北京及周边地区大气污染数值模拟研究

北京周边地区污染源对北京市区大气环境的影响不可忽视.利用区域大气污染模式,系统模拟分析2002-08-17T09:00-2002-08-29T08:00污染传输过程;选择典型污染时段,结合气象资料进行比较分析,计算各时段周边地区和北京自身大气污染物对北京大气环境污染的贡献和贡献率;进一步证实了在大气条件有利于污染物输送的背景下,周边地区污染源的中远距离输送对北京大气环境质量的影响不可忽略.研究表明:有特殊天气背景时,即研究区域在西南风气流场的控制之下,周边地区污染源对北京的贡献比北京自身的大;没有特殊天气时,北京自身的贡献大于周边地区对其的贡献.      

北京及周边地区一次典型大气污染过程的模拟分析

利用区域中尺度大气数值预报模式(MM5)和美国国家海洋和大气局(NOAA) 后向轨迹模式(HYSPLIT-4),对2002年10月7 —13日发生在北京及周边地区的典型大气污染过程进行了模拟与分析,揭示了该污染过程的形成机理和生消过程.结果表明:该污染过程具有区域性特征,是由本地污染源和外来污染源在特殊的气象条件下共同造成的混合型污染.HYSPLIT气流来向轨迹分析表明,北京周边地区的污染对北京有显著影响,南部周边城市污染物外源的输入是造成北京地区重污染的主要原因.      

淄博市大气污染特征模型模拟及环境容量估算

为在我国构建基于"浓度控制、总量控制、质量控制"相结合的大气污染防治新模式,结合国家《重点区域大气污染防治规划(2011-2015年)》及《淄博市环境保护"十二五"规划》的编制工作,利用CALPUFF空气质量模型模拟了淄博市及其周边地区大气污染特征,并基于模型模拟结果采用多目标线性优化方法估算了淄博市SO2、NOx、PM10这3项污染物的环境容量.研究表明,淄博市大气污染受外来污染源影响大,外来污染源对淄博全市SO2、NO2、PM10年均浓度贡献率分别达26.34%、21.23%、14.58%.淄博市各区县之间存在显著的相互影响关系,其中周边区县对张店中心城区的SO2、NO2、PM10年均浓度贡献率分别为35.96%、43.17%、17.69%.淄博市不同区县的空间敏感性差异较大,其中周村区、桓台县、张店区、淄川区单位污染物排放量对城市空气质量的综合影响明显大于其它区县.淄博市要达到《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)的要求,SO2、NOx、PM10的环境容量分别仅为8.03×104、19.16×104、3.21×104t.因此,在山东半岛实施区域大气污染联防联控是确保淄博市空气质量达标的必要途径.     

京津冀及周边地区区域贸易隐含二氧化硫排放

京津冀及周边地区(包括北京、天津、河北、山东、山西和河南)是我国大气污染重点控制区域,厘清这一地区内部各省各行业之间贸易隐含污染物排放是加强区域产业协作、推进区域大气污染联防联控的重要前提.本研究以二氧化硫(SO_2)为对象,结合自下而上排放清单与中国多区域投入产出(MRIO)模型,估算了2012年京津冀及周边地区各省(直辖市)和各行业之间的贸易隐含污染排放,并基于产业链分析了区域贸易对重点行业SO_2的排放贡献,识别了主导排放的区域贸易产业链.研究结果表明,在京津冀及周边地区六省市之间,河北和山西是主要隐含排放输出区域,北京和天津是主要的隐含排放输入区域.京津冀及周边地区SO_2排放主要来源于能源动力行业、金属冶炼和制品制造业、非金属矿物制品和化学工业,而装备制造业、建筑业和服务业是拉动四类重点行业SO_2排放的主要产业.进一步分析六省市内部排放与区域产业链之间的关系发现,山西省是主要的能源消费SO_2排放输出区域;河北省是主要的金属冶炼和金属制品隐含排放输出区域;河北和河南是主要的非金属矿物制品隐含排放输出区域;山西是主要的石化与化工隐含排放输出区域.以上结果有助于理解京津冀及周边地区大气污染排放与产业结构的关系,为制定区域环境管理政策,优化区域产业结构提供支撑.     

华北区域大气污染过程中天气型和输送路径分析

以2003年10月2—12日一次大气污染过程为例,分析华北区域大气污染过程中主要天气型及污染物输送路径.结果表明:区域内大部分城市API上升阶段,以西南输送路径为主;API下降阶段,受纬向锋区影响,以东北气流为主,污染物从北向南扩散,区域内各城市空气质量好转.统计2003年9—12月7次大气污染过程发现,当华北地区为大尺度高气压控制时,若高压中心位于山西南部,河北为弱的低气压区(地形槽)时,将导致西南风气流盛行该区域.受地形和天气型控制,西南方向的输送通道是引起北京大气污染过程的主要通道.      

打赢黄标车淘汰攻坚战

<正>"2015年应深入实施大气污染防治行动计划,实行区域联防联控;要推广新能源汽车,治理机动车尾气,提高油品标准和质量;2005年底前注册营运的黄标车要全部淘汰。"——李克强总理在十二届全国人民代表大会第三次会议的讲话据环境保护部在2014年发布的《2013年中国机动车污染防治年报》(以下简称《年报》)显示,我国机动车保有量约为2.32亿辆。相关研究也表明,我国机动车年销量超过2000万辆,是世界汽车产销量第一大国。然而据近年的城市污染源解析结果显示,北京、上海大气污染机动车尾气排放对PM2.5的贡献分别达到31.1%和25.8%,成为城市大气污染的重要来源之一。     

内河多点分散码头大气污染叠加影响特征

港口码头大气污染主要为扬尘污染,包括装卸扬尘、道路扬尘、料堆扬尘和裸土扬尘.单个码头和多个分散码头扬尘大气污染在区域特征上具有较大的差异性.以山东济宁港为例,探讨内河港口多点、分散码头的大气面源污染叠加影响,以期为系统评价港口大气污染提供技术支撑.研究表明,内河港口的码头源强小、分布散,对区域空气环境质量总体影响有限,但对港区分布区域的几何中心位置叠加影响最为严重.在不考虑大范围高空气象条件差异和变化时,ADMS模型在预测较大范围内多个污染源的叠加影响方面仍具有较好的适用性.     

京津冀区域PM2.5污染相互输送特征

基于CAMx-PSAT空气质量模型,对2015年京津冀区域PM_(2.5)污染及相互输送特征进行定量模拟,建立了京津冀13个城市的PM_(2.5)传输矩阵.结果表明,在年均尺度上京津冀区域PM_(2.5)以本地污染源贡献为主(21.49%~68.74%),传输贡献为辅,其中区域内传输贡献约为13.31%~54.62%,区外贡献约为13.32%~45.02%.PM_(2.5)传输特征呈现显著的时空差异性,区域中部城市唐山、北京、天津、保定和石家庄PM_(2.5)受本地贡献主导,在冬季尤其明显,而受传输影响较大的城市多分布在区域边界且在南部集中.区内作为汇的城市有廊坊、衡水、承德、秦皇岛和邢台,作为源的城市有天津、沧州、唐山、北京、石家庄和邯郸,张家口和保定对区内城市输出和受区内输入基本持平.典型城市分析证明城市间PM_(2.5)污染交互影响,北京与廊坊、保定、承德、天津和沧州等城市之间,天津与廊坊、唐山、北京、沧州和保定等城市之间,石家庄与邢台、衡水、保定、邯郸和廊坊之间均存在显著的PM_(2.5)相互输送.     

基于产业结构的区域水环境承载力优化方法与例证

以人口数量和地区生产总值最大化为优化目标,以水资源可利用量、水环境容量和经济社会发展为约束,构建了包括产业结构、种植业结构和养殖业结构等要素的区域水环境承载力优化模型,为以种植业与养殖业为主要污染源地区的水环境承载力调控提供方法,丰富水环境承载力调控的方法体系.以承德市为例进行实证研究,结果表明,(1)在经济发展调控与污染控制不同情景方案下,研究区可承载的人口与产业规模可分别提升2.6%～29.5%和18.5%～31.8%,表明产业优化和污染控制水平对区域水环境承载力具有重要影响,研究区尚有人口和经济增长空间;(2)控制经济社会发展速度,特别是优化农业种植结构、减少畜禽养殖规模是提高研究区水环境承载力的关键,农业种植结构和养殖结构是区域水环境承载力的敏感指标;(3)在水环境承载力约束下,污染控制指标如城镇生活污水处理率等存在下限阈值,表明研究区污染控制水平对水环境承载力具有短板效应.     

基于ADMS-Urban的大气污染浓度贡献率分析

采用ADMS-Urban模型,通过参数校正,建立了区域大气污染物扩散分布模拟模型,用于模拟某重工业区的大气污染扩散。模型计算各类主要污染源对控制点SO2、PM10环境空气浓度的贡献率,模拟中对各类污染源按有组织和无组织进行了区分。结果表明:经校正ADMS-Urban模型可以准确地计算出大气污染浓度贡献率,从而为制订工业区大气污染削减方案提供依据。     

奥运时段北京及近周边区域空气污染观测与比对分析

为研究奥运时段北京与近周边区域空气质量的相互影响,评价区域污染源协同减排对奥运时段北京空气质量的作用,寻求北京空气污染预警的有效途径,2008-06-01～2008-10-03在北京奥运村以及近周边的河北涿州、廊坊、香河、燕郊进行了空气污染联网观测.结果表明,夏秋季节北京和近周边首要污染物均为颗粒物,北京和周边可吸入颗粒物(PM10)平均质量浓度分别为(114±66)μg/m3和(128±59)μg/m3;细粒子(PM2.5)质量浓度则分别为(77±47)μg/m3和(81±51)μg/m3;臭氧质量浓度小时最大值的平均分别为(164±52)μg/m3和(165±55)μg/m3;NOx分别为(58±23)μg/m3和(25±14)μg/m3.相对于6月,奥运会时段(8月8日～8月24日)北京地区PM10、PM2.5、O3、NOx的浓度分别下降69%、62%、18%和41%,残奥会时段(9月6日～9月17日)PM10、PM2.5、O3、NOx的浓度分别下降56%、49%、17%和16%.北京大气中细粒子浓度受周边影响严重,而NOx有向周边扩散的潜势,夏季臭氧则表现出区域污染的特征.结合气象要素分析表明,近周边区域联网观测,有助于北京空气质量预警研究,并可为区域协同防控空气污染提供科学支撑.     

山西省农村地区燃煤采暖情况入户调查及排污量估算

目前对北方农村地区燃煤采暖情况的调查研究主要集中在北京及其周边地区,尚缺少不同气候条件、不同经济水平下的更大范围的样本.为了系统掌握山西全省的农村燃煤采暖情况,并为北方同类地区提供参考,考虑不同地区冬季气温及年采暖期的差异,采用随机分层抽样方法,对山西省农村地区2015年燃煤采暖的情况进行了抽样调查,对全省燃煤采暖的燃煤量以及大气污染物排放量进行了估算.调查共在8市10县获得有效样本394个.结果显示:山西省燃煤采暖的农户约占89.3%,户均采暖燃煤量3.4 t/a;冬季气温对户均采暖燃煤量有显著影响,晋北严寒地区户均采暖燃煤量可达4.4 t/a,而在晋南等相对温暖地区户均采暖燃煤量仅是其57%.在同一地区,家庭经济条件会影响所选择的采暖器具,进而影响采暖燃煤量,经济条件较好的家庭选择土暖气,户均燃煤量是选择暖炕加小煤炉采暖家庭的2.3倍.估算2014—2015年采暖期山西省农村采暖燃煤约1 297.8×104 t,PM、PM_2.5、SO₂、NO_x、BC、OC、CO约分别排放13.0×104、9.1×104、19.9×104、2.1×104、4.1×104、5.6×104、123.3×104 t.研究显示,山西省单位面积采暖燃煤量约是北京、河北等同类地区的1/3,考虑到山西省经济条件较差,建议对城中村、城边村采暖实施煤改气、煤改电,其他地区则主要通过增强建筑的保温性,使用低硫煤等措施减少农村采暖燃煤排污.      

北京及周边地区夏季大气颗粒物区域污染特征

本地排放和区域传输共同影响着北京及周边地区的空气质量.2007年8月在北京清华大学、密云水库、河北任丘和内蒙古商都采集颗粒物样品并获得了PM_2.5质量浓度和TSP中22种无机元素的时空分布特征. 4个观测点PM_2.5质量浓度高低顺序为任丘>清华>密云>商都.二次污染元素S和一次污染元素Zn、Pb、Cu、As、Sb、Ni、Cd、In、Se在任丘的PM中含量最高,表明该观测点受人为源影响最为显著,其较弱的日变化幅度表明高浓度PM主要由本地源贡献;商都地区污染元素浓度随时间变化波动最为剧烈,受气象条件导致的传输影响较大;清华和密云的S、Pb、Cd、In、As、Zn的相关系数均大于0.70,其来源具有一定相似性;在锯齿型污染过程的开始和结束,密云各元素浓度值达到和区域背景点商都观测期间最低值相近的水平,表明密云可以表征西北洁净空气的区域特征; PM峰值阶段,整个地区高浓度硫酸盐的均匀分布（约10 μg/m³）证实了锯齿型区域污染的二次性本质.结合元素富集因子的不同分布特征讨论了各地区PM的可能来源及相互影响     

晋东南地区冬季PM2.5污染输送路径分析

利用2017~2019年晋城市和长治市冬季PM_2.5逐时浓度资料、地面风场数据等,结合HYSPLIT轨迹模型和中尺度数值模式WRFV4.2分析了晋东南地区冬季PM_2.5污染的特征和传输特点.结果表明,晋城市冬季PM_2.5污染程度高于长治市.受地形影响,晋城市地面盛行偏南风、偏北风和西北风,污染方向主要为偏南风和偏北风;长治市近地面盛行偏南风,该风向污染频率最高.影响晋城市和长治市污染的潜在源区主要分布在偏西、东北和东南方向,偏西气流来自陕西省中部,东北气流来自河北省西南部,东南气流来自河南省中东部.污染经过晋东南地区主要影响山西省中南部和北京南部.通过数值模拟流场,结合潜在源区和影响区域的分析结果,在均压场或高压后部的天气形势下,晋东南地区污染输送路径包括来自东北方向（河北省西南部一带）的气流,沿长治市东北部的滏口陉向晋东南地区输送污染物及沿太行山东麓向南在晋豫交界处的太行陉发生转折向晋东南地区输送污染物;来自东南方向（河南北部及东部）的气流输送和来自偏西方向（陕西中南部）的气流输送.污染物经过晋东南地区向北输送至山西省中南部,部分经过山西省中东部的井陉输送至北京南部.     

北京2011年10月连续重污染过程气团光化学性质研究

于2011年10月份对北京市大气痕量气体、颗粒物及单颗粒组成进行了观测,分析了观测期间各项污染物的关系、单颗粒物物理化学特征及气团光学性质,并结合后向气流轨迹分析了污染物来源.结果显示,2011年10月份存在3次明显的重污染过程:第1次过程区域性特征明显,气团光化学年龄较长,主要来源于河北省和山西省交界处;第2次过程呈区域与局地性叠加特征,气团光化学年龄开始呈现缩短趋势,气团主要来源于河北省;第3次过程中局地特征较明显,气团光化学年龄较短,主要来源于京津及河北省中北部.     

Sensitivity analysis of surface ozone to emission controls in Beijing and its neighboring area during the 2008 Olympic Games

The regional air quality modeling system RAMS (Regional Atmospheric Modeling System)-CMAQ (Community Multi-scale Air Quality modeling system) is applied to analyze temporal and spatial variations in surface ozone concentration over Beijing and its surrounding region from July to October 2008. Comparison of simulated and observed meteorological elements and concentration of nitrogen oxides (NOx) and ozone at one urban site and three rural sites during Olympic Games show that model can generally reproduce the main observed feature of wind, temperature and ozone, but NOx concentration is overestimated. Although ozone concentration decreased during Olympics, high ozone episodes occurred on 24 July and 24 August with concentration of 360 and 245 μg/m³ at Aoyuncun site, respectively. The analysis of sensitive test, with and without emission controls, shows that emission controls could reduce ozone concentration in the afternoon when ozone concentration was highest but increase it at night and in the morning. The evolution of the weather system during the ozone episodes (24 July and 24 August) indicates that hot and dry air and a stable weak pressure field intensified the production of ozone and allowed it to accumulate. Process analysis at the urban site and rural site shows that under favorable weather condition on 24 August, horizontal transport was the main contributor of the rural place and the pollution from the higher layer would be transported to the surface layer. On 24 July, as the wind velocity was smaller, the impact of transport on the rural place was not obvious.     

Impact of emission control on regional air quality: An observational study of air pollutants before, during and after the Beijing Olympic Games

An observational study on trace gases and PM2.5 was conducted at three sites in and around Beijing, during the Olympic season from 2007 to 2009. Air quality improved significantly during the Olympic Games due to the special emission control measures. However, concentrations of the primary pollutants and PM were found to have risen significantly after the Games. Although the major O3 precursors （NOx and VOCs） were well controlled during the Olympic season, O3 was still found to be the highest in 2008, based on the data of ground-based observation. All this information suggests that while control of regional emissions for the Beijing Olympic Games did improved the air quality in Beijing, more efforts will be needed for the continuous improvement of regional air quality, especially for significant reductions of O3 and fine particulate pollution, and not only in Beijing, but also in the B eijing-Tianjin-Hebei region.     

太原市秋冬季大气污染特征和输送路径及潜在源区分析

采用环境空气质量指数(AQI)统计分析了2014～2018年太原市全年及秋冬季污染特征,并采用HYSPLIT后向轨迹模型计算了2014～2017年秋冬季逐时后向轨迹,结合太原市AQI,通过聚类分析、潜在源贡献因子和浓度权重轨迹方法对影响太原市的污染物输送路径和潜在源区进行了分析.结果表明,太原市污染状况不容乐观,太原市2014～2018年全年优良天数波动较大,尤其近两年从64%下降到不足50%;然而秋冬季优良天数稳步上升,2018年超过50%,空气质量有好转趋势.污染类型可能发生变化,全年及秋冬季PM_(2.5)为首要污染物的污染天数下降显著,PM_(10)为首要污染物的天数上升明显.聚类分析2014～2017年秋冬季太原的后向轨迹,53%的气团来自偏西方向,21%来自西北方向,12%来自西南方向,14%来自偏东方向,其中西南方向轨迹是外来污染物输送进入太原的主要轨迹,对太原空气质量有显著影响.PSCF和CWT分析表明,影响太原空气质量的重要潜在源区主要位于汾渭平原的陕西汉中、西安和山西的吕梁、临汾等地.建立汾渭平原及其周边区域联防联控机制对控制区域污染有着重要意义.     

河南省一次PM2.5污染过程区域性影响数值模拟

为了研究区域输送对河南省PM_2.5重污染的影响,利用中国科学院大气物理研究所自主研发的NAQPMS(嵌套网格空气质量预报)模式模拟了河南省2014年1月12─19日的一次污染事件. 污染期间,河南省所有城市ρ(PM_2.5)小时均值最大值均超过250 μg/m3,达到了严重污染水平. 利用基于NAQPMS的污染源来源追踪方法评估了本地排放和区域输送的影响. 结果表明:研究期间,本地排放和区域输送对河南省ρ(PM_2.5)的平均贡献率分别达到了50.6%和49.4%. 在区域输送方面,安徽省对河南省ρ(PM_2.5)的贡献率(10.0%)最高,山西省(9.2%)、陕西省(8.5%)次之,河北省(仅2.1%)最低. 分地区来看,河南省中部地区以本省累积(贡献率为61.4%,下同)为主,东部地区以安徽省(30.4%)输送为主,南部地区以本省累积(45.1%)、湖北省(14.1%)及安徽省 (13.7%)输送为主,西部地区以陕西省(35.4%)输送为主,北部地区则主要以本省累积(58.1%)及山西省(20.7%)输送为主. 研究表明,尽管河南省各地区同时出现高污染,但其来源不同,有必要采取区域联防联控措施.