中国大气本底观测:减污降碳背景下主要大气成分变化趋势

大气成分变化对天气气候、环境生态,以及人体健康、社会生活等都有重要影响.只有通过长期观测,了解这些大气成分的浓度水平、变化趋势、相关源汇过程,才能准确地评估人类活动对当前地球气候、环境和生态系统造成的影响,保护人类发展和生存条件.本文概括介绍了世界气象组织全球大气监测计划(WMO/GAW)和我国开展大气本底观测的发展历...     

Dynamic characteristics of spring sandstorms in 2000

Systematical analyses of spring sandstorms in 2000 affecting Beijing area are carried out. Results revealed the key dynamic mechanisms of dust storm during its mobilization, lifting, horizontal advection and deposition processes. It turns out that in the processes of sandstorms influencing Beijing area in March–April 2000, the dynamic conditions for dust mobilization are significantly correlated with phenomena, such as cold air-related climatic activities, clay soils area of North China and surface friction velocity anomaly. The characteristics of sandstorm can be described by composite mode of dust particles mobilization-lifting-long-range transport. This paper will provide scientific evidences for further studies, prediction and harness of sandstorms in China.     

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。     

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%.     

北京地区PM2.5的成分特征及来源分析

选用2003—2004年初PM_2.5连续观测资料，统计分析了北京地区PM_2.5的特征、PM_2.5与PM₁₀以及PM_2.5与地面气象要素的相互关系。结果表明:四季中夏季PM_2.5浓度最低，冬、春两季浓度较高。PM_2.5与PM₁₀比值平均为0.55，非采暖期两者比值为0.52，采暖期两者比值为0.62；夏季该比值主要分布在0.3~0.6之间，春、秋两季该比值分布在0.3~0.8之间，冬季采暖期该比值分布在0.4~0.9之间。PM_2.5与PM₁₀比值日变化与气象条件日变化、人们日常生活习惯密切相关，沙尘天气和交通运输高峰期扬起地面粗颗粒物会导致PM_2.5在PM₁₀中的比例下降，而冬季取暖以及夏季光化学反应则会引起PM_2.5的比例升高。PM_2.5的浓度与地面气象要素中本站气压、相对湿度和风速有很好的的相关性，与气温的相关性较差。SO₄2-，NO₃-和NH₄+为北京地区PM_2.5中主要离子。PMF源解析方法确定了北京地区5类细粒子污染源，分别是:土壤尘、煤燃烧、交通运输、海洋气溶胶以及钢铁工业。     

北京城区和远郊区大气气溶胶的相似性研究

文章通过对北京城区和远郊区采集的气溶胶样品物理化学性质的分析,考察了两地气溶胶性质的相似性。 样品于2001年9月7～16日,11月3～27日,2002年1月30日～2月6日和2003年1月28日～5月21日分别在北 京舞蹈学院(城区)和昌平昭陵(远郊区)进行采集。根据元素富集因子(EF)的分析,几大类元素的源相似,自然源和 人为源对其均有重要的贡献。当然,在两地的大气气溶胶浓度是不同的。秋季总悬浮颗粒物平均浓度城区为177.1 g/m3,远郊区为117.4g/m3。城区气溶胶细粒子Pm².5质量浓度冬季为153g/m3,秋季为124.3g/m3。城区和 远郊区的大气气溶胶中各类元素占所测元素的百分数相近。两地主要元素百分数序列均为(Fe,Ca,Al)>(K,Na, Mg,Cl)>(S,Sb,As)>(Br,Ba,V,Pb),前3项之和超过94%。城、远郊区大气气溶胶质量浓度和元素浓度的粒径分 布也很相似。用Andersen9级采样器采集的气溶胶质量浓度PM10占其总质量浓度PM(A总)的95%以上,Pm².1/ PM10>62%。可见,气溶胶中可吸入颗粒物占绝对优势,而可吸入颗粒物又以细粒子为主。细粒子中以人为污染元 素S,As,Pb,Br和Zn为主,其Pm².1/PM10>60%,最高可达90%。气溶胶细粒子Pm².5的污染是区域性的。在城 区北京舞蹈学院单点监测的Pm².5,一定程度上可反应出北京市区Pm².     

北京城区大气边界层空气污染特征观测研究

2001年1～3月共分3期,在北京城市地区大气边界层进行了大气化学和气象现埸观测.结果表明北京城市低层大气中主要的气体污染物是NOx,其次为SO2;各高度SO2和NOx之间的关系有较好的一致性,NOx大约为SO2浓度的2倍或2倍以上;污染源排放是造成北京城市低层大气空气污染严重与否的主要原因之一;同一季节中空气污染状况很大程度上取决于天气条件;NO2/NO和NO之间有着较好的负幂指数相关关系;近地层不同高度和不同地点观测到的大气污染物随时间变化趋势有较好的一致性.     

酸雨观测中pH测量负偏差来源

通过现场调查、实验室测试,对酸雨观测中发现的pH测量负偏差现象进行了验证和分析。现场个例调查发现,在正常保存、使用期限内的pH电极也有可能出现老化现象,老化的pH测量电极给出的pH测量结果为负偏差,其数量级与文献指出的在观测资料质量评估中发现的pH测量负偏差相吻合。实验室测试结果显示,老化的pH测量电极的测量负偏差与模拟雨水样品的电导率和pH值有关:电导率越小,pH测量偏差则越大;在电导率差别不大时,该负偏差大小与水样pH值呈现一定的正相关线性关系,且电导率越小时两者的线性斜率越大。经过综合分析,初步确认pH电极的老化是造成历史观测资料中pH测量负偏差的重要原因。根据分析结果,提出了在台站检测pH测量电极老化的替代性技术方法,以更好地保证酸雨观测数据质量。     

北京北郊冬季低空大气气溶胶分析

文章分析了2001年1月10～16日和2月20日～3月2日两时段北京北郊中国科学院大气物理研究所325 m高的气象塔上距地面320、100和8 m 3个高度所采得的气溶胶样品的物理化学特征.计算了气溶胶的TSP浓度、化学组分及其分布和粒度谱.探讨了气象条件对气溶胶浓度及其来源和分布的影响.初步发现在所测的高度范围内,气溶胶TSP的浓度随高度的增高而下降,70%以上浓度分布在细粒组(d<2.1 μm).气溶胶中浓度最高的前20个元素是S、Fe、Ca、Al、K、Na、Mg、Zn、P、Ti、Pb、Ba、Mn、Cu、V、As、Cr、 Rb、Sb和Br.挥发性元素主要分布在细粒组,元素浓度随高度增加而减少.气溶胶的离子浓度也有相同的分布特征.风速变小、层结呈现稳定,尤其逆温以及大气湿度升高均为气溶胶浓度升高的因素.人为排放源是大气气溶胶的主要贡献者.导致北京严重空气污染的气溶胶源地以北京当地及其周边邻近地区的污染源为主.     

2005年中国酸雨时空分布特征

根据中国气象局酸雨站网的观测资料,分析总结了2005年全国降水酸度(酸雨)的时空分布特征,包括年均降水pH值和酸雨发生频率,统计了酸雨逐月变化情况和各省酸雨总体变化趋势；将2005年全国酸雨状况与2004年的状况进行比较,结果认为,2005年全国酸雨污染形势趋于加重。另外,对近3a来部分台站降水的pH值明显降低的趋势进行了统计和分析。