基于模型模拟的成都市PM2.5污染来源解析

在建立成都市大气污染物排放清单的基础上,采用源开关敏感性分析法,设置8个排放情景,基于WRF-CMAQ模型模拟分析了2015年1、4、7和10月这4个典型代表月份的大气污染传输和不同行业对成都市PM_(2.5)污染贡献.结果表明成都市PM_(2.5)污染较重,特别是1月达到130μg·m~(-3)以上;浓度的高值集中在中心城区,且与周边城市PM_(2.5)污染连接成片.由于气团比较稳定,大气污染物的区域传输能力较弱,成都市PM_(2.5)污染以本地源的贡献为主,占比为61%.从行业贡献来看,移动源、扬尘源和生活源对成都市PM_(2.5)年均浓度贡献率分别为29%、26%和24%,是影响PM_(2.5)污染的主要污染源,下一步应强化对这3类源的污染控制.     

中国气溶胶光学厚度时空演变特征分析

利用2005-2012年MODIS气溶胶产品分析了中国区域气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)的变化趋势和空间分布特征。分析结果表明,与2005-2007三年均值相比,绝大部分省份2008-2010年期间AOD下降趋势非常明显,而在2011-2012年期间AOD又有所回升,但大部分地区2011-2012两年均值仍低于2005-2007三年均值,因此2005-2007年是我国气溶胶污染最严重的时期;从AOD的空间分布来看,气溶胶污染较重的地区主要集中在京津冀、长三角、华中、成渝等人口密集和工业发达地区;从典型城市AOD变化趋势来看,2005-2012年期间北京、石家庄、保定、邢台市AOD历年均值均明显高于全国平均值,京津冀城市群气溶胶污染异常严重。     

气象和排放变化对PM2.5污染的定量影响

基于WRF-CMAQ模型系统定量分析了气象和排放因素对全国及重点区域PM_2.5污染影响程度.从年度特征来看,与2015年相比,2016年、2017年全国空气质量明显改善,PM_2.5年均浓度分别下降7%和14%;2016年气象条件总体转好,气象因素和排放因素变化导致全国PM_2.5年均浓度下降幅度分别为4%和3%;2017年全国气象条件与2015年相比基本持平,大气污染物排放量下降是PM_2.5污染减轻的决定因素.除汾渭平原外,京津冀及周边地区"2+26"城市、长三角、成渝地区空气中的PM_2.5年均浓度持续下降;珠三角气象条件变化对PM_2.5影响较大,2017年导致PM_2.5浓度上升了29%;除汾渭平原外,其他4个重点地区的污染物排放变化导致PM_2.5年均浓度下降且2017年的下降幅度进一步加大,说明污染管控措施的环境效益明显.从季节特征来看,气象影响值的区域性差异明显.本文分析方法可用于制定空气质量目标或者评估污染控制方案的环境效果.     

大气环境容量理论与核算方法演变历程与展望

大气环境容量在我国一直被作为环境管控措施制订和空气质量精细化管理的重要依据,相关研究是当前的热点.通过研究大气环境容量的相关文献,结合国家、区域及城市的相关实践工作,对国内外环境容量理论和核算方法的发展特征进行了系统的总结和评述.在综述大气环境容量概念的基础上,分析了其具备的自然属性、社会属性及资源属性三重特征.结合我国大气环境问题和大气污染管理模式的演变历程,分析了大气环境容量理论和实践在引入与探索期、发展与实践期、停滞期和快速发展期等4个不同阶段的发展特点.针对我国先后出现的以煤烟型污染、酸雨型污染和复合型污染为主要特征的3种大气环境问题,分析了大气环境容量的内涵及核定思路.以A值法、线性优化法、模型模拟法为重点,总结了不同核算方法的优点和不足,发现了模型模拟法可以兼顾气象、地形等自然因素和污染源等人为因素对于大气环境容量的影响,并可以反映复杂的大气物理化学过程,更适合以PM_2.5、O₃等复合污染为约束的环境容量的核算.最后,结合环境管理的要求,建议在以下三方面加强研究:①以多种污染指标达标为约束的大气环境容量核算方法;②典型重污染时段的大气环境容量核算方法;③改进模型模拟和多目标优化耦合技术,探讨在空气质量、健康损害、生态破坏、气候变化等多种因素约束下的大气环境容量核算方法.      

中国10km二氧化碳排放网格及空间特征分析

基于全国第一次污染源普查数据中150多万家企业数据等,“自下而上”建立中国2007年10km×10km CO2排放网格数据.结果显示,中国CO2排放空间格局的特点是基本沿着我国人口胡焕庸线分为东部和西部,东部地区明显高于西部地区.全国CO2排放明显受城市活动影响,网格排放高值区域都是以北京、上海、广州等大型城市为核心的区域.京津冀、长江三角洲、珠江三角洲地区是我国CO2排放空间格局的重点地区.全局Moran指数表明,中国CO2排放空间格局在10km空间分辨率水平上具有显著的正空间自相关性,即空间上存在显著的集聚效应,而非随机杂散分布.局部Moran指数显示中国CO2排放在空间上具有显著集聚效应的区域面积并不大,主要集中在北京、上海、广州等重点城市核心区周边.基于这些重点城市采取CO2减排政策和措施,由于带动效应,其实际减排效果要远大于直接减排效果.     

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.     

中国PM2.5跨区域传输特征数值模拟研究

基于CAMx空气质量模型的颗粒物来源追踪技术(PSAT)定量模拟了全国PM2.5及其化学组分的跨区域输送规律,建立了全国31个省市(源)向333个地级城市(受体)的PM2.5及其化学组分传输矩阵.基于此传输矩阵,从区域、省、城市3个空间尺度解析了PM2.5及其主要组分,包括一次PM2.5、硫酸盐、硝酸盐和铵盐的空间来源.结果表明,跨区域传输对重点区域、省及京津冀典型城市的PM2.5污染均有显著贡献,其中京津冀、长江三角洲、珠江三角洲区域及成渝城市群PM2.5年均浓度受区域外省市的贡献分别达到22%、37%、28%、14%;海南、上海、江苏、浙江、吉林、江西等省PM2.5年均浓度受省外源贡献超过45%;北京、天津、石家庄PM2.5年均浓度受省外源影响分别达到37%、42%、33%.     

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.     

卫星遥感在NOx总量控制中的应用

基于美国Aura卫星臭氧观测仪(OMI)提供的对流层NO_2垂直柱浓度数据,分析2015年北京世界反法西斯战争胜利70周年纪念活动期间和2016年杭州G20峰会期间NO_2柱浓度变化趋势,发现NO_2柱浓度能灵敏地捕捉到地面NO_x排放量的变化状况.因此,本文利用OMI NO_2柱浓度评估"十二五"期间及"十三五"初期我国NO_x排放量的变化状况,结果表明,"十二五"期间我国NO_2柱浓度降幅为24.98%,NO_x减排取得显著成效."十三五"初期,2016年全国NO_2柱浓度相比2015年下降3.18%,NO_x排放量继续下降.     

成渝地区典型城市O3污染对人为源前体物排放敏感性模拟研究

以2019年3—4月臭氧（O₃）污染小高峰为例，应用空气质量模型CAMx-DDM法分析了成渝地区O₃浓度对人为源前体物排放敏感性，并用2020年"新冠"疫情防控及生产恢复导致的污染排放同比变化情景进行模拟验证.模拟结果表明成渝地区O₃对NO_x的敏感性为负、对VOCs的敏感性为正，其中，重庆市主城区、主城区以西地区、川南城市群和成都平原西部地区敏感性较高，与其自身污染排放源分布密集有关.以典型城市重庆市主城区为例，2019年3—4月O₃小时浓度对NO_x和VOCs的敏感性平均值分别为-19.14 μg·m^-3和7.25 μg·m^-3，两者表现出相反的日变化规律，且主要受到本地及周边区域的影响，模拟结果显示在所有区域VOCs排放均削减25%的情况下，3月和4月月均O₃日最大8 h浓度分别下降2.62 μg·m^-3和3.59 μg·m^-3.敏感性模拟得到2020年3月四川省和重庆市NO_x排放量同比下降8.00%和22.40%，VOCs同比下降1.00%和7.92%；4月NO_x排放量同比上升5.00%和9.50%，四川省VOCs同比持平，重庆市上升3.63%，与同期"新冠"疫情防控及生产恢复导致的实际排放情况非常一致.