检索结果-内蒙古大学图书馆

环境科学研究 2022年第11期35卷 2425-2434页

作者：许博徐晗赵焕张忠诚高洁李岳冯银厂史国良南开大学环境科学与工程学院国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350 中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300074 南开大学计算机学院天津300350

PM_(2.5)主要受排放源、大气化学、气象条件等驱动因素的非线性影响,了解驱动因素对PM_(2.5)浓度的影响十分重要.本研究基于南开大学大气环境综合观测超级站的逐时在线观测数据,耦合机器学习方法和受体模型,揭示了驱动因素的重要性以及... 详细信息

PM_(2.5)主要受排放源、大气化学、气象条件等驱动因素的非线性影响,了解驱动因素对PM_(2.5)浓度的影响十分重要.本研究基于南开大学大气环境综合观测超级站的逐时在线观测数据,耦合机器学习方法和受体模型,揭示了驱动因素的重要性以及对PM_(2.5)浓度的影响.结果表明:①2018年11月—2020年10月观测地点的PM_(2.5)浓度范围为3.21~291.80μg/m^(3),采暖季PM_(2.5)浓度和化学组分均高于非采暖季.②使用受体模型解析PM_(2.5)的来源及其贡献,发现观测期间二次源的贡献率(44.7%)最高,其他依次为燃煤源(23.6%)、机动车排放源(11.0%)、扬尘源(9.9%)、生物质燃烧源(7.2%),工业源的贡献率(3.6%)最小.③利用随机森林-SHAP模型量化排放源、大气氧化能力、气象条件等驱动因素对PM_(2.5)浓度的影响,发现观测期间排放源对PM_(2.5)浓度的影响程度为54.3%,高于其他驱动因素;气象条件对PM_(2.5)浓度的影响程度次之,为32.4%;大气氧化能力对PM_(2.5)浓度的影响程度相对较低,为13.3%.在采暖季和非采暖季,各驱动因素对PM_(2.5)浓度的重要性在排序上没有变化,然而驱动因素对PM_(2.5)浓度的影响程度有所不同.采暖季排放源对PM_(2.5)浓度的影响程度高于非采暖季,采暖季大气压对PM_(2.5)浓度的影响程度低于非采暖季.研究显示,排放源对PM_(2.5)的影响相对较大,气象条件和大气氧化能力对PM_(2.5)浓度的影响也不容忽视.

关键词：颗粒物受体模型随机森林驱动因素影响

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天津市冬季气溶胶吸湿因子的粒径分布特征

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环境科学 2021年第2期42卷 574-583页

作者：丁净张裕芬郑乃源张会涛余卓君李立伟元洁唐淼冯银厂南开大学环境科学与工程学院中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室国家环境保护城市空气气溶胶污染防治重点实验室天津300350 天津市环境气象中心天津300074 天津市生态环境监测中心天津300071

气溶胶粒径吸湿增长因子[g(RH)]是影响气溶胶消光和气溶胶辐射强迫的重要因素.利用吸湿性串联差分电迁移率分析仪(HTDMA)观测了天津市冬季不同污染状态下气溶胶粒子g_(m)(RH)的粒径分布.同时基于水溶性离子的粒径分布,利用κ-K9hler理... 详细信息

气溶胶粒径吸湿增长因子[g(RH)]是影响气溶胶消光和气溶胶辐射强迫的重要因素.利用吸湿性串联差分电迁移率分析仪(HTDMA)观测了天津市冬季不同污染状态下气溶胶粒子g_(m)(RH)的粒径分布.同时基于水溶性离子的粒径分布,利用κ-K9hler理论获取了较宽粒径范围内(60 nm~9.8μm)的gκ(RH),为环境状态下气溶胶光学参数和直接辐射强迫的模拟提供基础.结果表明,清洁状态下大气光化学反应较为活跃,超细粒子(<100 nm)的g_(m)(RH)较高,g_(m)(RH=80%)在1.30以上.重度污染天,气溶胶中水溶性离子的质量分数随粒子粒径增大而增加,导致g_(m)(RH)随着粒子粒径增大而增大,300 nm粒子的g_(m)(RH=80%)和g_(m)(RH=85%)分别可达1.39和1.46.在较宽粒径范围(60 nm~9.8μm)内,不同模态气溶胶的吸湿性强弱表现为积聚模态>爱根模态>粗模态.大气重污染过程中气溶胶粒径明显增大,积聚模态气溶胶中NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)含量较清洁天明显增加,受此影响,污染状态下积聚模态气溶胶的吸湿性较清洁天明显增强,gκ(RH)达到1.3~1.4,具有强吸湿性的气溶胶粒径范围也同时扩大,在0.18~3.1μm粒径段均较高,对能见度恶化有重要的贡献.

关键词：天津冬季重污染过程气溶胶吸湿增长因子粒径分布

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湍流对天津颗粒物粒径谱分布的影响

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气象 2023年第1期49卷 99-109页

作者：丁净姚青郝囝刘敬乐蔡子颖韩素芹天津市环境气象中心中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300074 天津市气象科学研究所天津300074 天津市气象探测中心天津300061

大气颗粒物粒径谱分布不仅受到温度、湿度和风等气象因素影响,也与湍流等边界层特征密切相关。基于2018年11月同步观测的14.6~660.0 nm颗粒物粒径谱和相关气象数据,探讨不同气象因子,特别是湍流对颗粒物粒径谱分布的影响。研究结果表明... 详细信息

大气颗粒物粒径谱分布不仅受到温度、湿度和风等气象因素影响,也与湍流等边界层特征密切相关。基于2018年11月同步观测的14.6~660.0 nm颗粒物粒径谱和相关气象数据,探讨不同气象因子,特别是湍流对颗粒物粒径谱分布的影响。研究结果表明:气温升高有利于促进核模态颗粒物总数浓度的增加,相对湿度升高可减少核模态和爱根模态颗粒物的总数浓度,同时增加积聚模态的颗粒物总数浓度。风速、湍流动能、摩擦速度、湍流强度等增加,对爱根模态和积聚模态的颗粒物起稀释、清除作用,但可促进核模态颗粒物总数浓度的增长。与湍流日变化相反,爱根模态和积聚模态的颗粒物总总数浓度的日变化呈现昼低夜高的变化趋势,清洁日核模态颗粒物总数浓度在午后持续增加,并在傍晚前达到峰值。核模态颗粒物总数浓度的增加相对于湍流的发展存在时间上的滞后性,当湍流发展3~5 h后,核模态颗粒物总数浓度开始明显增加。

关键词：颗粒物粒径谱分布湍流气象因素天津

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大气污染物监测数据异常值判别方法研究

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环境科学学报 2022年第12期42卷 341-352页

作者：李艺华静刘保双张裕芬冯银厂南开大学环境科学与工程学院国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350 中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300350 天津市生态环境局天津300191

大气环境监测数据的质控,特别是异常数据的精准判别是准确分析大气污染成因的重要前提.目前对于异常值的判别主要基于人工经验,这对于快速有效地从海量环境数据中剔除异常值进而保证分析数据的准确性带来巨大挑战.结合大气污染物监测数... 详细信息

大气环境监测数据的质控,特别是异常数据的精准判别是准确分析大气污染成因的重要前提.目前对于异常值的判别主要基于人工经验,这对于快速有效地从海量环境数据中剔除异常值进而保证分析数据的准确性带来巨大挑战.结合大气污染物监测数据的时间序列波动特点,本文基于滑动窗口机制和统计学指标分别构建了滑动四分位、滑动四分位差距及滑动标准差等异常值快速判别方法,然后利用含有异常值的清洁天和污染天常规大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)、CO和O_(3))时间序列数据对3种异常值判别方法的有效性进行测试评估,从而得到不同污染物异常值判别的最优方法及相关参数指标.结果表明:无论是清洁天还是污染天,滑动四分位法对PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)、CO和O_(3)浓度时间序列异常值的判别效果均最优.其中,清洁天最优滑动窗口长度范围分别为10~16、14~16、12~16、38~40、6~38和6~8,最优宽容度常数范围分别为1.6~1.7、1.6~2.6、1.7~2.0、2.3~2.5、1.6~4.5和3.7~3.8;而污染天最优滑动窗口长度范围分别为10~44、10~14、10~32、14~48、10~48和14~20,最优宽容度常数范围分别为2.7~4.5、1.4~2.8、2.8~4.5、2.7~4.5、1.5~4.5和2.5~3.8.清洁天和污染天中不同大气污染物时间序列波动特征不同,使得适用方法的最优参数存在显著差异.本文构建的异常值快速判别方法旨在为环境大数据异常值的快速识别及更准确地分析大气污染成因提供一定技术支撑.

关键词：大气污染物时间序列异常值判别滑动窗口统计学指标

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基于人体热量平衡模型的天津地区中暑气象风险预报技术研究

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气象 2024年第7期50卷 877-886页

作者：张敏蔡子颖姚青韩素芹王晓佳杨旭天津市健康气象交叉创新中心天津300074 天津市气象科学研究所天津300074 天津市环境气象中心天津300074 中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300074

基于2016—2020年天津市中暑门诊和住院就诊数据,利用广义相加模型和分布滞后非线性模型对气象要素与中暑就诊率的关系进行了分析,引入人体热量平衡模型和热舒适评价指标(PMV),建立了本地化中暑气象风险预警指标。结果表明:天津地区中... 详细信息

基于2016—2020年天津市中暑门诊和住院就诊数据,利用广义相加模型和分布滞后非线性模型对气象要素与中暑就诊率的关系进行了分析,引入人体热量平衡模型和热舒适评价指标(PMV),建立了本地化中暑气象风险预警指标。结果表明:天津地区中暑门诊人数和住院人数集中在每年6月下旬到8月上旬,5年中84%的中暑高发事件集中在6次连续过程中,其发生与当日和前一日气象条件相关性最高,当最高气温大于35℃时,中暑人数明显增多。男性比女性更易中暑,老人就诊率显著高于一般人群。中暑就诊率与平均气温、最高气温、相对湿度、太阳辐射强度呈正相关,与平均气温相关性最强,与风速呈负相关。引入人体热量平衡模型,显示PMV与中暑就诊率的相关性高于任何单一气象要素,PMV在评价中暑气象风险方面具备明显优势。并且,以PMV为关键指标形成预报方程。

关键词：高温中暑气象风险预报预警人体热量平衡模型热舒适评价指标(PMV)

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基于天津255m气象塔对近年天津近地面风和气温变化特征的研究

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气象 2020年第9期46卷 1235-1244页

作者：刘敬乐姚青蔡子颖韩素芹李英华杨健博郝囝天津市海洋气象重点实验室天津300074 天津市气象科学研究所天津300074 天津市环境气象中心天津300074 中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300074

通过分析2010-2018年天津气象塔风、温度资料,对近年来天津城市边界层粗糙度、大气稳定度和逆温特征进行研究。结果表明:随着城市发展,气象塔周边各方向粗糙度和零平面位移明显增高,气象塔周边建筑物对80 m高度以下风场的影响较为明显... 详细信息

通过分析2010-2018年天津气象塔风、温度资料,对近年来天津城市边界层粗糙度、大气稳定度和逆温特征进行研究。结果表明:随着城市发展,气象塔周边各方向粗糙度和零平面位移明显增高,气象塔周边建筑物对80 m高度以下风场的影响较为明显。受湍流强度日变化影响,各季节中气象塔高层和低层风速日变化特征差异明显。通过温差-风速法计算大气稳定度发现稳定类层结多出现在秋冬季的夜间,稳定层结条件下逆温情况多发,其逆温强度、逆温层厚度和贴地逆温比例也明显高于不稳定和中性层结。天津城市热岛强度的时间分布表现出夜间强于白天,秋冬季强于春夏季的特征。城市热岛强度与大气稳定度时间分布具有一定相关性。

关键词：粗糙度大气稳定度逆温气象塔天津

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污染减排与气象因素对我国主要城市2015~2021年环境空气质量变化的贡献评估

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中国科学：地球科学 2023年第8期53卷 1741-1753页

作者：戴启立戴天骄侯林璐李林璇毕晓辉张裕芬冯银厂南开大学环境科学与工程学院国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350 中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300350

环境空气污染物浓度变化受污染源排放强度与气象因素的共同影响.准确评估污染减排的环境效果,有必要“屏蔽”观测数据中气象因素的干扰.本研究利用优化的机器学习气象归一化新技术,评估了污染减排与气象因素对我国主要城市环境空气质量... 详细信息

环境空气污染物浓度变化受污染源排放强度与气象因素的共同影响.准确评估污染减排的环境效果,有必要“屏蔽”观测数据中气象因素的干扰.本研究利用优化的机器学习气象归一化新技术,评估了污染减排与气象因素对我国主要城市环境空气质量变化的贡献.“十三五”期间主要空气污染物浓度的持续下降,主要归因于减排治污发挥了主导作用.污染减排对我国31个主要城市SO_(2)、NO_(2)、CO、PM_(10)和PM_(2.5)年均浓度下降的平均贡献分别为86%、51%、99%、86%和88%,但前体物减排未能有效降低O_(3)浓度.2015~2018年污染减排的环境效果显著,随着2018~2020年“蓝天保卫战”实施,减排所致的PM_(2.5)浓度下降幅度逐渐变缓.气象条件对2016~2017和2018~2019年度空气质量的改善总体较为不利,2020~2021年气象总体转好,且2021年“人努力”持续减排,进一步降低了SO_(2)、NO_(2)、CO和PM_(2.5)浓度,但PM_(10)排放强度略有升高,O_(3)的前体物排放影响趋于不利.在当前持续推进空气质量改善的需求下,应重视对粗颗粒物排放源的管控以及优化调整O_(3)前体物的排放结构和强度.

关键词：大气污染空气质量机器学习气象减排政策评估

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天津大气稳定度特征及基于湍流扩散系数优化的空气质量数值模拟研究

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环境科学学报 2023年第3期43卷 363-376页

作者：杨健博蔡子颖杨旭邢蕊唐颖潇韩素芹天津市气象科学研究所天津300074 天津市海洋气象重点实验室天津300074 中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300074 天津市滨海新区气象局天津300457

空气质量模式中湍流引起的垂直混合与湍流扩散系数K密切相关.为避免针对强稳定边界层计算中可能出现“无湍流大气”(即K=0)的异常结果,模式通过预设最小湍流扩散系数Kzmin,定义了K值的下限.检验表明天津空气质量模式整体模拟效果较好,但... 详细信息

空气质量模式中湍流引起的垂直混合与湍流扩散系数K密切相关.为避免针对强稳定边界层计算中可能出现“无湍流大气”(即K=0)的异常结果,模式通过预设最小湍流扩散系数Kzmin,定义了K值的下限.检验表明天津空气质量模式整体模拟效果较好,但02:00—08:00存在系统性偏高的问题.针对这一问题,本文在天津大气稳定度特征分析和模式评估基础上,利用气象塔和系留获取真实湍流扩散系数,试验性修正重污染期间Kzmin取值,以期探索提升稳定层结条件下天津空气质量模式PM_(2.5)模拟能力.结果表明:天津不同大气层结稳定度占比分别为4.91%(强不稳定)、9.33%(不稳定)、18.86%(弱不稳定)、50.29%(中性)、13.00%(较稳定)和3.61%(稳定).大气稳定条件下PM_(2.5)浓度(62.6µg·m^(-3))相较不稳定和中性条件(38.8µg·m^(-3))升高61.3%,02:00—08:00稳定大气层结占比显著提升(28.2%),模式对该时段PM_(2.5)浓度模拟存在系统性高估现象(9.3%).以2017年12月一次重污染过程为例开展模式敏感试验,该过程天津出现长时间逆温过程,高度达600 m以上,逆温强度达2.9℃·100 m^(-1),逆温层的持续存在抑制了污染物的垂直扩散.系留气艇和气象塔湍流观测表明:此次过程垂直湍流扩散速率存在明显日变化,白天(35 m^(2)·s^(-1))普遍高于夜间(<14 m^(2)·s^(-1)),比值为2.5∶1,基于模式过程分析技术估算湍流混合使PM_(2.5)浓度下降白天为-30µg·m^(-3)·h^(-1),夜间显著减弱,低于-5µg·m^(-3)·h^(-1),比值为6∶1,结合探空实测数据,空气质量模式中预设的Kzmin很可能造成对垂直湍流扩散作用的低估,并因此导致对夜间稳定层结PM_(2.5)浓度的高估.根据观测对模式Kzmin取值优化,改进后模式对城市和郊区站PM_(2.5)浓度模拟绝对误差分别下降36.6和46.1µg·m^(-3),且夜间PM_(2.5)浓度极大值的改进效果更加明显,基于Kzmin的修正,可能有助于稳定层结条件下天津空气质量模式模拟能力提升.

关键词：大气稳定度空气质量数值模式大气重污染天津湍流扩散

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基于两种受体模型的太原市大气降尘来源解析及季节变化特征

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中国环境科学 2022年第6期42卷 2577-2586页

作者：张忠诚谢宇琪张智杰高岗栓许博田霄徐晗卫昱婷史国良冯银厂南开大学环境科学与工程学院国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350 中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300374 太原市生态环境局山西太原030002 太原市生态环境宣传教育中心山西太原030009

于2019年11月至2020年12月期间在典型工业城市太原市开展了降尘采样和降尘化学组分分析.采样期间,太原市平均降尘量约为7.9t/(km^(2)·30d),并呈现在4~6月较高.在选取的8个监测区域中,清徐和巨轮的平均降尘量较高,分别为10.7t/(km^(... 详细信息

于2019年11月至2020年12月期间在典型工业城市太原市开展了降尘采样和降尘化学组分分析.采样期间,太原市平均降尘量约为7.9t/(km^(2)·30d),并呈现在4~6月较高.在选取的8个监测区域中,清徐和巨轮的平均降尘量较高,分别为10.7t/(km^(2)·30d)和10.6t/(km^(2)·30d).降尘化学组分质量中地壳元素(Ca、Si、Al)占比较高,巨轮和桃园监测区域的降尘中Fe元素的质量显著高于其他监测区域.将降尘量和化学组分分析结果分别纳入正定矩阵因子分解(PMF)和偏目标转换-正定矩阵分解(PTT-PMF)两种受体模型中对太原市降尘进行了定量来源解析.通过比较两种受体模型的拟合性能和解析的因子谱发现:PTT-PMF受体模型相较于PMF能够更好地区分出降尘中城市扬尘源和建筑尘源这两类相似的尘源.结果表明,太原市降尘主要有六种来源:城市扬尘源(PMF:35%,PTT-PMF:35%)、建筑尘源(PMF:29%,PTT-PMF:28%)、钢铁工业源(PMF:14%,PTT-PMF:14%)、燃煤源(PMF:13%,PTT-PMF:12%)、二次无机盐(PMF:5%,PTT-PMF:6%)、机动车尾气排放源(PMF:4%,PTT-PMF:5%).两种受体模型得到的平均来源贡献结果相似,而建筑尘源和钢铁工业源的季节变化趋势则有一定的差异.粗粒径源类(城市扬尘源和建筑尘源)是太原市降尘的主要来源,两者对降尘的贡献率超过了60%,并在春季贡献率(4~6月)较高.

关键词：大气降尘受体模型偏目标转换-正定矩阵分解模型(PTT-PMF) 来源解析城市扬尘

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2001—2020年天津市大气污染特征的演变与防治历程

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环境科学研究 2022年第4期35卷 945-955页

作者：王雪涵张文慧毕晓辉戴启立吴建会肖致美张裕芬冯银厂南开大学环境科学与工程学院中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室天津300350 天津市生态环境监测中心天津300191

近20年来,随着经济社会的快速发展与污染防治工作的不断深入,我国大气污染特征发生显著变化,特别是京津冀及周边城市空气质量显著改善,大气污染特征与来源构成出现结构性变化,十分有必要对这20年来大气污染的演变历程加以梳理总结.本文... 详细信息

近20年来,随着经济社会的快速发展与污染防治工作的不断深入,我国大气污染特征发生显著变化,特别是京津冀及周边城市空气质量显著改善,大气污染特征与来源构成出现结构性变化,十分有必要对这20年来大气污染的演变历程加以梳理总结.本文选取北方特大工业城市——天津市为研究对象,基于20年来连续监测数据与相关统计学方法,结合天津市历年大气颗粒物源解析结果,总结了该地区大气污染特征的演变过程.结果表明:天津市环境空气质量在过去20年出现明显好转,大气污染类型由燃煤扬尘为主的一次混合型逐渐演变为O_(3)与PM_(2.5)为代表的二次复合型.历年源解析结果表明,天津市2020年秋冬季二次硫酸盐贡献率比2011年同期减少了74.1%,燃煤贡献率则下降了31.6%;扬尘和机动车尾气尘贡献率分别从2011年的17.7%和19.9%降至2020年的15.8%和18.2%;而2020年二次硝酸盐贡献率比2011年增长了63.3%.过去20年天津市重大污染防治措施的有效性分析表明,能源结构调整和“双散”替代使煤炭消耗量减少,PM_(2.5)浓度下降与煤炭消耗量减少呈显著相关[偏相关系数(R)=0.879,P<0.05];粗颗粒(PM_(2.5~10))浓度下降与绿化覆盖率增加呈显著相关[偏相关系数(R)=-0.859,P<0.05];大规模取缔中小燃煤锅炉及脱硫除尘等重大举措的实施,使得SO_(2)浓度显著下降[秩相关系数(r_(s))=-0.9586,P<0.05].研究显示,近20年来大气污染防治减排措施的实施使得天津市环境空气质量明显改善,未来要紧密结合国家“双碳”战略,进一步优化产业与能源结构,实现空气质量的持续改善.

关键词：天津市大气污染污染特征防治历程

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