。(2)BC浓度的日变化具有明显的双峰值特征,其峰值区主要出现在上午和夜间,谷值区出现在凌晨和下午。逐日分布具有2~3 d到数天不等的急剧上升的变化,与天气过程活动周期基本吻合。(3)周一至周四BC平均浓度呈总体降低趋势,周五开始逐渐增加,总体的变化幅度不大,工作日和周末差别较小。(4)BC小时平均浓度出现频数符合对数正态分布,冬季本底浓度为6.146μg.m-3。(5)BC与PM10,PM2.5,PM1.0日平均浓度在0.001水平上均呈正相关,线性相关系数分别为0.526,0.538和0.548;BC在PM10,PM2.5,PM1.0中分别约占6.8%,8.2%和9.2%,表明BC是PM的重要组成部分。(6)乌鲁木齐城市冬季BC气溶胶浓度高于国内外部分城市,明显高于较为洁净的边远地区,远高于瓦里关本底站及南极观测的结果。     

2016—2017年中国中东部本底地区PM10化学特性

对中国中东部3个区域大气本底观测站2015年12月—2017年12月PM₁₀质量浓度及其化学成分空间分布与季节变化特征进行研究,结果显示:研究期间龙凤山站、临安站和金沙站平均PM₁₀质量浓度分别为57.5,62.2 μg·m-3和57.6 μg·m-3。其中临安站和金沙站2017年PM₁₀质量浓度较2016年有所下降,但龙凤山站有所上升。与2013年相比,临安站和金沙站平均PM₁₀质量浓度分别降低29.3%和26.2%。临安站SO₄2-,NO₃-和NH₄+平均质量浓度分别为9.9,8.2 μg·m-3和3.7 μg·m-3,金沙站分别为10.2,6.7 μg·m-3和2.6 μg·m-3,均高于龙凤山站的5.9,4.9 μg·m-3和2.1 μg·m-3,其中龙凤山站和临安站的NO₃-与SO₄2-质量浓度比值较高（0.9和0.8）,金沙站较低（0.6）。龙凤山站的有机碳（OC）和元素碳（EC）质量浓度分别为10.1 μg·m-3和2.7 μg·m-3,临安站为6.7 μg·m-3和3.1 μg·m-3,金沙站为4.7 μg·m-3和2.3 μg·m-3,即龙凤山站OC最高,金沙站最低,3个站点的EC基本相当,临安站略高。与2013年相比,研究期间临安站SO₄2-,NH₄+和OC分别下降38.1%,26.0%和55.6%,金沙站分别下降46.3%,51.9%和44.7%,但临安站和金沙站的NO₃-分别上升12.3%和15.5%;临安站EC下降27.9%,金沙站EC上升4.5%。3个站点夏季PM₁₀,NO₃-,EC质量浓度及NO₃-与SO₄2-质量浓度比值均最低。     

2003年秋季西安大气中黑碳气溶胶的演化特征及其来源解析

2003年9～11月在西安站点通过黑碳测量仪(Aethlometer)获得了大气细粒子中每5 min的黑碳气溶胶(BC)浓度,这些实时的BC浓度经过元素碳校对后,日平均浓度为10.2±5.8μg·m-3,其变化范围为1.8～27.5μg·m-3.BC浓度与污染指数(API)的变化具有良好的一致性(相关系数为0.64),表明BC是大气颗粒物污染的一个重要贡献.正常天气下,BC小时平均浓度呈三峰分布,这与机动车污染、居民活动和农村秸秆燃烧等来源相关联.通过降水天气下BC的浓度分布和BC浓度频次分布法,获得了西安大气中BC的本底浓度为4.5μg·m-3,以此估算了西安大气BC中不同来源的相对贡献,其中周边源对BC的贡献超过了1/3.这表明了该季节内城市周边农村秸秆燃烧对城市空气质量的显著贡献,需要进一步严格控制.     

长春秋冬季大气黑碳气溶胶的特征分析

应用黑碳观测仪于2007年10月-2008年1月对长春市黑碳气溶胶进行了观测和分析。结果表明, 长春市秋冬季每小时平均黑碳浓度达16.042 μg·m-3, 最大值可达181.014 μg·m-3, 说明长春市的黑碳污染已达到很严重的程度; 冬季黑碳浓度高于秋季; 黑碳浓度具有明显的日变化特征, 一天有两个峰值, 分别在08:00~09:00和17:00~20:00; 近地层大气垂直温度梯度与黑碳浓度有很好的对应关系; 机动车尾气排放、 冬季采暖和工业用煤等造成了空气中较高的黑碳浓度; 经常出现的低层大气层结逆温更使得低层大气中的较高含量的黑碳不易扩散是冬季黑碳浓度高的原因之一。     

2007年春季广州城区黑碳气溶胶污染特征的初步研究

2007年4月利用黑碳仪（Aethalometer）、颗粒物在线观测仪（TEOM1400a）和现时天气现象传感器（PWD22）获得了大气细粒子中每5 min黑碳气溶胶（BC）浓度以及每30 min PM2.5浓度及大气能见度观测数据。结果发现：黑碳日均值浓度为7.4±2.9 μg·m－3,变化范围分别为2.1～11.6 μg·m－3。PM2.5日均值浓度为77.4±35.9 μg·m－3,浓度变化范围分别为29.6～183.3 μg·m－3。黑碳小时浓度变化具有2个明显的峰值,主要与机动车尾气排放密切相关。黑碳浓度与PM2.5浓度呈正相关,与大气能见度呈负相关,相关系数为分别为0.707和－0.529,表明黑碳是PM2.5中的重要组成部分,对大气能见度的影响较显著。     

北京乡村地区分粒径气溶胶OC及EC分析

利用北京上甸子区域大气本底站2004年观测的分粒径大气气溶胶资料,分析了气溶胶中有机碳 (OC) 及元素碳 (EC) 的质量浓度水平、季节变化、尺度分布特征、OC与EC比值及其相关性。结果显示:上甸子站总悬浮颗粒物 (TSP) 中OC平均质量浓度为7.5~31.5 μg·m-3,EC质量浓度为1.4~6.6 μg·m-3;PM_2.1(粒径小于2.1 μm) 中OC质量浓度为4.0~19.1 μg·m-3,EC质量浓度大约为0.8~4.3 μg·m-3。冬季OC及EC质量浓度明显高于其他季节,其中冬、夏、秋季OC及EC峰值粒径出现为0.65~2.1 μm,但在春季峰值粒径移至2.1~4.7 μm。观测期间,OC与EC质量浓度比值平均为4~6,该比值略高于文献报道的我国一些城市地区的观测结果。     

半干旱地区黑碳气溶胶特征初步分析

黑碳气溶胶(BC)是大气气溶胶中的重要成分,在可见光和红外光都具有强烈吸收作用,对局地和全球气候有重要的影响。利用兰州大学半干旱气候环境观测站(SACOL)历时近一年的观测资料结合常规气象资料对我国半干旱地区的BC浓度特征进行研究。结果表明,该地区全年平均BC浓度为1797.3ng·m-3,低于我国城市地区;测站BC浓度日变化趋势呈双峰特征,日最高浓度多出现在第一个波峰,第二个波峰的浓度值较小且峰型不如前者明显;降水可以有效地清除大气中16%～40%的BC。     

山东惠民黑碳气溶胶变化特征及来源分析

利用山东惠民国家基准气候站2018年12月—2019年11月的黑碳质量浓度、常规气象观测资料以及 GDAS 数据,研究了该地区黑碳气溶胶的变化特征,并基于后向轨迹模型对其潜在源区进行了分析。研究结果表明: 1）观测期间,黑碳质量浓度平均值为 3.22 µg ? m-3,季节变化呈冬、春季高,夏、秋季低的特点;春、夏、秋季黑碳质量浓度的高频值在 2 µg ? m-3 以内,冬季的高频值在 6 µg ? m-3 以上。2）黑碳质量浓度日变化呈双峰结构,峰值分别出现在 06:00—08:00 和 19:00—21:00,谷值出现于 13:00—15:00。3）降雨和风对黑碳质量浓度有明显影响。非降雨期黑碳质量浓度是降雨期的 2.8 倍;当风速小于 3 m ? s-1 时,黑碳质量浓度随风速增大而减小;冬季在西南西方向、春季在正南方向过来的气团易造成黑碳质量浓度高污染。4）惠民气流输送的季节变化特征明显。春、秋、冬季来自鲁中、河北和苏北等周边地区的气流所占比例较高,对应黑碳质量浓度高值;夏季来自海洋方向的气流占比较高,对应的黑碳质量浓度较低。     

北京PM1中的化学组成及其控制对策思考

通过分析北京城区2007年夏季和秋季、2008年冬季和春季4个季节PM₁中硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物和黑碳等气溶胶化学组成,结合对我国及全球主要区域PM₁₀中上述气溶胶组分及矿物气溶胶组成的评估,发现因受干旱区产生的沙尘和城市逸散性粉尘的共同影响,整个亚洲大陆,尤其是我国的矿物气溶胶浓度与欧美国家城市区域气溶胶总和的平均值相当或更高。我国在重视控制PM_2.5等细粒子污染的同时,不应忽视对PM_2.5~PM₁₀之间粗粒子的控制力度;北京城区春、夏、秋、冬的PM₁平均质量浓度分别约为94,74,66 μg·m-3和91 μg·m-3,全年平均约为81 μg·m-3,其中有机物气溶胶约占41%,硫酸盐占16%,硝酸盐占13%,铵盐占8%,黑碳和氯化物分别占11%和3%,细矿物气溶胶约贡献7%。对于PM_2.5污染的控制,关键是消减PM₁中主要气溶胶粒子的排放与转化,其中对有机物的控制更为重要,尽管对于北京而言进一步污染控制的难度已经很大。从科学上来说,即使我国的控制措施能百分之百实现,也很难稳定地达到欧美国家的空气质量水平,因为我国本底矿物气溶胶的浓度较高。应进一步评估各项控制措施的适用性,并制定考虑我国人群健康状况的PM_2.5空气质量标准。     

2008北京奥运会前后城区黑碳气溶胶浓度的变化特征

利用Model-5012型黑碳仪观测的大气中黑碳气溶胶的浓度资料,结合北京城区环保控制措施和气象资料,分析了2008北京奥运会前后和奥运会期间黑碳气溶胶浓度变化的主要影响因子。结果表明,7月20日前(北京城区无机动车单双号控制),大气中黑碳气溶胶的特征浓度为3.4μg.m-3;实施机动车单双号控制后至奥运会前(7月20日至8月7日),该特征值增加至3.9μg.m-3;奥运会期间[8月8日00时(北京时间,下同)至24日23时]城区黑碳气溶胶浓度有明显下降,为2.5μg.m-3,比奥运会前下降了31%。对同期气象观测数据的分析表明,奥运会期间北京周边降雨量明显增大,偏北风出现的频次也从奥运会前的24.1%提高至38.8%。另外,八达岭高速路健翔桥段的机动车监测数据显示,奥运会期间进、出北京的机动车流量有所降低,上下班高峰期机动车流量减少了约30%,这也是奥运会期间黑碳气溶胶浓度降低的重要原因。     

乌鲁木齐冬季黑碳气溶胶污染特征初步研究

利用2010年2月乌鲁木齐大气成分观测站黒碳仪观测数据,结合散射系数及常规观测资料,对乌鲁木齐冬季黑碳气溶胶浓度变化特征进行了分析,并通过气流后向轨迹进行了来源分析。结果表明：(1)观测期间BC质量浓度日平均值为12707±4673 ng.m-3,浓度变化范围为4916~22997 ng.m-3,散射系数日均值为1086±561Mm-1,变化范围为350~2232 Mm-1。BC质量浓度和散射系数日均值变化趋势基本一致;(2)BC质量浓度日变化具有明显的峰值和谷值,峰值分别出现在9~11时和20~22时,谷值分别出现在4~6时和16~18时,散射系数与BC质量浓度日变化趋势基本一致,相对其有一定的滞后。春节期间燃放烟花爆竹对空气污染物浓度上升有明显作用,显著影响BC质量浓度日变化规律;(3)乌鲁木齐冬季大气层结稳定,污染物不易扩散,风速和降水对黑碳气溶胶浓度具有明显的稀释作用。在乌鲁木齐特殊的地形和气象条件下,本地源排放与来自周边城市群污染物输送的叠加使得污染更加严重。     

北京郊区夏季PM2.5和黑碳气溶胶的观测资料分析

城市近郊常受到城区污染物扩散和输送的影响,2010年7月21日至8月6日利用β射线颗粒物连续监测仪和黑碳仪对北京西北郊区PM25和黑碳气溶胶（BC）进行了连续观测。结果表明,北京西北郊区夏季PM25和BC的质量浓度分别是(13316±8164)、(289±162) μg/m3。受明显的山谷风的影响,来自观测点东南方的城区的气流使PM25和BC浓度升高,来自观测点西北方向的风则使PM25和BC浓度降低。受局地排放、区域输送和气象条件的共同影响,郊区的PM25和BC浓度表现出明显日变化特征,二者浓度在上午、傍晚和夜间显著上升。     

Role of the Radiative Effect of Black Carbon in Simulated PM_(2.5) Concentrations during a Haze Event in China

The authors quantify the radiative effect of black carbon （BC） on simulated aerosol concentrations during the heavily polluted haze event of 11-14 January 2013 in northern China using the chemistry version of the Weather Research and Forecasting Model （WRF-Chem）. As a result of the stable synoptic conditions, simulated concentrations of BC and PM2.5 averaged over the study period were about 8-16 μg m-3 and 80-100 μg m-3, respectively, in the control simulation （CTRL）. When BC emissions were doubled （2BC）, tripled （3BC）, and quad- rupled （4BC） relative to the CTRL run, the simulated concentrations of aerosols in different regions showed distinct changes. The radiative effect of BC was simulated to increase concentrations of aerosols over Tianjin （Doml） and southern Henan （Dora3）, but to decrease in southern Hebei （Dora2）. Relative to the CTRL simulation, concen- trations of PM2s over Doml, Dom2, and Dom3 were simulated in 4BC to change by ＋18.6 1μg m-3 （＋32.3%）, -5.7 μg m 3 （-7.3%）, and ＋7.2 μg m3 （＋12.6%）, respec- tively. The BC-induced increases in aerosol concentra- tions corresponded mainly to the reductions in planetary boundary layer height over Doml and Dom3. The reduc- tions of aerosol concentrations in Dora2 were mainly caused by the weakened wind convergence at 850 hPa and reduced concentrations of sulfate and nitrate associ- ated with the reduced surface-layer ozone levels and rela- tive humidity.     

中国地区黑碳气溶胶的第一间接辐射强迫与气候效应

将区域气候模式（RegCM3）与对流层大气化学模式（TACM）耦合, 建立区域气候化学模拟系统（RegCCMS）, 用以模拟研究中国地区黑碳气溶胶的空间分布、 第一间接辐射强迫及其气候效应。利用RegCCMS模式对2003年1月和7月进行模拟, 结果表明, 我国黑碳气溶胶主要集中在四川、 河北、 山东等地, 1月份浓度最高值中心在四川, 达到4 μg·m-3; 而在7月则出现在华中地区, 高值中心值为3.5 μg·m-3。地面浓度的季节差异不是很明显。1月和7月由黑碳气溶胶所造成的第一间接辐射强迫全国平均值分别为-0.389 W·m-2和-1.18 W·m-2, 局部地区达到-4～-4.5 W·m-2。敏感性试验结果表明, 考虑黑碳气溶胶的第一间接气候效应后, 使得近地面气温下降, 降水减少, 1月变化的平均值分别为-0.025K和-0.0027 mm·d-1, 7月变化的平均值分别为-0.16K和-0.095 mm·d-1, 在不同季节和地区, 气温和降水的变化存在明显差异。     

2014-2020年许昌市O3质量浓度的变化特征

根据2014-2020年许昌市逐日O3最大8 h质量浓度资料,采用算术平均法、百分位数法分析了许昌市O3质量浓度变化特征.结果表明:许昌市O3质量浓度:1)年平均值为99μg·m-3,2019年最高(108μg·m-3),2014年最低(90μg·m-3);年平均O3质量浓度以每年2.5μg·m-3的速率显著上升.2)...     

兰州市夏季大气中碳类气溶胶含量变化特征及其来源分析

利用有机碳/元素碳分析仪(DRI 2001A型)和黑碳积分光谱仪(ISSW)测定了2015年兰州市夏季大气中有机碳(OC)、元素碳(EC)以及黑碳(BC)的含量,并对夏季日夜有机碳、元素碳和黑碳质量浓度变化特征进行了深入的分析。研究结果表明:黑碳和元素碳质量浓度测量结果受滤膜采样效率和测量仪器影响,差异较大,黑碳气溶胶夜间的含量高于白天且变化幅度大,呈现明显的波动上升趋势。有机碳平均质量浓度白天为(3.90±1.23)μg·m~(-3),高于夜间,其值为(3.35±1.24)μg·m~(-3);元素碳平均质量浓度白天为(1.07±0.46)μg·m~(-3),低于夜间,其值为(1.59±0.68)μg·m~(-3)。兰州市夏季尤其是白天二次有机碳(SOC)含量较高,二次源为白天有机碳主要来源,一次源为夜间有机碳主要来源。将元素碳分为低温燃烧时生成的焦碳char(char=EC1-OPC)和高温燃烧时生成的烟炱soot(soot=EC2+EC3),通过分析char和soot日夜变化趋势,发现夏季日夜主要污染源均是机动车尾气,但夜间生物质燃烧和煤炭燃烧污染较白天有所增加,且明显呈现上升趋势。     

北京地区供暖季两次重污染过程气象条件对比

为对比分析北京地区供暖季期间两次重污染过程的影响因素,利用气象常规和非常规资料、环保监测站观测资料分析了2016年11月2—5日（以下简称“2016年过程”）和2018年3月11—14日（以下简称“2018年过程”）两次重污染过程的气象条件。结果表明：2018年过程与2016年过程天气尺度高低层天气影响系统类似,地面平均风速均为1.5 m·s-1,大气水平扩散条件基本相似,边界层风场的分布及风速大小基本一致,但2018年过程低层暖气团影响高度达2 km以上且逆温强度很大,大气垂直扩散条件更不利于污染物的扩散;2018年过程PM2.5浓度较2016年过程污染最重单站峰值浓度偏低30.2%,全市平均浓度也较其略低,且未出现爆发性增长阶段,浓度积累增长平缓;2016年过程一氧化碳（CO）出现爆发性增长,4 h浓度上升接近1 000 μg·m-3,峰值浓度为3 179 μg·m-3,黑碳（BC）浓度持续较高且峰值浓度为19 939 ng·m-3;2018年过程期间CO峰值浓度较2016年过程下降24.6%,且未出现爆发性增长阶段,BC有一定日变化特征,峰值浓度为4 228 ng·m-3,远远低于2016年过程。两次重污染过程发生在基本相似的气象条件下,2018年的垂直扩散能力更为不利,但从细颗粒物和一次排放污染物对比来看,2018年过程多种污染物浓度显著下降、平均浓度明显降低,这与人为减排限排等因素密切相关。     

北京郊区夏季PM_(2.5)和黑碳气溶胶的观测资料分析

城市近郊常受到城区污染物扩散和输送的影响,2010年7月21日至8月6日利用β射线颗粒物连续监测仪和黑碳仪对北京西北郊区PM2.5和黑碳气溶胶(BC)进行了连续观测。结果表明,北京西北郊区夏季PM2.5和BC的质量浓度分别是(133.16±81.64)、(2.89±1.62)μg/m3。受明显的山谷风的影响,来自观测点东南方的城区的气流使PM2.5和BC浓度升高,来自观测点西北方向的风则使PM2.5和BC浓度降低。受局地排放、区域输送和气象条件的共同影响,郊区的PM2.5和BC浓度表现出明显日变化特征,二者浓度在上午、傍晚和夜间显著上升。     

露天生物质燃烧对地面PM2.5浓度的影响评估

利用MODIS火点、土地类型、植被覆盖、生物质载荷和排放因子等数据产品,开发了露天生物质燃烧排放模型,并将其嵌入空气质量模式WRF-CUACE,通过敏感性试验定量评估了露天生物质燃烧对中国地面PM_2.5浓度的影响。研究设计了3种模拟方案,比较模式评估结果发现修订后的方案能更好地模拟PM_2.5浓度。结果表明:2014年10月露天生物质燃烧主要集中在我国东北、华南和西南地区,其对PM_2.5月平均浓度的贡献达30~60 μg·m-3,局地甚至超过100 μg·m-3;华北、华东和华南地区生物质燃烧对PM_2.5月平均浓度的贡献达5~20 μg·m-3。从相对贡献看,东北大部分地区生物质燃烧对地面PM_2.5浓度的贡献超过50%,华南地区达20%~50%,西南局部地区甚至超过60%;华北、华中以及华东地区相对较低,平均相对贡献达10%~20%。生物质燃烧越严重的地区,其产生的PM_2.5中二次气溶胶的贡献占比越小,反之亦然。