基于伴随方法的大气污染溯源

大气污染防治的核心是找准污染源头,厘清污染成因,实现靶向治理,提高控制效率.本文建立了全国空气质量高分辨率预报与污染控制决策支持系统(NARS,呐思系统),实现了气象与大气化学的监测、同化、预报、溯源、排放源反演和动态优化控制等大气污染闭环防控,可为大气污染防控提供一整套解决方案,其中所建立的CAMx伴随溯源模式,实现了排放源动态反演和网格化定量溯源,可快速定量追溯导致目标区域未来7天大气污染的排放源及其贡献率时空分布.针对2016年9月~2017年3月北京主城区PM_(2.5)集中污染时间段进行了排放源反演、气象场预报、空气质量预报和网格化溯源.与京津冀地区国控点监测结果进行了对比分析,结果表明污染过程、污染等级和污染物浓度预报的准确率分别为100%、88.8%和84.7%,预报值和监测值之间的相关系数为0.81.网格化溯源结果表明导致北京主城区PM_(2.5)污染的排放源基本来自于北京西南方向这一条大气污染物传输通道,北京本地、河北、天津及周边地区排放源对北京主城区PM_(2.5)浓度分别贡献了66%、29%、5%.就重污染过程而言,京津冀排放总量的19%导致了北京主城区80%的PM_(2.5)重度及以上污染,其中北京本地占京津冀排放总量的9%贡献63%、河北占京津冀排放总量的10%贡献17%.就整体污染天气而言,京津冀排放的26%导致了北京主城区80%的PM_(2.5)轻度以上污染,其中北京本地占京津冀排放总量的9%贡献61%、河北占排放总量的15%贡献18%,天津占排放总量的2%贡献1%.导致北京主城区PM_(2.5)污染的排放源主要分布在北京城区和南部区域、保定和石家庄所辖的部分区县,贡献排名前6位的区县均为北京辖区,贡献率合计为48%,前20个区县的总体贡献为73%.将动态反演排放源方法与调查排放清单相结合,应用伴随溯源模式对预报结果进行同步大气污染溯源,可为大气重污染应急控制找准控制对象,并进行损益评估,运用自然控制论,实现大气污染应急优化控制.     

过去300年雄安新区涝灾年表重建及特征分析

通过对历史文献、县志和相关期刊中雄县、安新、容城(合称"雄安新区")洪涝灾害记录的摘录整理,并与降水观测数据比对,确定了反映雄安新区1715~2016年洪涝灾害程度的年表,分析了过去300年洪涝灾害时空分布特征.主要结果为:1715~2016年间雄安新区发生洪涝灾害共计139次,平均2~3 a发生1次;其中灾情最为严重的特大洪涝灾害(文中定义为4级)发生在1738,1801,1892和1954年,3级大涝、2级偏涝、1级轻涝发生的年份数分别为14,35和86.1796~1827,1886~1898和1948~1965年3个时期,雄安地区洪涝灾害发生频繁且灾情严重;空间上,偏涝年份,区域内滨临河湖、地势低洼地段容易被淹没,占全区面积的20%~30%,而特大洪涝年份,除了容城地势较高之处,雄安新区约80%面积被淹没.鉴于历史时期本区水患频发,未来城市建设规划设计中需要考虑水灾频率及空间发生特征.     

大气污染与防治的过去、现在及未来

大气污染危害性本质上是大气污染物对人体健康和人类生存环境的影响.文章将大气污染与防治分为物理过程、化学过程和生物过程,阐述了如何用数学方法与计算机技术描述和计算这3个过程,对其发展历程及相互关联进行了系统评述.综合论述了大气物理、大气化学、源排放清单、大气环境监测、气象场预报、空气质量预报、源解析与溯源、大气污染对人类健康的影响、大气污染控制等方面的理论、技术和方法的发展沿革、现状与存在的问题.由于大气污染与防治物理过程、化学过程、生物过程及其数学描述方法和计算原理等极为复杂又交错影响制约,文章提出了大气污染危害性识别与控制的理论框架及核心科学问题,指出动态排放源清单反演与生成、颗粒物毒性识别、化学过程数据同化、健康风险预报预警、应急来源解析、动态优化控制等方面的理论、技术、方法和标准还不成熟,是未来发展的主要方向.另外,文章指出将大气污染物毒性与健康风险直接关联,可为大气污染应急优化控制和产业结构调整、能源结构调整与重污染源布局的优化问题提供更加直接和有效的科技支撑.本文提出的理论框架及核心科学问题的实现,将为找准污染源头、实现靶向治理、促进生态文明建设的客观需要发挥基本作用.     

燃煤PM_(2.5)的形成机理及控制方法

正我国是一个以煤炭为主要能源的国家,煤炭燃烧为我们提供必需的热源和电力的同时,也排放了大量的PM_(2.5)。如何从源头控制PM_(2.5)的排放,加大PM_(2.5)形成机理和控制技术的研究和开发,多学科交叉合作,对症下药,才是解决我国PM_(2.5)污染最根本的途径。2013年12月,我国100多座城市遭遇严重雾霾天气,尤其是江浙沪地区,12月初遭到史无前例的大规模、长时期雾霾侵袭。PM_(2.5)再次成为公众关注热点。它的消光作用是导致灰霾天气的罪魁祸首:它在大气中长时间漂浮和远距离迁移影响着人们的正常生活和工作;它可吸入肺的特点更危害着大家的身体健康。2013年9月10日,国务院印发了《大气污染防治行动计划》     

国际农业非点源污染监测与模拟研讨会会讯

非点源污染是当今环境污染发展的一大特点,而农业常常是非点源污染的主要动因.我国太湖、滇池等一些主要湖泊的污染都与农业非点源污染有密切的关系.国家和地方政府正在启动对非点源污染与环境富营养化问题的研究与治理.为了交流世界各国科学家对农业非点源污染的研究信息,由南京农业大学和美国加州大学共同发起,中国土壤学会和国家自然科学基金委员会资助,将于2002年7月7～11日在南京举办国际农业非点源污染监测与模拟研讨会（International Workshop on Non-Point Pollution ofAgricultural Lands）.会议议题主要围绕农业中污染物迁移     

探究环境污染过程,精准评估生态风险

<正>长期粗放式的生产模式导致环境污染日益突出,引起不同程度的水、土壤和大气污染,并严重影响生态环境和人民身体健康.作为环境学科的研究者,面对日益严峻的环境形势,我们该如何科学认识进入环境中污染物的行为过程、准确评估环境污染所带来的风险?这是本专题探讨的主要问题.研究环境污染过程对科学地治理环境污染至关重要.以水环境污染为例,     

2013～2020年北京大气PM2.5和O3污染演变态势与典型过程特征

细颗粒物(PM_2.5)和臭氧（O₃）是我国当前最受关注的两种大气污染物,影响空气质量并危害人体健康.本文以2013～2020年北京大气污染物浓度水平和气象数据为基础,揭示PM_2.5与O₃污染的逐年变化特征及典型污染过程的“发生-发展-消除”规律.研究表明, PM_2.5污染过程的发生频次、持续时间、峰值浓度均逐年下降;相比之下, O₃污染过程的年际变化趋势不明显,在历年的5～7月中大约1/3时间处于O3污染过程;且在2018年, O₃超标天数首次超过PM_2.5超标天数,暗示O₃可能正在取代PM_2.5成为北京空气质量超标的主要污染物.通过剖析3次PM_2.5污染过程、3次O₃污染过程、3次PM_2.5与O₃双污染过程,发现PM_2.5爆发时和O3爆发前对应着高氮氧化物（N...     

民用固体燃料燃烧超细颗粒物排放及其潜在健康影响

用于民用炊事与取暖的固体燃料燃烧过程排放大量的细颗粒物(PM_(2.5)),是造成大气及室内空气污染的主要污染源之一,尤其会给室内人员带来较大的健康风险.越来越多的研究表明,民用固体燃料燃烧过程中产生的细颗粒物从数浓度角度主要以超细颗粒物(PM0.1)为主.然而,目前民用固体燃料燃烧产生的超细颗粒物及其潜在健康影响尚未受到足够的重视,其排放与健康风险的评估一般包含在PM_(2.5)质量浓度评价中.本文简要分析了目前针对民用固体燃料燃烧中超细颗粒物排放的研究进展,包括燃烧过程中超细颗粒物的形成机制及排放特征.此外,本文还讨论了民用固体燃料燃烧导致的室内超细颗粒物污染引发的潜在健康影响,阐述了当前民用固体燃料燃烧的颗粒物污染与健康风险评价中仅使用PM_(2.5)质量浓度作为评价指标而未考虑超细颗粒物数浓度可能带来的问题,并在最后探讨了民用固体燃料燃烧超细颗粒物排放的控制与管理思路.     

基于激光雷达数据的奥运大气污染控制效果评估

为有效评估2008年奥运会期间北京本地及周边地区的大气污染控制效果, 利用双波长偏振激光雷达观测数据, 分析研究了奥运会期间北京地区气溶胶消光系数的演变规律. 结果表明: (1) 在气象要素几乎相同的情况下, 2008年奥运会期间近地面(250 m以下)消光系数较2007年同期下降了42.3%, 这表明北京本地污染控制措施对改善奥运会期间的空气质量起到了明显的作用. (2) 通过对比分析奥运会前(2008年7月20日~8月7日)与奥运会期间(2008年8月8~24日)气溶胶消光系数的变化, 发现奥运会期间消光系数日均值在边界层中上层(0.5~1.5 km)减少显著. 为解释此现象, 利用NAQPMS模式分别模拟了北京周边地区在奥运会前与奥运期间对北京地区大气污染物的输送状况, 发现PM₁₀的输送量在奥运期间有36.6%的削减, 这表明北京周边地区污染控制措施对改善奥运会期间的空气质量也起到了重要作用.     

我国肺癌高发病率的环境特点

随着工业化程度的高速发展,环境的污染也日益增加,而直接危害人体健康的尤以大气污染为重。由于人体呼吸系统具有对大气污染物的吸收能力,所以受大气污染的危害也最厉害,不仅可引起呼吸系统、肺癌等疾病的发生,而且大气染污的浓度还与呼吸系统、肺癌的发病率     

大气污染与森林——生态系统的一种剖析

欧洲和北美正在进行一场关于大气污染对森林树木胁迫和衰退作用的激烈争论。以前大部分研究集中于某一树种或专一污染物对树木的伤害过程上,本文从生态系统作为一个整体观点出发,进行讨论,其问题是:能否将由专一的大气污染物所导致的生态系统损害进行定量分析?我们能否找到森林损害与空气污染物扩散的定量关系?我们是否要等到污染扩散物与森林损害之间的定量关系后再来制订大气质量标准?最后是生态学家应起的作用是什么?在制订大气质量标准时,其职责是什么?     

大气污染对儿童鼻炎发病率的影响

近年来,我国儿童过敏性鼻炎发病率迅速增加,但其原因尚不明确.近期研究表明,我国室外大气污染不断加剧可能是导致儿童鼻炎的潜在原因,因此,本文主要研究室外大气污染物对鼻炎发病率的影响.本研究对长沙市4988个1⁸岁儿童进行标准问卷调查,问卷包括健康状况、家庭环境、过敏原暴露等因素,同时收集了长沙市2006²011年室外大气污染物PM₁0,SO₂,NO₂浓度监测数据.结果表明,长沙市3⁶岁儿童确诊鼻炎发病率为8.4%（95%CI,7.0%¹0.0%）.儿童鼻炎发病率与室外污染物平均背景浓度无关,而与年龄累积PM₁0,SO₂,NO₂浓度显著正相关.研究表明儿童长期暴露于高浓度大气污染可能是导致鼻炎的重要原因.     

冰冻记录 大气污染

对格陵兰岛和南极冰核所进行的分析,提供了有关过去10万年气侯和大气变化的线索。新沉积的雪、较薄的冰原核以及固态冰,以相同的方式,为近期大气化学的变化趋势提供了宝贵信息,尤其是关于大气污染的信息。上一世纪的污染程度,记录在北极的雷中。而南极的雪不显示污染的明显变化。50年代和60年代大气核实验之后,固定在雪中的放射性污染物     

中国大地形东侧霾空间分布“避风港”效应及其“气候调节”影响下的年代际变异

研究发现中国区域霾日空间分布的大地形影响与季节特征显著,在西风带背景下高原大地形东侧背风坡可构成"避风港"效应,其可能是中国东部区域霾日高频区域性分布重要的影响因素之一;中国区域冬季为霾日高频时段,春、夏、秋季大部分区域为霾日数低频区,但近10年大气污染物排放持续加剧,中国东部霾高发时段由冬季延伸至春、秋、夏季,其呈现出大气环境恶化的"强信号"特征.虽然中国区域霾日数年际变化趋势主要依赖于污染源排放程度,值得注意的是虽然20世纪80,90年代中国区域CO2排放强度加大,但中国东部霾日频数年际变化却表现出波动型相对"平稳"缓升特征,此阶段中国东部对流层中下层出现了大气温度距平垂直结构"上冷下暖"的"不稳定"状态,其有利于中国东部大气扩散或对流;而近10年阶段中国东部出现霾天气与大气污染排放同步加剧异常变化,2001~2012年期间中国东部对流层中下层则呈"上暖下冷"类似"逆温盖",即大气温度距平垂直结构出现年代际"逆转"趋势,此大气温度垂直结构年代际特征可能加剧了大气污染排放的环境影响效应,引发了中国东部大范围霾天气变异现象.     

法国防止大气污染的政策

法国防止大气污染的政策包括以下三大类活动:(1)预防与减少大气污染的活动;(2)大气质量的监察活动。这些活动可以理解为减少污染物排放的临时性特定措施;(3)科研活动。制定全国范围的预防、减少与监察大气污染的方针政策的权限,属于法国环境保护与生活范围部、预防污染管理局、大气问题服务处,此外,后者还负责部际之间的协调。在各个地区,主要是由省际工矿服务处在地方行政长官的领导下负责实行这一方针政策。这一组织结构随着1979年在梅斯建立了全国大气保护办事处而完整了,这是一个行政性的国家管理机关,其任务包括以下三个方面:(1)提供公共情报;(2)加强大气质量的监察;(3)向有关预防大气     

如何看懂空气质量公报?

随着生活水平的提高,人们更多地关注生活环境的质量。空气质量公报通过电视、广播等媒体开始走向千家万户的生活中,成为人们关心天气情况必不可少的一部分。通过发布这方面的预告,可以提醒人们:保护环境,从我做起。空气质量公报用于报告某一城市一日的空气质量状况。空气质量日报范围为北京时间前日12:00至今日12:00的空气质量。污染指数反映城市空气质量的好坏指数越大污染越重;指数越小,空气质量相对越好。一般而言,城市的空气质量公报主要由三项指标构成:大气污染环境指数、空气质量级别和首要污染物。大气污染环境指数,是世界上许多发达…     

基于遗传BP算法的大气环境评价

大气环境质量综合评价实际上是依据大气污染物的国家分级标准，将待评价的大气环境各污染物监测值与之比较，综合评判。目前，用于大气环境质量综合评价的方法很多，如大气污染综合指数法（均值大气质量指数、沈阳大气质量指数、上海大气质量指数等）、层次分析法、模糊评判法等。由于综合评价中参评因子的多少，污染物浓度的差别等级都存在不确定性，各污染因子的危害程度与浓度之间服从非线性关系等，因而综合指数在应用过程中存在适用性的问题。模糊评判在环境质量评价中的应用尚不成熟，尤其是在赋权和最终评价方法上还有待进一步深入研…     

我国2000～2017年室内空气污染暴露造成的疾病负担

<正>21世纪以来,我国经济与城镇化进程快速发展.与此同时,室外大气雾霾、室内装修引起的甲醛污染等一系列空气污染问题相继出现,严重威胁公众健康,引起学者和公众的广泛关注.由于人一生超过80%的时间在室内度过^[1,2],室内空气污染的健康影响不容忽视.室内空气污染物既可以来源于室外大气污染,也可以来源于室内各种污染源.     

交通与雾霾的源受体关系新认识——“疫情霾”的启发

正交通排放控制一直被视作缓解特大城市空气污染的有效途径,然而, 2020年春节期间发生于京津冀区域的雾霾引发了全社会对控制雾霾是否有必要进行交通管控的高度质疑.受新型冠状病毒传播的影响,叠加春节假期, 2020年1月23日起的人为活动几近停滞,交通降低比例远远超过了此前一些重大事件期间的下降程度.然而, 1月25～28日和2月9～13日,北京空气质量指数(air quality index, AQI)达到中重度污染水平, PM_(2.5)日峰值浓度在2月12日达到218.3μg m~(-3).     

基于数值模式的细颗粒物来源解析

传统的颗粒物来源解析是通过受体采样和化学组分分析开展,该方法主要适用于有限的采样点位和时段.为了提高颗粒物来源解析结果的时空分辨率,发展了以数值模式和受体模型相结合的颗粒物来源解析技术.基于南京大学自主研发的区域大气环境模式(RegAEMS)和基于正定矩阵因子分解法的受体模型(PMF),以2014年南京青年奥林匹克运动会(简称青奥会)为例,开展了细颗粒物的来源解析研究.结果表明,RegAEMS可以较好地模拟南京市PM_(2.5)浓度及其主要化学组分,与同期基于手工采样分析的结果基本相当.进一步利用PMF模型计算不同类型排放源的贡献,发现南京青奥会期间(2014年7~9月)PM_(2.5)的来源依次是二次有机气溶胶(25.9%)、燃煤(16.5%)、硫酸盐(14.5%)、硝酸盐(12.6%)、机动车尾气(12.0%)、扬尘(11.7%)和工业生产(6.9%).比较发现,本方法解析出来的PM_(2.5)主要排放源贡献与基于离线采样分析的源解析结果基本一致.此外,基于数值模式和受体模型的源解析结果还反映出了青奥会中期电厂燃煤和工业生产的排放对颗粒物的贡献要明显低于青奥会前期和后期,表明青奥会期间对工业生产和电厂燃煤的污染控制措施起到了有效作用.本研究所发展的将数值模型和受体模型相结合的颗粒物来源解析方法还可以实现对未来重污染天气下的颗粒物来源贡献分析,从而为大气重污染应急管控提供科学依据.