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%.     

中国高分辨率近地面NO2浓度反演

通过分析2010年全国333个县级以上城市卫星遥感的NO2对流层年均柱浓度与地面实际观测浓度之间的相关性,发现两者具有一定的线性相关性(r=0.54,n=333),并建立了NO2"遥感柱浓度"与"地面观测浓度"之间的关联方程,通过该方程反演了中国0.125°分辨率近地面NO2污染分布特征。结果表明,全国近地面NO2浓度超过《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)要求的年均浓度二级标准(0.04 mg/m3)的区域约为5.95万平方千米,超标地区主要集中在华北平原、长三角地区、四川盆地和珠三角地区,这些地区NO2污染水平远高于333个城市的年平均值(0.028 mg/m3)。NO2污染极不平衡,以大中型城市为中心的区域污染特征显著。NO2人口加权浓度分析结果表明,NO2人口加权浓度高值区主要集中在能源消费量大、机动车保有量大及人口密集的地区,全国约5.7%的人口暴露在NO2超标区域。     

阴极负载不同催化剂对天然水体中沉积物微生物燃料电池运行特性的影响

考察了阴极负载Co₃O₄和MnOOH对天然水体中沉积物微生物燃料电池（SMFC）产电性能和SMFC对沉积物中有机质去除率的影响。实验结果表明,SMFC阴极负载Co₃O₄和MnOOH后,体系的输出电压由483 mV增大到549 mV和534 mV;相应体系的内阻由206 Ω显著降低到99 Ω和128 Ω,最大功率密度（Pmax）由3.3 mW/m²增大到9.1 mW/m²和6.6 mW/m²。此外,SMFC体系的电流密度与沉积物中烧失量（LOI）、易氧化有机质（ROOM）去除率呈线性关系,并且阴极负载Co₃O₄和MnOOH可以促进阳极沉积物中有机质的去除。     

青岛市人为源氨排放清单及分布特征

通过调查收集各类人为源氨排放活动水平数据,选取合适的排放因子,建立了青岛市2019年人为源氨排放清单,分析了青岛市人为源氨排放贡献特征及分布特征.结果表明,2019年青岛市人为源氨排放总量为28.33×10³ t,排放强度为2.51 t·km^-2.其中,畜禽养殖是青岛市最主要的排放源,占全市氨排放总量的比例高达77.80%,其次为农田生态系统和废弃物处理,氨排放量分别占全市总量的7.64%和6.87%.2019年,平度市和莱西市氨排放量较高,分别占青岛市氨排放总量的34.18%和26.23%,而市北区和莱西市排放强度较高,分别达到7.26 t·km^-2和4.74 t·km^-2.从空间分布上,氨排放量较高的镇街主要分布在青岛市北部和西北部,而排放强度较高的镇街则集中在青岛市市区中部和北部地区.     

基于CMAQ模型的随机响应曲面不确定性传递分析方法实现与评价

针对蒙特卡洛法在复杂环境模型进行不确定性传递分析时对计算机和时间资源需求巨大的缺点,本文引进快速高效的随机响应曲面法,并将其成功应用于CMAQ区域空气质量模型的不确定性传递分析,建立了基于CMAQ区域空气质量模型的不确定性分析概念框架.采用2阶和3阶随机响应曲面法,研究了排放清单不确定性对臭氧模拟结果的影响,并与1000次蒙特卡洛模拟结果进行对比.结果表明:3种模拟情景下臭氧浓度的均值几乎相同,模拟结果的概率分布曲线也基本一致,而采用随机响应曲面法可以极大节省模拟所需时间,提高计算效率,显示随机响应曲面法具有在复杂大气环境模型中进行不确定性传递分析的潜在价值.     

近地面PM_(2.5)浓度卫星反演研究进展

卫星反演近地面PM2.5浓度是大气科学研究的重要领域之一。本文从卫星AOD数据来源、反演算法和建立AOD-PM2.5反演模型等关键技术阐述了近地面PM2.5浓度卫星反演的研究进展以及存在的问题。针对数学统计法、物理订正法和耦合反演法,分别分析了三种方法的优缺点,并重点分析了物理订正法中的湿度订正和垂直订正技术。     

基于LHS-MC青岛市工业源VOCs排放清单及不确定性

采用自下而上法,逐一采集企业活动水平,抽样调查企业获取治理措施变量,使用优化后的排放系数法建立青岛市工业源VOCs排放清单,同时将MC和LHS方法联合,模拟单变量和多变量对VOCs清单不确定性影响.结果表明,2019年青岛市工业源VOCs排放总量为4.47万t （未优化排放系数法：3.11万t）,排放贡献较大行业依次为橡胶与塑料制品业、金属制品业、石油/煤炭及其他燃料加工业,占总量40.26%.多变量模拟的不确定性高于单变量,工艺过程源（-9.72%~230.51%）和溶剂使用源（-14.14%~122.77%） VOCs清单的不确定性明显高于燃烧源（-15.62%~36.41%）.影响VOCs清单不确定性的行业和主要因素为：化工、造纸和纺织（排放因子）;金属制品、汽车制造和化工（去除率和设施运行率）;石油加工和黑色金属冶炼（样本数少）.VOCs排放主要集中在：西海岸新区东部、大珠山北部、即墨区南部、城阳区北部、胶州市东北部、平度市建成区和莱西市东南部.