中亚咸海干涸湖床粉尘潜在扩散的时空变异分析

基于1969~2018年再分析气象资料,运用拉格朗日混合单粒子轨道（HYSPLIT）模型,计算了以咸海为中心未来7d的逐日气团轨迹,采用核密度分析法,绘制了5个层次（0~0.5,0.5~1,1~1.5,1.5~2,2~5km·agl）的气团轨迹密度图,分析了咸海干涸湖床粉尘扩散的时空变异.结果显示,粉尘潜在扩散具有季节分异.春、冬季粉尘扩散范围与密度最大,沿东北方向扩散比例分别占61%、35%,最远可达亚洲东部地区,其次是秋季;夏季粉尘扩散以0.5km为界限表现明显的高度差异.随着高度的增加,粉尘潜在扩散的密度逐渐降低.受地形与天气系统的影响,春、夏粉尘扩散呈现向东北,西南方向扩散趋势,秋、冬呈现沿东北方向扩散趋势.有利的天气条件下,咸海干涸湖床粉尘可远距离输送：在近源区沉降,影响乌兹别克斯坦及周边国家,在山区沉降,则可能加速天山雪冰融化.     

不同季节天津市PM2.5与O3潜在源区及传输路径分析

为探究天津市各季节PM_2.5与O₃污染的非本地源贡献情况,本文以2017—2019年为研究时段,应用HYSPLIT模型,基于MeteoInfo软件对不同季节气流后向轨迹进行聚类分析,通过计算潜在源贡献因子(potential source contribution function, PSCF)、浓度权重轨迹(concentration-weighted trajectory, CWT)对天津市PM_2.5与O₃污染的外来潜在源区以及可能的污染传输途径进行研究. 结果表明:①天津市PM_2.5和O₃污染均较为严重,且具有明显季节性特征. 天津市各季节的气流变化明显,春、秋两季以西南方向气流为主,夏季以来自渤海的气流为主,冬季则以西北方向气流为主. ②天津市西南方向气流在各季节对应的污染物浓度均较高,春、秋两季西南方向气流携带的ρ(PM_2.5)和O₃浓度8 h滑动平均值〔简称“ρ(O₃-8 h)”〕均最高;夏季,西南方向气流携带的ρ(O₃-8 h)最高;冬季,西南方向轨迹携带的ρ(PM_2.5)最高. ③西南方向上河北省南部的邯郸市,山东省西部的菏泽市、聊城市,以及河南省北部的开封市、濮阳市、新乡市均为天津市PM_2.5与O₃污染的主要潜在源区. 此外,冬季张家口市和唐山市对天津市PM_2.5污染的潜在影响也较大. 冬季影响天津市PM_2.5污染的外来潜在源区情况较为复杂,除西南气流外,其还受西北部与东部气流的影响. 研究显示,天津市大气污染区域联防联控需重点关注河北省南部、河南省北部以及山东省西部城市的潜在输送影响.      

基于轨迹模式分析海口市大气污染的输送及潜在源区

基于2013—2018年海口市空气质量资料,利用HYSPLIT模式和美国国家环境预报中心(NCEP)提供的FNL资料,模拟近6年海口市500 m高度气流48 h的后向轨迹,分析了不同季节气流轨迹分布、聚类分析和潜在源区分布概率(WPSCF)特征.结果表明:近6年海口市的空气质量等级主要以优和良为主,占所有天数的97.1%,有2.9%的天数达到了轻度污染及其以上级别,O_3从2015年开始成为海口市最主要的大气污染物.海口市影响气流有明显的季节变化,冬季主要受内地的大陆气流和东南沿海气流影响,春季和秋季以东南沿海气流为主,夏季多为来自西南方向的海洋性气流.气流轨迹和WPSCF的空间分布均表明,广东省是海口市大气污染物超标的主要贡献源区,此外,福建、江西、湖南和广西东部等地的潜在贡献也较大.     

艾比湖干涸湖底化学组成及盐尘的风运堆积

选择亚洲中部典型干涸尾闾湖——艾比湖干涸湖底及其下风向约200km的范围为研究区,并把研究区分为干涸湖底风蚀区和盐尘扩散堆积区两个子区.通过对两子区连续多年野外实地观测、采样分析、定点试验等手段,研究了干涸湖底表层沉积物的化学组成、湖底风蚀动态和盐尘的扩散堆积规律.结果表明,艾比湖干涸湖底不同地表形态(结晶盐壳、盐-淤泥-黏土壳、风蚀堆积壳)间可溶性盐含量差异显著,盐类混合物中以硫酸盐和氯化物为主,二者基本占全部可溶性盐的90%,碳酸盐含量甚微.春秋两季是湖底风蚀和盐碱尘暴的高发期,盐分堆积动态与风期变化一致,春、秋两季大风期,降尘中盐通量最高;冬、夏两季降尘中盐通量较低.干涸湖底下风向盐尘的堆积强度以精河为中心分别向西北和东北方向递减,盐尘在风运过程中表现出显著的分异规律,硫酸盐比氯化物具有更远距离的迁移能力.     

长江三角洲地区大气污染物水平输送场特征分析

以长江三角洲地区为研究对象,探讨城市群环境污染规律.利用区域中尺度大气数值预报模式MM5模拟2004年1,4,7和10月长江三角洲地区的气象场.结果表明:冬季,长江三角洲地区近地面及500 m高度层主要为西北风控制,输送气流主要来自西部内陆地区;春季,盛行东南风和偏东风,存在明显的东南向西北方向的输送气流;夏季,则以偏南输送气流为主,杭州湾地区海面向内陆方向以及太湖湖面风速较大,输送扩散能力较强;秋季则转为东北风,近地面杭州湾以北盛行北风,以南主要受海面东北风的影响.结合HYSPLIT-4三维轨迹模式计算分析该地区典型污染过程时污染物的输送气流轨迹,证实了污染过程伴随500 m高度处东北主频气流的“外源”输入现象.      

西宁市大气污染来源和输送季节特征

在2016~2018年西宁市大气污染物PM₁₀和PM_2.5季节污染特征分析的基础上,利用HYSPLIT模式和GDAS资料计算了逐日72 h气流后向轨迹,通过聚类分析确定气流输送路径及其对日均PM₁₀和PM_2.5质量浓度的影响,运用TrajStat软件提供的潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT）,探讨不同季节影响西宁市PM₁₀和PM_2.5质量浓度的潜在源区分布及贡献.结果表明,输送来源位置多分布在西宁的西-北方向和东-北方向,周边及邻近区域垂直高度较低.输送路径主要受西风、偏西风、西北、西南和偏东气流的影响.距离短、高度低和移速慢的气流轨迹出现概率最高,是最主要的输送路径,该路径在春夏秋三季来源于青海,冬季则源自新疆,省内输送占主导地位,且不同输送轨迹对PM₁₀和PM_2.5浓度影响不同.污染气流主要来自青海省内源、新疆外源及新疆以西的境外源,源地多沙漠和戈壁等脆弱地带分布.潜在源区范围及贡献大小有明显季节差异,冬季范围广且贡献最大,春秋次之,夏季最小.最主要潜在源区位于青海北部、中部和东部地区、新疆南部、中部和东部,其周边地区为中等贡献潜在源区.     

基于多站混合受体模型的临汾市PM2.5潜在源分析

利用重污染城市临汾多个站点2018~2019年的PM_2.5浓度监测数据,分析了不同季节临汾市PM_2.5污染特征及其空间自相关度和集聚模式,最后引入多站受体模型分析临汾市PM_2.5潜在源区.研究发现,临汾市的PM_2.5污染主要集中在临汾盆地内的8个区县,包括尧都、襄汾、洪洞、霍州、侯马、古县、曲沃和翼城,这8个区县的PM_2.5年平均浓度均超过50μg/m³,冬季平均浓度均超过100μg/m³.PM_2.5空间分布特征与地形关系密切,临汾盆地内的8个站点空间自相关度很高,PM_2.5高浓度区（高-高聚类）主要集中在盆地内部,说明邻近区县污染是临汾市主城区PM_2.5浓度居高不下的重要原因.结合多站混合受体模型（MS-PSCF和MS-CWT）分析临汾PM_2.5潜在源区,发现临汾市春季的潜在源主要集中在东北、西南和东南部,大部分为中远距离传播;在夏季,潜在源影响明显低于其他3个季节,主要在东部;秋季的潜在源主要集中在西南方向的一些地区;冬季的潜在源主要集中在东南和西南方向以及临汾市北部近距离区域.除夏季外,其他3季共同的潜在源区是陕西中南部地区（位于西南方向）,且PSCF值均超过了0.7,说明在西南风时,临汾市发生污染的概率超过70%.     

北京地区大气颗粒物输送路径及潜在源分析

利用TrajStat软件和全球资料同化系统数据,计算了2005~2016年北京市逐日72h气流后向轨迹,采用聚类分析方法,结合北京同期PM_2.5逐日质量浓度数据,分析北京市年及四季后向气流轨迹特征及其对北京市颗粒物浓度的影响,运用潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT）,探讨研究时期内不同季节影响北京市颗粒物质量浓度的潜在源区以及不同源区对北京颗粒物质量浓度的贡献.结果表明,就全年而言,西北输送气流占总轨迹的比例最高,达59.97%,且其输送距离最远、输送高度最高、移速最快.输送高度最低、距离最短、移速最慢的东南气流占比次之,为27.64%,东北气流占比最低为12.40%,其移速和输送距离介于前两者之间.主要污染轨迹来自山东、河北,其次为来自俄罗斯、蒙古国和内蒙古荒漠戈壁地区的西北气流.PSCF和CWT分析发现,蒙中、晋中、冀西南、豫北及鲁西是影响北京PM_2.5的主要潜在区域.而不同季节、不同输送路径对北京PM_2.5污染影响的差异显著,春季主要受来自蒙晋交界区域的短距离输送气流影响,潜在源区位于冀南、鲁西、豫东和皖西北地区,夏季污染轨迹来自鲁、晋地区,潜在源区为豫东北、皖北和苏北地区;秋季主要受来自冀南地区的短距离气流影响,潜在源区为晋北、冀南、豫北和鲁西地区,冬季主要受来自蒙古国中西部和蒙中地区的远距离输送气流影响,潜在源区主要在冀南、鲁西、豫北、晋和蒙西地区.     

苏锡常地区PM2.5污染特征及其潜在源区分析

利用2014年12月—2015年11月苏锡常地区国控大气环境质量监测站发布的逐时数据,分析了研究区PM_(2.5)浓度的季节变化和空间分布特征,并利用HYSPLIT模型分析了大气污染物的输送路径及苏锡常地区PM_(2.5)的潜在源区.结果表明,苏锡常地区PM_(2.5)浓度日均值变化趋势基本一致,均呈现冬季高、夏季低的规律.PM_(2.5)浓度四季空间差异显著,不同监测站之间的差异较小.四季PM_(2.5)浓度与其它污染物之间相关性显著.单位面积污染物排放量与空气质量分布的空间错位,表明该地区PM_(2.5)污染与区域性污染物迁移有较大关系.苏锡常地区气流后向轨迹季节变化特征明显,冬、春、秋季的气流主要来自西北内陆地区,夏季气流以东南和西南方向输入居多.聚类分析表明,来自内陆的污染气流和来自海洋的清洁气流是苏锡常地区两种主要输送类型,外源污染气流不仅直接输送颗粒物,还贡献了大量的气态污染物.山东南部、江苏西部、安徽东部、浙江北部及江西西北地区对苏锡常冬季PM_(2.5)浓度贡献较大,春、夏、秋季的潜在源区主要分布在苏锡常本地和周边城市.     

伊犁盆地黄土分布、年代及粉尘来源分析

本文根据最新的研究资料,结合野外考察对处于西风区的伊犁黄土的分布、年代和粉尘来源进行了分析总结,并探讨了伊犁盆地黄土堆积的空间差异性。研究结果表明,伊犁黄土主要分布在山前丘陵和高阶地上,这些地貌部位堆积厚度最大,黄土沉积受地形和气候影响明显;已有的剖面年代学研究表明伊犁黄土主要形成于末次冰期,与新疆其它地区黄土开始大范围堆积的时间大体一致,但还可能有比中更新世更老的黄土存在;粒度分布和矿物表面形态特征表明伊犁黄土可能是近源物质与远源粉尘沉积作用叠加的结果,不同地区黄土在堆积过程所受到动力条件可能存在明显的差异;伊犁黄土中粘土组分可能主要来自中亚荒漠和伊犁河中、下游地区,西风带来的粉尘对伊犁盆地不同地区黄土的贡献率不同。     

1995~2004年东亚沙尘气溶胶的模拟源汇分布及垂直结构

利用全球气溶胶模式GEM-AQ/EC的1995~2004年10年沙尘气溶胶模拟,探讨了东亚地区沙尘气溶胶源汇分布和垂直结构特征.结果表明,东亚大陆沙尘气溶胶源区主要集中在东亚的沙漠地区,有两大沙尘主要源区:覆盖蒙古国南部及中国内蒙中西部的沙漠地区和南疆的塔克拉玛干沙漠.东亚沙尘排放量春季最大,占全年排放总量的66.81%,四月份达15.29Mt,夏季下降,秋季小幅度回升,冬季最小;东亚沙尘排放量呈现明显的年际变化及增强的趋势.东亚沙尘沉降高值区与源区一致,源区及附近以干沉降为主,远距离传输到中国东北、长江以南及西太平洋包括日本、朝鲜半岛,湿沉降占主导地位;沙尘沉降具有季节变化,其趋势与东亚沙尘排放量的季节变化大致相同,且模拟的10年沉降量呈上升趋势.东亚沙漠地区排放的沙尘主导了东亚沙尘气溶胶的变化,最大的净沙尘汇区集中在紧邻净沙尘源区的黄土高原及华北平原西部.东亚地区春夏秋3个季节均是沙尘的净源区,而冬季强西风急流输入东亚以外的沙尘使东亚整体上为沙尘净接收区.东亚大陆大部分地区,沙尘垂直分布主要集中在对流层低层3km高度以下,在西太平洋地区包括日本、朝鲜半岛沙尘高值中心位于在对流层中层5km高度上下,在沙漠以北地区沙尘垂直廓线的高值出现在对流层中上层6~8km高度.     

贵阳市不同空间高度灰尘和重金属沉降通量

采集贵阳市不同空间高度灰尘样品,分析灰尘及其中常量元素Ca和Fe、微量有害重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的沉降通量随空间高度的变化,通过引进灰尘沉降量,结合灰尘中微量有害重金属含量,采用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价不同空间高度灰尘重金属导致的环境风险.结果表明:灰尘沉降通量随着楼层增高而减小;不同楼层灰尘元素含量变化差异不大,Fe、Cd、Cu、Ni、Pb元素含量在不同空间高度上随楼层增高而增大,而Cr和Zn元素是随着楼层增高而减小; 8种元素沉降通量分布总体趋势是随楼层的升高,沉降通量降低,尤以Ca、Cr和Zn表现最为明显;引进灰尘沉降量评价灰尘重金属导致的环境风险显示1~3层和7层环境风险较高,4~6层灰尘重金属导致的环境风险较低,Cd、Cu、Pb和Zn是主要风险元素.     

南京市、苏州市及南通市城区道路扬尘排放特性研究

在江苏南京、苏州和南通三个城市中选取10个采样点,以采集的扬尘样品为研究对象,分析了灼烧减量和扬尘组分.结果表明:南京、南通与苏州元素占比排列基本一致,排列前几位的为Si、Ca、Fe、Al;扬尘化学组分在不同地区有较大差别,南通和苏州扬尘的有机挥发性物质含量较高,城市扬尘主要来源于土壤沙尘的微小颗粒物;同一城市不同用地类型采样点也呈现出一定的规律性,施工区域的SiO2含量最高,商业区和住宅区Al比其他区域高.     

新疆柴窝堡地区沉积物元素地球化学特征及其环境意义

通过对新疆柴窝堡地区湖泊沉积物和流域表层沉积物中元素含量的分析,研究了柴窝堡湖沉积物中元素的地球化学特征及其环境意义,并利用重金属潜在生态危害指数法对沉积物重金属的生态效应进行了简要评价。相关分析及主成分分析表明,柴窝堡流域Al、K、Na、Be、Ba、Ti、Ca、Mg、Sr等元素含量的变化主要受流域化学风化作用强度的影响,而Fe、Mn、Zn、Cu、Cr、Ni、Pb、Co等重金属元素与黏土含量之间相关性显著,反映了自然与人类活动的影响过程。1950年前,人类活动影响弱,湖泊沉积物重金属元素主要受控于流域水动力条件;1950年后,流域人类活动的加强使得湖泊沉积物中重金属含量显著增加。利用聚类方法进行了湖泊沉积物与流域表层沉积物元素组成的比较分析,结果显示不同湖泊沉积物元素的组合特征反映了流域人类活动和自然作用的影响。最后,通过重金属潜在生态危害指数法对柴窝堡湖泊沉积物中Cu、Cr、Zn、Pb等4种重金属的潜在危害程度进行初步评价,其中以沉积物中Pb和Cu危害程度较高,但潜在生态危害程度尚属轻微。     

施工扬尘空间扩散规律研究

通过检测建筑工地边界附近同一平面坐标1.5～4.1 m范围内不同高度处的降尘浓度变化,研究了建筑工地边界施工扬尘垂直扩散规律;通过监测建筑工地外同方向0～210 m范围内不同距离、相同高度(3 m)处的降尘浓度变化,研究了建筑工地施工扬尘水平扩散规律,通过数据回归分别得出了施工扬尘垂直、水平的扩散模型.结果表明,建筑工地边界同一平面坐标上方的施工降尘浓度与高度的2次方成反比关系,边界外部同一高度、同一方向的施工降尘浓度与监测点距工地中心距离的2次方成反比关系,施工活动和自然条件等因素主要影响垂直和水平扩散常数的大小.     

成都市施工扬尘排放特征研究

采用DustTRAK TM气溶胶（粉尘）监测仪对成都市112个不同类别的房建、市政工地施工扬尘进行测试,研究了不同类别施工扬尘的排放特征,分析了下风向扬尘浓度的变化趋势,并采用CALPUFF对成都市新都区某建筑工地的排放进行了模拟.结果表明：（1）成都市施工扬尘排放浓度约为0.13~2.91mg/m³,其中房建类施工平均浓度约为0.94mg/m³,高于市政施工;大型工地扬尘平均浓度约为0.61mg/m³,低于中型和小型工地;土方施工阶段平均浓度约为1.21mg/m³,远高于地基建设、主体建设、装饰阶段.（2）成都市施工扬尘呈现出高低浓度交替的周期性变化,其中房建工程土方施工阶段的高低浓度差值可达到0.6mg/m³以上.（3）施工扬尘在场界外下风向5~15m范围内会出现浓度增加的趋势,随后逐渐下降,在50m附近逐渐趋于稳定,稳定浓度介于0.1~0.2mg/m³.（4）CALPUFF模型能较好地从宏观角度来模拟成都地区施工扬尘的扩散趋势,但难以捕捉施工扬尘在下风向近距离的扩散特征.     

淮南小学校园不同活动场所灰尘重金属区域分异及生物可给性

利用PBET(Physiologically Based Extraction Test)体外胃肠模拟方法研究淮南市小学校园不同活动场所灰尘中8种典型重金属(Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V和Zn)在胃肠阶段的生物可给量,并计算其生物可给性,采用US EPA人体健康风险评价方法,评估研究区灰尘重金属经手-口暴露途径摄入对儿童产生的健康风险.结果表明;与淮南市土壤环境背景值相比,淮南市小学校园不同活动场所灰尘重金属总量普遍偏高,累积量较大的是Cd、Zn、Pb和Cu,富集程度较高.对比分析不同活动场所灰尘重金属含量发现,楼道灰尘重金属在3种活动场所中富集程度较高,其中Cd富集水平最高,主要因为楼道灰尘重金属不仅来源于楼道内部金属栏杆扶手生锈老化和防腐防锈油漆使用,同时受到室外污染源的影响.相关分析和主成分分析表明,灰尘重金属主要来自室外交通活动、工业活动、自然源以及室内污染源,Cd主要来自燃煤活动.PBET法提取重金属可给量在胃和小肠阶段差异较大,Cd、Pb、V和Zn在胃阶段生物可给量高于肠阶段.对比不同活动场所灰尘重金属生物可给量发现,在胃肠阶段均表现为楼道灰尘重金属可给量高于操场灰尘和校门口灰尘.健康风险评估表明,Zn在不同活动场所灰尘中重金属日平均暴露量最高,非致癌风险商(HQ)小于1,在安全阈值之内,对儿童不存在非致癌风险.Cd、Co、Cr和Ni的致癌风险商(CR)大小顺序为楼道灰尘操场灰尘校门口灰尘,在人体可承受范围内.楼道灰尘重金属的总非致癌风险指数(HI)最大,达0.118,因暴露时间较长,对儿童的潜在危害不容忽视.     

阴山北麓草原生态功能区防风固沙服务受益范围识别

风蚀是北方干旱与半干旱农牧交错带面临的严峻问题。论文以阴山北麓草原生态功能区为例,利用HYSPLIT模型模拟了当地生态系统提供的防风固沙服务流动路径,通过空间插值获得了功能区防风固沙服务的受益范围及其获得效益的相对大小,确定了受益范围内的土地覆被、受益人口及GDP。研究结果显示：1）2010年阴山北麓草原生态功能区的防风固沙服务大部分发生在春季,其流动路径主要往功能区东部和东南部区域延伸;2）防风固沙受益土地面积占全国土地面积的46%,主要位于功能区东部和南部地区;3）功能区受益的人口占当年全国总人口的75%,受益GDP占当年全国GDP总量的67%。未来可以根据受益区获得防风固沙效益的相对大小确定受益区不同区域横向生态付费金额,以补偿当地采取防风固沙措施导致的经济损失和投入,实现地区间公平,促进区域可持续发展。