夏季长三角地区臭氧非线性响应曲面模型的建立及应用

2013年8月上旬,长三角地区发生了一次大范围高浓度臭氧污染事件.本研究基于WRF-CMAQ空气质量模型系统,结合长三角地区大气污染物排放清单,构建了臭氧与其前体物之间的非线性响应曲面模型(Response surface modeling,RSM).基于RSM探讨了长三角地区O_3化学的敏感性特征,分析了上海市O_3的来源并预测不同情景下O_3的变化,提出O_3污染的最优控制方案.研究结果表明,长三角地区夏季O3主控因素区域差别较大,上海环科院、杭州卧龙桥、南京玄武湖等城区点位属于VOC控制型;徐州铜山、合肥肥西、丽水青田等郊区属于NOx控制型.O_3的敏感性特征在不同浓度水平下也呈现较大差异,随着O_3浓度水平的升高,各地区NOx敏感性均有所增加.从区域来源来看,远距离传输对平日上海O_3贡献较大,占50%以上;而在O_3污染日,本地及区域贡献为72.1%,而远距离传输贡献下降至27.9%.快速预测了110组减排情景,表明在本地及区域前体物均减排70%的情况下,2013年8月上海O_3浓度能完全达标.     

固定源氮氧化物排放及控制技术应用

固定源是氮氧化物排放的一个主要来源.通过对主要固定源氮氧化物生成机理及现有的排放控制技术进行论述,分析我国固定源氮氧化物排放的实际情况,提出我国固定源氮氧化物排放控制还处于起步阶段,氮氧化物排放标准相对宽松,氮氧化物排放控制技术有待进一步普及,并提出固定源氮氧化物排放治理的一些建议.     

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.     

北京市燃煤的空气质量影响及其控制研究

建立了2005年北京市燃煤污染源排放清单,利用MM5-CMAQ模型计算了各区县各行业燃煤对北京市空气质量的影响。研究表明,2005年1月北京市燃煤源对各监测站点SO_2浓度的贡献在70%以上,对PM_(10)和NO_x浓度的贡献约为20%～40%和10%～30%;7月本地燃煤源对SO_2浓度的贡献在40%～50%左右。1月采暖锅炉对空气质量影响最大,占50%～70%;7月电厂的影响最大。依据北京市奥运空气质量保障方案以及"十一五"期间能源规划,建立了2010年燃煤污染源大气排放的规划情景,并模拟了各规划措施对大气质量的改善效果。通过实施电厂脱硫脱硝除尘、炼焦工业停产、钢铁行业和水泥行业搬迁减产、供热锅炉改造、平房用煤改造等措施,与2005年相比,SO_2平均浓度下降30%左右,NO_x和PM_(10)浓度的下降幅度15%。     

电厂NO_x控制政策与技术：美国的经验及对我国的启示

我国NOx排放的快速增长导致其环境和生态影响日益加剧,已经引起全球关注,但是现行的NOx污染控制技术和政策远远落后于实际需求。为减少酸雨、臭氧和颗粒物带来的环境问题,美国采取排放控制和排污交易等方式削减了燃煤电厂的NOx排放。系统分析了美国NOx污染控制法规、标准、规划和控制技术应用情况,总结了其NOx控制的成功经验,进一步提出了符合我国国情的NOx控制对策和技术选择。     

中国能源相关的氮氧化物排放现状与发展趋势分析

基于能源相关部门的活动水平和排放因子,建立了2000年和2005年中国分行业的氮氧化物(NOx)排放清单.基于能源预测,分析了在不同NOx控制方案下2010-2030年中国NOx的排放趋势.结果表明.我国2000年和2005年的NOx排放量分别为12.1×106t和19.1×106t;到2030年.基准情景下中国NOx排放量将达到35.4 ×106t,而在政策情景下,其排放总量可能控制在24.6×106-20.4×106t之间.     

1994～2006年中国人为源大气氨排放时空分布

大气中的氨对酸沉降、区域细粒子、水体富营养化等重要环节问题都有直接或间接的影响.对我国人为源大气氨排放进行估算可以为酸沉降和区域细粒子污染控制对策的制定提供依据.利用排放因子法,基于牲畜养殖、化肥施用、化工生产、人体呼吸排汗和排泄等部门的排放因子和分省活动水平,建立了1994～2006年我国分省分部门的大气氨排放清单,分析了其历史变化趋势和地理分布特征.2006年,全国大气氨排放量从1994年的11.06Mt增长到16.07Mt.其中,牲畜养殖、化肥施用、化工生产、人呼吸排汗和排泄的氨排放分别从1994年的4.47、5.94、0.09、0.59Mt增长到2006年的6.61、8.68、0.14、0.65Mt.牲畜养殖和化肥施用是最主要的氨排放源,分别贡献了2006年氨排放总量的40.79%和53.53%.2006年,全国平均的氨排放强度为1.67t·km-2,但是全国大气氨排放量的地理分布很不均衡,河南、山东、四川、河北、江苏等省的排放量分别为11.0%、9.7%、6.9%、6.7%、6.6%,共占全国总排放量的40.82%.     

中国人为源VOC排放清单不确定性研究

针对采用"排放因子法"构建的中国人为源VOC排放清单,开展了不确定性研究工作.基于排放清单输入信息的准确性和可靠性,构建了活动水平和排放因子的不确定度评估系统,获得了清单输入信息概率密度分布函数.利用Monte Carlo模型将输入信息的不确定度传递到清单的输出值,计算了2005年我国人为源VOC排放概率密度分布函数....     

特种污染物排放源强反演及可视化分析工具研发及Hg2+分析示例

研发了特种污染物排放源强反演及可视化分析工具,集成利用了WRF气象预报结果及HYSPLIT前向轨迹规划外场监测点,调用CALPUFF模型基于监测数据和对应气象条件快速反算源强并模拟得到排放影响范围,并使用开源GIS平台进行可视化分析.同时,选取大气背景浓度极低的活性气态汞(Hg~(2+))为目标,以李坑垃圾焚烧厂不稳定Hg~(2+)排放为监测主体.结果表明,基于下风向监测数据反演的源强与实测的烟气Hg~(2+)含量有着较好的一致性(R~2=0.801).该工具可作为特种大气污染事故应急辅助决策新手段,提供包含非稳态排放源强、污染扩散影响范围等信息在内的关键依据.     

基于曲面响应建模的PM2.5可控人为源贡献解析

以东莞市PM_(2.5)重污染月份为例,使用强力法(Brute Force)和RSM/CMAQ曲面响应模型法分别解析了珠三角地区人为源排放对东莞PM_(2.5)的贡献,以及区域传输的可控人为源SO_2、NO_x和一次颗粒物(PM)在不同控制比例下(25%、50%、75%和100%)对东莞PM_(2.5)的累积浓度贡献.强力法研究结果表明,2014年1月珠三角地区人为源二次转化对东莞市PM_(2.5)的贡献(约58.10%)大于一次PM排放贡献(约41.90%),其中,人为源NH_3排放贡献最大,约占总量的21.66%.RSM/CMAQ动态源贡献结果显示,东莞市PM_(2.5)的人为可控源排放贡献(SO_2、NO_x和一次PM)占比为82.17%,受本地排放影响较大,且叠加区域排放的影响;一次PM减排对PM_(2.5)环境浓度的贡献高于仅减排SO_2和NO_x.在减排比例较低时,一次PM减排可有效削减东莞市PM_(2.5)浓度;随控制比例加大,二次前体物(SO_2和NO_x)减排对东莞市PM_(2.5)浓度削减率的影响加大.进一步使用HYSPLIT模式和轨迹聚类分析方法研究了2014年1月东莞市PM_(2.5)污染传输过程.结果显示,该时段共有6条长、短距离污染传输路径,污染物主要来自东莞市东、东北及东南方向,途经其上风向区域(惠州、深圳和广州等)传输至东莞;惠州是各主导上风向出现频率最高的城市,因而其区域传输对东莞PM_(2.5)的贡献也较大,深圳次之.