京津冀典型工业城市沙河市大气污染特征及来源分析 被引量：16

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作者 刘晓咏 王自发 +9 位作者 王大玮 向伟玲 潘小乐 刘航 田雨 张瑜 王刘铭 李杰 苏方成 贺泓 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第4期861-874,共14页

近些年京津冀地区秋、冬季大气重污染事件频发,工业生产与居民燃煤是大气灰霾污染的重要原因。河北省沙河市是京津冀地区以玻璃制造和加工为主的典型工业城市,本研究选取该城市为研究对象,主要利用2017年1月至12月国控站点的大气环境监... 近些年京津冀地区秋、冬季大气重污染事件频发,工业生产与居民燃煤是大气灰霾污染的重要原因。河北省沙河市是京津冀地区以玻璃制造和加工为主的典型工业城市,本研究选取该城市为研究对象,主要利用2017年1月至12月国控站点的大气环境监测和气象数据,采用扩散模型、潜在源分析等手段,分析了沙河市主要污染物的时空分布特征和污染来源。主要结论有:(1)沙河市首要污染物具有明显季节特征,春季、夏季、秋冬季分别以PM10、O3、PM2.5污染为主,季节贡献率分别为43.3%、72.3%、61.5%。(2)受城市大气边界层和排放的共同影响,PM10、PM2.5、SO2、NO2和CO浓度均有剧烈的季节-日变化特征。(3)冬季东北风时PM2.5、NO2、SO2均展现出高浓度和高相关性特征,表明站点可能受东北方向玻璃企业排放影响。同时,站点可能也受城中村散煤燃烧影响。(4)沙河市冬季PM2.5浓度为143μg m-3。冬季的一次重污染中硫氧化率SOR、氮氧化率NOR的最高值分别达0.67、0.39,气态污染物的二次转化剧烈,高湿度利于二次粒子的生成。重污染中C(NO3-)/C(SO42-)均值为1.89,推测沙河市NO2主要来自大型运输车辆和企业的共同排放。(5)本地源是沙河市PM2.5的主要潜在源区,周边几个重工业城市也有一定贡献。因此本研究建议沙河市PM2.5的治理除需加强本地污染源的削减和控制外,区域联防联控也十分重要。 展开更多

关键词 工业城市 大气污染 时空特征 扩散模型

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内蒙古呼包鄂区域冬季大气细颗粒物污染成因解析 被引量：8

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作者 杨颖川 叶倩 +5 位作者 魏颖 陈学舜 陈焕盛 王威 吴林 王自发 《大气科学》 CSCD 北大核心 2022年第6期1332-1348,共17页

利用气象模式WRF和中科院大气所自主发展的大气气溶胶与大气化学模式IAP-AACM对2016年冬季内蒙古中部呼包鄂地区大气细颗粒物(PM2.5)的典型污染过程进行了模拟分析。结果表明,呼包鄂地区的空气质量变化主要受大范围天气形势影响。污染... 利用气象模式WRF和中科院大气所自主发展的大气气溶胶与大气化学模式IAP-AACM对2016年冬季内蒙古中部呼包鄂地区大气细颗粒物(PM2.5)的典型污染过程进行了模拟分析。结果表明,呼包鄂地区的空气质量变化主要受大范围天气形势影响。污染累积阶段,500 hPa高度上该区域受阻塞高压或弱高压脊前平直的偏西气流控制,地面为弱高压或均压场,风速较小,边界层高度低,污染物不易扩散,且气温和相对湿度较高,利于二次颗粒物生成;污染消散阶段,天气形势发生明显变化,550 hPa高度以下有强冷平流,地面易形成大风天气,利于污染物消散,伴随着冷空气的南下,下游地区的污染物也得到清除。呼包鄂区域PM2.5主要来源于本地排放,鄂尔多斯本地排放贡献大于60%,呼和浩特本地排放贡献大于80%,包头本地排放贡献达到90%,该区域空气质量的变化可以反映区域大气污染气象条件的变化。交叉相关分析发现,呼包鄂区域的PM2.5浓度与其下游的山西、河北、河南地区的PM2.5浓度具有高度的时间相关性,相位差在6~24小时。呼包鄂区域PM2.5污染的改善有赖于本地污染源的管控,该区域冬季空气质量变化可作为下游地区空气质量变化的前兆因子,有助于下游地区空气质量的预报预警。 展开更多

关键词 呼和浩特—包头—鄂尔多斯 IAP-AACM模式 污染成因 本地贡献 交叉相关分析

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基于EPAS技术的日照市大气单颗粒物理化学特性及来源研究 被引量：2

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作者 姚维杰 谢付莹 +9 位作者 王大玮 田雨 刘航 刘晓咏 张宇婷 雷山东 孙业乐 吴林 潘小乐 王自发 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2021年第6期608-620,共13页

城市地区大气气溶胶颗粒的物理化学特性复杂,理清单颗粒精细的化学成分和混合状态对于大气污染溯源和精细治理具有重要意义。本研究利用被动式气溶胶采样器分别在山东省日照市城区和钢铁园区两个区域进行了定点采样,并利用智能扫描电镜... 城市地区大气气溶胶颗粒的物理化学特性复杂,理清单颗粒精细的化学成分和混合状态对于大气污染溯源和精细治理具有重要意义。本研究利用被动式气溶胶采样器分别在山东省日照市城区和钢铁园区两个区域进行了定点采样,并利用智能扫描电镜环境颗粒物分析系统(IntelliSEM EPAS)对采集的大气单颗粒物样品进行分析。结果表明,日照市大气颗粒物主要由不规则碳质颗粒(C-rich)、含硫颗粒(Ca-S、Na-S-Ca)与矿物颗粒组成。其中,城区样品中C-rich颗粒数量贡献为53.5%,是钢铁园区样品的2.5倍,大于1μm的颗粒物数量为9.0%,是钢铁园区样品的1.7倍,城区居民活动和工业过程是城市中大气颗粒物特别是二次细颗粒的主要来源。钢铁园区样品中含硫颗粒物数量贡献为72.9%,含硫颗粒物质量贡献为30.9%,富铁颗粒物质量贡献为5.3%,分别是城区样品的1.8倍、3.6倍和2.9倍,表明钢铁园区大气颗粒物的主要来源包括钢铁企业排放的一次污染物及其转化生成的二次细颗粒物。 展开更多

关键词 大气单颗粒 颗粒形貌 数量贡献 质量贡献 工业排放源

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一个适用于地球系统模式（CAS-ESM）的在线气溶胶与大气化学分量模式（IAP-AACM）的发展与评估 被引量：4

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作者 王自发 魏颖 +6 位作者 陈学舜 陈焕盛 何卷雄 费可测 李杰 王威 张明华 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2020年第1期1-18,共18页

地球系统模式是研究全球气候与生态环境变化问题的重要工具,气溶胶与大气化学模式负责为其中的大气环流模式提供与气候效应有关的气态化学物质和气溶胶成分。本文在全球嵌套网格空气质量预报模式系统的基础上发展了一个适用于中国科学... 地球系统模式是研究全球气候与生态环境变化问题的重要工具,气溶胶与大气化学模式负责为其中的大气环流模式提供与气候效应有关的气态化学物质和气溶胶成分。本文在全球嵌套网格空气质量预报模式系统的基础上发展了一个适用于中国科学院地球系统模式(CAS-ESM)耦合计算的气溶胶与大气化学分量模式(IAPAACM),采用简化的气相化学机制,不仅考虑了人为气溶胶,同时考虑了海盐、沙尘和二甲基硫等自然气溶胶及其前体物的在线排放。评估结果表明,IAP-AACM氧化剂插值计算可靠,采用简化机制和碳键机制(CBM-Z)模拟的差异较小。和观测的对比表明,得益于CAS-ESM的气溶胶双向反馈作用,简化版能够较好地抓住气溶胶及其前体物的空间分布,为IAP-AGCM提供可靠的气溶胶模拟。另外,简化版能大幅提升计算效率,满足CASESM耦合长期积分的需求。为了在全球气候变化的研究中提供更完善的气溶胶模拟,未来考虑在IAP-AACM中增加氮化学和臭氧平流层化学机制。 展开更多

关键词 模式评估 气溶胶 化学机制 IAP-AGCM模式 IAP-AACM模式

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曹妃甸工业区空气污染来源及其对周边地区污染贡献的数值模拟研究 被引量：11

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作者 李欣怡 向伟玲 +3 位作者 陈学舜 朱莉莉 王自发 杨文夷 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第4期469-481,共13页

为了深入研究曹妃甸工业区的建立和大型工业企业的迁入对京津冀地区空气质量的影响,利用嵌套网格空气质量预报模式系统NAQPMS(NestedAir Quality Prediction Modeling System)研究该工业区和周边地区在2016年秋、冬季空气质量状况,并对P... 为了深入研究曹妃甸工业区的建立和大型工业企业的迁入对京津冀地区空气质量的影响,利用嵌套网格空气质量预报模式系统NAQPMS(NestedAir Quality Prediction Modeling System)研究该工业区和周边地区在2016年秋、冬季空气质量状况,并对PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物,即细颗粒物)来源与区域输送进行分析。结果表明:模式能很好地再现气象要素和污染物浓度分布特征;曹妃甸地区本地排放在1月和10月的月均贡献分别为17.8%和25.8%。当空气质量为优良时,曹妃甸地区PM2.5主要受短距离周边传输影响,唐山和天津贡献率之和达23%~53%;当空气出现轻度及以上污染时,曹妃甸地区PM2.5浓度主要受到长距离输送的影响,河北中南部和山东地区贡献之和达40%~50%。曹妃甸工业园区排放对周边地区PM2.5浓度贡献相对较小,对唐山和天津地区贡献为3%~7%,对京津冀地区其他城市PM2.5浓度贡献可忽略不计。空气质量转差时,曹妃甸、北京和天津地区PM2.5中一次排放占比相较于空气质量优良时明显下降,二次生成的无机盐类和二次有机气溶胶贡献率增加;曹妃甸地区10月二次生成硫酸盐贡献率较1月明显增加,月均贡献率为22%。因此,在致力于削减京津冀地区PM2.5一次排放的同时,对SO2、NOx等进行控制,能有效改善该地区空气质量。 展开更多

关键词 曹妃甸 PM2.5 污染来源追踪 NAQPMS预报模式系统

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春季沙尘对关中地区PM2.5浓度影响的多尺度模拟研究 被引量：5

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作者 魏颖 陈焕盛 +5 位作者 刘航 陈学舜 王威 吴其重 李杰 王自发 《大气科学》 CSCD 北大核心 2020年第1期76-92,共17页

“一带一路”建设让古代丝绸之路的起点——西安成为世界焦点,西安的空气质量也是政府和公众关注的焦点。以2017年5月我国北方的一次强沙尘过程为例,首次利用中国科学院大气物理研究所气溶胶和大气化学模式系统IAP-AACM(Aerosol and Atm... “一带一路”建设让古代丝绸之路的起点——西安成为世界焦点,西安的空气质量也是政府和公众关注的焦点。以2017年5月我国北方的一次强沙尘过程为例,首次利用中国科学院大气物理研究所气溶胶和大气化学模式系统IAP-AACM(Aerosol and Atmospheric Chemistry Model of the Institute of Atmospheric Physics)模拟关中地区细颗粒物(PM2.5)的时空分布,并结合地面逐小时PM2.5观测数据对沙尘气溶胶和PM2.5模拟的关系进行深入探究。结果表明:加入沙尘组分对模拟关中地区PM2.5时空变化特征作用显著,相关性可提升0.4~0.6,并且可以很好地再现强沙尘时段PM2.5浓度骤增的过程;在强沙尘时段和一般时段,沙尘组分对PM2.5的贡献分别为60%~80%和10%~30%;0.11°×0.11°高分辨率模拟有助于提升模式捕捉污染物时空变化的能力。 展开更多

关键词 关中地区 西安 沙尘 PM2.5 IAP-AACM模式

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邢台沙河市冬季大气污染特征与潜在源区分析 被引量：4

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作者 刘晓咏 王自发 +9 位作者 王大玮 向伟玲 潘小乐 刘航 田雨 张瑜 王刘铭 李杰 苏方成 贺泓 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期313-323,共11页

为了解邢台沙河市冬季大气污染特征,选取2017年12月至2018年2月沙河市区3个省控站点(司法局、市政府、宣传中心)的逐时监测数据,分析了沙河市主要污染物的时空分布特征和潜在源区。污染物浓度特征分析表明:整个冬季司法局、市政府和宣... 为了解邢台沙河市冬季大气污染特征,选取2017年12月至2018年2月沙河市区3个省控站点(司法局、市政府、宣传中心)的逐时监测数据,分析了沙河市主要污染物的时空分布特征和潜在源区。污染物浓度特征分析表明:整个冬季司法局、市政府和宣传中心站点的细颗粒物(PM2.5)平均浓度分别为118.0 μg/m^3、121 μg/m^3和135μg/m^3。在大气自然活动和人为污染排放的共同作用下,PM10、PM2.5、SO2、NO2和CO均有明显的日变化特征。整个冬季沙河市的ρ(PM2.5)/ρ(PM10)、ρ(SO2)/ρ(NO2)均值分别为0.57和1.05(ρ为各物质的浓度)。且随着污染加重,ρ(PM2.5)/ρ(PM10)、ρ(SO2)/ρ(NO2)均明显升高,表明燃煤贡献增加;污染物空间分布特征分析表明:位于3个站点东北处的玻璃企业产生的污染物可能对监测站点造成了一定影响。污染物空间差异分析表明,区域污染范围越大、强度越高,大气污染的空间差异性越小;潜在源分析表明:沙河市PM2.5的强潜在源区分布在其周边区域,随着PM2.5浓度增加,强潜在源区呈缩小趋势。沙河市东南部的本地源对PM2.5浓度有主要贡献,而此处正是玻璃企业的聚集地。 展开更多

关键词 工业城市 大气污染 时空分布特征 污染来源

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宁波市不同粒径颗粒物中无机离子污染特征研究

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作者 蔡秋亮 李建荣 +3 位作者 佟磊 钟宁 易辉 肖航 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期306-314,共9页

细颗粒物(PM2.5)对气候、空气质量和人体健康具有显著影响,水溶性无机离子是PM2.5主要成分。在2018-01-24至2018-02-20期间,宁波地区经历了一系列低温和PM2.5浓度较高的天气过程,利用在线离子色谱(MARGA)和颗粒物化学组分监测仪(ACSM)... 细颗粒物(PM2.5)对气候、空气质量和人体健康具有显著影响,水溶性无机离子是PM2.5主要成分。在2018-01-24至2018-02-20期间,宁波地区经历了一系列低温和PM2.5浓度较高的天气过程,利用在线离子色谱(MARGA)和颗粒物化学组分监测仪(ACSM)监测宁波气溶胶的无机离子,研究了PM2.5和亚微米细颗粒物(PM1.0)中硫酸根(SO4^2−)、硝酸根(NO3^−)和铵根(NH4^+)(三者统称为SNA)的变化特征。结果表明,SNA的质量浓度均与PM2.5有明显正相关;随PM2.5质量浓度的增加,SO4^2−当量浓度(摩尔浓度×所带电荷数)百分比呈现减少趋势,而NO3^−百分比呈现增加趋势;NH4^+百分比未呈现明显变化趋势;NH4^+主要分布在1.0μm以下粒径的颗粒物中,SO4^2−主要分布在1.0~2.5μm的粒径的颗粒物中;PM2.5中NH4+当量浓度百分比低于PM1.0。0~1.0μm粒径段的颗粒物中NH4^+可以完全中和SO4^2−和NO3^−,形成硫酸铵和硝酸铵,还可形成其他形态的铵盐;1.0~2.5μm粒径段的颗粒物中NH4^+不能完全中和SO4^2−及NO3^−,NH4^+当量浓度低于SO42−和NO3−两者当量浓度之和,SNA主要以硝酸铵和硫酸铵形式存在,还存在其他形态的硝酸盐或硫酸盐。本次工作通过对PM2.5和PM1.0中SNA存在形式及其在不同粒径中主导成分的研究,为宁波市大气污染特征的了解提供科学依据。 展开更多

关键词 在线离子色谱 在线颗粒物化学组分监测仪 PM2.5 PM1.0 无机离子 宁波

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我国民用天然气灶NO_(x)排放因子实测研究

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作者 冯晶晶 黄晓晴 +3 位作者 肖少轩 宋伟 张艳利 王新明 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期205-211,共7页

氮氧化物(NO_(x))作为大气中细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)协同防控的关键前体物,准确识别其污染源排放特征是理解和管控区域大气污染的关键基础性研究。天然气作为清洁能源在我国家用燃气中广泛使用,但其NO_(x)排放特征鲜有报道。通过采... 氮氧化物(NO_(x))作为大气中细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)协同防控的关键前体物,准确识别其污染源排放特征是理解和管控区域大气污染的关键基础性研究。天然气作为清洁能源在我国家用燃气中广泛使用,但其NO_(x)排放特征鲜有报道。通过采集民用天然气灶烟道废气样品,采用“碳平衡法”计算出其NO_(x)的平均排放因子为(0.44±0.06)g/kg-fuel;通过家用天然气灶火力控制试验,得到天然气灶在小火、中火及大火燃烧过程中NO_(x)的排放因子分别为0.38 g/kg-fuel、0.56 g/kg-fuel和0.19 g/kg-fuel。本研究测得的民用天然气灶NO_(x)的排放因子低于燃煤的排放因子,说明在推进“煤改气”过程中,民用天然气灶的推广将有利于NO_(x)的减排,但也需要注重壁挂式天然气炉等高NO_(x)排放终端消费设备的技术革新及其带来的潜在环境效应。 展开更多

关键词 天然气 民用燃气灶 NO_(x) 排放因子

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大气自净容量的算法及关键物理因子分析

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作者 许云凡 向伟玲 王自发 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2022年第4期458-468,共11页

为更科学地量化大气对污染物的清除能力,使用WRF-NAQPMS模式对2017年12月进行模拟,对比分析影响大气清除能力的主要关键物理因子,修正A值法和大气自净容量算法的差异,进一步计算大气自净容量余量及各关键物理化学过程的贡献量。结果表明... 为更科学地量化大气对污染物的清除能力,使用WRF-NAQPMS模式对2017年12月进行模拟,对比分析影响大气清除能力的主要关键物理因子,修正A值法和大气自净容量算法的差异,进一步计算大气自净容量余量及各关键物理化学过程的贡献量。结果表明,边界层高度、风廓线、湿清除系数等3个关键物理参数较混合层高度、10 m高度风速、雨洗强度等更适用于量化清除过程;修正A值法和大气自净容量算法虽均能表征大气清除能力的强弱,但前者受目标城市面积影响较大,结果远高于大气自净容量算法;大气自净容量余量与细颗粒物(PM2.5)浓度变化趋势呈负相关,污染越重,大气自净容量亏空越多,其中平流扩散对大气自净容量贡献最大,化学转化过程次之,湿沉降等过程也不可忽视。 展开更多

关键词 京津冀地区 大气自净容量 边界层高度 风廓线 湿清除系数

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秦皇岛2019年冬季重污染过程PM2.5来源数值模拟 被引量：4

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作者 王天正 张美根 韩霄 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2021年第5期471-481,共11页

秦皇岛地处河北省东北部,是环渤海重要的港口城市,在近几年京津冀地区减排效果较好的情况下,于2019年1月出现了多次持续细颗粒物(PM2.5)污染过程。因此本文利用耦合了数值源解析模块ISAM(Integrated Source Apportionment Method)的区... 秦皇岛地处河北省东北部,是环渤海重要的港口城市,在近几年京津冀地区减排效果较好的情况下,于2019年1月出现了多次持续细颗粒物(PM2.5)污染过程。因此本文利用耦合了数值源解析模块ISAM(Integrated Source Apportionment Method)的区域空气质量模式RAMS-CMAQ(Regional Atmospheric Modeling System–Community Multiscale Air Quality),对2019年1月秦皇岛地区PM2.5进行模拟,并将PM2.5质量浓度高于(低于)75μg m^(-3)的时段划分为污染(清洁)时段,分别探讨了两个时段本地排放源对秦皇岛市PM2.5质量浓度的贡献情况,并且进一步探讨了秦皇岛各区县及外地排放源对秦皇岛市4个国控环境监测站点(第一关站、北戴河站、市监测站、建设大厦站)PM2.5质量浓度的区域传输特征。结果表明,秦皇岛地区PM2.5质量浓度整体呈“南高北低”式分布。清洁时段,PM2.5质量浓度受本地贡献较大,青龙县、卢龙县大部分地区贡献为40%~50%,海港区、抚宁区、北戴河区、第一关区及昌黎县大部分地区贡献在60%以上;4个国控环境监测站点受跨界输送贡献占34.7%~41.6%。污染时段,秦皇岛市本地贡献相对于清洁时段整体下降10%左右,当地大气污染受到跨界区域传输影响增加;而在4个国控站中,北戴河站、第一关站受到跨界输送贡献分别下降1.0%和2.3%;市监测站、建设大厦站受到跨界输送贡献分别上升2.9%和2.0%。 展开更多

关键词 PM2.5 源解析 CMAQ 模式 ISAM 模块

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