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基于激光雷达观测的青岛市暖季臭氧污染垂直分布特征

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环境科学研究 2024年

作者：孟赫张淼王桂霞张玉卿马艳薛莲许杨山东省青岛生态环境监测中心山东省生态环境监测中心青岛市气象局

为探究暖季臭氧(O3)污染垂直分布特征及其影响因素，利用差分吸收臭氧激光雷达和相干多普勒测风激光雷达等对青岛市沿海地区2023年6—9月大气边界层2 km以内O3浓度和边界层风场开展长期连续观测，并基于O3输送通量垂直分布揭示可能的污... 详细信息

为探究暖季臭氧(O3)污染垂直分布特征及其影响因素，利用差分吸收臭氧激光雷达和相干多普勒测风激光雷达等对青岛市沿海地区2023年6—9月大气边界层2 km以内O3浓度和边界层风场开展长期连续观测，并基于O3输送通量垂直分布揭示可能的污染来源。结果表明：①观测期间共发生O3污染日24 d，O3-8 h浓度(O3日最大8 h平均浓度)平均值为(183±24)μg/m3，清洁日共98 d，O3-8 h浓度平均值为(118±30)μg/m3。O3污染过程多与升温过程密切相关，在较强太阳辐射和低相对湿度条件下更容易发生O3污染。②垂直方向上O3主要分布在1.0 km以下。清洁日各高度层日间和夜间O3浓度变幅较小，污染日各高度层O3浓度单峰型日变化特征显著，且日变化特征随高度升高而逐渐减弱。清洁日日间、夜间以及污染日夜间O3浓度垂直廓线均存在峰值，峰值浓度分别为(115±3)(112±2)和(130±3)μg/m3，峰值高度范围为400～650 m，可能与近地面NO滴定效应等消耗O3有关，也可能是残留层储存的日间高浓度O3或残留层O3水平输送导致，但污染日日间垂直廓线呈随高度上升而O3浓度逐步下降的特征，表明近地面前体物光化学生成是O3污染的主要来源。③当西北风和西南风更替、低空暖平流和较强下沉气流等大气条件发生时，有利于污染物累积和O3生成，从而引发O3污染。清洁日低空(近地面至600 m高度)受较为清洁的海洋气流影响，污染日受内陆方向气流影响。④污染日凌晨至上午受来自偏西、西南或西北上风向O3水平输送影响，高空O3伴随下沉气流向下混合，与本地排放前体物在日间高温、强太阳辐射等气象条件下生成的O3叠加，从而加剧地面O3污染，午后高浓度O3在较高水平风速影响下也可能向下风向地区输送。研究显示，O3污染防治不仅要做好本地前体物的精准管控，还要加强区域联防联控，从而实现空气质量持续改善。

关键词： O 垂直分布输送通量边界层风场激光雷达

基于多指数分析确定胶州湾底栖生态状况的参考条件

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海洋环境科学 2023年第4期42卷 597-603页

作者：刘旭东王振钟汪进生崔文连山东省青岛生态环境监测中心山东青岛266003

底栖生物因其生活方式以及对环境变化的应激能力,被广泛应用于海洋生态状况的评估。目前已构建了多个底栖生物指数用于评价底栖生态状况,但因单一指数具有片面性和不稳定性,对同一区域的评价结果并不一致。为准确评价胶州湾海域的底栖... 详细信息

底栖生物因其生活方式以及对环境变化的应激能力,被广泛应用于海洋生态状况的评估。目前已构建了多个底栖生物指数用于评价底栖生态状况,但因单一指数具有片面性和不稳定性,对同一区域的评价结果并不一致。为准确评价胶州湾海域的底栖生态状况,本文根据胶州湾地区底栖生物群落近七年的变化情况,基于多个底栖生物指数的主要特点,运用合理的规则确定了底栖生态状况参考条件,并用M-AMBI指数进行了效果评估。分析表明,设定参考条件可以更为准确地评估生态状况,降低错误分类的风险。

关键词：生态评价参考条件生物指标大型底栖生物胶州湾

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胶州湾海域生态系统健康评价

海洋环境科学 2023年第5期42卷 713-719页

作者：崔文连张晓红刘旭东汪进生程芳晋孙立娥山东省青岛生态环境监测中心山东青岛266003

胶州湾作为我国典型的海湾生态系统,是研究海湾生态系统健康监测的理想区域,本文以2019-2021年胶州湾海域的监测资料为基础,利用“河口及海湾生态系统健康评价方法”对其生态环境的健康状况进行了评价,结果为亚健康状态,主要原因是生物... 详细信息

胶州湾作为我国典型的海湾生态系统,是研究海湾生态系统健康监测的理想区域,本文以2019-2021年胶州湾海域的监测资料为基础,利用“河口及海湾生态系统健康评价方法”对其生态环境的健康状况进行了评价,结果为亚健康状态,主要原因是生物密度较历史基准值升高。同时,依据较长时间内胶州湾监测的历史数据,对评价方法中几个子系统近几十年的长期变化进行了回顾,讨论了目前评价方法存在的部分缺陷,以期在此基础上开发胶州湾海域特有的生态健康评价方法。

关键词：近岸生态环境长期变化胶州湾人类活动健康评价

不同天气型下影响胶东经济圈臭氧污染的关键天气因子及来源分析

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中国环境科学 2024年第1期44卷 48-57页

作者：于慧珍马艳郭丽娜郭飞燕孟赫黄容青岛市气象局山东青岛266003 山东省青岛生态环境监测中心山东青岛266003

基于2014~2021年臭氧实况和再分析资料研究不同天气型下影响胶东经济圈臭氧污染的关键天气因子以及气流来源.结果显示容易出现臭氧污染的天气形势主要有4类,高空均为西风槽后西北气流控制,地面分别对应东北低压槽、弱反气旋、海上高压... 详细信息

基于2014~2021年臭氧实况和再分析资料研究不同天气型下影响胶东经济圈臭氧污染的关键天气因子以及气流来源.结果显示容易出现臭氧污染的天气形势主要有4类,高空均为西风槽后西北气流控制,地面分别对应东北低压槽、弱反气旋、海上高压后部和大陆高压控制,4类天气型下臭氧污染日数分别占比58%、28%、6%和5%.不同天气型下影响臭氧的关键天气要素不同,东北低压槽型的关键因子是太阳辐射、云量以及低层相对湿度;弱反气旋型主要与太阳辐射、云量、低层湿度和低层纬向风相关;海上高压后部型主要与太阳辐射、云量、低层温度和低层湿度相关;大陆高压型主要与低层温度、低层经向风和大气稳定度相关.后向轨迹聚类分析显示,是否发生臭氧污染与气流来源的纬度或是否来源于内陆有关,胶东经济圈臭氧污染主要受山东省、安徽省、江苏省以及东南近海的影响.一次连续臭氧污染过程分析显示,当高空受西风槽后西北气流或高压脊控制,低层受内陆西北或西南气流影响时,有利于胶东经济圈臭氧污染的发生和持续.

关键词：臭氧污染客观分型关键因子后向轨迹聚类

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山东省O_(3)时空分布及影响因素分析

环境科学 2021年第12期42卷 5723-5735页

作者：张淼丁椿李彦王桂霞林晶晶孟赫许杨山东省生态环境监测中心济南250101 中科三清科技有限公司北京100029 山东省青岛生态环境监测中心青岛266003

为认识山东省环境空气中O_(3)的污染现状,基于2015~2019年国省控环境空气自动监测站的O_(3)监测数据、2019~2020年4~9月气象代表站的气象数据及邻近环境空气站的O_(3)监测数据,探究了山东省O_(3)时空分布特征及与气象因素的关系.结果表... 详细信息

为认识山东省环境空气中O_(3)的污染现状,基于2015~2019年国省控环境空气自动监测站的O_(3)监测数据、2019~2020年4~9月气象代表站的气象数据及邻近环境空气站的O_(3)监测数据,探究了山东省O_(3)时空分布特征及与气象因素的关系.结果表明,山东省O_(3)污染日益突出,年均ρ(O_(3)-8h)(90百分位)和ρ(Ox)(O_(3)与NO_(2)之和)升高速率分别为7.6μg·(m^(3)·a)^(-1)和7.0μg·(m^(3)·a)^(-1),年均ρ(PM_(2.5))、ρ(CO)(95百分位数)和ρ(NO_(2))均逐步下降,下降速率均小于ρ(O_(3))上升速率.O_(3)污染呈现夏季高冬季低的"M型"或"倒V型"月变化特征,在6月或9月达到峰值,且污染月呈提前出现趋势.山东省年均ρ(O_(3)-8h)(90百分位)呈现"内陆高,沿海低"的特点,并有区域均匀性发展趋势.相关性分析表明,山东省ρ(O_(3)-8h)总体与日最高温度呈正相关,与相对湿度、气压和风速呈负相关,其中日最高温度和相对湿度是O_(3)-8h主控气象因子,气象因素对不同城市O_(3)-8h超标率的影响具有显著差异.

关键词：臭氧(O_(3)) 污染特征时空分布气象因子山东省

山东省环境空气中PM_(2.5)与O_(3)的复合污染特征与时空变化趋势

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环境科学研究 2023年第2期36卷 246-259页

作者：张淼丁椿孟赫高健李彦王桂霞林晶晶许杨山东省生态环境监测中心山东济南250101 中科三清科技有限公司北京100029 山东省青岛生态环境监测中心山东青岛266003 中国环境科学研究院北京100012

山东省PM_(2.5)-O_(3)复合污染特征突出,空间差异性明显,本文基于2016—2020年国控和省控环境空气自动监测站监测数据以及同期各气象代表站气象监测数据,分析PM_(2.5)和O_(3)时空分布的变化特征,初步探究其与气象因子及前体物的关系.结... 详细信息

山东省PM_(2.5)-O_(3)复合污染特征突出,空间差异性明显,本文基于2016—2020年国控和省控环境空气自动监测站监测数据以及同期各气象代表站气象监测数据,分析PM_(2.5)和O_(3)时空分布的变化特征,初步探究其与气象因子及前体物的关系.结果表明:(1)2016—2020年山东省空气质量逐步改善,优良天数比例上升了7.1%,重污染天数比例下降了3.5%.除O_(3)年评价值上升9.6%以外,SO_(2)、PM_(10)、PM_(2.5)、CO和NO_(2)的浓度均下降,降幅依次为61.3%、29.8%、28.6%、26.3%和11.4%.各市PM_(2.5)年评价值均下降(范围为18.4%~34.9%);除德州市外,其他15市O_(3)年评价值均上升,滨州市的升幅(30.8%)最大.1月PM_(2.5)平均浓度最高,呈现先下降后上升的年变化趋势,6月O_(3)平均浓度最高,且逐年上升.(2)山东省PM_(2.5)和O_(3)均呈现内陆地区高于沿海地区的分布特征,PM_(2.5)浓度在西部内陆地区较高,O_(3)浓度在中北部内陆地区较高,PM_(2.5)-O_(3)复合污染特征在中西部地区较明显.统计期间共计出现PM_(2.5)-O_(3)复合污染日224 d,分布在2—11月,出现天数逐年减少.(3)为探究PM_(2.5)-O_(3)复合污染的影响因素及气象特征,进行相关性分析及气象因子阈值筛查,结果表明,PM_(2.5)日均浓度和O_(3)_8 h(臭氧日最大8小时滑动平均值)与其主要前体物和气象因子均呈现相反的相关关系,且对不同因子的响应有一定区域性差异.当气温为14.9~24.1℃、相对湿度为55.5%~75.1%、风速为0.6~2.9 m/s、气压为992.8~1018.8 hPa时PM_(2.5)-O_(3)复合污染易于发生,该条件下大部分城市的气温、相对湿度和气压平均值介于PM_(2.5)和O_(3)污染单独发生时的对应因子平均值,但平均风速小于PM_(2.5)和O_(3)污染单独发生的平均风速.研究显示,“十三五”期间山东省PM_(2.5)浓度波动下降,O_(3)浓度波动上升,二者的协同关系日趋明显,气象因素对PM_(2.5)和O_(3)的生成和累积有一定影响.

关键词： PM_(2.5)和O_(3) 污染特征时空分布气象因子山东省

2022年8月北黄海北部溶解甲烷分布、海-气交换通量及影响因素

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海洋科学进展 2024年

作者：徐雪梅王明丽何宗财韩建波邢庆会王心怡陈虹山东省青岛生态环境监测中心大连海事大学环境科学与工程学院生态环境部国家海洋环境监测中心

科学评估陆架边缘海溶解甲烷(CH4)的分布及海-气交换通量对于认识陆架边缘海CH4的释放对大气CH4的区域性贡献具有重要意义。基于2022年8月的现场调查数据和资料，研究北黄海北部海水溶解CH4的分布、海-气交换通量及影响因素。结果表明... 详细信息

科学评估陆架边缘海溶解甲烷(CH4)的分布及海-气交换通量对于认识陆架边缘海CH4的释放对大气CH4的区域性贡献具有重要意义。基于2022年8月的现场调查数据和资料，研究北黄海北部海水溶解CH4的分布、海-气交换通量及影响因素。结果表明：研究海域溶解CH4浓度为4.0～63.3 nmol/L，饱和度为168%～2 360%，高值区位于鸭绿江口附近海域，随着离岸距离的增加表层海水溶解CH4浓度迅速降低。鸭绿江等陆源冲淡水的输入耦合海水及沉积物有机质的降解致使近岸海域海水CH4升高；陆源冲淡水与海水混合过程中海水CH4的氧化消耗也是控制CH4浓度和分布不容忽视的重要过程。离岸海域海水及沉积物有机质厌氧降解耦合黄海冷水团的作用使得底层海水溶解CH4浓度高于表层海水。研究海域海-气CH4交换通量为18.4～578.8μmol/(m2·d)，是大气CH4的源；鸭绿江口附近海域海-气CH4交换通量高于离岸海域。由此可见，受陆源冲淡水输入的影响研究海域溶解CH4浓度和海-气交换通量具有显著的区域性差异，且变幅高于世界其他海域；加强河口以及近海调查研究对于准确评估陆架边缘海CH4的排放，明确CH4排放源项的构成及制定CH4减排的有效措施至关重要。

关键词：北黄海溶解甲烷海-气CH 交换通量冲淡水输入有机质厌氧降解

山东省环境空气中PM与O的复合污染特征与时空变化趋势

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环境科学研究 2022年

作者：张淼丁椿孟赫高健李彦王桂霞林晶晶许杨中科三清科技有限公司山东省生态环境监测中心中国环境科学研究院山东省青岛生态环境监测中心

山东省PM-O复合特征突出，空间差异性明显，因此本文基于2016—2020年国控和省控环境空气自动监测站监测数据及同期各气象代表站气象监测数据，分析PM和O时空分布的变化特征，初步探究其与气象因子及前体物的关系. 结果表明：①2016—2... 详细信息

山东省PM-O复合特征突出，空间差异性明显，因此本文基于2016—2020年国控和省控环境空气自动监测站监测数据及同期各气象代表站气象监测数据，分析PM和O时空分布的变化特征，初步探究其与气象因子及前体物的关系. 结果表明：①2016—2020年山东省空气质量逐步改善，优良天数比例上升了7.1%，重污染天数比例下降了3.5%. 除O年评价值上升9.6%以外，SO、PM、PM、CO和NO的浓度均下降，降幅依次为61.3%、29.8%、28.6%、26.3%和11.4%. 各市PM年评价值均下降(范围为18.4%～34.9%)；除德州市外，其他15市O年评价值均上升，滨州市的升幅最大(30.8%). 1月PM平均浓度最高，呈现先下降后上升的年变化趋势，6月O平均浓度最高，且逐年上升. ②PM和O都呈现内陆地区高于沿海地区的分布特征，PM浓度在西部内陆地区较高，O浓度在中北部内陆地区较高，PM-O复合污染特征在中西部地区较明显. 统计期间共计出现PM-O复合污染日224 d，分布在2—11月，出现天数逐年减少. ③为探究PM-O复合污染的影响因素及气象特征，进行相关性分析及气象因子阈值筛查，结果表明，PM和O8 h日均浓度与其主要前体物和气象因子均呈现相反的相关关系，且对不同因子的响应有一定区域性差异. 统计结果显示，当气温为14.9～24.1 ℃、湿度为55.5%～75.1%、风速为0.6～2.9 m/s、气压为992.8～1018.8 hPa时PM-O复合污染易于发生，该条件下大部分城市的气温、湿度和气压均值介于单独发生PM和O污染时的对应因子均值，但平均风速小于单独发生PM和O污染的平均风速. 研究显示，“十三五”期间山东省PM浓度波动下降，O浓度波动上升，二者的协同关系日趋明显，气象因素对PM和O的生成和累积有一定影响.

关键词： PM 和O 污染特征时空分布气象因子山东省

秋冬季不同天气类型PM中金属元素污染来源及健康风险评估—以青岛市为例

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中国环境科学 2024年

作者：杜金花陶文鑫张宜升刘子杨杨建立张苏凡王超龙崔杉杉薛莲张厚勇孙英杰山东省青岛生态环境监测中心暨南大学环境与气候研究院山东省济南生态环境监测中心青岛理工大学环境与市政工程学院

于2018年～2022年共4年秋冬季(每年11月至次年1月)开展大气PM1逐日采样和20种金属元素(K、Ca、Na、Mg、Mn、Fe、Al、Zn、Cr、Pb、Cu、Cd、Ti、Ni、V、Co、Ba、Mo、As和Ag)分析，根据PM浓度水平、气象特征将364个观测日划分为霾日、污染... 详细信息

于2018年～2022年共4年秋冬季(每年11月至次年1月)开展大气PM1逐日采样和20种金属元素(K、Ca、Na、Mg、Mn、Fe、Al、Zn、Cr、Pb、Cu、Cd、Ti、Ni、V、Co、Ba、Mo、As和Ag)分析，根据PM浓度水平、气象特征将364个观测日划分为霾日、污染雾日、清洁雾日、沙尘日和清洁日，分析了不同天气类型下金属元素污染特征及来源，并评估了其健康风险.结果表明，沙尘日金属元素含量(2022.88±2298.00 ng/m3)高于其他天气，霾日、污染雾日分别为清洁日的2.06倍和1.70倍.致癌金属元素(Ni、Cd、As、Cr、Co、Pb)和非致癌金属元素(Mn、Zn、Cu、V、Al、Ba)在霾日和污染雾日富集程度更高.正定矩阵因子模型结果表明，PM1中金属元素主要来自机动车源、煤/生物质燃烧源、海盐源、地壳源、工业源和船舶源，其中雾日和霾日来自机动车和煤/生物质燃烧源的贡献达72.10%以上，清洁雾日船舶源贡献比上升至1.9%.后向气流轨迹分析表明霾日主要受西北向中长距离污染气团传输影响.污染雾日受海陆环流下本地排放和高污染气团长距离输送共同影响，沙尘日以西北向长、中距离沙尘气团输送为主导，同时受近距离沙尘气团二次回流影响.PM1中金属元素经呼吸途径的非致癌风险可忽略，但As和Cr的终生致癌风险高于10-6的阈值但低于10-4，且污染雾日和霾日风险概率最高，建议继续加强燃煤和冶金、电镀等工业过程As和Cr污染控制，重点防控秋冬季重污染事件中的污染雾日、霾日等天气.

关键词：金属元素来源解析健康风险评估 PM 青岛