关键词： 时空特征   污染事件   空气质量   气象   交通管制  

摘要： 在空气污染物、气象和道路平均车速的时空特征分析基础上,探讨了临时交通限行措施和气象条件定性分析对空气质量的叠加影响。结果表明,时间上可划分为5个不同污染阶段,空间上表现出自北向南污染加重且空气质量改善由北至南推延的趋势;P3阶段显示交通与气象对空气质量改善的叠加作用;温度高且湿度低时空气质量良好。重污染天气下,临时的交通管制对CO和NO2及时性减排作用显著,对PM_(2.5)有延时削峰作用。

关键词： 重霾污染过程   WRF-Chem模式   数值模拟   天气背景   气象条件  

摘要： 本文对苏州地区2015年12月13—15日发生的一次典型的重霾污染天气过程进行了数值模拟,分析了颗粒物及其组分的时空变化特征及其气象影响因子,以期为该区域空气污染治理和预防提供科学依据。结果表明:(1)利用WRF-Chem模式对此次重霾污染天气过程的污染气体成分进行数值模拟后发现,小时平均的PM_(2.5)、PM_(10)、CO、SO_2、NO_2模拟值与实测值的相关系数较高,达到0.68以上,通过了P<0.01的显著性检验,且日变化过程对应也较好。(2)通过分析此次污染过程的天气背景,发现污染形成期高空环流比较平直,中层为均匀的弱高压控制,地面受弱高压脊控制,这种形势容易导致颗粒物的堆积。后期地面等压线密集时,风速大,有利于污染物的输送与扩散。(3)通过分析此次污染过程期间气象要素的变化发现,有逆温、风速小、相对湿度大等不利的气象条件是导致此次污染过程发生的重要原因之一。(4)HYSPLIT轨迹分析显示,此次重霾过程主要受北方大范围灰霾颗粒物南下影响,北方污染气团逐步南推,14至15日本地大气扩散条件差、污染物累积,最终导致本地污染加重,从而发生重霾事件。(5)火点图的分布进一步验证了此次重霾污染过程是由外来污染气团输入所导致。

关键词： 霾   污染   气候预测   减排  

摘要： 近些年,中国东部经历了严重的霾污染,对人体健康、交通安全、生态系统以及社会经济有巨大的危害。在1周以内的霾污染预报之外,季节尺度的霾污染预测可以给减排治污措施的制定提供更长时间尺度的科学支撑。本文以年际增量为预测对象,选取前期外强迫因子为自变量,分别针对京津冀和长三角区域建立逐月的冬季霾日数季节尺度预测模型,并开展了实时的季节预测。总体来看,京津冀和长三角区域预测模型的性能大体处于相似的水平,均方根误差在2 d左右,对距平符号的捕捉率在80%以上,对霾日数变化的长期趋势具有很好的再现能力。在2016/2017年冬季京津冀霾日数实时预测中,模型预测的结果相对于常年值的定性结论全部准确,相对于前一年污染状况的结论大多数准确。在2017/2018年冬季长三角霾日数实时预测中,12月和1月的预测误差较小,2月的预测误差在2 d左右。

关键词： 霾   非霾   PM2.5   元素  

摘要： 目的了解宜昌城区霾与非霾天气下PM_(2.5)中元素污染特征,为本地区雾霾天气对人体健康效应的研究以及环保调控措施的制定提供科学依据。方法 2016年12月-2017年11月利用中流量采样器采集大气中PM_(2.5),电感耦合等离子体质谱检测铍、铝、铬、锰、镍、砷、硒、镉、锑、汞、铊和铅含量后,对12种元素霾与非霾天气下的差异进行比较。结果宜昌市大气中PM_(2.5)质量浓度的年均值为56. 4μg/m3,呈冬季(94. 0μg/m3)>春季(50. 6μg/m3)>秋季(36. 6μg/m3)>夏季(28. 1μg/m3)趋势; 12种元素中污染水平最高的是铝(141. 2 ng/m3),其次依次是铅(37. 8 ng/m3)、锰(25. 3 ng/m3)、砷(5. 29 ng/m3)等。检测的12种元素占PM_(2.5)质量浓度的0. 393%,非霾日(0. 555%)高于霾日(0. 232%)。结论宜昌市大气中PM_(2.5)污染情况较以往有所改善,但砷、铬、铅等金属污染应当予以重视。

关键词： 灰霾   污染条件   污染机理   典型类型  

摘要： 近年来,随着中国工业、运输业的高速发展,灰霾天气的发生率逐渐增多。概述灰霾污染过程发生的条件、污染过程的特点及机理,同时分析了灰霾的几种典型类型。通过对灰霾天气的深入分析,为以后有针对性的改善空气质量提供有利依据。

关键词： 大气污染防治   精细化管理   北京   三年行动计划   质量达标   承上启下   二期工程   保卫战  

摘要： 刚刚过去的2018年,北京的天空“蓝”过往年。PM2.5年均浓度51微克/立方米,全年有227天空气质量达标,北京市蓝天保卫战首战告捷。2018年,是大气污染防治承上启下的关键之年。2017年,“大气十条”第一阶段目标的收官之年,北京市以PM2.5年均浓度58微克/立方米的优异成绩交卷;2018年,《打赢蓝天保卫战三年行动计划》发布实施,被普遍认为是承接“大气十条”的“二期工程”,北京市又以51微克/立方米的平均浓度.

关键词： 雾霾污染   健康经济损失   损失核算   雾霾治理  

摘要： 上世纪初以来,工业化的快速推进以及新能源新技术的开发利用使得全球经济发展迅速。然而大肆的污染排放和落后的环境治理及监管机制,使得当今世界各工业化国家的环境遭受到了前所未有的破坏,在种种环境问题中空气雾霾污染对人体健康的不利影响最为显著。近几年我国大部分地区饱受霾污染的困扰,尤其是每年冬季北方大部分地区集中出现的大规模的雾霾天气,对人民的生活造成了极大的危害。党的十八届五中全会上,习近平同志为核心的党中央提出了“创新、协调、绿色、开放、共享”的五大发展理念,将“协调发展”和“绿色发展”提升到了全新的高度,凸显了在经济发展过程中对环境问题的高度重视和严重关切。与此同时,各级政府和人民群众对经济发展中产生和出现的环境问题认知越发全面,面对日渐严峻的空气质量问题,人们已经开始不断认识到雾霾污染造成的严重危害,并且对改善空气污染现状,治理雾霾,发出了强烈的呼声。本文针对西安市雾霾污染的严峻现实,选取西安城六区(新城区、碑林区、莲湖区、灞桥区、雁塔区、未央区)作为研究标的,通过可获得数据核算霾污染对西安城区居民的经济损失,并根据核算所得经济损失值提出改善和解决西安雾霾污染问题的建议。研究解决了两个关键问题:(1)如何通过可获取数据核算霾污染对西安城六区居民群体的人体健康造成的经济损失;(2)为应对霾污染对西安市城六区居民群体人体健康造成的经济损失有哪些治理雾霾的相关建议。本文首先从研究背景、研究目的、研究意义、研究思路、研究方法以及国内外相关研究现有成果入手,对本文所研究的内容进行大致的阐述,理清整体的研究逻辑;接下来,基于霾污染人体健康损失核算及应对研究的理论基础,对本文涉及到的相关理论和概念进行阐述和界定,为整个研究过程提供丰满的理论支持;进一步,核算霾污染对西安城六区人体健康损失,这是本文重点研究部分,通过建立多元回归模型及利用样本估计总体的统计学方法核算霾污染对西安城六区居民人体健康直接经济损失,同时利用实地观测样本建立统计模型对西安城六区人体健康间接经济损失进行核算,研究表明:西安霾污染对人体健康造成的经济损失不容忽视;然后,基于损失核算的结果,对西安霾污染治理方案进行设计,提出了“科学识霾、错峰生产、强化保障、防治结合”的十六字治霾方针,并通过设计原则、设计框架、设计内容和设计效果评价四个方面,对西安霾污染治理方案进行全面的分析;立足于西安霾污染治理方案的设计,本文从政策、技术、经济、文化四个方面提出保障西安霾污染治理方案实施的对策建议;最后,在整个研究基础和对策建议基础上对全文进行总结,对未来进行展望。同时,本研究的结论也能够在一定程度上为人们防霾治霾提供依据和参考,对国内其他霾污染频发地区的雾霾污染治理提供借鉴和参照。本文的主要创新点在于:核算霾污染对西安城六区人体健康经济损失时不仅考虑了霾污染对人体健康的直接损失,而且对人们在雾霾防治和因霾致病后造成的间接损失也予以核算;核算霾污染对人体健康造成的直接损失时从普遍性角度出发,一方面只考虑呼吸科日常门急诊就诊人次而不考虑医院其他科室存在的个别因霾致病的病例,另一方面对呼吸科极少数病例因霾致死这一偶发情况加以剔除,以便在核算方面更符合大众因霾致病的现实状况;本文首次或较早的通过西安三甲医院呼吸科门急诊的病患就诊的病历数据,核算并研究西安市霾污染对人体健康造成的经济损失,从而得到了西安市霾污染对人体健康最直接的相关损失结果,为全面治理西安空气质量、改善霾污染提供支持。

关键词： 东北地区   生物质露天燃烧   霾污染   WRF-Chem模式  

摘要： 生物质露天燃烧(包括秸秆焚烧、草原火灾、森林火灾)过程中释放的各种气态污染物和颗粒物,是大气污染物的重要来源之一。中国东北地区森林覆盖率高,并且作为我国主要的产粮区,大量的秸秆剩余被焚烧。本文利用FINN(Fire Inventory from NCAR)火点资料对2002-2016年东北地区生物质露天燃烧排放颗粒物时空变化特征及影响生物质露天燃烧排放的气象要素进行了分析,并将生物质露天燃烧排放源加入WRF-Chem模拟的排放源清单,模拟分析2015年11月东北地区一次大范围极端重污染过程,探究秸秆燃烧排放及不利的气象条件在东北地区极端重污染过程中的作用,主要结论如下:(1)东北地区生物质露天燃烧颗粒物排放时空变化特征1)2002-2016年火点生物质燃烧PM、PM、OC、BC年排放量分别为2.79842.231万吨,3.36584.4089万吨,1.5015.503万吨和0.2099.8573万吨,平均每年排放量分别为5.9015万吨、7.0589万吨、3.1490万吨以及0.4337万吨。2)露天燃烧排放具有明显的季节变化,其中春季颗粒物排放量最大,秋季次之,冬季最小。一年中呈现双峰特征,其中4月和10月排放量较大。3)火点生物质燃烧颗粒物排放量高值区主要集中在大、小兴安岭地区以及位于黑龙江省东部的三江平原地区,高值区更多表现为自然排放(森林火灾、草原火灾)。另外在东北平原耕地农业区构成的一个火点颗粒物排放量大值带,呈现东北—西南走向,主要与人为活动(秸秆焚烧)有关。4)2002-2016年火点生物质燃烧颗粒物排放重点区域由林地向耕地转移,更多通过秸秆焚烧等人为燃烧活动形式排放。5)高温、干旱、大风等气象因素会使得生物质露天燃烧颗粒物排放量增加。(2)2015年11月东北地区一次重污染过程的多尺度气象作用1)从天气形势看,在重污染过程发生发展阶段,高层纬向型环流盛行,整体天气形势稳定,随着地面冷高压东移减弱,地面气压梯度较小,东北地区位于蒙古高压和日本海高压之间的低气压均压场中,地面倒槽发生发展,东北地区位于500hpa槽前西南暖湿气流控制。随着东亚海槽的重建以及冷高压南下,带来干冷的西北气流,污染物浓度降低。2)从边界层条件上进行分析,污染时段边界层垂直方向上较强的贴地逆温层结构,大气呈静稳状态,地面高湿、小风或静风,不利于污染物的稀释扩散,污染物在边界层内堆积。(3)东北地区秋季一次重霾污染过程中秸秆燃烧排放贡献及PM区域传输特征基于WRF-Chem的敏感性模拟试验,评估东北地区秋季一次极端重污染过程中秸秆燃烧排放的贡献作用。秸秆燃烧排放对哈尔滨、长春和沈阳的贡献可达45%,其中在PM峰值浓度时段,秸秆燃烧贡献在10%-40%。秸秆燃烧贡献比较大的区域主要位于城市周边地区和农业地区等,对哈尔滨-长春-沈阳城市带周边地区的贡献可达10%-60%,对黑龙江省东部的三江平原以及黑龙江省西部和吉林省西部的松嫩平原等地贡献甚至可达80%以上。PM垂直结构受逆温层影响明显,当有逆温层存在时,PM累积在逆温层下比较低的高度很难向上扩散,当大气稀释扩散能力较好时,秸秆燃烧排放的颗粒物PM可以随燃烧烟羽延伸至1km以上的高度。黑龙江省省内生物质露天燃烧排放主要在1km左右高度上以较大的传输通量进行输送,输送通量大于800μg??,吉林省向黑龙江省的跨省传输通量相对较小,在一个较低的高度上传输。

关键词： 多轴差分吸收光谱技术   痕量气体和气溶胶立体分布   重霾   时空分布   污染输送  

摘要： 随着我国城市化进程的加快和社会经济的高速、多元化发展,大气污染表现出复合性、区域性等特性,区域大气污染的形成与对流层大气污染物立体分布、积累和区域输送有密切关系,因此获取长期立体监测数据、解析大气污染物的时空变化规律对分析我国大气污染情况具有重要意义。地基多轴差分吸收光谱技术(Multi Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy,MAX-DOAS)作为一种先进的遥感手段已成功用于对流层气溶胶和痕量气体立体分布的探测,但目前较多的用于较清洁天气的研究。针对中国重污染天气污染物时空分布精确解析及长期观测的需求,本文在课题组已建立的地基被动DOAS网的基础上,研究了重霾(高浓度气溶胶)对MAX-DOAS气溶胶和痕量气体柱浓度、垂直分布等反演的影响,建立了MAX-DOAS高精度反演方法,通过修正模型输入参数和先验廓线信息,提高了算法在秋冬季重污染过程中大气污染物(气溶胶和痕量气体)反演的准确性。利用我国东部长三角MAX-DOAS网开展了目前尚缺的关键气态污染物(如:SO2、NO2、HCHO)的长期时空分布研究,并选取重要时段污染过程研究了污染传输对局地空气质量的影响。针对重霾天气下气溶胶和气态污染物浓度精确反演的需求,本论文利用大气辐射传输模型研究了适合我国大气特征的气溶胶和污染气体精确反演方法,通过输入并优化不同类型的气溶胶及大气参数,评估了重霾情况下基于最优估算法的PriAM和基于查表法的MAPA两种算法反演痕量气体廓线的影响,分析了气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)在0.1-5.0内对反演指数型、高斯型和玻尔兹曼型三种典型垂直廓线的影响。结果显示,两种算法都能正确表征三种廓线线型,PriAM更适合反演指数型廓线,但低估了反演的高斯型廓线抬升层的宽度和玻尔兹曼型廓线的均匀大气层层高;MAPA反演的玻尔兹曼型廓线结果更优,但低估了高斯型廓线峰值处的浓度值。AOD增加对反演气体廓线的影响明显小于对气溶胶廓线反演的影响。通过优化参数和算法,在AOD为5.0时,反演的廓线与“真实”廓线的相关性由0.41提高到0.97,并通过参加国际仪器对比实验等验证了仪器性能和反演算法的准确性。在以上研究基础上,利用我国长三角地区(合肥,南京和上海)MAX-DOAS观测网2014年至2018年的长期观测开展了长三角地区痕量气体时空分布特征研究。利用长期观测数据分析了长三角地区气态污染物日变化特征,结果显示对流层NO2和SO2的最小值出现在中午或午后,而对流层HCHO最大值出现在中午。区域分布结果显示上海整体浓度最高,合肥最低。静稳天气下,痕量气体和气溶胶主要集中在1.5km以下。区域污染物输送分析表明,在西北风风场的影响下长三角地区气态污染物自西向东依次升高,其中合肥和南京上空存在输送过程,而上海则以地面累计为主,在东南风作用下污染物迅速消散。用于重要时段APEC期间污染传输特征研究,结合北京市怀柔区中国科学院大学站点的MAX-DOAS观测研究了APEC期间HCHO污染过程,结果表明,观测站点及周围HCHO二次来源占主导地位,主要由挥发性有机化合物(VOCs)的光化学反应产生,且受到南部污染地区污染物(主要为VOCs)传输的影响。并将MAX-DOAS结果与哥白尼大气监测服务(CAMS)模型进行了对比验证,CAMS模型模拟和MAX-DOAS观测的HCHO VCD相关系数R2大于0.68,但CAMS模型系统地低估了HCHO的浓度低值。表明CAMS模型可以充分模拟HCHO的输送和二级来源,但低估了当地的一次来源。通过本文研究,提高了MAX-DOAS技术在重霾等复杂大气环境下反演污染气体的精度,对我国东部地区MAX-DOAS监测网探测大气污染物的立体分布、对流层痕量气体污染演变以及输送等具有极其重要的意义,同时也对卫星和模型的验证提供了可靠的数据支持。

关键词： 霾污染特征   气象条件   大气污染物区域传输   FLEXPART-WRF   武汉地区  

摘要： 武汉作为长江流域中游地区核心城市,大气污染问题亟待深入研究。本文利用2015年1月至2018年12月武汉市环境和气象观测资料,全面分析了武汉地区空气质量变化和霾污染特征及其气象条件的影响作用;重点分析了2016年1月典型重霾污染发生的特殊气象条件,并辨识了大气污染物区域传输对武汉PM2.5重污染过程的重要作用;最后开展了2008至2017年的FLEXPART-WRF模型模拟试验,并结合我国近年大气污染物排放强度空间分布,揭示武汉地区PM2.5的“影响域”气候特征,并评估了近10年大气污染物区域传输和局地排放的相对贡献。得到以下主要结论:1)近年来武汉地区空气质量变化和霾污染特征及其及其气象影响作用PM2.5、PM10、CO及NO2日变化均呈现出双峰分布,SO2与O3呈现出显著的单峰变化特征。武汉市工业区的PM2.5、PM10、CO、SO2浓度要明显高于城市生活区,但城市生活区的NO2浓度较高,郊区O3浓度要高于主城区。2015-2018年武汉地区PM2.5污染天数比例逐年减少,但PM2.5污染水平依旧严峻,尤其是在冬季。武汉霾污染事件具有持续时间短、快速产生、快速消散的特征,污染事件易于在夜间形成日出之后消散,但重度污染事件则在全天均能发生。近地面气温、湿度、风速及降水是武汉影响PM2.5浓度变化的主要气象因子,春、秋及冬季易在大风条件下出现PM2.5浓度高值,而夏季则易于在高温条件下产生高PM2.5浓度污染。中雨及以上等级的降水对PM2.5浓度具有显著湿清除作用,而在小雨对PM2.5具有吸湿增长作用。2)武汉冬季一次典型重污染过程的污染特征及其特殊气象条件2016年1月武汉发生了21天的持续性PM2.5污染事件,其中包含3次重度污染事件,且具有持续时间短、迅速爆发、快速消散的特征。武汉PM2.5的主要化学组分是NO3-、SO42-、NH4+,重污染事件的形成与这三种组分的增加有关,其中SO42-作用最为显著。不同于我国其它主要霾污染地区,武汉地区2016年1月三次重霾污染发生具有独特“非静稳”气象条件,即重污染发生时近地面风速增大,大气边界层静力稳定度减小。大气污染物外源区域传输对武汉重污染过程具有决定性贡献,主导了武汉三次重污染过程中PM2.5浓度的变化,其外源贡献率高达65.1%,主要大气污染源区位于东北方向的豫、皖、苏、鲁、冀等地区。3)大气污染区域传输对武汉霾污染贡献及其PM2.5“影响域”的气候特征基于武汉地区10年的FLEXPAR-WRF模拟表明,武汉地区PM2.5的“影响域”可划分为武汉及其城市圈的本地源,以及周边安徽、河南及湖南等地区外源区域。武汉及武汉城市圈本地源排放贡献为55.1%,是武汉污染物最重要、稳定的“影响域”,而来自湖北省的邻近地区的外源传输贡献约占44.9%,周边区域传输对武汉地区空气质量贡献与局地排放作用相当,武汉地区可能是其邻近地区大气污染物一个重要接受区。冬季大气污染物区域传输的贡献最为显著,大气污染物主要来自北路（沿大别山西部的低山丘陵）和东路（沿长江水道通道）两条区域传输通道。