SCREEN3模型在大气环境管理中的应用研究

基于高斯扩散的单源估算模式SCREEN3计算佛山市环境统计企业的SO2排放最大落地浓度距离,发现全市工业企业SO2排放最大落地浓度距离为0.4~13.5 km.其中水泥和火电等高架源的最大落地浓度的距离最远.佛山市及五区纳入环境统计的重点废气排放企业平均的SO2排放最大落地浓度距离为2.9~4.9 km,能直接影响国控监测点位的企业合计37家,其中40%为高明区的企业.该结果证明加强空气质量国控监测点位周边至少5 km内废气排放企业的督查有利于空气质量的改善.     

不同排放标准下的燃煤电厂烟囱高度与落地浓度关系研究

燃煤电厂全面实施超低排放后,烟气污染物排放浓度及落地浓度得到较大程度降低,是否仍需采用高烟囱排放已引起各方关注.以西北某电厂为例,采用SCREEN3估算模式,对烟气污染物执行超低排放、特别排放及一般排放限值时,不同烟囱高度对应的最大落地浓度及落地距离进行预测.结果表明,执行超低排放限值后,SO2、NO2和PM10的最大落地浓度均显著降低,落地距离不发生变化;最大落地浓度受烟囱高度的影响较小,通过增加烟囱高度降低污染物落地浓度的效益不显著.     

广东省工业点源大气汞排放清单更新研究

基于包含工业点源位置、排放信息的2006年广东省环境统计数据和能源统计年鉴,编制了广东省2006年工业点源汞排放清单.利用该清单更新了1999年中国区大气汞排放清单中广东省行政区域内相应的点源清单数据内容.采用CMAQ-Hg模型基于同一气象、初始浓度和边界浓度输入条件对两套清单进行了更新效果评估.结果表明,使用包含工业点源位置及排放细节的bottom-up方法编制的排放清单有效提高了模拟结果的准确度.更新清单前后,本地和跨省大气汞沉降增量差异的初步研究结果说明不同形态的大气汞具备不同的干、湿沉降特征.据此提出,需要尽快开展符合我国实际的各类工业源大气汞排放因子和排放形态因子更新研究.     

长江三角洲地区秸秆露天焚烧大气污染物排放清单及其在空气质量模式中的应用

基于长江三角洲江苏、安徽、浙江和上海地区2008年粮食产量的统计年鉴,结合作物谷草比、排放因子等估算了上述地区2008年秸秆焚烧排放污染物清单,重点完善了各县级市污染物排放.结果表明2008年江苏、安徽、浙江和上海地区SO2、NOx、CO、CO2、PM2.5、BC、OC、NH3、CH4、NMVOC的排放总量分别为14.28、86.01、1 744.56、36 893.03、517.54、11.74、114.63、19.93、89.37和208.57 kt.江苏中部和北部、安徽北部地区秸秆露天焚烧污染物排放较多,而江苏南部和浙江地区污染物排放量较少.将建立的秸秆露天焚烧排放污染物清单应用于WRF-CMAQ空气质量模式,结果表明,考虑秸秆焚烧排放源后,对PM10、CO等大气污染物的模拟能力大幅提高,模拟浓度比使用原始排放源分别提高42%和28%,模拟浓度与实测浓度的相关系数分别提高0.25和0.17,模拟值较使用原始排放源更加贴近实测值.     

山西省阳泉市大气环境质量数值模拟

根据山西省阳泉市南煤集团西上庄煤电一体化项目的总体要求,拟用中尺度气象模式MM5耦合大气污染模式CALPUFF,对评价区域2005年4月的大气环境进行数值模拟。通过综合模式系统的模拟发现:该地污染源的排放对阳泉空气质量起决定作用;对SO2的平均浓度贡献为47.05μg/m3,对PM10的平均浓度贡献为20.37μg/m3。本地点源的排放对SO2的影响相对较大;对SO2平均浓度的贡献可达36.93μg/m3。该地面源排放对PM10的影响相对较大,对PM10平均浓度的贡献为14.63μg/m3。外地点源排放对阳泉大气环境的影响较小,但在某些过程中外地点源排放的污染物通过区域输送对阳泉的空气质量也会造成一定的影响。     

基于实地调研的广东省工业VOC排放清单改进研究

工业源是人为源挥发性有机物(VOC)排放的重要贡献源,然而现有基于统计年鉴数据建立的工业VOC排放清单仍然存在排放源缺失、排放量低估、空间分配精度不足等问题.为了提高清单表征及空间分配的精细度,本文在2014年基于统计年鉴数据建立的广东省工业VOC排放清单的基础上,利用问卷调研方式获取了12000多家工业企业的详细活动水平数据,对工业VOC排放表征与空间分配进行改进,进而建立了基于实地调研和统计年鉴数据相结合的2014年广东省工业VOC排放改进清单.结果表明,改进后广东省工业VOC清单排放量由500927 t增至716470 t,珠三角地区行业VOC排放量增加30%左右,非珠三角地区增加90%左右,其中,炼油及石化行业VOC排放量变化最为明显.改进前清单借助人口密度等空间地理信息为空间分配依据,导致部分VOC排放分配到工业源较少的居民区或市中心;改进后的空间分配优先采用基于经纬度信息的点源分配方法,点源调研数据使得分配后的工业VOC主要集中在工业园区,少数工业VOC排放分配给人类活动有限的偏远农村地区,分配结果更为合理、精细.利用CAMx模型结合实际观测站点监测结果评估此次改进对O_3生成的影响,总体上改进后清单提高了广州、东莞、惠州和茂名等城市的O_3峰值期的模拟浓度,降低了东莞及广州O_3污染时期的模拟偏差,部分被低估的模拟峰值可以提高6～9μg·m~(-3);同时,空间分配的改进也影响了城市间O_3传输模拟.     

基于CSGD的排放清单处理工具研究

CSGD（crowd sourcing geographic data,众源地理数据）是通过互联网向大众或相关机构提供的一种开放地理空间数据,具有易获取、时效性好、准确性高等特点,在排放清单时空分配方面具有应用潜力.然而,现有排放清单处理工具不支持CSGD数据直接输入且难以满足排放清单空间分配和空气质量模式所需清单格式,因此,亟待开发一套可以拓展该类数据在排放清单领域应用的工具.以CSGD中的POI（城市设施兴趣点）数据为主要研究对象,基于QGIS平台、C++语言及Python语言,开发了在Windows系统下的ISAT（inventory spatial allocate tool,排放清单空间分配工具）工具及在Windows或Linux系统下的ISAT.M工具.结果表明:ISAT工具以POI数据为基础制作出的空间分配结果与排放源排放强度的空间分布特征的一致性较好;ISAT.M工具输出的inline清单可以作为CMAQ空气质量模式及其DDM敏感性分析模块的输入文件并开展模拟,通过与SMOKE模型的关闭源法模拟结果对比发现,二者在数据及空间分布上呈较好的一致性.研究显示,CSGD数据应用于排放清单空间分配可较好地反映排放源空间分布特征,同时由于此类数据存在信息冗杂、近郊区数据缺失等问题,在应用过程中应注意数据清洗及数据种类的选取工作.      

重点产业源增长对北部湾地区气态污染物模拟的影响

根据污染源普查资料制作北部湾地区2007年人为排放源清单,以及中期/远期参比情景(REF15/REF20)和远期调控情景(SCEi20)下的排放源清单.采用WRF-Chem模拟北部湾地区空气质量现状及未来变化.2007年SO2和NO2月平均质量浓度模拟值与监测值比较吻合.广东、广西(海南)地区污染物质量浓度较高(低)....     

有风条件下点源高斯模式的参数敏感性分析

分析有风条件下点源高斯模式的参数敏感性,计算结果表明大气稳定度对污染物最大落地浓度最敏感,但规律性不明显。其余参数的敏感性如下,烟囱几何高度(H)>排放强度(Qs)>距地面10 m高处的10min的平均风速(U10)>烟囱出口烟气温度(Qv)>环境大气温度。因此在环境影响评价收集资料的过程中要注意,烟囱几何高度取值要准确,个位一定要明确;排放强度的确定最好精确到小数点后三位;平均风速的确定尽量精确到小数点后两位;当资料不足时,烟囱出口烟气温度可以根据实际情况估算。     

基于AERMOD模型的乌鲁木齐机动车排放大气污染物的数值模拟

以乌鲁木齐市主城区为例,将区域机动车排放清单数据作为排放源数据,利用AERMOD模型对乌鲁木齐市主城区域机动车排放的主要大气污染物质量浓度分布情况进行了数值模拟,并探讨了机动车排放的大气污染物对乌鲁木齐市城市空气质量的影响。结果表明:由机动车排放引起的乌鲁木齐市主城区域大气污染物CO、HC、NOx和PM10的质量浓度分布均表现为新市区和米东区高于其他几个区域,最大影响浓度点出现在新市区河南路北侧和米东区,为机动车所排放的大气污染物影响最为显著的区域;模拟得到的各大气污染物年均质量浓度在网格点最高值均低于相关标准浓度限值;显著影响区域范围内,NOx模拟预测浓度占区域环境空气质量浓度的44.12%,是区域环境空气中NOx的较为重要排放源,而可吸入颗粒物(PM10)仅占0.5%,说明机动车颗粒物排放不是乌鲁木齐城市空气中可吸入颗粒物的主要排放源。     

2010年广州亚运期间空气质量与污染气象条件分析

利用2010年11月4日～12月10日广州地区NO2、O3、SO2、PM、能见度实测资料,区域空气污染指数RAQI及大气输送扩散特征参数,分析广州亚运期间空气质量与气象条件变化特征.结果表明,亚运期间空气质量比亚运前后好,能见度比亚运前后大,PM1和PM2.5浓度比亚运前后小,能见度与PM1和PM2.5有较好的反相关;亚运期间NO2和SO2日均值和小时均值均达到国家一级标准,PM10日均值和O3小时均值均满足国家二级标准,污染物得到较好的控制;广州地区SO2受本地源和外地源远距离输送叠加影响,NO2受本地源影响较大;广州周边城市NO2、SO2和PM10有向广州输送的潜势,而广州O3有向其周边城市扩散的潜势;亚运期间污染气象条件比亚运前后有利,亚运期间污染物浓度降低得益于政府实施的减排措施及良好的气象条件.     

廊坊市大气污染特征与污染物排放源研究

通过廊坊市2014年12个监测站点的大气污染物监测数据,分析了廊坊市大气污染的主要特征,包括空气质量水平、大气污染的季节与空间分布.结果发现,虽然与2013年相比2014年空气质量有所改善,但12个站点空气质量超标均十分严重.秋季、冬季与春季PM_(2.5)为主要的空气污染物,夏季O3日最大8 h平均浓度频繁超标,需要引起重视.为实现廊坊市空气质量模拟,制定最优空气质量改善政策,基于污染源普查、环境统计数据,编制了廊坊市主要大气污染物排放清单.工业部门中,电力、热力生产和供应业、黑色金属冶炼及压延加工业是SO_2、NO_x和PM_(2.5)的重要来源.VOCs则主要来自于化学原料和化学制品制造业、黑色金属冶炼及压延加工业、食品制造业.另外,廊坊全市道路扬尘和建筑施工扬尘污染贡献了PM2.5的38.6%,但扬尘的管理十分薄弱.同时结果表明,廊坊市黄标车排放在交通源排放中比重较高.因此,需要对上述重点排放源进行有效控制,从而改善廊坊市空气质量.     

Application of AERMOD on near future air quality simulation under the latest national emission control policy of China：A case study on an industrial city

Air quality model can be an adequate tool for future air quality prediction, also atmospheric observations supporting and emission control strategies responders. The influence of emission control policy (emission reduction targets in the national "China’s 12th Five-Year Plan (2011-2015)") on the air quality in the near future over an important industrial city of China, Xuanwei in Yunnan Province, was studied by applying the AERMOD modeling system. First, our analysis demonstrated that the AERMOD modeling system could be used in the air quality simulation in the near future for SO2 and NOx under average meteorology but not for PM10. Second, after evaluating the simulation results in 2008 and 2015, ambient concentration of SO2, NOx and PM10 (only 2008) were all centered in the middle of simulation area where the emission sources concentrated, and it is probably because the air pollutions were source oriented. Last but not least, a better air quality condition will happen under the hypothesis that the average meteorological data can be used in near future simulation. However, there are still heavy polluted areas where ambient concentrations will exceed the air quality standard in near future. In spatial allocation, reduction effect of SO2 is more significant than NOx in 2015 as the contribution of SO2 from industry is more than NOx. These results inspired the regulatory applications of AERMOD modeling system in evaluating environmental pollutant control policy     

2015—2017年天水市大气污染物变化特征及来源分析

据天水市2015-2017年大气污染物（SO₂、NO₂、CO、O₃、PM_2.5和PM₁₀）的监测数据及气象资料,分析了天水市大气污染物的浓度变化特征,并利用排放源清单和HYSPLIT模型对污染物来源进行了解析.结果表明：①天水市空气质量有所下降,总体优良率达84.9%.SO₂、NO₂、CO均达标,污染物以颗粒物和O₃为主.②一次污染物SO₂、NO₂、CO、PM_2.5和PM₁₀浓度具有相似的季节变化和日变化特征,冬季最高,夏季最低,日变化呈早晚双峰型.二次污染物O₃夏季浓度最高,冬季最低,日变化呈单峰型.③天水市空气质量主要受污染物的本地排放和外来输送的影响,本地民用和工业部门对SO₂、CO、PM_2.5和PM₁₀的贡献最大,交通和工业部门对NO_x的分担率最高,民用部门是CO的最大排放源;西北和东部气流是污染物外来的最主要输送路径.此外,污染物在城市大气中的稀释、扩散和转移也受当地气象因素（气温、降水、风向等）的影响.     

车载激光雷达对北京地区边界层污染监测研究

介绍了自行研制的车载差分激光雷达AML-2探测原理及技术参数,于2006-08、2006-09在不同天气因素条件下对北京西南郊榆垡地区大气边界层污染物O3、NO2、SO2进行了实时监测,对比分析了3种污染物浓度垂直分布及日变化特征.结果表明,无外来污染输送时,3种污染物在阴雨天气总体浓度较小,O3和NO2浓度随高度升高而减小,SO2浓度垂直分布少见此特征,但在近地面0.6 km左右有较强SO2污染层.南部气流输送对北京地区大气环境影响明显,2006-08-23～2006-08-25这次强污染气流输送高度约1～1.5 km,3种污染物浓度垂直分布及日变化特征受到干扰,北京榆垡地区边界层O3、NO2、SO2总体浓度明显上升.     

Effectiveness of national air pollution control policies on the air quality in metropolitan areas of China

Understanding the effectiveness of national air pollution controls is important for control policy design to improve the future air quality in China. This study evaluated the effectiveness of major national control policies implemented recently in China through a modeling analysis. The sulfur dioxide （SO2） control policy during the llth Five Year Plan period （2006-2010） had succeeded in reducing the national SO2 emission in 2010 by 14% from its 2005 level, which correspondingly reduced ambient SO2 and sulfate （SO42-） concentrations by 13%-15% and 8%-10% respectively over east China. The nitrogen oxides （NOx） control policy during the 12th Five Year Plan period （2011-2015） targets the reduction of the national NOx emission in 2015 by 10% on the basis of 2010. The simulation results suggest that such a reduction in NOx emission will reduce the ambient nitrogen dioxide （NO2）, nitrate （NO3-）, 1-hr maxima ozone （03） concentrations and total nitrogen deposition by 8%, 3%-14%, 2% and 2%--4%, respectively over east China. The application of new emission standards for power plants will further reduce the NO2, NO3-, 1-hr maxima 03 concentrations and total nitrogen deposition by 2%-4%, 1%-%, 0-2% and 1%-2%, respectively. Sensitivity analysis was conducted to evaluate the inter-provincial impacts of emission reduction in Beijing-Tianjin-Hebei and the Yangtze River Delta, which indicated the need to implement joint regional air pollution control.     

2013年1月华北地区重霾污染过程SO2和NOx的CMAQ源同化模拟研究

以2006年中国地区的INTEX-B排放清单为基础,采用CMAQ模式污染源同化方法,反演更新了2013年1月重霾污染过程华北地区的SO₂和NO_x排放源;应用WRF-CMAQ模式以及2006年INTEX-B初始排放源和2013年1月改进的排放源,分别模拟了1月9-15日和28-31日两次持续重霾污染过程的SO₂和NO₂浓度,并与华北地区47个环境监测站点实测值进行对比,重点分析了基于初始源和同化反演源的模拟效果及其改进原因;本文亦采用2012年清华大学编制的东亚地区MEIC排放清单评估了SO₂和NO_x同化反演源的合理性.分析结果表明:①CMAQ模式污染源同化方法可适用于重霾污染过程,即采用同化反演源模拟的SO₂、NO₂浓度时空变化特征与实测值较一致,而且可反映SO₂、NO_x排放源强的动态变化特征;②基于同化反演源的SO₂、NO₂浓度模拟效果明显优于2006年INTEX-B排放源,其时间变化趋势与实测值较一致,而且可模拟重霾污染过程SO₂、NO₂浓度的峰值;③采用反演源模拟的SO₂、NO₂浓度空间区分布特征与实测值较一致,而且可较好反映重污染区的极值分布特征;④经污染源同化改进后SO₂、NO₂模拟浓度与实测值的相关系数有所提高,误差明显减小;SO₂的改进效果略优于NO₂,这与污染源对两种污染物浓度的影响差异有关;⑤初始源中SO₂、NO_x排放源的空间分布和强度与2012年清华大学编制的排放源强差异较大,而同化反演源的空间分布和强度均接近于上述2012年排放源,较好反映出重点地区的高污染源分布特征.本文研究结果将为改进重霾污染过程的空气质量预报、减小自下而上建立的排放源清单不确定性、评估SO₂、NO_x等排放源的影响效应以及不同气象条件下区域排放源的动态调控等提供新技术途径和研究思路.     

南昌市固定燃烧点源大气污染物排放清单及特征

大气污染物排放清单是了解区域污染物排放特征、准确模拟空气质量的重要资料,而工业点源是大气污染的重点排放源.通过收集相关活动水平信息和合理的排放因子,采用"自下而上"的方法建立了南昌市2014年点源大气污染物排放清单.结果表明,SO_2、NO_x、CO、PM_(10)、PM_(2.5)和VOC排放总量分别为29576.2、17115.1、25946.6、4689.4、922.9和1190.4 t,其中,金属炼制行业对SO_2、CO和VOC的贡献最高,分别占37.75%、30.59%和38.45%;火电行业是NO_x的主要来源,其贡献率为47%;水泥等建材制造行业对PM_(10)和PM_(2.5)排放贡献最高,分别为26%和25%.根据排放源污染物排放量及地理坐标信息,建立了0.4 km×0.4 km的污染物排放量空间分布特征图,结果表明,南昌市大气污染物排放较为集中,青山湖区北部和新建区北部是SO_2、NO_x、CO和VOC的主要排放区,而PM_(10)和PM_(2.5)的排放量相对分散,并在安义县出现排放高值区.通过将计算结果与统计数据结果进行对比,了解所估算清单的准确程度.对SO_2和NO_x的计算值和统计值进行统计分析,结果显示,NMB(标准化平均偏差)和NME(标准化平均误差)值均小于50%,清单计算精度较高.同时,为了解清单数据质量,对清单的不确定性进行定量分析,结果显示,SO_2和VOC不确定性较低而PM_(10)和PM_(2.5)的不确定性相对较高,清单整体不确定性与其他研究结果相差不大.建议后期研究可以从提升基础数据质量和建立具有区域代表性的排放因子数据库着手,从而减小排放量的不确定性,获得精准可靠的大气污染物清单并应用于空气质量模型预报等更深入的研究.     

火电厂大气污染物排放标准实施效果的数值模拟研究

建立了2010年火电厂大气污染物排放清单,在此基础上设计了实施2003版标准和实施新版标准的模拟情景,运用Models-3/CMAQ模型系统分别预测其到2015年和2020年的NO2、SO2、PM2.5浓度以及氮、硫沉降量,探讨新版火电排放标准对我国大陆地区空气质量的改善.研究表明,新版火电标准的实施能够有效地改善我国的空气质量状况,相比于实施2003版标准情景,到2015年和2020年全国NO2浓度超过国家二级标准的面积分别减少了53.9%和55.2%;SO2浓度超过国家二级标准的面积均减少了40.0%;氮沉降强度超过1.0 t·km-2的面积分别减少了75.4%和77.9%;硫沉降强度超过1.6 t·km-2的面积分别减少了37.1%和34.3%.     

1997~2011年北京市空气中酸性物质与降水组分变化趋势的相关性分析

依据北京市环境保护监测中心1997～2011年降水监测资料、大气环境质量监测资料,结合北京经济发展和能源结构变化,分析了酸雨前体物的排放与环境空气中酸性物质及降水中组分的相关性,为政府部门评定大气污染治理效果,制定未来防控政策和规划提供科学决策依据.研究表明,环境空气中NO2、NOx、SO2年均浓度显著相关,说明北京地区环境空气中氮与硫的来源基本相同,均来自化石燃料燃烧排放,这也是酸雨形成的根本原因.北京市大气中的污染物主要来自局地排放源,而降水中硫、氮的湿沉降量与环境空气中SO2、NO2、NOx浓度变化趋势的相关性较差,表明降水中各离子浓度受局地源和外来大气输送共同作用的影响.同时发现降水中硝酸根浓度与机动车数量呈现相同变化趋势,反映出机动车尾气排放的NOx与降水中硝酸根浓度增长密切相关.