利用2017—2023年西藏7个市(区)的环境空气质量监测数据, 结合相关性分析和GIS普通克里金法, 对西藏地区环境空气中PM₁₀和 PM_2.5的时空分布特征进行分析。结果表明: 1) 在全区以PM₁₀和PM_2.5为首要污染物的时段, 当地环境空气质量以良为主, 集中在1—3月和10—12月; 2) PM₁₀与PM_2.5浓度的时间变化趋势较为一致, 全区年均浓度达到一级标准, 且总体上呈下降趋势; 季均浓度呈现冬季>春季>秋季>夏季的特点; 月均浓度从5月开始下降, 8月最低, 12月最高, 小时浓度整体上呈现双峰特征, 峰值分别出现在上午09:00—12:00和21:00至次日01:00; 3) 藏东南城市林芝市的PM₁₀和PM_2.5浓度明显低于其他市(区), 藏北城市那曲的PM₁₀和 PM_2.5浓度明显高于其他市(区); 4) Sugimoto比值模型分析表明, 在以颗粒物为首要污染物的超标天次中, 沙尘对西藏大气环境中 PM₁₀浓度的影响尤为显著, PM₁₀中沙尘组分平均含量为87.9%。

为研究伊犁河谷核心区冬季大气细颗粒物PM_2.5污染成因和来源, 于2021年12月27 日—2022年1月12日在伊犁河谷核心区布设6个采样点, 采集环境空气颗粒物, 对无机元素、水溶性离子和碳组分等58种组分进行分析, 并使用正定矩阵因子分解模型PMF进行来源解析。结果表明, 采样期间PM_2.5的浓度均值为83±35 μg/m³, 其中伊宁市3个站点污染较重, 其次是霍城县。PM_2.5中以 SO₄²⁻的质量浓度为最高(14.1 μg/m³), 其次为NO₃⁻ (10.5 μg/m³)和NH₄⁺ (8.2 μg/m³), Cl⁻浓度也相对较高(1.6 μg/m³), 反映冬季燃煤源的重要贡献。伊宁市生态环境局站点SO₄²⁻ (16.5 μg/m³)、NO₃⁻ (11.8 μg/m³)和NH₄⁺ (9.5 μg/m³)的浓度高于其他站点。污染天硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)明显高于清洁天, 表明污染天二次转化作用明显增强。来源解析结果表明, 二次颗粒物的分担率最高(40%), 其次是生物质燃烧源(24%), 再次为扬尘源(14%)和燃煤源(11%), 工业源(6%)和机动车尾气源(4%)的分担率相对较低。与清洁天相比, 污染天二次颗粒物的贡献明显增加(增加 27%), 主要与污染天气态前体物浓度累积以及高湿条件有利于二次颗粒物生成有关。伊犁河谷核心区二次颗粒物对PM_2.5的分担率稍高于国内其他城市, 且生物质燃烧源的分担率较高, 需要加强当地电力行业、民用散煤以及生物质燃烧源的管控。

为评估土壤风蚀作用对绿洲城市大气颗粒物排放量的贡献, 以新疆阿勒泰市、哈密市伊州区、喀什市为研究区域, 基于收集到的土壤扬尘源活动水平和排放因子数据, 采用排放因子法和GIS技术, 建立研究区域2021年3 km×3 km高分辨率土壤风蚀扬尘颗粒物 PM_2.5和PM₁₀的排放清单。结果表明, 阿勒泰市、喀什市和哈密市伊州区土壤扬尘源PM₁₀的排放量依次为40983.79, 6541.97和1974362.24 t, PM_2.5的排放量依次为7069.69, 1090.49和326187.68 t。哈密市伊州区是研究区域内颗粒物排放量最大的区域, 其PM₁₀排放量分别是喀什市和阿勒泰市的302倍和48倍。受土质类别、地处沙源区以及风速较大等因素影响, 哈密市伊州区土壤风蚀扬尘源颗粒物的排放强度也明显较高。哈密市伊州区土壤风蚀扬尘月排放特征呈现单峰型, 5月排放量最大; 喀什市和阿勒泰市呈双峰型, 喀什市的峰值出现在6和8月, 阿勒泰市的峰值出现在5和7月。

利用在线气相色谱–质谱联用法, 于2023年秋季至2024年夏季, 在乌鲁木齐市和克拉玛依市观测116种大气可挥发性有机物(VOCs)浓度, 探究两个城市VOCs污染特征、来源解析以及二次污染物的生成潜势。结果表明, 乌鲁木齐市VOCs年平均浓度((31.08±20.7)×10⁻⁹)高于克拉玛依市((23.08±20.9)×10⁻⁹), 两个城市的VOCs均呈现春夏低、秋冬高的季节变化趋势。乌鲁木齐市VOCs组分以烷烃(38.7%)和含氧挥发性有机物OVOCs (16.7%)为主, 而克拉玛依市烷烃占比达到47.2%, 其次为烯烃(13.7%)。乌鲁木齐市和克拉玛依市夏季VOCs的臭氧生成潜势分别为139.2和46.7 μg/m³, 主要由OVOCs贡献(38.2%和 41.8%); 冬季对二次有机气溶胶生成潜势分别为0.59和0.41 μg/m³, 主要由芳香烃贡献(89.8%和 84.8%)。乌鲁木齐市OH反应活性(5.0 s⁻¹)高于克拉玛依市(2.6 s⁻¹), 其中烯烃是最重要的贡献组分。PMF源解析结果表明, 两个城市的VOCs来源基本上一致, 主要为固定燃烧源、机动车排放源、溶剂使用源、工艺过程源和区域背景源。固定燃烧源和机动车排放源对乌鲁木齐市和克拉玛依市VOCs的贡献率分别为23.8%和23.5%, 在全国多城市对比结果中处于高位。

为探究天山北坡城市群PM_2.5, PM₁₀和O₃的时空分布特征及气象因素的影响, 对该区域PM_2.5, PM₁₀和O₃的季节变化特征和时空分布格局进行分析。采用皮尔逊相关性分析和广义可加模型GAM, 揭示气象因子与污染物之间复杂的非线性响应及其交互效应。研究结果表明: 1) 在时间分布上, PM_2.5和PM₁₀均呈现冬季>春季>秋季>夏季的特征, 而O₃呈现夏季>春季>秋季>冬季的特点; 2) 在空间格局上, PM_2.5和PM₁₀总体上呈现西低东高的格局, O₃高值集中在阜康市内的天山天池周边以及石河子市; 3) 区域PM_2.5和 PM₁₀表现出显著的正空间自相关性, 在东部呈现高–高集聚, 在西部呈现低–低聚集; 4) 相关性分析及GAM模型表明, PM_2.5, PM₁₀ 和O₃与温度、湿度、风速、气压和日降雨量5个气象因素均呈现显著的非线性响应关系。温度与其他气象因子两两间的交互项均通过显著性检验, 表明温度和其他气象因素对PM_2.5, PM₁₀和O₃的影响有显著的交互效应。研究结果为天山北坡区域气象因素对大气污染物影响机制提供了新认识, 可为制定天山北坡地区的区域性空气质量管理策略提供科学依据。

为深入探究伊犁河谷核心区工业园区环境中的VOCs污染特征, 于2021-2022年对3个园区环境进行VOCs采样与组分分析, 并估算 VOCs对臭氧生成潜势OFP和二次有机气溶胶生成潜势SOAFP的贡献, 同时进行健康风险评估, 以便全面地评估其环境与人体健康效应。结果表明, 春、夏、冬三季园区环境空气中总挥发性有机物TVOCs的平均浓度分别为189.9±172.1, 129.3±56.0和 426.4±155.9 μg/m³。烷烃是冬季各园区TVOCs质量浓度的主要特征组分(64%∼70%), OVOCs是夏季和春季TVOCs质量浓度贡献最高的组分, 贡献率分别为35%∼43%和30%∼47%。园区的OFP均值为494.5 μg/m³, 其中OVOCs (19%∼47%)、芳香烃(24%∼28%)和异戊二烯(12%∼29%)是OFP的主要贡献组分, 主要的活性物种为异戊二烯、间/对-二甲苯和甲基丙烯酸甲酯。园区的SOAFP平均生成量为1.9 μg/m³, 以芳香烃的贡献为最大(88%∼93%), 甲苯、二甲苯、苯和乙苯等为关键物种。各园区环境 VOCs对人体存在潜在的非致癌风险主要由丙烯醛引起。苯、三氯甲烷、四氯乙烷、1,2-二氯乙烷和1,2-二溴乙烷的平均终生癌症风险(lifetime carcinogenic risk, LCR)均大于10^–6, 表明可能存在潜在的致癌风险。研究显示, 间/对-二甲苯、邻-二甲苯和十二烷是协同防控该地区PM_2.5和O₃的关键前体物。

为探究昆明市春季大气细颗粒物(PM_2.5)中水溶性无机离子的污染特征及来源, 利用大气气态污染物和气溶胶连续收集与在线分析装置(GAC-IC), 于2021年4月15日至5月20日在昆明市西山区对PM_2.5中水溶性离子及其气态前体物进行在线测量。结果表明, 观测期间PM_2.5平均浓度为25.0±15.0 μg/m³, 说明昆明市大气处于较清洁水平, 水溶性离子平均浓度为8.32±4.83 μg/m³, 占PM_2.5浓度的32.1%。水溶性离子及其气态前体物呈现明显的日变化规律, 多数情况下体现为夜间浓度升高, 清晨达到高值, 日间浓度降低。SOR均值为0.55, NOR均值为0.042, 说明硫酸盐存在明显的二次转化过程, 但硝酸盐二次转化不明显, 可能同时存在硝酸盐的生成和NH₄NO₃的热解。正交矩阵因子分析(PMF)结果表明, PM_2.5中水溶性离子有5个主要贡献来源, 分别为化石燃料燃烧源和工业排放(贡献率为36%)、二次硫酸盐(贡献率为27%)、生物质燃烧(贡献率为18%)、二次硝酸盐(贡献率为16%)和海盐(贡献率为3%)。

为研究中国西南边境省份云南省空气质量在春季受外围地区生物质燃烧跨境传输的影响, 针对2024年4月1—18日云南省大范围污染增长过程, 以蒙自市、芒市和勐腊县3个云南省边境城市为例, 利用地基颗粒物激光雷达组网观测, 结合地面空气质量数据、气象数据和MODIS卫星遥感数据, 利用HYSPLIT后向轨迹模式和潜在源浓度权重轨迹分析法等多种手段, 分析污染物的时空分布特征和运动轨迹, 评估其对云南省空气质量的影响。结果表明, 2024年4月云南省外围地区火点数量较多, 在西南季风主导下, 夜间至上午时段, 蒙自市、芒市和勐腊县易受缅甸、泰国、老挝和越南等地生物质燃烧跨境传输的影响, 滞后时间为1.5~72 h, 覆盖范围可达2300 km。在污染增长过程期间, 蒙自市空气质量主要受缅甸、老挝和越南等地污染混合层内输送影响, 缅甸东部以及途经地区的污染输送导致4月6日下午蒙自市地面PM_2.5浓度升高约30 μg/m³。芒市主要受缅甸和孟加拉国等地污染贴地输送以及低空沉降影响, 勐腊县主要受老挝、缅甸和泰国等地污染贴地输送以及低空沉降影响。总体来看, 缅甸对云南省边境城市空气质量的影响最大。

运用自组织映射神经网络聚类(SOM)方法, 对昆明市2017—2019年间的大气环流进行大规模样本的客观分型研究。结合地面观测的臭氧浓度及臭氧日污染数据, 分析不同天气类型的气象条件及环流形势特点。结果显示, 昆明的大气环流场大致可分为9种类型, 各天气型的出现概率及季节变化存在显著差异。在不同的天气类型下, 昆明市臭氧污染日(O₃-8h≥160 µg/m³)的出现频率具有明显的倾向性差异。在所有臭氧污染日中, T2型(滇西北高压脊型)和T6型(西行台风型)的出现频率最高, 分别占臭氧污染总日数的 30.8%和38.5%, 属于“污染天气型”; T4, T7和T8型天气未出现过臭氧污染日, 属于“偏清洁天气型”; T1, T3, T5和T9型则为“偏污染天气型”。T2与T6型在环流形势上具有明显差异。在T2型天气控制下, 昆明及整个云南地区都受高压脊前西风的支配, 而T6型天气为台风外围东风影响所致。这两种环流形势下, 昆明及云南地区均处于高压环流控制之下, 均易形成高温、低湿和强辐射等有利于臭氧浓度超标的气象条件。

为准确地掌握昆明市人为源大气污染物排放情况, 利用统计年鉴和各市级部门统计数据, 结合企业填报、实地采样和走访调研, 建立昆明市2018年人为源大气污染物排放清单。通过重点企业挥发性有机化合物(VOCs)排口检测和文献调研, 得到昆明市的VOCs 源谱数据, 并编制昆明市VOCs分物种清单, 计算其臭氧生成潜势。结果表明, 2018年昆明市人为源二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_x)、一氧化碳(CO)、VOCs、氨气(NH₃)、可吸入颗粒物(PM₁₀)、细颗粒物(PM_2.5)、黑碳(BC)和有机碳(OC)排放量分别为 13476.92, 53327.85, 397383.83, 55514.73, 20465.41, 75473.99, 29405.57, 1947.53和4405.39 吨。其中, NO_x的主要排放源为移动源(50.7%); NH₃的主要排放源为农业源(88.5%); PM₁₀的主要排放源为扬尘源(44.1%)和工艺过程源(43.1%); CO, VOCs和 PM_2.5的主要排放源为工艺过程源, 在不同污染物排放量中的占比分别达到68.2%, 41.7%和51.2%; SO₂, BC和OC的主要排放源为化石燃料固定燃烧源, 其排放占比分别为53.0%, 45.0%和35.9%。污染物集中在主城5区和安宁市, 主城5区中, 以青年路和人民中路为中心向外辐散, 呈贡区污染物相对较少。SO₂, BC和OC以高值点源分布为主, NO_x, CO, VOCs和PM_2.5是线源和点源分布相结合, PM₁₀呈现点源和面源相结合的空间分布特征, NH₃呈现显著的面源空间分布特征。VOCs分物种清单中排放量占比最多的是芳香烃和烷烃, 主要来源为机动车排放、建筑涂料和工业溶剂等溶剂使用行业。臭氧生成潜势(OFP)中, 芳香烃类的占比高达49.9%, 且占比较高的VOCs物种为(间、对)二甲苯、甲苯、乙烯等。

为分析昆明市春季臭氧(O₃)污染成因, 于2021年4月15日—5月20日在昆明市怡景园组织大气野外观测实验, 对大气污染物和光化学参数进行测量, 分析昆明市春季大气光化学污染物的变化特征, 并利用盒子模型模拟O₃的局地化学生成和O₃的生成敏感性。结果表明, 观测期间昆明市O₃污染过程中前体物挥发性有机物(VOCs)、二氧化氮(NO₂)和一氧化碳(CO)显著升高, 光化学反应活性强, 在臭氧污染起始和加重阶段光化学生成作用显著, 臭氧生成速率F(O₃)峰值分别接近20×10⁻⁹ h⁻¹和16×10⁻⁹ h⁻¹。研究中还发现, 昆明市处于VOCs控制区, 除减少烯烃和芳香烃等人为源VOCs以外, 控制CO浓度也是控制臭氧污染的有效方式之一。

于2021年4—5月的云南省臭氧(O₃)污染事件频发时段, 在昆明市开展首次气态亚硝酸(HONO)观测, 并结合WRF-Chem空气质量模式, 评估添加HONO潜在来源与否对O₃浓度的影响。模拟结果表明, 使用2020年MEIC清单能较好地模拟昆明市的HONO、二氧化氮(NO₂)、O₃和细颗粒物(PM_2.5)等污染物。HONO潜在来源显著增强了大气氧化性和羟基自由基(OH)的生成速率, 引起昆明市距地面4 km范围内O₃增量为(2~6)×10^⁻9 (相应增幅约2%~8%)、近地面O₃增量为(4~7)×10^⁻9, 并在一定程度上影响O₃-VOCs-NO_x的敏感性。研究结果可加深对云贵高原地区HONO、大气氧化性及O₃生成的认识, 为区域O₃污染治理提供参考。

以黄竹茎为原料, 分别通过高温热解法和水热炭化法制备热解炭BC-700和水热炭HBC-190/700, 并在55°C下进行苯吸附性能测试。结果显示, 水热炭HBC-190/700对苯的吸附效果是热解炭BC-700的3倍。进一步使用比表面积与孔隙度分析(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)、拉曼光谱分析(Raman)和傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)等表征手段, 探讨制备方法对吸附剂物理和化学性质的影响。SEM图像显示水热炭HBC-190/700表面有大量碳微球堆积, 形成缝隙孔。BET结果表明水热炭HBC-190/700呈现微孔和介孔的等级孔分布, 有利于苯的传质转移。此外, FT-IR结果表明, 水热炭HBC-190/700的芳香族官能团是苯吸附的关键因素。

在中国电力行业未来发展的电力供应安全、深度脱碳及电力经济性三重目标约束下, 基于电力行业复杂性、非线性和深度不确定性等特征, 通过建立系统动力学模型, 分析中国电力行业低碳发展路径。模拟结果表明, 中国应立足以煤为主的基本国情, 通过电力市场、碳交易市场的价格约束合理控制火电发展速度, 有序部署储能设施保障系统稳定性并促进可再生能源合理发展, 加快碳捕集封存应用有效降低电力碳排放, 并通过碳排放配额拍卖收入分配激励碳捕集技术创新发展。

基于水体氢氧同位素数据, 采用 MixSIAR混合模型, 识别塔里木流域22个样本子流域主干河道的径流组分特征, 并结合流域气候与下垫面信息, 深入分析内陆河径流组分与流域特征的响应关系。结果表明, 以降水为径流主要补给来源的子流域主要分布在塔里木流域南部地区(径流中降水、地下水和冰川融水占比分别为39%~55%, 23%~30%和22%~32%); 以地下水补给为主导的子流域主要分布于塔里木河流北部的绿洲区(径流补给来源组分占比分别为14%~32%, 44%~76%和0%~39%); 以冰川融水为径流主要补给来源的子流域则多分布于西南部(径流补给来源组分占比分别为29%~33%, 14%~31%和40%~53%)。在众多流域地理气候因子中, 实际蒸发量、植被覆盖度、沙漠面积和冰川面积占比是塔里木子流域径流组分特征的主要影响因素; 流域下垫面特征是造成河道径流组分差异的关键因素。研究结果可为气候变化背景下内陆河流域水资源管理和生态保护提供科学依据。

利用北京房山X波段双偏振雷达观测资料和北京市观象台探空资料, 对2018年7月16日发生在北京地区冷锋云系的中尺度对流系统(MCS)进行水成物种类识别和微物理特征分析, 得到如下结果。1) 0℃层以上的冰相水成物种类在这次MCS的不同阶段和不同区域存在差异。从发展到成熟再到消散阶段, 组合反射率大于40 dBZ的区域主要水成物是霰和雪, 冰晶的比例较低, 组合反射率在 20~40 dBZ之间的区域主要水成物是霰、雪和冰晶, 这两个区域内霰的比例均随时间逐渐减少, 雪和冰晶的比例随时间逐渐增加。组合反射率小于20 dBZ的区域霰的比例非常低, 主要水成物是雪和冰晶, 雪的比例随时间逐渐减少, 冰晶的比例随时间逐渐增加。2) 本次MCS中, 20~40 dBZ回波区域的面积对降水面积起主导作用。3) 在对流刚发生时, 卫星亮温观测对降水有较好的监测作用。应用X波段双偏振雷达资料分析MCS微物理特征有利于理解系统发生的微物理过程, 可为微物理参数化方案的修正提供有益的参考。

针对太阳同步轨道空间粒子辐射及其辐射效应的特点, 在CZ-4C运载火箭末级留轨应用平台上搭载空间粒子辐射效应综合测量仪, 开展该轨道空间的高能质子能谱、粒子辐射LET谱及辐射剂量率探测, 在轨获取的探测数据可用于航天器在轨故障分析和运控管理, 同时为开展元器件试验验证等提供环境数据支持。载荷研制阶段的加速器标定试验及仿真计算结果表明, 高能质子、辐射总剂量以及LET谱等实测性能指标均满足探测范围、精度及灵敏度等指标要求, 在轨飞行试验结果也表明, 载荷各测量对象的探测结果符合航天器轨道粒子辐射环境的物理特性。

对2024年1月23日02时09分05秒发生于新疆维吾尔自治区阿克苏地区乌什县的Ms 7.1级地震的震中(41.26°N, 78.63°E)及周边区域的地表变形特征进行调查。观测结果显示, 引发本次地震的断裂在震中区域并未大规模出露, 地表变形以张性裂隙为主, 局部可观察到挤压鼓包、陡坎和砂土液化等现象, 造成约5 cm的垂直位错, 多条张性裂隙组成的裂隙带破坏公路、山体和房屋, 在山区多伴随崩塌和滑坡现象。综合现场调查、震源机制解和余震分布等信息, 提出此次地震的发震构造为迈丹逆冲断裂东段。该区域未来的地震风险仍然较高, 考虑到地表变形带来的潜在风险, 建议加强牧区建筑的抗震能力建设以及次生地质灾害隐患排查和治理工作。

针对特提斯构造域大尺度重力场响应问题, 通过对全球大地水准面的球谐谱和核函数分析, 将全球地震层析成像模型作为地幔结构, 进行大地水准面正演计算, 探究由特提斯洋动力过程产生的地幔结构与当今特定球谐阶数的特提斯域大地水准面异常之间可能的联系。全球大地水准面观测的球谐谱分析结果表明, 特提斯构造域的大地水准面异常具有球谐7阶的波长尺度。通过全球大地水准面核函数的分析, 初步约束特提斯构造域大地水准面异常的密度源深度。最后, 通过全球地球动力学数值模拟计算, 测试并验证地幔425~1000 km深度处的球谐7阶密度异常与特提斯构造域大地水准面异常在印度尼西亚、缅甸、青藏高原及扎格罗斯地区具有很好的对应性, 认为目前观测到的球谐7阶大地水准面异常指示位于地幔425~1000 km深度的特提斯洋中–东段的板片残余信号。