中小城市空气质量预报试验与问题研究

当前中国大气污染形势严峻,迫切需要开展环境空气质量预报预警业务工作。为调研国内中小城市开展空气质量预报的基础条件和业务需求,促进全国城市空气质量业务体系建设,中国环境监测总站组织8个典型中小城市,利用基于数值预报基础的统计模式预报系统开展了空气质量预报实验工作。在此基础上,针对开展全国预报业务体系建设所需的中小城市预报方法、基础条件、人员技术水平等方面进行专项调研,并对国内中小城市开展空气质量预报能力建设和业务工作面临的问题、困难提出了建议和参考对策。     

国际温室气体监测量值传递与质量控制经验及启示

建立温室气体监测量值传递与质量控制体系,对于保障温室气体监测数据的准确性、可比性和计量溯源性具有重要意义。世界气象组织于1989年组建了全球大气观测网络,欧洲、美国也分别建立了区域、城市温室气体监测系统。相比之下,我国温室气体监测起步较晚。因此,亟需建立我国独立自主的温室气体监测量值传递与质量控制体系,为准确核验温室气体排放量,实现“双碳”目标,提供可靠的数据支撑。通过总结国际温室气体监测量值溯源与传递体系、质量管理与质量控制体系等的先进经验,对我国温室气体监测提出以下建议：设立满足排放量准确评估要求的数据质量目标;研制独立自主、国际等效的高准确度基准标气;加快构建量值传递与质量控制体系,并建立健全相关技术标准规范;探索研究其他温室气体监测量值溯源与传递方法。     

2005—2010年沙尘天气影响我国城市环境空气质量分析

根据2005年建成较完整的环保重点城市空气质量日报监测网后的监测数据,分析2005—2010年期间,影响113个环保重点城市空气质量的沙尘天气过程次数范围在每年5~14次之间,平均每年10次左右,总计59次。在此期间,影响113个重点城市空气质量的沙尘天气过程累计的影响时间总计130 d,平均在每年22 d左右。影响环保重点城市的沙尘天气过程主要集中在3—5月,在部分年份的1—2月、6月和11—12月也有出现。受沙尘天气影响,113个重点城市总共的超标天次平均每年在332 d次左右,每年范围在147~546 d次之间。其中,受沙尘暴天气影响的重污染天次平均每年在40 d次左右,每年范围在14~78 d次之间。受沙尘暴天气影响的超标天和重污染天主要出现在3~5月。近年来沙尘天气对我国尤其是北方地区的影响程度很大。每年沙尘天气过程对我国城市空气质量影响的时间不短,尤其在春季对我国东中部地区城市造成了很严重的影响,近年大范围的沙尘天气过程还影响到了我国东南包括台湾地区和香港澳门地区。     

西沙永兴岛黑碳浓度特征初探

2012年5月6—9日利用黑碳仪获得了西沙永兴岛小时黑碳浓度数据。结果显示,西沙永兴岛黑碳小时浓度值变化范围为0.1~2.9 μg/m³,平均浓度为0.6 μg/m³,80.5%的小时浓度数据集中在0.2~0.7 μg/m³;黑碳浓度与风速、降水密切相关,风速大于2.5 m/s有利于黑碳扩散,降水对黑碳冲刷作用明显;黑碳浓度与背景区域的瓦里关黑碳浓度相近,高于背景区域的南极中山站,明显低于国内的多个城市及郊区的黑碳浓度。     

我国重大活动环境空气质量监测预报评估技术体系的发展与思考

通过总结南京青年奥林匹克运动会、二十国集团领导人峰会、金砖国家领导人第九次会晤、中国国际进口博览会、第七届世界军人运动会等重大活动环境空气质量保障工作经验,简述近年来中国重大活动环境空气质量监测预报评估技术的进展以及所发挥的作用。结合城市环境精细化管控和未来我国"十四五"环境空气质量持续改进的需求,提出在监测网络、监测技术、排放清单、预测预报产品和保障机制等方面有待提升的建议。     

京津冀秋冬季PM2.5污染概况和预报结果评估

对京津冀区域2013年9月至2018年2月连续5个秋冬季PM_(2.5)的污染特征和气象影响因素,2015年10月至2018年2月连续3个秋冬季以及典型污染过程时NAQPMS、CMAQ和CAMx这3个模式PM_(2.5)的预报结果进行了分析评估,对模式预报的不确定性和改进措施进行了探讨.结果表明,5个秋冬季PM_(2.5)区域均值浓度分别为122、98、82、99和65μg·m-3,污染过程(中度及以上污染过程)期间浓度分别为229、198、210、204和180μg·m-3. 5个秋冬季累计发生64次PM_(2.5)为首要污染物的区域污染过程,2013～2014年秋冬季污染过程平均持续时间最长,2017～2018年持续时长最短.除2016～2017年外,其他年份PM_(2.5)浓度峰值和均值逐年降低,区域总体污染形势减轻.秋冬季PM_(2.5)浓度与相对湿度、风速和日照时数相关性相对较好,与温度和气压的相关性整体较弱.当风速小于2 m·s-1、大气相对湿度65%以上、主导风向为西南和东北风时,容易出现区域中度及以上污染过程.此外,3个模式均能够预测出京津冀区域秋冬季PM_(2.5)污染过程,预报值与监测值体现了较好地相关性.3个模式对张家口、承德和秦皇岛的预报结果较好,对唐山、石家庄、保定、北京和天津等城市预报偏高,这与污染源清单、气象初始场和气象预报、以及大气化学反应机制的不确定性有一定关系.     

国家大气颗粒物组分监测网的设计发展展望

中国现阶段大气污染呈现以细颗粒物(PM_2.5)及臭氧(O₃)为代表的复合型污染,PM_2.5的二次生成及区域性的大气污染已经成为影响中国环境空气质量的关键因素。笔者分析了中国开展大气颗粒物组分监测网(简称组分网) 监测工作的紧迫需求,梳理了组分监测的工作目标,提出组分网与城市空气质量监测网、背景站监测网、区域站监测网和光化学网等的联合运用,为污染防治提供精准支撑。研究了 组分网的业务组织:分析了目前技术体系存在的不足,提出了亟需开展的技术体系建设内容; 梳理了组分网工作内容、各方职责,提出了形成国家、地方及社会化服务机构联合参与的工作机制; 借鉴美国大气颗粒物化学成分监测网等先进经验,提出了加强科研与业务化的合作发展以及加强人才队伍培训等工作的重要性。总结了 组分网建设面临的重点问题,提出了监测网络发展的建议。     

2017年春季华北地区一次典型沙尘重污染天气过程研究

结合空气质量监测站小时监测数据、NECP资料、卫星遥感资料,分析了2017年5月3—5日华北地区一次典型沙尘重污染天气过程.结果表明,此次重污染过程主要由前期的浮尘和后期的扬沙天气造成.前期,蒙古气旋强烈发展将沙尘源地的沙尘抽吸到空中并在偏西风作用下,长距离传输到华北地区沉降,造成大范围浮尘天气,多个城市出现严重污染,PM₁₀浓度增高显著.后期,随着高空横槽转竖并东移,受强冷锋影响,京津等地出现大风扬沙天气,大风过后,空气质量转好,PM₁₀浓度降低至较低水平.起沙源地高空辐散、近地面辐合产生强烈的上升运动将沙尘带到空中并向东传输至华北上空,近地面处于弱辐散场,高空的沙尘缓慢下沉,形成了浮尘天气;高空槽东移,高空辐合,近地面辐散,700 hPa至近地面为强烈下沉运动,是形成此次扬沙天气的主要原因.结合天气形势分析和特征量诊断,给出了华北地区此次浮尘和扬沙天气的天气学概念模型.     

河南省典型城市PM2.5无机元素污染特征及来源分析

分析2012年采暖季和非采暖季郑州市、洛阳市和平顶山市大气细颗粒物(PM_(2.5))样品中22种无机元素含量和污染特征,采用富集因子法、因子分析法研究当地PM_(2.5)中无机元素来源。结果表明:3个城市PM_(2.5)中无机元素总量在采暖季均高于非采暖季,不同季节占PM_(2.5)质量浓度的比例为1.7%~3.6%。Al、Na、Ca等地壳元素在PM_(2.5)中占比与PM_(2.5)浓度呈负相关关系,而Zn、Pb、Cu等人为源元素的占比随PM_(2.5)浓度增加无明显下降趋势。3个城市PM_(2.5)中Se、Cd、Br的富集因子高于1 000,Pb、Zn、Cu的富集因子为100~1 000,Co、Sc、Cr、Ni、As、Mn、Ba的富集因子为10~100,说明这些元素主要来源于人为源。13种人为源元素质量浓度在22种元素中占比为18.9%~26.3%,K、Fe、Ca、Al等4种元素占比为67.9%~76.1%。因子分析结果表明:3个城市无机元素来源组成有很大相似性,主要来源于燃煤、机动车、扬尘和建筑尘等,但Ni、Co、Sr、Ba还有来自其他排放源的贡献。     

预报方法导向的系统化空气质量预报业务作业平台设计

中国正在开展环境空气质量预报能力建设,其中最关键的业务支撑是预报业务平台。以往的业务作业平台设计多是从软件编程的便利性出发,按照预报要素进行分类,很少按照预报方法或预报流程设计。研究讨论了预报作业平台的设计方法,遵循预报方法流程和人体工程学设计2个原则。其中,遵循预报方法流程能够使业务作业工作获得最大的便利;参考人体工程学,利于操作与完成的高效性和简洁度。目前,中国的环境空气质量预报平台还处于初期发展阶段,有待不断地探索和完善,因此,研究讨论一个有效的业务作业平台设计框架,将有利于促进全国空气质量预报业务平台能力建设的开展和业务体系的发展。