科研進展
大氣重污染事件研究進展-以甘肅蘭州為例
蘭州市作為中國西北地區(qū)重要的工業(yè)基地和綜合交通樞紐,是絲綢之路經濟帶的重要節(jié)點城市。由于其特殊的產業(yè)結構和典型的地形地貌,長期以來是我國大氣環(huán)境研究和管理實踐的重要區(qū)域。隨著國家大氣環(huán)境管理目標的不斷深化,特殊天氣條件下多種污染物間的相互關系成為支撐政府綜合管控亟需的科學問題。目前,針對蘭州市已開展的研究多側重于單一污染物的分析,對多種污染物及其相互作用,以及大氣環(huán)流等對污染物濃度影響的深入研究較欠缺。
中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院(以下簡稱“西北研究院”)高曉清研究員團隊利用蘭州市大氣綜合觀測站(超級站)2020-2021年SO2、NO2、CO、O3、PM2.5和PM10濃度數(shù)據(jù)及其同期氣象資料以及NCEP(National Center for Environmental Prediction,美國國家環(huán)境預報中心)逐日再分析資料,分析了蘭州市一次超強沙塵暴天氣過程引起的重污染事件(2021年3月14日-3月20日)大氣污染物濃度的時序變化特征、相互作用及其與氣象要素、大氣環(huán)流和風場的關系,并對重污染天氣污染物來源及濃度變化的原因進行了探討。結果表明:(1)PM10和PM2.5質量濃度均值分別為3646.0μg/m3和668.0μg/m3(圖1),PM2.5/PM10比值小于30%,說明此次重污染事件是由PM10引起。(2)蘭州上空高壓脊長時間存在,使得風速較小或趨于靜風,削弱了近地面污染物的輸送與擴散(圖2)。(3)PSCF和CWT方法分析顯示PM2.5污染源主要是甘肅省的河西走廊地區(qū),PM10污染源主要是蘭州東南地區(qū)??傊?,此次蘭州市大氣重污染事件主要由特殊的地形、穩(wěn)定的大氣環(huán)流及污染源輸送共同造成。建議跨區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控,達到控制污染源,減少跨區(qū)域輸送,協(xié)同控制污染物濃度。
該成果以 The pattern and mechanism of an unhealthy air pollution event in Lanzhou, China 為題發(fā)表于 Urban Climate 2023年第48卷。西北研究院高曉清研究員為論文通訊作者,碩士生周惜蔭為論文第一作者。該研究獲中國科學院青年創(chuàng)新促進會優(yōu)秀會員“盆地空氣污染氣象學”(Y2021111)、甘肅省杰青基金“蘭州重污染天氣大氣環(huán)境特征與應急策略研究”(20JR10RA037)共同資助。
圖1 2021年3月14日-20日蘭州市氣態(tài)污染物和顆粒物日均濃度變化
(a)氣態(tài)污染物日均濃度變化 (b)顆粒物日均濃度變化
圖2 2021年3月15日-18日500hPa位勢高度場(a)~(d)、地面氣壓場(e)~(h)和10 m 風場(i)~(l)