全国火电行业大气污染物排放对空气质量的影响

基于WRF-CAMx空气质量模型,定量模拟了火电行业主要大气污染物排放对全国城市环境空气质量的影响.结果表明,火电行业对全国城市SO₂、NO₂、PM_2.5、硫酸盐、硝酸盐及一次PM_2.5年均浓度平均贡献率分别为15.6%、19.6%、8.5%、11.7%、12.0%和5.2%,并呈现空气污染越重地区,火电行业污染贡献率越低的总体特征.其中,京津冀鲁豫、长三角、以武汉城市群及长株潭城市群为中心的两湖平原地区、成渝地区中大部分空气污染最为严重的区域,火电行业对PM_2.5年均浓度的贡献率低于8%.因此,火电行业对环境空气质量的影响总体较小,在深化火电行业污染减排的同时,必须强化非电力行业多污染物协同控制.     

长三角地区火电行业主要大气污染物排放估算

以2012年为基准年,利用排放因子法估算了长三角地区火电行业主要大气污染物(SO2、NOx、烟尘、PM10、PM2.5)排放.其中,SO2、NOx、烟尘、PM10、PM2.5的排放量分别为473 238、1 566 195、587 713、348 773、179 820 t.对于SO2和NOx,300 MW以上机组的贡献分别为85%和82%;烟尘、PM10和PM2.5方面,100 MW以下的机组贡献占比分别为81%、53%和40%.地区贡献方面,由大到小依次为江苏、浙江和上海.另通过对上海地区多家电厂不同等级机组污染排放数据进行统计计算,得出上海地区300 MW以上等级机组的污染物排放因子,对比分析可知,上海地区火电厂污染物排放因子水平总体较低.假设长三角地区火电行业同等级机组均与现在上海地区机组排放水平相当,则行业排放SO2可削减55.8%~65.3%,NOx可以削减50.5%~64.1%,烟尘可以削减3.4%~11.3%.若能提高较小等级机组的发电技术和污染控制水平,各污染物排放削减量可进一步提高.然而,根据长三角地区实际污染情况,应综合因素考虑火电行业削减排放,以促进区域空气质量不断改善.     

半岛型城市PM2.5多情景数值模拟研究

烟台是中国最东部半岛型城市之一,研究应用WRF-CMAQ空气质量模拟系统和排放清单技术,建立以PM2.5质量改善为核心的一次污染物质减排情景和PM2.5浓度下降之间的定量对应关系.分析结果表明,若烟台2020年实现空气质量达标,SO2、NOx、一次PM2.5分别需消减30%、30%和40%以上;一次PM2.5减排控制对PM2.5浓度下降的贡献,是SO2和NOx等常规污染物减排控制效益的8倍左右;如果仅依靠消减SO2和NOx等常规污染物,无法实现PM2.5浓度的大幅度下降.     

天津市大气污染源排放清单的建立

通过调研天津市工、农业生产和居民生活的统计资料,研究分析文献报道的各种污染源排放因子,计算出天津市各行业、各区县NOx、SO2、NMVOC、CO、NH3、PM10、PM2.5等污染物的排放量,发展了天津市2003年排放源清单.结果显示,天津市2003年各类污染物质的排放量NOx为1.77×105t,SO2为2.59 ×105t,NMVOC为2.24×105t,CO为1.33×106t,NH3为7.40×104t,PM10为2.52×105t,PM2.5为1.10×105t.从排放源的行业分布来看,燃煤源、汽车移动源、秸秆燃烧源是天津市大气污染物的重要排放源,燃煤源对各污染物的贡献分别为NOx46%,SO284%,NMVOC 1%,CO 58%,PM1018%,PM2.5 24%.火电、水泥、钢铁、炼焦、原油加工等行业依然是重要的工业污染排放源,火电对SO2的贡献为13%,钢铁对SO2的贡献为24%,对CO的贡献为30%.2003年天津市区对NO,、S02、NMVOC、CO等污染物的贡献均高于其它区县,对PM10、PM2.5的贡献也很高;塘沽区对NOx、SO2、NMVOC、CO等污染物的贡献很大,蓟县、武清区、宝坻区对NH3、PM10、PM2.5的贡献很大.     

长三角地区重点源减排对PM_(2.5)浓度的影响

应用中尺度天气-化学预报模式WRF-Chem,基于重点源(八大重点行业与交通)一般与强化两组减排情景,针对2013年开展长三角地区重点源减排对PM2.5浓度影响的模拟研究。长三角地区SO2、NOx、PM2.5和NMVOC排放在一般减排情景下分别减少36.3%、26.3%、32.0%、14.6%,强化减排情景下分别减少51.4%、39.6%、37.6%、28.4%。模拟结果表明,两组减排情景下长三角地区国控点PM2.5年均浓度分别下降-1.4~26.7μg·m-3和2.1~32.3μg·m-3,降幅分别为2.7%~23.1%和3.9%~27.5%,二次无机盐中硝酸盐对年均PM2.5浓度的降低贡献最大。PM2.5及二次无机盐浓度变化的季节特征均体现为冬季降幅最小,夏季降幅最大,并且随着减排力度的增强,夏季降幅的进一步降低程度最显著,导致削减效果的季节差异增大。重点源强化减排即可使得上海、江苏夏季PM2.5浓度降低约20%。对大气氧化性的进一步分析表明,减排对四季大气氧化性均有不同程度的增强,加大减排力度后,大气氧化性进一步增强,有利于二次PM2.5的生成,从而阻碍了PM2.5浓度的降低。其中,冬季的阻碍作用最强,导致PM2.5污染改善效果最差。夏季大气氧化性受减排影响较小,从而使得PM2.5污染改善在四季中最有效。此外,春、秋季的阻碍作用也不容忽视。     

广东省春季一次酸雨过程的数值模拟

采用WRF/Chem模式对2004年4月6—8日发生在广东省一次典型冷锋酸雨过程的气象场和污染物分布进行数值模拟,分析此次酸雨过程中致酸污染物SO2、NOx、硫酸盐气溶胶和硝酸盐气溶胶的主要分布特征,进而探讨此次酸雨的成因.结果表明,冷锋过境前,边界层高度较低,不利于污染物扩散,主要是局地排放致酸;冷锋过境形成了逆温层,污染物在逆温层内成片状均匀分布,使广东省出现大范围的酸雨.污染物浓度分布的模拟结果表明:SO2以本地源为主;NOx扩散范围较SO2广,分布更均匀;硫酸盐气溶胶和硝酸盐气溶胶6日主要分布在粤北,7日成大范围片状分布,与pH值的分布特征相似.     

基于全国城市PM2.5达标约束的大气环境容量模拟

基于第3代空气质量模型WRF-CAMx 和全国大气污染物排放清单,开发了以环境质量为约束的大气环境容量迭代算法,并以我国333个地级城市PM2.5年均浓度达到环境空气质量标准(GB3095-2012)为目标,模拟计算了全国31个省市区SO2、NOx、一次PM2.5及NH3的最大允许排放量.分析结果表明,以城市PM2.5年均浓度达标为约束,全国SO2、NOx、一次PM2.5和NH3的环境容量分别为1363.26×104,1258.48×104,619.04×104,627.71×104t.2010年全国实际SO2、NOx、一次PM2.5和NH3排放量分别超过环境容量的66%、81%、96%、52%.空气污染较严重的河南、河北、天津、安徽、山东及北京6省市4项污染物排放量均超过环境容量1倍以上,环境容量严重超载区域与PM2.5高污染地区具有显著的空间一致性.     

京津冀农业源氨排放对PM2.5的影响

根据收集的京津冀区域农业氨排放源活动水平数据,使用排放因子法建立了2014年京津冀地区农业氨排放清单.结果表明,2014年京津冀地区农业源氨排放总量为1750695t,平均排放强度为8.09t/km²;河北省、北京市和天津市农业氨排放量分别为1594087t、58822t和97786t.;猪和蛋鸡是畜禽养殖业中氨排放的主要来源,分别占31.29%和26.07%.模拟结果表明,农业氨减排使京津冀地区PM_2.5的年均浓度下降12.04μg/m³,下降比例约为18.36%,4月份和7月份农业氨减排对PM_2.5的影响较大,而1月份影响较低;农业氨减排使无机盐（硫酸盐+铵盐+硝酸盐）的年均浓度下降10.00μg/m³,年均浓度下降比例为41.84%,对硝酸盐的影响最大,铵盐次之,硫酸盐最小.     

利用多元线性回归方法评估气象条件和控制措施对APEC期间北京空气质量的影响

气象条件对大气污染物的扩散和传输有重要影响,准确分离和定量气象因素对空气质量的影响是评估大气污染控制政策有效性的前提。本研究利用APEC会议期间及前后(2014-10-15~2014-11-30)北京城区朝阳观测站点SO2、NO、NO2、NOx、CO、PM2.5、PM1和PM10以及气象因素的观测数据,采用多元线性回归分析方法,定量评估了气象条件和空气污染控制措施对APEC期间北京空气质量的影响。在假定排放条件不变的情况下,基于气象因素参数建立的预测污染物浓度的多元线性回归模型模拟效果较为理想,决定系数R2在0.494~0.783之间。控制措施使得APEC控制期SO2、NO、NO2、NOx、CO、PM2.5、PM1和PM10浓度分别降低48.3%、53.5%、18.7%、40.6%、3.6%、34.6%、28.8%和40.6%,气象因素使得APEC控制期SO2、NO、NO2、NOx、CO、PM2.5、PM1和PM10浓度分别降低1.7%、-2.8%、18.7%、4.5%、18.6%、27.5%、30.6%和35.6%。气象因素和控制措施共同作用使得APEC控制期北京空气质量得到了明显改善。控制措施对SO2和氮氧化物浓度的下降起主导作用,气象因素对CO浓度的下降起主导作用,气象因素和控制措施对颗粒物浓度降低的贡献相当。本研究还利用相对权重方法研究了气象因素对污染物浓度影响的贡献,结果表明影响不同污染物浓度的决定性气象因素不同。     

北京夏末秋初大气细粒子中水溶性盐连续在线观测研究

利用大气细颗粒物快速捕集分析系统和微量天平方法实时、在线分析了北京夏末秋初PM2.5中水溶性无机盐和PM2.5质量浓度的变化,并结合气象资料和部分前体物SO2、NOx监测数据进行了相关分析.结果表明,北京夏末秋初空气质量良好时,PM2.5日平均浓度为61,0±30.6μg·m-3,其中水溶性无机盐占PM2.5的40%～56%,(亚)硝酸盐、硫酸盐、铵盐是水溶性无机盐中的主要成分,占所测水溶性组分的80%以上.SO2向硫酸盐的转化率高于NOx向(亚)硝酸盐的转化率.亚硝酸盐浓度受气象要素和大气化学过程影响,白天亚硝酸盐有向硝酸盐转化的趋势.     

京津冀地区钢铁行业高时空分辨率排放清单方法研究

针对目前京津冀地区钢铁行业大气污染物排放量基数不清,排放清单缺失的现状,以钢铁行业调研、企业在线监测、污染源调查等数据为基础,综合考虑钢铁行业具体工艺设备、环保措施、产能等信息,按照自下而上的方法建立了一套高时空分辨率排放清单.经计算,2012年京津冀地区钢铁企业排放SO2为47.16万t,NOx为37.22万t,烟粉尘为34.15万t,其中烧结和高炉工艺为京津冀钢铁行业污染物的主要来源;从空间分布来看,唐山、邯郸两地区集中了整个京津冀地区一半以上的钢铁企业,其污染物排放量占到了整个区域钢铁企业排放总量的一半以上.     

京津冀地区燃煤电站不同污染控制情景下的环境效益分析

近年来火电行业大气污染物排放控制标准和要求不断趋严,继超低排放后一些企业进一步探索更为严格的排放控制要求下的污染治理措施。为探求京津冀地区火电行业大气污染物执行不同排放要求下产生的环境效益,以2013年京津冀地区火电行业污染源现状为基准情景,采用双向耦合WRF-CMAQ模式分别对燃煤电站执行超低排放和近零排放要求的环境影响进行预测模拟,综合分析不同控制要求下区域大气环境质量改善情况,从环境效益角度提出京津冀地区执行近零排放的建议。     

后奥运时期京津冀区域大气本底夏季污染变化

为探索后奥运时期京津冀区域大气本底污染状况及变化趋势,在中国科学院华北兴隆大气本底观测站,对夏季大气主要污染物(NO_x、SO₂、O₃和PM_2.5)进行了连续3年的在线观测,结合气流轨迹模式对大气污染物的传输路径及贡献率进行了分析. 结果表明:兴隆站大气本底夏季ρ(NO_x)、 ρ(SO₂)、 ρ(O₃)和ρ(PM_2.5)的平均值分别为(11.5±5.9)、(8.3±7.0)、(137.6±38.4)和(50.9±33.0)μg/m3;首要污染物为O₃和PM_2.5,ρ(O₃)和ρ(PM_2.5)日均值超过GB 3095─2012《环境空气质量标准》二级标准〔ρ(O₃)为200 μg/m3,ρ(PM_2.5)为75 μg/m3〕的天数分别为102和60 d,占观测期间有效天数的39%和23%,表现为大气氧化性增强、二次污染逐年上升;受偏南气流影响,太行山沿线区域和山东半岛—渤海湾地区是兴隆夏季大气本底污染的主要贡献区域,特别是京津冀城市区域夏季高浓度O₃和PM_2.5,对华北区域大气本底污染物浓度的整体上升具有重要影响.      

黑龙江海伦农业区冬春PM2.5和气态污染物污染特征

2011~2012年冬春期间(11月到翌年4月),通过设置在海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的在线监测仪器获取了PM2.5和气态污染物(NOx、O3和SO2)质量浓度的时间变化,同时结合地面气象资料和HYSPLIT后向气团轨迹模型分析了该地大气污染物的污染水平、可能来源及传输过程.结果表明:观测期间PM2.5、NOx和SO2的24h均值(范围)分别为(54.7±45.7)(8.0~217.8),(23.0±11.5)(4.5~59.6), (10.0±10.3)(0.3~56.0)μg/m3, O3的日最大8h平均值(范围)为(62.4±18.7)(24.1~173.5)μg/m3,其中除O3在4月份超过国家一级标准8d外,其它气态污染物均未超过国家一级标准;PM2.5超过国家二级标准的天数为40d,占整个观测期间的22.5%.PM2.5和SO2各月质量浓度变化较大,最高值出现在12月份,是冬季采暖的高峰期.NOx、PM2.5和SO2日变化呈双峰型,峰值出现在07:00和17:00左右;O3为单峰型,峰值出现13:00~15:00.通过对海伦地区72h内HYSPLIT后向气团轨迹模拟结果和该站点的气象数据进行分析,表明该农业区大气污染受本地源和区域输送共同影响,偏南气流易造成污染物积累,而偏北气流有利于污染物扩散.     

长江三角洲地区能源消费大气污染物排放特征

针对长江三角洲(以下简称“长三角”)16个主要地区,基于常规可获取的统计资料确定污染源活动水平,结合最新的污染源调查资料及相关研究成果确定污染物排放因子,以2008年为基准年,研究了能源消费大气污染物排放特征,建立了具有较高时空分辨率、且便于滚动更新的网格化动态排放清单.结果表明:长三角16个地区2008年能源消费过程中SO2、NOx、PM10、PM2.5、CO的排放量分别为3158.58, 3154.96,979.76,632.34,5258.08kt.其中上海、苏州、南京、杭州、无锡和宁波6城市污染物排放总量均占长三角地区排放总量的60%左右.SO2和NOx排放主要集中在工业和火电部门,颗粒物和CO排放则主要集中在工业部门,机动车对于CO也有较大的排放贡献率.火电部门污染排放具有较强的月变化特征;道路机动车排放受居民出行规律影响,具有明显的周变化和日变化特征.     

珠江三角洲大气排放源清单与时空分配模型建立

收集整理2012年珠江三角洲地区(简称“珠江三角洲”)各种大气人为源及天然源基础活动数据,以排放因子法“自下而上”为主计算多污染物排放量,并建立本地化污染物空间分配方案及基于行业排污特征的时间分配谱,构建了具备时空分布属性的区域性网格化大气源排放清单.清单结果显示,2012年珠江三角洲SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5、VOCs和NH3排放总量分别为55.2万t、102.9万t、349.2万t、95.2万t、38.5万t、153.9万t和17.7万t. 固定燃烧源是珠江三角洲SO2和NOx的最大排放贡献源,其中电厂和锅炉分别贡献了35.0%和41.8%的SO2排放,以及28.2%和16.2%的NOx排放;VOCs的最大贡献源是过程源,其中家具制造、石油精炼、油气码头排放量总和占比为52.4%;扬尘源是颗粒物的主要来源之一,对PM2.5的排放贡献达42.3%;NH3的主要排放源为畜禽养殖和化肥施用源,两者排放量占比分别为50.7%和26.8%.珠江三角洲大气污染物空间与时间分布结果显示,高排放污染源主要集中于“东莞-广州-佛山”一带,呈半环带状结构分布;白天时段(9:00~20:00)的排放强度明显高于夜晚时段(21:00~次日8:00);夏秋季节(4~10月)的排放强度略高于冬春季节(11月~次年3月).     

京津冀及周边减排对北京市PM2.5浓度下降评估研究

利用第三代区域空气质量模式CMAQ (Community Multiscale Air Quality)及京津冀地区高分辨的污染源排放清单,基于2011年、2012年和2013年秋冬季美国国家环境预报中心全球再分析资料的气象条件分析,选取2012年10月1日至12月30日作为代表性时段,模拟了PM2.5的浓度变化趋势,同时根据《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》和2012年到2017年污染源减排控制目标,进行了减排效果评估分析.结果显示,模式系统能较好捕捉PM2.5浓度的变化趋势,海淀站和上甸子站观测与模拟值的相关系数分别为0.71和0.63.主要污染源和污染物排放量削减30%~40%后,北京市PM2.5浓度发生了明显降低,海淀站、上甸子站和城六区的平均浓度下降率分别为(24.9±2.3)%,(20.2±2.7)%和(24.8±2.1)%.如果严格执行《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》,在气象条件和2012年相似情况下,到2017年,北京市城区PM2.5年均浓度控制在60μg/m3内的防治目标可以实现.     

“十五”期间哈尔滨市城市环境空气质量状况研究

"十五"期间哈尔滨市区环境空气污染物二氧化硫、二氧化氮年均值都达到国家二级标准,可吸入颗粒物年均值都超过国家二级标准,降尘五年均值低于相对标准。空气污染呈现煤烟型污染特征,首要污染物为可吸入颗粒物。2001年～2005年度哈尔滨空气污染综合指数年均值范围为2.45-2.72,呈逐年下降趋势。"十五"期间城市环境空气质量比"九五"期间有所好转。     

京津冀区域燃煤发电行业大气污染物排放时空变化特征研究

为了科学评估京津冀区域燃煤发电行业特别排放限值和超低排放相关要求实施后的大气污染物减排效果,以行业调查数据为基础,建立了2013年和2015年京津冀区域燃煤发电行业大气污染物排放清单,分析了装机容量与SO_2、NO_x和烟尘排放量的时空耦合关系,讨论了国家相关政策和标准的实施效果。结果显示:区域内2015年燃煤机组装机容量与2013年相比略有下降,SO_2、NO_x和烟尘排放量分别下降75.95%、83.09%和71.20%,减排效果明显。2015年100 MW以下等级机组3种污染物排放总量位居各机组首位,建议通过多种合理方式压减小型燃煤发电机组数量和排放浓度。