2015-2017年中国近地面O3污染状况与影响因素分析

利用2015-2017年环保部发布的近地面臭氧(O_3)和其他3种污染物[粒径小于2. 5μm的颗粒物(PM_(2.5))、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO_2)]小时浓度数据和美国国家气候资料中心收集的气象要素监测数据,分析了中国近地面O_3污染状况,并用逐步回归方法分析了影响O_3重污染区域夏季近地面O_3浓度的因素。结果表明,2015-2017年我国O_3日最大8 h滑动平均浓度(O_3MDA8)年平均值分别为83.02±16. 79,87. 05±14. 32和94. 70±13. 89μg·m~(-3)。O_3MDA8浓度逐年增长(增长率14. 07%),其中冬季增长最快(增长率范围14. 67%～34. 32%),夏季增长最慢(增长率范围2. 32%～14. 16%)。京津冀、长三角、山东半岛、川渝和中原地区近地面O_3污染较重,影响这5个区域近地面O_3浓度的主要因素为温度、相对湿度和PM_(2.5),除此之外京津冀和川渝地区的近地面O_3浓度受NO_2影响明显,中原地区的近地面O_3浓度受CO影响明显。     

大中地形对近地面层流场影响的数值模拟

本文对Mass,C.F.等的一层边界层原始方程诊断模式进行了适当修改,用于诊断大、中尺度地形对近地面风场的动力影响。结果表明:(1)它可用来诊断地形对地面气流的动力影响,具有计算量小和一定的模拟能力;(2)1月地面在高原东北侧陕甘宁地区形成反气旋环流中心和从高原北部35°N经高原东部边缘到高原东南角附近地面形成风向辐合线,可能主要受高原的动力影响所致。(3)由于祁连山对1月西风气流的影响,在它的附近形成中尺度气候系统。这些情况与资料分析结果比较一致。     

近地面风场变化对太湖蓝藻暴发影响的数值研究

蓝藻水华是在特定的气象和水文条件下,已成为优势种群的蓝藻群体在水体中发生水平、垂直位置的改变而形成.选取2007年6月24日和9月8日发生的2次蓝藻暴发个例,利用WRFV2模式进行较高分辨率数值模拟,研究了在蓝藻成为优势群体之后的上浮积聚阶段近地面风向风速对蓝藻水华面积变化和活动范围的影响.通过数值模拟结果与EOS/MODIS卫星遥感监测到的蓝藻信息的对比分析发现,蓝藻的活动对湖区近地面风场变化的反应相当迅速,蓝藻大面积暴发过程往往对应着有利的风向风速变化:如风速小、系统性东北风、辐散环流等.研究表明通过对太湖地区各气象要素的高分辨率数值模拟,可以预测蓝藻的暴发和演变情况,为太湖蓝藻暴发的预测预警提供气象依据.     

近地面臭氧研究进展

近地面臭氧是空气中氮氧化物和挥发性有机物发生光化学反应的产物,其浓度与气象条件密切相关。晴天少云、紫外辐射较强、温度较高、相对湿度较低以及风速较小的天气,均有利于臭氧的生成,其中紫外辐射是产生臭氧最关键的因素。臭氧前体物（氮氧化物和挥发性有机物）的浓度及其比值是影响近地面臭氧浓度的另外三个重要因素。我国大多数城市的O3处于VOC控制区,即NOx浓度的增加会引起O3浓度的降低,而VOCs浓度的增加则会使其浓度升高。因而VOC源解析问题成为近年来O3研究的一个热点问题。同时,由于气溶胶可以直接吸收、散射太阳紫外辐射、短波辐射以及大气长波辐射,因此气溶胶的存在会影响大气中光化学反应的进程,从而影响臭氧的光化学生成,气溶胶对近地面臭氧的影响已成为目前大气环境的前沿课题。     

南京地区大气颗粒物影响近地面臭氧的个例研究

通过对2008年4月2～7日南京地区地面气象观测数据以及两个站点空气质量(O₃、NO_x、PM10)监测资料的分析, 发现O₃和PM10之间存在一定程度的反相关。利用一个光化学箱模式对该个例中大气颗粒物影响近地面臭氧的过程进行模拟, 结果发现大气颗粒物浓度的升高使得气溶胶光学厚度增加20％～40%, 导致NO₂和O₃近地面光解率下降20%～30%, OH和HO₂自由基浓度分别减少20%～50%, 造成O₃净生成率下降30%～40%。研究表明, 颗粒物对光化学过程的抑制造成了大气氧化能力的降低, 是近地面臭氧浓度减少的可能原因。     

北京地面O3污染特征及气象条件分析

对2000年北京地区地面O3浓度监测资料和同期气象观测资料进行统计分析，发现北京地区地面O3浓度具有明显的月际、日变化特征及地域分布特征：O3小时浓度在一年中5－8月偏高，6月最高；在一日中12：00－16：00（北京时，下同）偏高；北京地区西、西北部O3浓度高于东北部和城区；分析了O3浓度不同等级的气象特征，影响O3浓度出现日变化和月际变化的主要气象因子是地面最高温度、相对湿度及地面风速等，并给出了日O3浓度最大值的预报方程。     

东莞市近地面臭氧质量浓度变化特征

利用2007年11月～2008年10月臭氧连续自动监测数据,分析东莞市近地面臭氧质量浓度的频率分布、日变化、季变化等特征.结果表明,臭氧小时平均质量浓度超过<环境空气质量标准>(GB3095-1996)2级标准的频率仅为0.95%,说明目前东莞市的臭氧符合国家2级标准,达标率99.05%;臭氧质量浓度在1 d中呈明显的...     

西宁近地面臭氧特征及其影响因素

利用青藏高原东北部城市西宁2015—2017年O_3质量浓度和各气象要素数据(紫外辐射、最高气温等),分析近地面O_3变化特征及其影响因素,结果表明:该地区臭氧平均质量浓度呈现单峰型日变化规律。每年6—8月O_3质量浓度最大,12月至翌年2月最小。依据环境空气质量指数AQI统计分析,6—8月污染天气O_3占首要污染物总天数的72%。O_3与NO_2、CO呈极显著负相关,臭氧日最大1 h平均质量浓度与紫外辐射、日最高气温呈极显著正相关,与日平均气压、日最高气压、日最低气压呈极显著负相关,与日平均相对湿度相关性不显著。不同季节不同高度风速大小和风向频率对O_3质量浓度影响不同,500 h Pa盛行风向以WNW为主时有利于扩散。2017年青海省大部地区O_3月平均质量浓度总体呈先增加后减小变化趋势。纬度越低,海拔越高的地区,O_3质量浓度升高越早。降水量的差异对O_3质量浓度影响较小。     

东亚太平洋地区近地面臭氧的季节和年际变化特征及其与东亚季风的关系

利用东亚清洁背景站近地面臭氧观测资料,结合风场和降水资料,分析东亚各地区臭氧的多年季节变化特征,并探讨东亚太平洋地区臭氧的季节和年际变化与季风的关系以及影响近地层臭氧的主要因子。结果表明：东亚大部分地区与北半球背景站观测一致,近地层臭氧季节变化表现为春季最高、夏季最低的特征;但在东亚中纬度33～43°N,臭氧表现为夏季最高,而在东亚20°N以南地区臭氧则表现为冬末、春初最高。东亚太平洋沿岸近地面臭氧的季节变化主要受东亚冬、夏季风环流的季节变化控制。该地区不同纬度上春季峰值出现时间的差异与亚洲大陆春季不同时期污染物输送路径的差异有关。对东亚太平洋沿岸对流层顶附近位势涡度、高空急流和垂直环流季节变化的分析表明,冬春季可能是平流层向对流层输送的最强期,对近地面臭氧贡献最大。初夏至秋季（5-11月）,平流层向对流层输送较弱,对近地面臭氧贡献较小。东亚太平洋地区夏季风爆发的时间和强度以及季风环流型的年际差异是导致该地区春、夏季臭氧年际变化的主要原因;而季风降水和云带位置以及平流层一对流层交换是造成臭氧年际变化的其他原因。     

清洁地区气象因子与地面O3关系的初步研究

文章分析了地面O3和不同气象因子之间的关系。资料取自1991年8～11月在浙江临安本底站进行的中美大气化学联合考察。结果表明总辐射强弱是决定地面O3浓度的关键因子之一。     

地面臭氧光化学过程规律的初步研究

给出了1996年夏季在广东肇庆鼎湖山对光化辐射、地面O3、NO、NO2浓度的观测结果,对影响地面O3、NO、NO2的主要因子进行了分析。晴天,地面O3、NO、NO2浓度有明显的日变化;阴天,它们的日变化比较复杂。晴天和阴天,在lnQUVB/m和lnQvis/m(其中QUVB为紫外B辐射,Qvis为可见光辐射,m为大气质量)与地面O3、NO,NO2浓度、整层大气水汽含量(q1、q2、q3、q4)之间存在着很好的相关关系。利用得到的关系式计算了地面O3浓度,在紫外和可见光波段,计算值与观测值符合得都比较好。     

Photochemical Effects in the Heterogeneous Reaction of Soot with Ozone at Low Concentrations

The soot-ozone reaction at low concentrations (ppm O₃) hasbeen examined todetermine any influence of solar radiation on its products and kinetics. Theeffect of simulatedsolar radiation is to change the product distribution towardsCO₂(g), CO (g) and H₂O(g) at theexpense of soot surface functional groups formation. Little effect on theextent or rate ofdiminution of O₃ through this rapid reaction is observed. Theinitial rate laws for formation ofall products remain the same under simulated solar radiation, with changes inthe rate constants(and thus in the relative importance of mechanistic pathways) responsible forthe differingproduct distributions. Decarboxylation of soot surface functionalities hasbeen shown to be onepossible mechanism underlying these effects. Atmospheric soot, particularlythat emitted nearthe tropopause by increasing numbers of subsonic and supersonic aircraft, mayplay a role inozone depletion; the rapid diminution of ozone in soot's presence isunaffected by solarradiation.     

近地层大气臭氧对作物光合作用影响的数值模拟研究

近地层O3浓度增加对作物光合产生不利影响,因此,利用TE-49C型臭氧自动观测仪对常熟农田上方O3浓度进行了逐时测定,同时利用OTC-1型农田开顶式气室,测定了不同O3浓度对冬小麦叶片光合作用的影响.在此基础上,首次建立了O3对冬小麦光合作用影响的数值机理模式,模式分辨率达到瞬时时间尺度,空间积分采用Ross方案,具有较高分辨率和准确度.对O3浓度观测表明:O3浓度逐时值变化在0～160×10-9之间,相比之下日平均值变化较小,仅在5×10-9～60×10-9之内;长江中下游地区农田上方O3存在三种典型日变化形式:高浓度单峰型、高浓度多峰型和低浓度平缓型.数值分析表明:全晴天状况下高浓度单峰型对光合作用日总量影响最大.数值敏感分析表明:O3浓度和辐射同步变化时,随着日总辐射量的加大,臭氧浓度增加对光合作用的影响程度逐渐加强.全生育期积分表明:水肥适宜时,由于O3影响冬小麦光合总损失量约为9.22%.     

近地面臭氧浓度变化及其对人体健康的可能影响

以北京和河北兴隆观测站地面O#-[3]观测资料为主,结合我国其它地区的观测资料,给出我国近地面臭氧日、逐日和季节变化特征以及与气象条件和前体物的关系,同时简要介绍过量臭氧浓度对人体健康的危害。     

平流层臭氧非线性响应的机理研究

完善了王革丽和杨培才(2007)建立的平流层下部臭氧异相光化学反应箱式模式,在原有模式基础上加入溴族,研究了平流层下部臭氧对硫酸气溶胶表面积浓度与氯化物、溴化物以及氮氧化物的排放强度变化的非线性响应,理解平流层臭氧对人类活动的依赖性.结果表明,当氯化物排放强度偏离当前水平时,气溶胶可以通过与溴化物、氯化物、氮氧化物之间的相互作用,干预光化系统的非线性行为,改变系统在参数空间中的拓扑结构.     

近地层日最高最低气温变化特征

最高、最低气温是反映气候冷暖变化程度的重要标志,是判断极端气候事件强度的重要指标。利用中国气象局兰州干旱气象研究所定西干旱气象与生态环境试验基地2003年10月17日至2004年4月6日1、2、4、10、16m温度梯度观测试验资料,分析研究了不同高度最高、最低气温的变化特点和出现时间的规律。结果表明:日最高气温从低层到高层是降低的,最低气温是升高的,并且随高度的变化符合指数或对数规律。最高气温出现时间一般在正午2.5 h后,有天气变化时在20:00后出现的情况较多;最低气温在2 m高度上最早出现,4 m以下在日出前出现的较多,4 m以上在日出后出现的较多。     

区域性光化学模式与LLA-C机制的模拟性能比较

以LLA-C机制为基准,在[NOx]比率分别为1.79、7.14、28.6条件下测试了区域性光化学模式（ROS）的模拟性能。结果表明ROS模式在上述三种初值条件下均能从总体趋势上给出与LLA-C机制相似的结果,但只有当非甲烷烃浓度较高（[NMHC]/[NOx]>12）时ROS模式模拟值与LLA-C机制预测值比较接近。在这种条件下,ROS模型对OH的预测值有待改进。我国大气中相当高的[NMHC]/[NOx]比率说明ROS模式用于全国范围内的空气质量趋势模拟是可行的。     

区域性光化学模式与LLA-C机制的模拟性能比较

以 Ｌ Ｌ Ａ－ Ｃ 机制为基准,在［ Ｎ Ｍ Ｈ Ｃ］／［ Ｎ Ｏ＃ － ｘ］ 比率分别为１７９ 、７１４ 、２８６ 条件下测试了区域性光化学模式（ Ｒ Ｏ Ｓ） 的模拟性能。结果表明 Ｒ Ｏ Ｓ 模式在上述三种初值条件下均能从总体趋势上给出与 Ｌ Ｌ Ａ － Ｃ 机制相似的结果, 但只有当非甲烷烃浓度较高（［ Ｎ Ｍ Ｈ Ｃ］／［ Ｎ Ｏｘ］ ＞ １２） 时 Ｒ Ｏ Ｓ 模式模拟值与 Ｌ Ｌ Ａ－ Ｃ 机制预测值比较接近。在这种条件下, Ｒ Ｏ Ｓ 模型对 Ｏ Ｈ 的预测值有待改进。我国大气中相当高的［ Ｎ Ｍ Ｈ Ｃ］／［ Ｎ Ｏｘ］ 比率说明 Ｒ Ｏ Ｓ 模式用于全国范围内的空气质量趋势模拟是可行的。