兰州远郊区春季碳气溶胶的质量浓度特征

 为探讨春季沙尘(暴)期间兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)碳气溶胶的变化特征, 2012 年5 月17-26 日于SACOL 站采用石英膜收集PM₁₀样品, 利用DRI-2001A 热/光碳分析仪测量元素碳(EC)和有机碳(OC)的质量浓度。结果显示, 沙尘(暴)是导致OC、EC 质量浓度增大的主要因素。采样期间EC、OC 和总碳(TC)的平均质量浓度分别为2.71、11.26 和13.97 μg/m³。进一步分析显示, 沙尘(暴)期间兰州城区碳气溶胶污染逐渐加重主要受本地源的影响。PM₁₀中OC 和EC 的相关系数达到0.94, 揭示SACOL 站OC、EC 的来源相对一致。OC/EC 的均值为5.05, 表明春季SACOL 站PM₁₀中碳气溶胶存在二次污染。二次有机碳(SOC)的质量浓度为3.37 μg/m³, 为OC 的29.9%。结合考察周边环境, 分析表明SACOL 站春季碳气溶胶的主要来源是直接污染源, 来自周边环境中的燃煤以及机动车尾气排放。对碳气溶胶8 种组分的因子分析结果也表明, 周边环境的燃煤和机动车尾气排放是春季SACOL 站碳气溶胶的主要贡献源。     

东亚典型站点混合型气溶胶光学特性和辐射效应对比

根据东亚地区沙尘传输路径上人为污染程度的不同,选取AERONET典型站点SACOL、Beijing和Gwangju_GIST站的观测数据,结合SBDART辐射传输模式,对比分析了东亚地区混合型气溶胶的光学特性、辐射效应以及不同程度大气污染对气溶胶混合的影响.结果表明,与沙尘气溶胶和人为气溶胶相比,东亚混合型气溶胶吸收能力最强,特别在可见光波段,导致地表冷却和大气加热效应加强,大气层顶冷却效应减弱. Beijing站比SACOL、Gwangju_GIST站混合型气溶胶浓度更高,吸收能力更强,地表冷却和大气加热效率更强,大气层顶冷却效率更弱.粗模态沙尘气溶胶与细模态人为气溶胶对于混合型气溶胶的生成和辐射吸收能力的增强都有着极为重要的作用.混合型气溶胶在东亚区域重污染(雾霾)过程中有重要作用.     

沙尘天气过境前后北京大气污染物质量浓度的变化

影响北京的沙尘天气可分为沙尘暴、浮尘和扬沙3种类型。沙尘暴和浮尘天气发生前后的污染物类型和质量浓度ρ有明显的差异，属2类不同性质的污染。在沙尘天气发生之前，大气中SO2，NO2等气态污染物的ρ往往较高，在大气逆温的情况下污染尤其严重，并且与颗粒物的ρ相关性较好；随着沙尘天气的爆发，颗粒物的ρ骤然增加，但伴随沙尘天气出现的大风使SO2，NO2等污染物的ρ显著下降，大气污染转变为由降尘过程造成的相对单一的颗粒物污染，属典型的沙尘污染。     

SACOL黑碳和沙尘气溶胶辐射强迫分析

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)的太阳光度计资料、AREONET气溶胶光学特性资料,采用辐射传输模式SBDART分析了SACOL典型日个例沙尘气溶胶和黑碳气溶胶的长、短波辐射强迫,探讨了不同地表反照率和天顶角对气溶胶辐射强迫的影响.分析表明,沙尘和黑碳在地表的短波辐射强迫分别是-146.54,-60 W/m~2,长波辐射强迫分别是17.79,8.66 W/m~2,短波辐射强迫是长波的6倍多,沙尘辐射强迫是黑碳的2倍多;在大气层顶沙尘和黑碳短波辐射强迫是39.04,27.2 W/m~2,长波辐射强迫为12.19,5.0 W/m~2.短波辐射强迫随地表反照率的增加而增大,长波辐射强迫随地表反照率的增加线性减小.随天顶角减小,大气层顶的短波辐射强迫线性增加,地面短波辐射强迫对数减小,长波辐射强迫随天顶角的变化很小.     

北京沙尘天气污染分析

本文阐述了北京沙尘天气的总体概况.春季沙尘多发季节,颗粒物浓度明显高于其它季节,且以粗颗粒为主.沙尘对太阳辐射的消光作用明显低于城市型二次粒子,沙尘天气期间气溶胶光学厚度往往低于前期局地积累造成的城市型污染阶段.北京的沙尘天气与气象条件密切相关,特别受高低压配合影响,由低压底部伸出的冷锋是重要的起沙条件.沙尘天气过程中,大颗粒物浓度明显上升,但大风的到来带走了城市型污染物,特别是气态污染物,如SO2浓度急剧下降,细颗粒物浓度也有降低趋势.     

ENSO现象对山西省天气气候的影响

本文利用区域平均和相关方法分析了山西省沙尘日数发生频率及降水量与ENSO事件、大气-海洋环流因子SOI指数的关系.所用资料是山西18个站逐年逐月的扬沙、沙尘暴日数和降水量,资料序列长度为1961年-2003年.结果表明,山西的沙尘天气事件与SOI指数有显著的滞后两年的正响应关系,二者呈显著正相关的站点主要分布在中东部和东北部;而降水量与SOI指数有显著的滞后一年的负响应关系,二者呈显著负相关的站点主要分布在西北部和西南部.     

沙尘天气对内蒙古草原城市大气环境质量的影响研究

沙尘不仅是生态环境恶化的重要标志,也会污染大气环境,影响气象、气候和人体健康。为了探讨沙尘天气对内蒙古草原城市大气环境的影响,综合利用遥感影像与地面观测数据,研究了沙尘天气对锡林郭勒盟草原城市大气环境质量的影响,以期为沙尘天气环境影响评价提供理论依据。研究表明利用MODIS(the moderate resolution imaging spectroradiometer)数据可以实现沙尘活动的遥感监测,结果与基于地面观测发生规律一致;并得到气溶胶自动观测网(aerosol robotic network,AERONET)AOD(aerosol optical depth)产品验证。沙尘天气引起草原城市能见度下降,空气环境质量下降。大气污染主要由颗粒物的增加引起;但伴随沙尘天气的大风使CO、NO_2、SO_2等污染物浓度下降,具有清除人为源所排放污染物作用。     

基于动态背景场沙尘覆盖度指数的Himawari-8沙尘判识及强度估算方法

针对沙尘遥感监测开展的研究很多,但对于一些强度较弱的沙尘,在不同地表状态下呈现的复杂状况,传统方法识别效果较差。采用Himawari-8卫星数据,提出一种针对性的识别方法,基于动态亮温差底图引入了沙尘覆盖度指数(fractional dust cover index, FDCI)。该指数在一个较确定范围内对不同强度沙尘都可进行有效判识,并能提升弱沙尘识别效果。在此基础上构建了基于指数判识结果的沙尘强度指数(enhanced dust intensity index, EDII)估算方法。文中列举了4次沙尘过程的判识结果,并结合地面观测数据进行了验证。其中对2017年5月3日沙尘强度的地面验证表明,位于观测区的27个站中有22个站的地面观测沙尘强度与估算结果一致。对于各种地表及强度条件下的沙尘监测,该方法是对分裂窗亮温差法的有效改进。     

天津武清区PM_(2.5)与气态污染物SO_2及NO_2污染特征研究

利用2016年武清区大气污染物监测数据,研究了武清区PM_(2.5)及SO_2、NO_2等典型大气污染物浓度变化特征和相互关系。结果表明:2016年PM_(2.5)污染较严重,年均浓度分别为73μg·m~(-3),超标1.1倍。大气中SO_2年均值为25μg·m~(-3),NO_2年均值47μg·m~(-3)。冬季及春秋季节大气中存在明显的二次转化过程,大气中的SO_2和NO_2通过转化生成硝酸盐和硫酸盐,对PM_(2.5)浓度变化具有重要影响。     

高原地区高速路-森林接触带光化学臭氧形成机制研究

基于大气氮氧化物(NO和NO_2)和总挥发性有机化合物(TVOCs)在太阳辐射条件下生成大气臭氧(O_3)这一反应原理,选取云贵高原地区高速路-森林接触带生态系统开展大气臭氧污染特征及生成机制研究,并以昆明城区大气臭氧污染特征为对照,采集大气臭氧、氮氧化物及挥发性有机物样品,分析高速路-森林接触带大气污染物浓度时空分布特征及受气象条件的影响.结果表明,在夏季高速路-森林接触带存在强烈的大气光化学反应,臭氧质量浓度为91.83μg/m~3,高于其他季节,气温及太阳紫外指数与其浓度变化显著正相关;高速路-森林接触带大气O_3生成对周边NO_2浓度变化最为敏感,说明减少机动车尾气中NO_x排放将有利于此区域臭氧污染的控制.     

煤炭污染物经由沙尘长途传输对大气质量的影响

燃煤产生的大量污染物与沙尘不断混合和相互作用,并传输至下游区域,对大气质量可能产生显著影响.利用地面以及高山采样点组成的气溶胶监测网络采集颗粒物样品.结果表明,As在各地气溶胶中的含量均在沙尘暴(DS)期间比非沙尘(NDS)期间增加了3～4倍,甚至数十倍.S的含量均增加了几倍乃至十几倍.气溶胶中PAH(4)/PAH(5,6)比值在其传输下游区域城市DS期间明显高于NDS期间,证明沙尘能吸附并携带燃煤产生的有机污染物.上海的As,Se,S的含量在DS期间比在NDS期间高出几倍以上,甚至几十倍,说明了煤炭污染物经由沙尘传输对沿海大城市的大气质量产生了严重的影响.在海岛采样点,As和S即使在弱DS期间也比在NDS期间含量增加了2～3倍,可见沙尘携带的煤炭污染物将影响海洋气溶胶并影响海洋生态系统.As,Pb在全国各地气溶胶中的富集系数均高达1 000以上,表明我国煤炭污染物已经污染了我国几乎所有地区的大气和土壤.     

沙尘天气对安徽寿县大气气溶胶光学特性的影响

在美国能源部实施的国际大气辐射测量计划(ARM)移动观测站(AMF)2008年在安徽寿县的观测资料基础上,研究了沙尘天气对该观测站大气气溶胶光学特性的影响。研究发现,沙尘天气过程中,大气边界层内的气溶胶消光系数平均值达到0.1 km-1左右。当近地层污染严重时,消光系数最大值达到了1.1 km-1,ngstrm波长指数在最低值达到0.21,单次散射反照率(ω0)在沙尘天气过程中的平均值为0.79,最大值为0.888。     

广州PM2.5中有机碳和元素碳的污染特征

于2015年6月～2016年5月对广州大气细粒子PM_(2.5)进行持续观察,分析了样品中有机碳(organic carbon,OC)和元素碳(elemental carbon,EC)的含量.结果表明:广州大气PM_(2.5)含量为(66.03±43.11)μg·m~(-3),OC含量为(8.19±5.01)μg·m~(-3),EC含量为(1.75±0.80)μg·m~(-3); OC,EC和总碳(total carbon,TC)占PM_(2.5)的比例分别为16.73%,3.85%和20.58%,表明广州细粒子的碳污染程度较为严重; PM_(2.5),OC和EC污染都呈现冬季春季夏季秋季的特征,与历史研究基本一致; OC,EC相关系数较高(R~2=0.929),表明二者来源较为相近,且PM_(2.5)中EC1占比例最高(45.41%),表明广州燃煤和机动车尾气是重要的污染源;二次有机碳(SOC)为(4.10±3.56)μg·m~(-3),占OC的比例为46.19%,表明广州二次有机碳的排放与形成是碳污染的重要因素.与历史数据相比,广州大气污染情况有所改善,碳气溶胶污染几乎达到历史最低值.     

乌兰布和沙漠东北缘绿洲防护林体系防风阻沙能力研究

沙漠地区不同下垫面特征直接影响沙尘的输送过程.在乌兰布和沙漠东北缘沙漠-绿洲过渡带和绿洲内部分别建设风沙监测塔,并获取2018年春季(3—5月)的风速和沙尘数据,对沙尘传输的差异性进行对比分析.结果显示:在沙漠-绿洲过渡带和绿洲内沙尘水平通量随高度变化均呈幂函数分布;沙尘水平通量在沙漠-绿洲过渡带随高度增加显著降低,而...     

一次典型沙尘天气过程对甘肃空气质量的影响

利用气象信息综合分析处理系统气象数据、ERA-Interim再分析资料,结合后向轨迹模式(HYSPLIT)、中分辨率成像光谱仪卫星数据和逐小时空气质量数据,分析了一次典型的甘肃沙尘天气过程的成因及其影响.结果表明,此次沙尘天气是由高空槽东移发展,冷空气南下,配合地面高压系统和锋面东移,冷锋后强气压梯度形成大风造成的; HYSPLIT模式模拟结果与气溶胶光学厚度分布显示沙尘天气沿西北路径传输,沙尘源地位于南疆地区,沿河西走廊向东南传输至陇中地区;沙尘天气发生前沙尘源地气温上升造成土壤湿度下降,低层大气处于不稳定状态,有利于起沙,沙尘期间各层水平风速均较大,有利于沙尘的水平输送;沙尘源地和武威沙尘加强区中低层的垂直方向皆为上升运动,有利于将沙尘源地的沙尘粒子带入高空,传输路径中的酒泉、张掖和兰州为下沉运动,有利于将沙尘带至近地面,形成沙尘天气.沙尘天气影响了甘肃绝大部分地区的空气质量,影响由西北向东南减弱, 7个城市空气质量指数≥500的持续时间超过10 h,张掖达19 h,酒泉、武威和兰州达16h;沙尘天气对甘肃各城市污染物质量浓度的影响由西北向东南减弱,对甘肃中西部城市颗粒物质量浓度影响最大:武威w(PM_(10))最大值达8 771μg/m~3,是沙尘天气发生前的258倍, w(PM_(2.5))最大值为1516μg/m~3,是沙尘天气发生前的95倍,沙尘天气期间风速增大,省内中西部城市气态污染物质量浓度下降,兰州w(SO_2)由沙尘天气前30μg/m~3以上,最高80μg/m~3降至沙尘天气时的20μg/m~3以下, w(NO_2)由65μg/m~3以上,最高123μg/m~3,降至沙尘天气时的30μg/m~3以下,沙尘天气结束后气态污染物质量浓度缓慢上升.     

2002年兰州市春季大气气溶胶特征分析

利用2002年兰州地区春季背景大气、沙尘天气状况下大气气溶胶的实测资料,得到了不同天气状况下大气气溶胶(TSP)的质量浓度和飘尘(PM10)的粒径分布,着重分析了不同天气状况下大气气溶胶的分布规律及其物理特征.研究发现:TSP中细粒子质量浓度沙尘暴期间比非沙尘暴期间相对减少;背景大气条件下,飘尘对人体健康影响比较严重.     

上海市淀山湖区域灰霾天大气颗粒物中碳组分的污染特征

采集了上海市淀山湖区域2015年3月至2016年2月灰霾天大气颗粒物中PM_(2.5)样品,重点分析了其中碳组分的污染特征。结果表明,PM_(2.5)年均质量浓度为(69.01±37.05)μg/m~3,数值与有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性有机碳(WSOC)显著相关,相关性大小与灰霾程度有关。OC、EC的年均质量浓度分别为(4.46±3.41)μg/m~3和(2.15±1.31)μg/m~3,呈现冬季高、夏季低的趋势,两者显著相关,相关性大小同样与灰霾程度有关。WSOC的年均质量浓度为(2.07±1.40)μg/m~3,春季高于冬季,且灰霾天质量浓度大于非灰霾天相应值。碳组分对大气能见度的影响较大,需得到控制。     

“07.3”强沙尘暴天气过程的观测分析

利用常规观测的地面资料、探空资料、卫星云图资料、客观分析资料以及民勤站和SACOL站的观测资料对2007年3月27-28日中国西北地区的一次强沙尘暴过程进行了分析.主要结论为:地面快速发展的冷锋以及850 hPa和700 hPa快速发展的短波槽与此次沙尘暴的形成和快速发展密切相关.民勤站沙尘浓度和地面气象要素在沙尘暴发展演化期间出现明显的变化.气压和风速在沙尘暴爆发时出现明显的跃升,气压的变化超前于风速的变化,这表明风场和气压场在沙尘暴爆发时有明显的调整过程;风速及其垂直切变与PM₁₀浓度几乎同时达到极大值,而温度垂直切变极大值出现时刻比PM₁₀浓度和风速垂直切变极大值早出现4h;强的风速垂直切变有利于激发不稳定能量的释放和沙尘暴的形成.SACOL站的沙尘浓度和地面气象要素在沙尘暴发展期间也有明显的变化.风速和气压达到峰值的时刻都超前于PM₁₀浓度出现极大值的时刻;温度垂直切变峰值出现的时刻稍稍滞后于风速垂直切变峰值出现的时刻.     

南水北调中线工程陕西水源区含沙量变化分析

目的 探讨河流含沙量的变化特征,为减少河流含沙量奠定基础.方法 采用文献分析和野外调研相结合的方法.结果 汉江和丹江各站的含沙量年内变化很不均匀,以荆紫关为例,在汛期含沙量达到3.0 g·m~(-3),而在非汛期为0.含沙量与径流量无明显相关性,与输沙量呈直线相关.结论 水源区的水土流失严重影响着汉江和丹江的含沙量及河流水质.     

天津市环境空气质量时空特征分析

基于对天津市23个自动空气质量监测站点的SO_2、NO_2、PM_(10)、PM_(2.5)、CO和O_3监测数据进行分析,掌握了2014年12月1日-2015年11月30日期间各项污染物的时空分布特征,并选取主要污染物分析其时间变化特征和空间分布特征.采用Kriging方法对6项污染物进行分析,获取天津市大气污染物的空间插值分布图.研究结果表明,天津市PM_(10)质量浓度年均值为113μg/m~3,PM_(2.5)年均值为69μg/m~3,均超过二级标准;颗粒物质量浓度呈现明显的季节变化特征,PM_(2.5)浓度季均值从高到低依次为冬季(95μg/m~3)、秋季(64μg/m~3)、春季(63μg/m~3)、夏季(54μg/m~3);站点对比结果表明团泊洼站点污染最严重,而塘沽环保局优良率最高.从空间分布来看,PM_(10)、PM_(2.5)、SO_2、NO_2均表现出中部至南部区域为高值分布区域,说明天津市本地污染排放对大气环境污染的贡献为主要影响因素;而O_3和CO均表现为市区浓度较低而天津市南北区域形成高值且呈现相反分布.