大城市气溶胶对光化辐射通量及臭氧的影响研究(Ⅰ)——国内外研究现状与观测事实述评

介绍了气溶胶对光化辐射通量及臭氧的影响研究的国内外动态,分析了广州城市气溶胶对紫外线及臭氧影响的观测实例,说明了大气气溶胶与臭氧变化规律及其相互作用机制研究已成为大气化学研究领域具有重要理论和实用价值的前沿课题。     

利用星载和地基激光雷达分析2019年5月东亚沙尘天气过程

2019年5月中旬,中国北方出现大范围沙尘暴天气,此次天气过程持续时间较长,影响范围较大.利用星载激光雷达CALIOP(Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization)和地基激光雷达AD-NET(Asian Dust and aerosol lidar observat...     

2007-2017年中国沙尘气溶胶的三维分布特征及输送过程

利用最新发布的CALIPSO产品,构建了2007-2017年中国沙尘气溶胶的三维分布,并结合HYSPLIT-4模式和再分析数据,探讨了沙尘的三维输送过程。结果表明：中国的沙尘排放源区主要是塔克拉玛干沙漠和巴丹吉林沙漠,沙尘气溶胶出现频率分别为60%和35%。塔克拉玛干沙漠排放的沙尘主要（50%~70%）停留在源地0~6 000 m高度,少部分向东输送至甘肃和内蒙古;巴丹吉林沙漠排放的沙尘则主要向东输送。中国沙尘排放量在春季最大,向东输送最强;夏季,东亚夏季风限制了沙尘向东输送;秋季,沙尘排放减弱,输送强度和夏季相当;沙尘排放量在冬季最小,输送最弱。夏季,沙尘在输送过程中可被抬升至高度5 000 m以上,春季次之,秋、冬季的沙尘主要在低层大气输送。沙尘在向东输送的过程中被抬升并和当地人为污染物混合变为污染性沙尘,华北地区污染性沙尘出现频率高达30%;输送到海洋的沙尘也会与洋面上（0~3 000 m高度）的海盐气溶胶混合,出现频率约为10%。     

大气污染物排放量与颗粒物环境空气质量的空间非协同耦合研究——以武汉市为例

针对区域大气污染物排放量与空气质量在时空分布上存在不完全协同、匹配的现象,论文选择SO₂、NO_X、PM_2.5、CO和VOCs作为大气污染物指标,选择气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)表征颗粒物环境空气质量,以武汉市为例,综合应用耦合模型和空间错位指数模型研究2类指标之间的空间非协同耦合规律。主要结论如下：① 武汉市大气污染物排放量与颗粒物空气质量具有不同空间分布特征,大气污染物排放量呈现由城市中心城区向远城区递减的趋势,其中SO₂、PM_2.5和VOCs的排放具有明显的中心聚集现象,而NO_X和CO聚集现象不显著,且与道路分布明显相关;AOD分布具有明显的空间差异性,总体上呈由西北向东南依次递减的趋势。② 武汉市大气污染物排放与颗粒物空气质量的空间非协同耦合规律：越靠近城市中心城区,空间协同耦合现象越显著,空间错位现象越弱;越远离主城区,空间非协同耦合现象越显著,空间错位现象越显著;SO₂排放量与AOD在武汉市远城区的空间错位指数均大于0.7,且耦合度指数小于0.3,呈现较强的非协同耦合特征,NO_X、VOCs、PM_2.5的排放量与AOD在武汉中心城区的空间错位指数均小于0.5,且耦合度指数大于0.5,协同耦合现象较为显著。③ 基于时空非协同耦合分析城市大气环境污染治理建议：针对污染物与AOD空间错位不显著的城市中心城区,以本地减排治理为主;针对污染物与AOD空间错位显著的远城区,应在污染溯源分析的基础上进行区域协调综合治理。     

大连市大气污染物质量浓度与气溶胶光学厚度的相关性分析

分别对2015年6~12月和2016年6~12月大连地区的大气污染物PM2.5、PM10、SO₂、NO₂、CO和O₃的浓度数据进行数据统计分析,基于ENVI软件平台利用MODIS数据反演大连地区的气溶胶光学厚度,通过回归建模研究气溶胶光学厚度与大连地区10个地面监测站点的大气污染物PM2.5、PM10、SO₂、NO₂、CO和O₃的浓度数据的相关性。回归建模以气溶胶光学厚度（AOD）为自变量,以大气污染物PM2.5、PM10、SO₂、NO₂、CO和O₃为因变量,在SPSS软件中分别选取线性、对数、三次、乘幂、指数5种函数类型进行研究,通过对比回归模型的拟合优度R²,选择最优拟合模型,探讨利用遥感数据反演气溶胶光学厚度监测大气污染的相关性。结果表明：气溶胶光学厚度与NO₂、PM2.5和PM10的最优拟合模型均为三次模型,其拟合优度R²分别是0.685、0.801和0.845;与O₃和SO₂的最优拟合模型为指数模型,其R²为0.367和0.482;与CO的最优拟合模型为对数模型,其拟合优度R²为0.810。该结果为分析大气气溶胶污染来源以及治理提供了数据。     

Black carbon and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in surface sediments of China’s marginal seas

This study investigates the distribution of black carbon (BC) and its correlation with total polycyclic aromatic hydrocarbons (ΣPAH) in the surface sediments of China’s marginal seas. BC content ranges from <0.10 to 2.45 mg/g dw (grams dry weight) in the sediments studied, and varied among the different coastal regions. The Bohai Bay sediments had the highest BC contents (average 2.18 mg/g dw), which comprises a significant fraction (27%–41%) of the total organic carbon (TOC) preserved in the sediments. In ...     

青岛陆上观测点的气溶胶光学厚度特征分析及与渤海气溶胶光学厚度的比较

阐述了气溶胶散射对太阳光衰减的影响和对观测数据的统计分析.作者使用手持式五波段太阳光度计和臭氧监测仪对青岛崂山区陆域和渤海海域的大气衰减进行了较长时间的观测.分析表明,对可见光和近红外波段电磁渡的大气衰减贡献最大的是气溶胶散射,气溶胶散射的光学厚度随波长的增大而减小,但是它在大气总光学厚度中占的比例随波长的增大而增加.在青岛崂山区冬季,对应于440nm波长的气溶胶散射光学厚度主要分布在0.4～0.6和1.5～1.6区间,浑浊度系数α主要分布在0.15～0.45区间,埃斯特朗指数β主要分布在1.0～1.4区间.从时间上看,α和β在1d内的变化不大,但逐日变化非常显著.与晴天相比,青岛崂山区冬季雾天的气溶胶散射光学厚度增加了大约一倍,较大的浑浊度系数和较小的埃斯特朗指数表明,雾天的大气具有气溶胶散射的光学厚度大、粒子浓度大和粒径尺度大的特点.通过与海上观测数据的比较可见,青岛崂山区陆地冬季在雾天时的气溶胶分布与渤海夏季时相似,青岛崂山区陆地冬季在晴天无云时的气溶胶分布与渤海秋季时相似.     

Preliminary comparison of trace metals in coastal aerosols between Qingdao and Liverpool

Aerosol samples were collected at two coastal suburban stations, Qingdao （China） in 1995-1996 and Liverpool （U.K.） in 1995, respectively. The samples were analyzed to determine the concentrations of trace metals （Cr, Zn, Cu, Co, Ni, Pb, V, and Cd） as well as A1, Fe and Mn. Data were examined to understand the difference of trace metals in aerosols between coastal zones downwind the developing area （near the Yellow Sea） and developed region （near the Irish Sea）. The results show that most elements at Qingdao have levels 4-5 times higher than those at Liverpool, particularly for the crust-dominated elements （e.g. Al, Fe and Mn）. Moreover, the aerosol composition at Qingdao is higher in spring than in summer, underlying the influence of westerlies and local emissions in combination, whereas seasonal change of aerosol composition is not significant at Liverpool. The enrichment factors for the crustal source elements （EFcrust） at Liverpool are much higher than those at Qingdao. The contributions from the pollutant source （Rp） for some trace metals like Cu, Pb, Zn and Cd are 〉90% at Qingdao and Liverpool, suggesting overwhelming anthropogenic contributions to these metals. The contributions from crustal source （Re） for trace metals tend to increase with higher aerosol levels and Al concentration at Qingdao, indicating a good correlation between the crust-dominated component and the air mass. At Liverpool, the Rc values for trace metals are positively correlated with Al concentrations instead of with aerosol mass, suggesting that Al in aerosols represents the crustal component even though the aerosols come from different sources.     

基于气溶胶激光雷达观测的人工消减雾霾作业效果分析

利用气溶胶激光雷达观测的消光系数数据,对2019年12月北疆沿天山的石河子市开展人工消减雾霾作业效果进行分析,主要采用了符号检验、成对秩和检验等非参数性检验法,以及参数性t检验法等人工影响天气的物理统计检验方法,得出了基于气溶胶激光雷达消光系数为依据的人工消减雾霾作业效果。结果为：符号检验法检验得出飞机人工消减雾霾作业后20 min,400 m以下不同高度消光系数平均值减小的可信度达到非常显著的99.5%,进一步按照95%的可信度阈值得出减小值为0.05,减小率为9.8%;成对秩和检验法得出的作业正效果可信度达到97.5%,很显著;但是参数性t检验得出作业正效果的可信度只有90%～80%,未达到99.5%的阈值,显著性一般。这与作业采用了不同类型的催化剂如只用吸湿性干粉催化剂,以及播撒作业高度偏高导致作为样本的消光系数变化效果不能满足检验效率相关。进一步分析表明,飞机人工消减雾霾作业后20 min,400 m以下不同高度消光系数的减小响应效果自上而下递减,这与人工影响作业播撒的催化剂作用的物理机制自上而下逐步响应的过程相一致。     

青岛多种天气下生物气溶胶中细菌群落特征

为探究雾、霾、沙尘等多种天气下生物气溶胶中细菌群落结构特征,于2017年12月—2018年4月采集了青岛晴天和多种特殊天气下的大气生物气溶胶样品,运用16S rRNA高通量测序方法分析了样品中细菌群落结构。结果表明,在雾、霾、沙尘天均检测到对人体健康存在潜在危害的条件致病菌,其中变形菌门(Proteobacteria)均是优势细菌门,不受天气条件变化影响;霾天时其相对丰度最大。除此以外,沙尘和霾发生时,细菌群落结构显著变化,丰富度和多样性高于晴天,但随霾污染程度的加剧,群落丰富度和多样性下降;雾天多样性下降,丰富度变化不显著。在霾天,不同气团来源中细菌群落结构也存在显著差异。属水平上,霾天不动杆菌(Acinetobacter)和鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)占主导地位;雾天微球菌(Micrococcus)、副球菌(Paracoccus)和假单胞菌(Pseudomonas)占主导地位;沙尘天的优势菌为芽孢杆菌(Bacillus)。RDA分析显示O₃是影响菌群的主要环境因子。