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说说北京市近期复杂空气污染过程: 严重霾-沙尘-浮尘/霾-重霾-沙尘: 热度 1 Talky 2018-12-5 15:34; 说说北京市近期复杂空气污染过程严重霾 - 沙尘 - 浮尘 / 霾 - 重霾 - 沙尘北京市刚过去的近 10 天空气污染既复杂又有特色：严重霾 - 沙尘 - 浮尘 / 霾 - 重霾 - 沙尘。看看根据（官园）监测站数据画的曲线图， PM 2.5 和 PM 10 的浓度曲线（μg /m 3 ）， PM 2.5 在 PM 10 中占的比例曲线（ % ）：（补遗： PM 2.5 应当包含在 PM 10 内，图中有比值超过 100% 的少数点，怀疑是 PM 10 数据有问题。) 够复杂吧。解释一下：过程，大致可以分成 4 个区：（ 1 ） 11 月 26 日午夜前。区内主要是霾污染。特点是从轻度污染开始，昼晚污染有起伏，但逐日升高到 26 日晚形成严重霾污染， PM 2.5 小时浓度达到 300 μg /m 3 。其间 PM 2.5 在 PM 10 中比例很高，大都超过 60% ，严重霾污染时超过 80% 。（ 2 ） 11 月 27 日凌晨到 12 月 1 日午夜。区内空气污染情况变化复杂。 - 27 日凌晨 1 点左右，强烈沙尘暴从西北方向杀入，驱散重霾。 PM 10 浓度峰值接近 900 μg /m 3 ，然后下降。同时 PM 2.5 浓度下降更快，上午就降低于 40 μg /m 3 。这是沙尘驱散雾霾： PM 2.5 在 PM 10 中的比例迅速下降到 10% 。 - 然而 27 日下午起， PM 10 和 PM 2.5 浓度都开始回升，昼夜有起伏。然而在 28 到 12 月 1 日期间， PM 10 浓度居高不下，多处在 150~200 μg /m 3 之间，有明显的 “ 浮尘污染 ” 。这一浮尘污染持续超过 4 天的现象在 2011 年 “ 雾霾 ” 大热以来，是首次出现，值得注意。同时， PM 2.5 浓度也攀升到 200 μg /m 3 ，再次进入重霾污染状态。 - 在 11 月 27 日早晨开始直至 12 月 1 日晚间，一方面污染程度较缓慢地持续攀升，另一方面 PM 2.5 /PM 10 浓度比例却上升相当快。显示浮尘和霾污染同时存在的几天中，霾污染从次要位置逐步上升，到 12 月 1 日下午以后又成了主要污染。（ 3 ） 12 月 2 日凌晨至 12 月 3 日凌晨。区内在 12 月 2 日凌晨以后，曲线显示 PM 2.5 保持在重霾污染程度，污染在继续积累。虽然 PM 10 浓度也有上升，但总体说 PM 2.5 在 PM 10 中的比例达到 80% ，甚至更高。如果扩散条件继续不佳，有可能造成又一次严重霾污染。（ 4 ） 12 月 3 日凌晨以后。好在 12 月 3 日凌晨，又有沙尘进入北京，但这次沙尘强度较低（几位北京朋友说室内没有感觉），按风向来自北方，即内蒙方向。之后沙尘影响逐步减低，霾污染也消退了。讨论： 1、今年 11 月以来，北京市又遭到了几次较为严重的空气污染： 11 月 3 日， 11 月 13 日，和 11 月 26 日到 12 月 3 日的持续污染过程。最近这个污染过程有特色：两次沙尘暴驱散重霾，但第一次沙尘暴以后浮尘污染持续好几天。这是多年来罕见的现象。 2、虽然两次霾污染都达到了“严重”和“重”的程度，但 PM2.5 小时浓度峰值只在 300 和 200 μg /m 3 左右，和往年同期，或往年更加严重的霾污染比较，只能算中等程度的“重霾污染” 。 3、由此可见，一方面，在控制治理霾污染工作方面，京津冀地区政府、企业、大众都出了大力气，治理有成效。另一方面，当地不能大意：在“人努力”和“天帮忙”两个因子中，后者的力量更大些：沙尘暴主要是天决定的，强度也难以控制。“人努力”中，“一刀切”的对象可能多是中小企业和民用炉灶和采暖。查查今年上半年来的报道，很少能看到大型企业（电厂、钢铁厂、水泥化工等）怎样严格脱硫脱硝的报告。如果今年冬季“够冷”，可能指望又一次蓝天白云，否则可能遇到比较往年冬季强度稍低的重霾污染。 4、为什么发生持续浮尘的现象，希望有专业队伍进行研究。估计气象方面会有适当解释。例如，今年 10 月以来，北方相当干旱。我经常看北京市气象数据，发现只有 10 月份有一天记录小雨。另外，猜想内蒙等地植被可能被破坏严重。同时，浮尘持续的那几天，京津冀地区扩散条件也比较差，所以也是霾污染积累上升的时段。 -------------------------- 12月6日下午6:00增加内容: 有网友提出问题，怎样能判断人为治理有效果。我答复是从空气质量监测数据的变化趋势分析的。下面是我今年3月6日博文“ 北京市及周边六城市空气质量改善趋势比较 ”http://blog.sciencenet.cn/blog-609047-1102524.html中展示的一张图（月平均值曲线），和现在扩展到2018年11月数据再作图的比较：图中可见，北京市SO2浓度持续降低，这是治理有效的最明显证据。其他污染物也有改善趋势。但是“天帮忙”的因素不可小看，今冬如果不“够冷”，PM2.5浓度可能反弹。; 个人分类: 灰霾|7836 次阅读|2 个评论

北京市前天重霾污染昨日风沙污染急袭: Talky 2018-3-5 20:57; 北京市环境保护监测中心的数据（西城官园站）为证，北京市前天重霾污染昨日风沙污染急袭。重霾区域 PM2.5 和 PM10浓度都显示高值；但风沙污染时， PM10 浓度更高， PM2.5 浓度降低了：奇怪的是，这次风沙是从东偏南过来的，还降温？; 个人分类: 灰霾|3307 次阅读|0 个评论

京津冀近日重霾污染PM2.5化学组分分析展示了重要新信息: Talky 2017-11-9 15:21; 今天看到环保部发布的新闻“ 院士解读 4 ～ 7 日重污染过程应急措施评估结果”，说“和以往相比， PM2.5 增速较低、峰值较低，一定程度上体现区域应急联动效果”。这是一件令人高兴的事，说明了京津冀地区“雾霾”污染正在逐步受到控制。但新闻中图 2 提供一个重要的新信息，是北京市监测分析得到污染期间 PM2.5 化学组成的变化：可见在整个污染过程中，北京市 PM2.5 化学组成中硝酸盐比例明显高于硫酸盐。这一结果在我国别的地点，或北京市以前进行的颗粒物监测分析结果中，几乎都没有看到过。新闻中说“ 从 PM2.5 组成看，京津冀区域综合观测实验的结果显示，这次污染过程中，硝酸盐仍是 PM2.5 中占比最高的组分，硫酸盐的占比要明显低于硝酸盐。北京市 PM2.5 浓度在 4 日和 5 日中午的两次抬升都与硝酸盐浓度快速升高有关，重度污染期间硝酸盐占到 PM2.5 总质量的 1/3 左右，最高时近 40% （图 2 ），与十月份的污染过程相似；石家庄、保定和德州 PM2.5 组分观测也有类似现象。这说明，在风速小、湿度大的不利气象条件下，区域内工业、柴油车及部分地区采暖等排放的 NOx 快速转化成硝酸盐是推高 PM2.5 浓度的重要原因。另外，污染过程期间北京市硫酸盐浓度呈缓慢增长，硫酸盐在北京市 PM2.5 中平均占比仅为 6% ，最高时为 7% ，说明燃煤污染控制效果显著。 ” 然而风速小和湿度大的不利气象条件显然不能解释硫酸盐组分比例明显低于硝酸盐的分析结果。燃烧产生氮氧化物主要有三个机制：燃料中含杂质氮的氧化、高温燃烧（ 1200 度以上）时作为氧化剂的空气中氮气氧化、燃烧过程中同时有 HC 类活化基元存在，催化促进空气里氮气的氧化。北京市里没有烧煤的大型企业了吧，散煤燃烧和锅炉供暖烧煤产生氮氧化物很少。但是机动车烧油和天然气燃烧都可以达到高温，同时有 HC 类活化基元存在。看来北京地区在控制燃煤污染的同时，应当重视机动车尾气和天然气燃烧脱氮的问题了。; 个人分类: 灰霾|4058 次阅读|0 个评论

修改《北京科技报》报道北京市近日重霾污染新闻中的示意图: 热度 1 Talky 2017-10-30 19:08; 读到北京科技报 2017 年 10 月 27 日新闻：“ 为啥雾霾又来袭？原来是静稳天气把污染扩散的 “ 房顶 ” 降低了 400 多米 ”。文中说：“ 10 月 26 日至 27 日，北京出现空气重污染过程，主要外因是低风速、高湿、逆温为特征的静稳气象条件影响着北京，这也是北京市秋冬季的老毛病了。” ............ “ 清华大学教授、北京市大气污染防治跟踪研究工作组负责人王书肖教授认为，秋冬季北方地区降水减少，逆温天气大幅度增加，大气污染扩散能力明显下降。数据显示， 26 日至 27 日发生的这次重污染天气，污染扩散的垂直空间高度从十几天前 987 米，降低至 527 米。” 但是展示的示意图却存在重要缺陷，本文特此建议修改。原图如下：我修改的意见如下图右侧，左侧是建议的正确画法。此外，应当标出混合层（ Mixinglayer ）。这是地面以上“湍流混合”比较活跃的空气层。请比较重霾污染实景照片，哪里是混合层，哪里是逆温层？大气湍流是指在空气平均运动之外的微小尺度的混乱运动，使空气中动量、热量和质量扩散和混合。大气湍流的强弱由动力学因素（例如上下空气风速不同）和热力学因素（特别是太阳对地面的光辐射作用）决定。夏季阳光强烈，垂直方向不仅湍流强烈，甚至有对流，因此混合层厚度大，可达 2~3 千米；冬季反之，没有垂直对流运动，而且湍流强度很弱，因此混合层厚度也小。因为天气系统的原因，还可以发生“低空逆温”，底部可能离地仅几百米。就如北京市前几日重霾污染时的情况：清华大学王书肖教授说，混合层厚度从 987 米，降低至 527 米。逆温层（ Inversion ）内，下部气温或者和上部气温相同，或者低于上部气温，这时垂直方向湍流强度非常弱。因此混合层顶部的污染物不能通过湍流活动向上进入逆温层底部。于是，雾霾被困在混合层内；同时，逆温层是一个清洁的空气层：蓝天白云！此外，要说空气状态“稳”，应当是在逆温层内。污染气象学或大气环境学认为：混合层内空气是处于 “中性”或“弱不稳定” 的状态中，即空气温度自下而上是有所降低的，程度接近气象学中的理论“绝热降温率 (adiabaticlapserate) ”，每上升百米降温 0.98 度（干绝热）或 0.65 度（湿绝热）。因此不能说混合层内空气处于“ 稳定 ”状态。请参阅我先前的博文：北京第一高楼中国尊楼上拍雾霾 ~ 看混合层说说污染气象学（ 4 ） ------ 混合层厚度; 个人分类: 灰霾|5017 次阅读|8 个评论

关于科学网新闻“PM2.5之后，臭氧污染防治又成难题”的评论: Talky 2017-8-25 09:12; 读今天科学网新闻“ PM2.5 之后，臭氧污染防治又成难题 ”有感，因此评论：请不要笼统地谈论臭氧污染，应当深入细致地分析研究。例如： 1、今年北京和上海（没去关心其他城市，如广州）都曾出现过严重臭氧污染问题。但是，为什么没有引起公众重视？甚至不知道臭氧浓度曾连日超标？ 2、现今的严重臭氧污染，和 50 年代美国洛杉矶光化学烟雾，是不是一回事，还是有所区别？如果有，区别在哪里？ 3、即使是在珠三角，夏天臭氧超标日多了，浓度也可能逐年严重。但是，臭氧超标在夏季有多少天？秋冬之后，重霾污染可能来临，它的超标日和污染严重程度呢？秋冬季节，臭氧在珠三角也超标吗？为什么要笼统说臭氧污染超过了 PM2.5 呢？; 个人分类: 灰霾|2756 次阅读|0 个评论

读今天科学网新闻：“PM2.5跨省输送矩阵发布：京18%来自河北”: Talky 2016-7-11 10:28; 今天科学网新闻：“ PM2.5 跨省输送矩阵发布：京 18% 来自河北 ” 比较详细地介绍了京津冀和河北各省市之间大气细颗粒物（ PM2.5 ）互相间的输送影响比例。这些研究成果可以加深对各地全年 PM2.5 污染污染程度和互相影响的理解，对 PM2.5 的污染控制也会有很大帮助。但是，读到这些结果的同时，我们还应当认识到 PM2.5 和“重霾”污染之间是有区别的。例如：近期北京的光化学烟雾比较严重，此时也发生霾和 PM2.5 污染，北京市向周围地区的输送比例就比较高。因为光化学烟雾的主要污染源是汽车尾气，北京的份量显然很重。但是“重霾”污染主要在冬半年，因为大电厂和重工业移出北京，采暖燃煤又改成燃油或燃气，北京的污染源不是很强的。而且在冬半年，发生重霾污染时北京地区通常在“南风”时段。可以想见，冬季重霾污染时，南部相邻区域污染对北京市输送的影响相当严重！然而不能忘记，北京的大电厂和重工业搬迁到哪里去了，污染源去了外地，他们的产品恐怕北京市享用不少吧？是否应当支持相邻地区的污染防治工作？; 个人分类: 灰霾|2699 次阅读|0 个评论

今冬大范围长时间（多次）重霾污染，应当在气象方面多找原因！: 热度 3 Talky 2015-12-26 12:54; 读科学网新闻：“ 雾霾预警为何总和公众感知‘ 不合拍 ’ ？ ”，我评论： “说‘雾霾’是‘复合空气污染’便失去了对‘雾霾’污染特殊性的认识。説‘雾霾’是伦敦烟雾和洛杉矶烟雾的复合，或者说伦敦‘雾霾’或洛杉矶‘雾霾’说明对空气污染的发生发展历史的认识很糊涂。把 PM2.5 污染和大范围影响能见度的重霾（灰霾或雾霾）污染混为一谈会影响制订正确的治理措施。污染源强度不可能突然在大范围，长时段突然大大增强，应当进一步在气象方面找找原因！例如，听到了多次‘逆温层’的引用。但是，逆温层在什么条件下发生，地形对它有什么影响，逆温层有多厚，强度，接地逆温，低空逆温，混合层和厚度，混合层内空气是稳定的吗？这次大范围的重霾污染，伴随的是大范围的湿热天气。这个和逆温层的关系？为什么发生？厄尔尼诺还是暖冬？” 这次北京重霾污染时，几次出现超高 PM2.5 浓度， 600~800 微克 / 立方米，很可能和“混合层”厚度很薄有关。因为是近地面的“逆温层”对空气污染物的扩散和滞留有重要影响，但有“接地逆温”和“低空逆温”的不同形态。特别是那种地面附近有一层中性或弱不稳定的空气层，盖在上面的那种低空逆温，很有可能是造成本次北京超高 PM2.5 浓度的重要原因。推荐一篇张学文老师 2014 年 1 月的博文：“ 我们发现的近地面不稳定层 - 霾的摇篮 ”，这种“混合层”是可以观测到的。再例如，低空逆温是盆地类城市发生严重空气污染的原因之一。常常是盆地内空气处于中性或若不稳定状态，盆地上空盖着一个低空逆温。北京地形是西北高，东南低像个簸箕。可能出现类似盆地地形的低空逆温和薄混合层的问题。相关解释请参阅我博文：“ 说说 ‘ 污染气象学 ’ （ 4 ） ---- 混合层厚度 ”。另外，忘记是哪位博主上传的照片了，天气晴朗，但望远处的建筑和车辆，似乎处在一层薄薄的灰黄雾气中，那个就是薄混合层，上面有逆温层盖着。想想：如果4-500米的混合层(NASA的遥感图中提到过）减小为1-200米，里面的污染物浓度会大幅增加吧。但发生大范围长时间的暖湿天气，可能要从“厄尔尼诺”现象或气候变化影响来解释了。; 个人分类: 灰霾|4895 次阅读|11 个评论

介绍一篇北大关于“雾霾”形成机理的有创意但需商榷的文章: 热度 5 Talky 2014-12-24 13:58; 前几天看到《南方周末》新闻：“ PM2.5 长成及揭晓背景雾霾形成机理 APEC 蓝有用吗？”介绍北京大学研究团队（郭松、胡敏、邵敏、张人一等） 11 月 24 日在美国《国家科学院学报（ PNAS ）》发表文章，展示有创意的研究成果。原文是： Elucidating severe urban haze formation in China . PNAS, November 24, 2014; doi:10.1073/pnas. 可以在网上下载： http://www.pnas.org/content/111/49/17373.full.pdf+html?with-ds=yes 该研究针对 2013 年 9 月下旬和 10 月上旬发生在北京的两次重霾污染过程，监测分析了细颗粒物粒子数密度（单位体积粒子数 10 4 /cm 3 ）、粒径分布 (nm- 纳米 ) 、质量浓度 (μg/m 3 ) 和化学成份的变化过程，有几个重要发现。如下图，展示了北京市 2013 年 9 月 25-29 日和 10 月 2-7 日重霾污染期间气溶胶核化和增长情况。 A 和 C 为粒子数和大小分布，以及平均直径（白色虚线）， A 为 9 月 25-29 日， C 为 10 月 2-7 日； B 和 D 为 PM 2.5 质量浓度（黑色实线），平均直径（紫色虚线），以及 PM 1 （直径等于小于 1 微米的细颗粒物）的化学组分， B 图对应 9 月 25-29 日， D 图对应 10 月 2-7 日。填充颜色分别表示不同组分：绿 - 有机物、蓝 - 硝酸根、红 - 硫酸根、橙 - 铵根、紫 - 盐酸根、黑 - 黑碳。图中明显可见，两次重霾过程都以二次颗粒物为主（有机碳、硝酸根、硫酸根、铵根），和北京市发布的 PM2.5 源解析成果有所不同。有创意的重要发现是： A 和 C 图中白色虚线的起始段（深红色范围）表示粒子数和平均直径的迅速上升。又从 B 和 D 图可见，该发展段正位于北京发生重霾污染之前， PM2.5 浓度很低之时，即超细颗粒物暴发性生成和增长发生在我们尚未感觉污染严重之时。作者（郭松）对记者解释“北京 PM2.5 的独特性在于颗粒物非常有效的核化以及快速和持续增长” —— 这就是为什么昨儿好好的蓝天，一觉醒来，今儿就雾霾了！”（污染气体变成小小颗粒的过程称为 “ 核化 ” ，小小颗粒物长大的过程称为 “ 增长 ” 。）讨论污染气体核化，形成超细颗粒物，再在合适气象条件下迅速增长，从该方向来研究分析北京发生重霾过程的机理很有创意。但文章结论有一个论点却值得商榷：作者认为在北京“干净”阶段，会发生大量核化和增长过程，因此发生重霾主要是北京本地的污染问题，区域输送 PM2.5 的作用微小。郭松表示“ 最根本的原因是城市上空存在着大量气态污染物，而且北京的大气氧化性高，使得化学反应变得非常迅速有效。但是具体的化学机制，现在还十分不清楚，目前已知的所有机制都很难解释如此快速的增长，最有可能的情况是多种污染物的协作用，使得 1+12 ，这也是接下来研究的重点。 ” 但是，该研究在北京发现的现象，同样可以在京津冀地区多地发生。该地区上空当然存在着大量气态污染物，当地氧化性也可以很高，化学反应也可以迅速有效。特别是：从气象记录可见，这个核化的加速是和输送过程联系的。我留有北京市 2013 年 9 月和 10 月那两次重霾污染期间的气象数据图，如下。图中可见，在监测到的超细颗粒物暴发性发生和增长的 9 月 25 日下午到深夜和 10 月 2 日下午到深夜，风速风向和相对湿度的变化十分相似。都有西南风，湿度都从傍晚开始增长。由此可见，北京市发生重霾时，区域输送的影响未必都来自 PM2.5 的输送，也许是“前体物” ~ 污染气体，也可能是更细小的颗粒物（ PM1 或更细小）的输送影响。北大文章的结论应当进行适当修改。; 个人分类: 灰霾|7506 次阅读|11 个评论

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