区域间大气污染物相互影响研究的新方法探讨

以气象模型输出的气象场和空气质量模型输出的污染物浓度场为基础,建立了"四维通量法",该方法采用微元法求解大气污染物的输送通量,首次提出了"闭合绘线法"来解决输送过程中最关键的方向问题. 四维通量法在时空维度上都可以进行伸缩,具有普遍适用性. 将该方法应用于研究广州周边地区 PM10和 O3对广州空气质量的影响,并与已有的工作进行对比分析,结果发现: 1、4、7、10 月份输进广州市的 PM10最大值分别是来自东面的 6. 9 t.h -1、南面的 5. 6 t.h -1、南面的 10. 6 t.h -1和北面的 7. 7 t.h -1; 1、4、7、10 月份输进广州市的 O3最大值分别是来自北面的 166.6 t.h -1、南面的 64. 1 t.h -1、南面的 105.6 t.h -1和东面的 256. 2 t.h -1; 在计算简化边界的情况下,四维通量法的计算结果无论从量级上还是从数值上都与前人的研究成果接近,可以预见在计算真实边界的情况下,四维通量法的计算结果将更加精确.     

珠三角SO_2污染区划及来源的定量研究

文章利用珠三角粤港空气质量监测网13个空气质量监测点2009年11月SO2监测浓度,通过聚类分析对珠三角SO2进行污染特征区划,最终选定该时段内3个核心关注区域,分别为广州中心城区、佛山江门片区、珠江口西侧片区。发现佛山江门片区的污染最为严重,其次是珠江口西侧片区。根据一定标准,选定11月23-27日为典型污染过程,11-16日为典型清洁时段。利用MM5-CALPUFF模式对这3个区域,在典型污染过程与清洁时段内的SO2平均浓度进行来源分析,发现在选定的模拟时段内,广州中心城区在污染过程中以本地污染为主(贡献率达62.47%),清洁时段则广州本地污染(49.43%)与东莞输送污染(40.27%)并重;佛山江门片区在污染过程和清洁时段均以外地输送污染(分别为65.06%和68.92%)为主,主要输入源地是广州和东莞;珠江口西侧片区在污染过程和清洁时段均是输送污染与本地污染并重(污染过程输送污染44.10%,本地污染51.83%;清洁时段输送污染50.25%,本地污染41.11%),其中污染过程中,输送污染的主要输入源地是深圳与东莞,清洁时段输送污染比重略大于本地污染,主要输入源地只有东莞。研究结果为控制及治理珠三角SO2源提供科学依据。     

基于区域传输矩阵和PM2.5达标约束的大气容量计算方法

大气环境容量是环保规划中的重要参考指标.为满足PM_(2.5)的达标,在传统的容量计算方法基础上,筛选不利气象年份,结合CAMx-PSAT模式计算的区域传输结果,优化广东省各城市的大气环境容量分配,并综合分析各城市超载情况,模拟容量情景下的PM_(2.5)浓度.结果表明,在全省各地市PM_(2.5)≤35μg·m-3的约束下,广东省SO2容量约为68万t;NOx约为135万t;NH3约为46万t;PM_(2.5)约为51万t.2014年广东省SO2排放超出容量10%,NOx超出12%,NH3超出9%,一次PM_(2.5)超出20%.污染物种超载数量较多的城市有广州、佛山、中山、清远.当实现容量情景时,全省PM_(2.5)年均浓度约在30μg·m-3,各城市年均值都达到国家空气质量二级标准.     

卫星遥感AOD反演地面细颗粒物浓度方法与效果

使用2015~2018年MODIS AOD产品融合地表气象资料反演了地面细颗粒物（PM_2.5）浓度,并以反演的PM_2.5浓度为依据,比较了地面PM_2.5观测资料的各种空间插值方法.结果表明：2015~2018年反演的PM_2.5平均浓度与地基观测平均浓度的R²达0.94;干季反演效果好于湿季,珠江三角洲反演效果好于非珠江三角洲地区,原因是湿季天气系统较不稳定,非珠江三角洲地区多山脉和秸秆燃烧,导致气溶胶标高、质量消光效率等假设误差较大.使用4种插值方法对地基观测的PM_2.5浓度进行插值,插值结果大致相当,反距离加权插值法较好,站点分布不均、部分区域站点密度小影响插值效果,建议在站点稀疏地区增加地面PM_2.5观测站点.     

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).     

大气环境分区管理:以广东省为例

从区域大气环境管理的角度出发,提出大气环境分区管理的理念.以广东省地区为例,利用空气质量数值模拟和卫星遥感反演分析相结合的方法,从气象要素模拟场、浓度要素模拟场和卫星图像解译中筛选出关键因子,形成大气环境管理分区指标体系,在此基础上,利用层次聚类分析法将广东省划分为严格控制区、持续改善区和协调发展区这3种大气环境管理分区类型.结果表明,广东省大气环境管理严格控制区、持续改善区和协调发展区分别占16.3%、28.0%和55.7%.严格控制区在珠三角、粤东、粤西和粤北所占的比例分别为27.9%、19.3%、4.4%和12.5%,区域内应实施最严格的大气环境管理政策以推动空气质量改善;持续改善区在珠三角、粤东、粤西和粤北所占的比例分别为34.4%、15.8%、7.8和34.5%,区域内应实施相对严格的大气环境管理政策以保障持续稳定达标;协调发展区在珠三角、粤东、粤西和粤北所占的比例分别为37.7%、64.9%、87.8%和53.0%,区域内应实施较为宽松的大气环境管理政策以保障相对良好的空气质量.总体而言,广东省大气环境管理压力主要集中在珠三角地区,粤北、粤东地区次之,粤西地区大气环境管理压力最小.     

北方强沙尘暴天气过程对广州空气质量影响的个例分析

2009年4月23—25日,我国内蒙古、甘肃、陕西等地区出现了1次强沙尘暴天气过程,沙尘暴产生的浮尘自北南下,于26日开始影响广州.期间,沙尘暴沿途城市的可吸入颗粒物(PM10)浓度先后升高.本文通过对广州4月27日—29日(浮尘时段)和5月12—14日(非浮尘时段)的空气颗粒物进行质量浓度分析,发现浮尘时段PM10的浓度均值为0.231mg·m-3,较非浮尘时段(0.103mg·m-3)大1倍.化学分析结果发现金属元素含量、金属元素富集因子、可溶性阴阳离子含量等在这两个时段也均存在显著差异.浮尘时段颗粒物中金属元素含量的总浓度为53.5μg·m-3,比非浮尘时段的总浓度(28.5μg·m-3)翻了近1倍.浮尘时段的Na、Ti、Zn、Cu、Cr浓度较非浮尘时段的增加幅度在0～100%之间,从富集因子来看,非浮尘时段均高于浮尘时段,说明污染源主要来自广州本地源;浮尘时段的K、Mg、Al、Fe、Mn、V、Co浓度较非浮尘时段的增幅在100%以上,其富集因子均高于非浮尘时段,说明污染源主要来自于外来源;而Ni、Pb、Cd3种元素浓度增幅为负值,说明沙尘携带这3种元素的量可以忽略,且冷空气的稀释作用使得它们在浮尘时段的富集系数远远低于非浮尘时段.另外,通过对水溶性离子的分析发现,浮尘天气时段空气颗粒物中各种水溶性阴阳离子含量都有所升高,但NH4+、NO3-、SO24-3种离子的质量浓度,无论在浮尘还是非浮尘时段,差别均不显著(均占约82%),说明这3种离子都是PM10中最主要的可溶性阴阳离子.并且从浮尘时段的气象场分析和后向轨迹计算表明,此次广州沙尘的源地来自内蒙地区.     

大气污染排放格局优化方法及案例

目前改善空气质量的方法包括末端治理、产业结构调整、能源结构调整以及交通结构调整等,鲜见大气排放空间格局优化的方法.因此,本研究团队基于自然环境、人体健康、污染物传输能力和气象扩散条件等多种因素,使用阈值、自然间断点分级和空间擦除等方法划定大气环境布局适宜区;并据此优化调整大气排放格局,实现空气质量改善;再以广东省为例,校验空气质量改善效益以及探讨大气环境分区对排放格局优化的引导应用.结果表明,广东省环境空气质量一类区面积占全省9%;人口密集区占3%;国控站点敏感区占15%;污染物积聚区占22%;大气环境布局适宜区占60%,主要分布在粤西.通过推动广东省非火电工业源移入大气环境布局适宜区,可以使全省PM_2.5平均改善4%,城市最大改善10%.排放格局优化是空气质量持续改善方法中的一种创新性辅助支撑技术,在实际应用中,可以结合能源与产业结构调整、污染控制技术提升和跨区域联合防控,综合制定最可行的空气质量改善方案.     

肇庆市一次典型污染天气的污染物来源解析

利用污染物及气象观测数据对肇庆市2018年12月17～23日大气污染过程进行了分析,采用了CMAQ-ISAM模型以及混合受体模型对本次大气污染来源进行了解析研究.结果表明,12月19～21日肇庆地区受近地面弱气压影响而形成的较为不利的污染物扩散条件,是肇庆大气污染过程的诱导因素;在本次污染发生前的清洁时段,肇庆污染主要来自于本地及清远,其贡献率分别为19. 2%和10. 7%,而受江西、湖南、湖北以及陕西等地的远距离污染物传输作用影响约为64. 5%;在污染时段,随着地面高气压场南移,肇庆地区受珠三角主要城市和粤东城市的区域传输贡献明显,肇庆、佛山、东莞、广州和惠州贡献率依次为25. 5%、14. 8%、9. 8%、9. 5%和5. 3%,河源、梅州、汕尾、揭阳、汕头和潮州这6个广东省东部城市贡献率共计13. 7%,而受福建、江西以及长江三角洲等地的远距离污染物传输作用影响约为32. 9%,且经过海上通道传输的污染物贡献更为显著.因此,输送到海面上的气溶胶颗粒经吸湿增长后回到陆地,是本次肇庆污染天气的主要成因之一.