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以觉华岛为例探究近海污染物的垂直分布特征及潜在来源 被引量：1
1
作者 刘瀚洋 邢成志 +7 位作者 季祥光 林继楠 赵春晖 魏少聪 张成歆 刘浩然 谈伟 刘诚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期760-766,共7页
觉华岛是辽东湾最大的岛屿,研究其污染物浓度分布特征以及潜在来源对于认识近海污染物传输效应具有较强的代表性意义。该研究于2020年10月1日至2021年6月30日期间在觉华岛怪石滩(120.78°E,40.48°N)基于多轴差分吸收光谱技术(M... 觉华岛是辽东湾最大的岛屿,研究其污染物浓度分布特征以及潜在来源对于认识近海污染物传输效应具有较强的代表性意义。该研究于2020年10月1日至2021年6月30日期间在觉华岛怪石滩(120.78°E,40.48°N)基于多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)对大气气溶胶、二氧化氮(NO_(2))和二氧化硫(SO_(2))垂直廓线开展了连续监测,具体分析了不同海拔高度上污染物浓度的季节变化特征及潜在来源。通过将地基MAX-DOAS观测结果和TROPOMI卫星数据结果进行对比,发现两者变化趋势具有良好的一致性,相关系数可达0.82。观测结果表明,觉华岛地区污染物浓度具有明显的季节变化特征,具体表现在秋冬季节NO_(2)和SO_(2)的平均浓度值分别为14.5×10^(15)与16.6×10^(16)molec·cm^(-2),比春夏季分别高出约84%和88%。NO_(2)和SO_(2)垂直廓线结果显示秋冬季污染物具有明显的垂直分布和日变化特征,具体表现为NO_(2)高浓度主要出现在10:00前及15:30—17:30间0~400 m的高度;SO_(2)高浓度主要出现在10:00前及16:00左右0~500 m的高度。气溶胶高值秋冬季主要出现在10:00前与16:00后400 m以下的高度,春夏季全天保持高浓度,尤其在11:00左右和17:00后。结合气团后向轨迹和潜在来源分析的方法判断NO_(2)与SO_(2)在秋冬季的高浓度值主要受到京津冀地区工业污染和机动车排放的传输贡献和辽东湾船舶排放的传输影响,而气溶胶大多来自山东半岛的生物质燃烧传输。结果表明,觉华岛地区的污染物浓度变化特征与大陆及周边海域污染物的传输作用密切相关。 展开更多
关键词 觉华岛 多轴差分光谱技术 垂直廓线 潜在来源 大气污染物
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基于高光谱技术的广州市HCHO时空分布和来源定量遥感研究
2
作者 魏少聪 邢成志 +6 位作者 林继楠 宋宇航 胡启后 季祥光 滕佳华 徐宁宁 刘诚 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期1844-1855,共12页
甲醛(HCHO)作为一种重要的大气污染物,不仅会影响区域大气环境质量,还会对人体健康造成危害。然而,目前HCHO的监测手段依然以地面监测为主,缺乏垂直观测阻碍了人们对HCHO垂直演化和高空大气化学过程的深入认识。本文基于搭设于广州地球... 甲醛(HCHO)作为一种重要的大气污染物,不仅会影响区域大气环境质量,还会对人体健康造成危害。然而,目前HCHO的监测手段依然以地面监测为主,缺乏垂直观测阻碍了人们对HCHO垂直演化和高空大气化学过程的深入认识。本文基于搭设于广州地球化学研究所高光谱设备的观测数据,通过最优估计反演算法获得了2020年12月至2021年11月期间的HCHO垂直廓线。研究发现,广州市HCHO浓度在垂直方向呈现出边界层底层(6.61 ppb)>边界层中层(4.76 ppb)>边界层顶层(3.00 ppb);在时间上表现为夏季(8.58 ppb)>春季(8.50 ppb)>秋季(8.05 ppb)>冬季(5.43 ppb);不同季节的HCHO垂直日变化特征相似,最高浓度均出现在200 m且呈现出“双峰”变化模式,第一个峰值出现在08:00—10:00,第二个峰值出现在14:00左右。此外,基于遥感数据建立多元线性回归模型实现了对观测期间HCHO背景浓度、一次和二次来源浓度的剥离。研究发现,整个观测期间HCHO二次源浓度(约占64.10%)>背景浓度(约占20.20%)>一次源浓度(约占15.70%);此外,受VOCs排放浓度与光化学反应强度的影响,夏季二次HCHO浓度占比明显高于冬季。通过对HCHO周末与工作日的垂直日变化特征进行分析,得出广州周末HCHO排放水平并没有表现出明显的下降。本研究可加强对HCHO时空分布特征的深入认识,为污染防控措施的制定提供数据支持。 展开更多
关键词 遥感 高光谱技术 甲醛 垂直分布 季节变化 二次源 周末效应 广州市
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基于多轴差分光学吸收光谱测量北京地区对流层NO_(2)的研究 被引量：3
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作者 朱鹏程 刘浩然 +4 位作者 季祥光 李启华 刘国华 田园 徐恒 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2153-2158,共6页
由于二氧化氮(NO_(2))在大气的物理和化学机制进程中有着十分重要的作用,并且对环境、气候以及人体健康产生影响,合理、有效地监测和控制大气中NO_(2)浓度已成为十分重要的课题。地基多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)仪是利用太阳散射光的被... 由于二氧化氮(NO_(2))在大气的物理和化学机制进程中有着十分重要的作用,并且对环境、气候以及人体健康产生影响,合理、有效地监测和控制大气中NO_(2)浓度已成为十分重要的课题。地基多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)仪是利用太阳散射光的被动DOAS仪器,相较于小范围测量的点式仪器、利用光源和反射装置的主动DOAS仪器,具有时间分辨率高、高灵敏度、测量范围广和不受搭建平台制约等优势特点。2018年在北京中国气象科学研究院(116.32°E,39.95°N)开展了基于地基MAX-DOAS的对流层NO_(2)全年连续观测,采集得到原始吸收光谱并运用光谱处理软件QDOAS进行反演得到NO_(2)斜柱浓度(SCD),选择较为简单的几何近似方法计算求出大气质量因子(AMF),从而将NO_(2) SCD转换为垂直柱浓度(VCD),据此研究分析了北京地区NO_(2) VCD月均值和季节均值变化、季节的日平均变化以及一周内日平均变化的特征。结果表明,北京地区对流层NO_(2) VCD随季节变化较为明显,呈现冬季最高而夏季最低的趋势,其中冬季季节均值达到2.94×10^(16) molec·cm^(-2),为夏季的1.6倍,不同季节的日均变化一般在下午表现出明显的差异,最大相差为2.17×10^(16) molec·cm^(-2)。一周内每日的浓度变化有一定规律性,周日平均浓度较其他时间降低17%左右,出现了一定程度的周末效应。通过将地基MAX-DOAS观测结果和地面国控站点官园监测站(116.339°E,39.929°N)2018全年数据结果进行对比,显示出两者变化趋势具有好的一致性,相关系数r可达0.81。研究表明,地基MAX-DOAS不仅可以对区域污染气体如NO_(2)的实时快速监测及变化规律的研究分析提供一种有效手段,也可以对其他数据来源进行校验。 展开更多
关键词 地基多轴差分吸收光谱 北京 二氧化氮 垂直柱浓度
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基于MAX-DOAS的上海市区NO_(2)对流层柱浓度研究
4
作者 徐恒 刘浩然 +4 位作者 季祥光 李启华 刘国华 欧金萍 朱鹏程 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2720-2725,共6页
二氧化氮(NO_(2))是大气中的主要污染物之一,在对流层和平流层大气化学中发挥关键作用,不仅参与对流层臭氧的催化形成,而且还有助于气溶胶的生成并导致酸雨等气候灾害,危害人体健康。人为源排放(工业,电厂、交通等排放)的NO_(2)占氮氧... 二氧化氮(NO_(2))是大气中的主要污染物之一,在对流层和平流层大气化学中发挥关键作用,不仅参与对流层臭氧的催化形成,而且还有助于气溶胶的生成并导致酸雨等气候灾害,危害人体健康。人为源排放(工业,电厂、交通等排放)的NO_(2)占氮氧化物排放总量的大部分。传统的监测手段例如卫星遥感技术对对流层底部没有足够的敏感度,原位采样仪器则只能获得近地面的污染物浓度信息。近年来广泛使用的多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)不仅对近地面观测敏感,还拥有时间分辨率高,探测下限低,可以同时监测多种污染物等优点。为了实时监测上海市NO_(2)对流层柱浓度的变化特征,在上海市徐汇区搭设了地基MAX-DOAS仪器,进行了长期的持续观测。分析2019年6月至9月的MAX-DOAS观测数据,发现NO_(2)VCDs(垂直柱浓度)受交通排放影响显著,一般上午9:00左右达到峰值(1.56×10^(16)molec·cm^(-2)),随光照增强浓度降低明显,午后达到最低值(1.21×10^(16)molec·cm^(-2)),傍晚交通排放增强16:00以后浓度再次抬升。工作日早高峰期间的NO_(2)VCDs明显高于周末(高出约11.8%),而周末傍晚NO_(2)VCDs较工作日傍晚大幅上升。将MAX-DOAS观测结果与TORPOMI卫星观测数据对比发现,两个数据具有良好的一致性,相关性系数r为0.87。采用HYSPLIT后向轨迹模型对观测期间500 m高空气团输运后向轨迹进行聚类分析,发现上海市NO_(2)污染受沿海区域污染气团输送影响较大。研究表明,地基MAX-DOAS系统作为一种实时、快速、连续的大气监测手段,可以广泛应用于城市区域污染监测应用中。上海市对流层NO_(2)的观测研究为上海市大气污染防治提供了一定的数据支持。 展开更多
关键词 对流层NO_(2) 地基多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS) 柱浓度 对流层监测仪
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哨兵5号欧洲业务二氧化硫产品在中国的准确性评估 被引量：10
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作者 夏丛紫 刘诚 +5 位作者 蔡兆男 段晓男 赵飞 刘浩然 季祥光 刘建国 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期2106-2111,共6页
2017年11月欧洲空间局发射的哨兵5号搭载了新一代光谱仪(对流层大气监测仪,TROPOMI),可实现包括二氧化硫(SO2)在内的对流层大气成分高空间分辨率全球监测.欧洲空间局提供的SO2数据(TROPOMI欧洲业务SO2产品)对中国大气污染监测有重要支... 2017年11月欧洲空间局发射的哨兵5号搭载了新一代光谱仪(对流层大气监测仪,TROPOMI),可实现包括二氧化硫(SO2)在内的对流层大气成分高空间分辨率全球监测.欧洲空间局提供的SO2数据(TROPOMI欧洲业务SO2产品)对中国大气污染监测有重要支撑作用,然而数据有效性尚需验证.通过对比地基多轴差分吸收光谱仪数据(MAX-DOAS)和生态环境部中国环境监测总站(国控站点)数据,发现该数据明显高估中国北方SO2浓度.相对于地基MAX-DOAS站点高估61%~140%,且相关性小于0.5,相对于国控站点平均高估约54.6%.进一步研究表明,反演算法是造成显著性差异的原因.为了检验TROPOMI高光谱数据的适用性,自主研发的最优化估计方法也用于处理光谱数据,反演得到的SO2柱总量(中国科学技术大学(中国科大)SO2产品)与地基MAX-DOAS的偏差大幅降低(-4.8%~22%),相关性显著提高(0.72~0.89).与国控站点数据的平均偏差更小,为-25.8%.TROPOMI欧洲业务SO2产品相对于中国科大SO2产品偏高41.3%,并且标示了更大范围的重污染区域,与中国SO2大幅减排的事实相悖.而中国科大SO2产品大大提高TROPOMI结果在中国应用的准确性和价值. 展开更多
关键词 对流层大气监测仪(TROPOMI) SO2 多轴差分吸收光谱仪 中国环境监测总站
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