京津冀地区主要排放源减排对PM2.5污染改善贡献评估

研究选取2012年1月和7月作为冬夏两季代表时段,利用CMAQ/2D-VBS模型分析了冬夏两季京津冀地区主要排放源减排30%对改善区域PM_(2.5)污染的效果.结果表明,工业源对PM_(2.5)污染的贡献最大,其次是民用源,但工业源单位减排量贡献低于民用源,交通源和电厂源的整体贡献和单位减排量贡献均较小.工业部门内贡献最大的为钢铁冶金行业,其次是水泥、工业锅炉、炼焦、石灰砖瓦和化工行业.与各部门各物种排放量的比较反映出各排放源贡献大小与其一次PM_(2.5)排放水平高度相关.因京津冀地区冬季NO_x减排对PM_(2.5)形成的促进作用,以及冬季较弱的大气垂直扩散作用,各排放源夏季减排比冬季普遍更有效,交通源、电厂源以及工业源中的水泥、工业锅炉和石灰砖瓦行业夏季减排效果相比冬季优势明显.民用源由于采暖季排放较高而冬季贡献更明显,农业源因秸秆开放燃烧量大,冬季单位减排量贡献十分显著.从同等幅度减排考虑,应将工业源作为控制重点,优先控制其一次PM_(2.5)排放,在部门内进一步重点控制钢铁冶金行业的NO_x和SO_2排放、水泥行业的夏季NO_x排放以及炼焦行业的SO_2和NMVOC排放.民用源排放应着重在冬季采暖期控制.     

浙江省火电行业主要污染物减排环境效益研究

利用美国环保局开发的新一代空气质量模式系统Models-3,对2010 年浙江省大气污染物进行数值模拟研究,并对SO₂、NO₂ 和PM₁₀ 等大气污染物浓度的模拟结果与监测结果进行了对比分析。结果表明,Models-3 系统能较好地反映浙江省的大气污染情况,模拟值与观测值的变化趋势具有较好的一致性,说明该模式能较好地进行大气污染物的分布特征和变化规律的研究。为定量分析电力行业多污染物协同控制与区域复合型大气污染之间的定量关系,评估不同控制情景下的环境质量效益,应用CMAQ 空气质量模型分别对2010 年基准排放情景和火电行业主要污染物(SO₂、NO_x 和烟尘)的三套减排控制情景,评价环境空气污染物SO₂、NO_x、PM_2.5 和PM₁₀ 状况进行模拟,评价污染物减排的环境效益。三套方案下PM_2.5 浓度下降比例分别为0.53%、0.55% 和0.57%,其中重点区域浓度下降比例分别为4.36%、4.38%和5.9%;PM₁₀ 浓度下降比例分别为0.40%、0.42% 和0.65%,重点区域下降比例分别为3.42%、5.82% 和8.16%;NO_x 浓度下降比例分别为12.4% 和13.3%,重点区域下降比例分别为13.8% 和16.9%;SO₂ 下降比例平均为11.24%,其中重点区域下降比例为14.4%。SO₂、NO_x 和烟(粉)尘协同减排对于浙江地区特别是重点区域的环境空气质量改善有着显著意义。     

我国东部沿海春季主要大气污染物垂直分布及来源模拟研究

利用2011年3月22日—4月26日在青岛沿海地区及青岛—济南—西安转场航测数据和CMAQ(4.7.1)模式分析了不同航次我国东部沿海春季大气污染物浓度的垂直分布。结果表明,模拟值与监测值有较好的一致性;污染物浓度呈现明显的空间分布特征和时间变化特征;垂直方向上污染物浓度随高度的增加呈下降趋势,污染物主要集中在3 000 m以下;水平方向上污染物浓度分布与污染源位置相对应,呈现出由城市边缘向城市中心推移递增的趋势及区域性特征。通过后向轨迹聚类及情景模拟分析发现,春季我国东部近海大气污染物主要来自山东省、京津冀、江苏省和辽宁省,且随着高度增加京津冀地区污染物的分担率及背景、边界条件对各受体点污染物贡献率逐渐升高。     

大连市酸雨来源的模拟研究

大连市酸雨的来源受外来地区输送的影响较大,利用CMAQ模型对大连市酸性物质的沉降进行定量模拟分析。结果表明,大连市本地源排放对空气质量的影响较大,但对酸性物质的沉降影响较小,对硫和氮的湿沉降的贡献仅在10%~20%之间。外来源中,山东污染物排放对大连市湿沉降的贡献占30%~40%,而辽宁其他区域的贡献仅10%左右。另外,在雨季5~8月,日本、朝鲜和韩国等境外污染物排放对大连市和周边地区湿沉降的贡献也不容忽视。     

基于CMAQ源同化反演方法的京津冀局地污染源动态变化特征模拟研究

利用\"Nudging\"源同化技术反演了京津冀地区2014年1、3、7、11月SO_2、NO_x的局地动态污染源,并分析其排放源强、特征及地理分布,对比其与初始源的差异,同时检验了反演源的模拟效果.结果表明,SO_2、NO_x污染源存在明显的季节变化,冬季或采暖期排放强度最大.由唐山、北京、天津、廊坊、保定、石家庄、邢台、邯郸构成东北-西南走向的带状污染物高排放区,最高排放中心主要集中在太行山、燕山山前区域,且排放具有典型的\"城市化\"特征,即各个城市市区及附近强度最大,周边郊县稍弱.与初始源模拟结果相比,采用反演源更能反映出污染物的时空变化特征,模拟值与实测值较接近,而且对于重污染过程亦具有较好的模拟效果.     

Implementation of a windblown dust parameterization into MODELS-3/CMAQ: Application to episodic PM events in the US/Mexico border

Windblown dust is known to impede visibility, deteriorate air quality and modify the radiation budget. Arid and semiarid areas with unpaved and unvegetated land cover are particularly prone to windblown dust, which is often attributed to high particulate matter (PM) pollution in such areas. Yet, windblown dust is poorly represented in existing regulatory air quality models. In a study by the authors on modeling episodic high PM events along the US/Mexico border using the state-of-the-art CMAQ/MM5/SMOKE air quality modeling system [Choi, Y.-J., Hyde, P., Fernando, H.J.S., 2006. Modeling of episodic particulate matter events using a 3D air quality model with fine grid: applications to a pair of cities in the US/Mexico border. Atmospheric Environment 40, 5181–5201], some of the observed PM₁₀ NAAQS exceedances were inferred as due to windblown dust, but the modeling system was incapable of dealing with time-dependent episodic dust entrainment during high wind periods. In this paper, a time-dependent entrainment parameterization for windblown dust is implemented in the CMAQ/MM5/SMOKE modeling system with the hope of improving PM predictions. An approach for realizing windblown dust emission flux for each grid cell over the study domain on an hourly basis, which accounts for the influence of factors such as soil moisture content, atmospheric stability and wind speed, is presented in detail. Comparison of model predictions with observational data taken at a pair of US/Mexico border towns shows a clear improvement of model performance upon implementation of the dust emission flux parameterization.     

成都市及周边地区严重臭氧污染过程成因分析

结合天气形势,地面观测资料和WRF-CMAQ模式,分析了2017年7月8～15日成都市一次罕见持续O₃污染过程的特征及成因,量化了各个物理化学过程对此次污染过程的相对贡献,并通过敏感性实验分析了四川盆地内O₃及其前体物的区域传输和本地光化学反应对此次污染过程的影响.结果表明,此次O₃持续污染过程主要是因为四川盆地内盛行偏东风,导致盆地东部城市群的O₃及其前体物经区域输送到成都及周边地区,加之成都市出现小风、气温升高等气象条件进而形成,属于典型的传输性爆发污染.持续污染形成的主要物理化学机制体现为日间气相化学过程贡献为稳定的正值,加之输送过程贡献出现爆发式升高,进而导致近地面O₃小时净增量迅速上升且高达50μg/（m³·h）,随之O₃浓度迅速响应,产生爆发式增长.此外,敏感性实验结果显示此次成都市O₃持续污染的形成受区域输送影响较受本地光化学反应影响更为明显.O₃污染爆发前上游地区高浓度O₃及其前体物沿流场输送并在成都及周边地区不断积累,导致日间O₃浓度不断升高.     

达州市城区环境空气质量变化趋势及CMAQ模型预报分析

利用Spearman秩相关系数法、污染日历图、浓度分析法和CMAQ预测模型研究了达州市城区2015-2019年空气质量状况.结果表明:2015-2019年,达州市城区O3浓度变化趋势为显著上升(P＜0.05),季度变化明显,8月易发生因O3超标导致的轻度污染状况;CO年均值变化趋势为显著降低(P＜0.05);NO2年均...     

缺失烟囱参数估算及其应用对空气质量模拟结果的改进

针对源清单中部分点源烟囱参数缺失而采用源排放模型SMOKE(Sparse Matrix Operator Kernel Emissions)默认的烟囱参数对空气质量模型模拟结果造成的不利影响,综合考虑气象观测数据、空气质量监测数据、源排放强度以及相关标准和规范对烟囱设计的要求,分别基于最大落地浓度法和基于统计方法对2009年珠三角地区源清单中缺失烟囱参数点源的烟囱参数进行了估算,并将估算烟囱参数用在WRF/SMOKE-PRD/CMAQ空气质量模型系统分析其对模型模拟的改善情况.相比于采用SMOKE默认烟囱参数,基于最大落地浓度估算烟囱参数对NO2、NOx、SO2、PM10及O3的模拟结果均具有一定改善作用,而基于统计方法估算烟囱参数仅对SO2、O3的模拟结果有所提高.结果表明,使用基于最大落地浓度法估算得到的烟囱参数更为合理,使污染物的垂直排放分配更加合理,可以应用于空气质量模型输入源清单中缺失烟囱参数点源的估算,从而一定程度上改善空气质量模型的模拟效果.     

2010年中国大气氮沉降特征分析

利用区域空气质量模式Models-3/CMAQ对我国2010年的氮沉降特征进行了模拟分析.结果表明,2010年我国氮沉降总量约为7.6′ 103Gg,化学组成上以NHx-N(包括NH3、NH4+中的氮)沉降为主,平均占到2/3以上.夏季氮沉降量最高,冬季最低.干沉降为氮沉降的主要途径(约占62%),主要为气态含氮污染物的贡献,湿沉降的氮则主要来自颗粒态的铵盐和硝酸盐.我国氮沉降的空间分布具有东高西低、地区间差异显著的特征,高沉降通量区域主要集中在华北平原、四川盆地、华中的中南部、两广以及东北部分地区.加强对氨排放的管理和控制,同时重视东部沿海的发达地区的氮氧化物排放,对减少氮沉降具有重要意义.