区域空气质量模拟中查表法的应用研究

在自行开发完善的区域空气质量模式系统RegSRRMS中应用查表法,模拟中国典型城市群对流层大气主要污染物的浓度变化,评估该方法在大气复合污染事件预测和控制中的有效性.首先,利用具有国际先进水平的空气质量模式WRF-CHEM中的化学模块建立了包含完善气相化学、气溶胶过程的箱模式WRFBOX.其次,利用WRFBOX进行化学反应敏感性分析,基于影响污染物的重要因子分别建立了臭氧(O3)及其前体物、无机盐气溶胶和二次有机气溶胶(SOA)查算表数据库,并检验其有效性.最后,将此查算表数据库引入RegSRRMS,建立简化的查表算法.利用直接耦合机制法和查表法对2000年3月珠三角地区污染个例中主要大气污染物浓度进行模拟.通过比较2种方法的模拟结果,显示查表法计算效率提高了57%,能够反映大气光化学反应的非线性特征、气溶胶及其前体物的平衡关系,具有高分辨率、高时效性,能够方便快捷地给出源和受体之间的响应关系,结果可靠.在区域空气质量模式中应用查表法有利于大气污染事件的快速预测以及大气污染控制的快速决策.     

街区建筑物对城市交通隧道废气排放的影响

采用大气边界层模式和随机游动扩散模式相连接的模拟方法,对上海市拟建的交通隧道排气口附近街道建筑物区域的气流分布和废气排放物浓度场进行了数值模拟分析,设计了6种方案,并按不同的废气排放形式,分别分析了街区的地面污染物质量浓度分布.结果表明,在建筑物存在的情况下,排风口造成的地面污染物质量浓度的最高值会很大,可达0.44 mg/m3,若换成排风塔,则为0.13 mg/m3; 没有建筑物的情况下,由排风口和排风塔造成的地面污染物最高质量浓度分别为0.11 mg/m3,0.4 mg/m3.当风速增大,质量浓度会降低,最大值分别从0.44 mg/m3降为0.2 mg/m3,和从0.13 mg/m3降为0.1mg/m3.分析表明,建筑物附近的气流特征对污染物扩散会起引导作用: 垂直方向上,导致污染物从高空被带入地面; 水平方向上,使得污染物在下风向堆积; 当风速增大时,地面污染物质量浓度值降低.同时研究表明,对排风塔污染物散布起主要作用的是水平方向的气流结构,而对排风口的污染物散布起主要作用的则是其附近建筑物的背风侧的气流下洗效应和水平流场,因此建筑物背风侧有可能成为重污染区.     

大连金州地区海陆风及热内边界层研究

根据大连金州2009年常规气象站资料分析大连金州地区海陆风变化特征,并用MM5V3模式模拟典型日的海陆风风场变化和热内边界层位温场结构变化,结果表明:海风和陆风出现的频率有明显的季节性变化。冬季陆风较多,春夏海风较多,春季、冬季易形成海陆风;海风起止时间夏季长冬季短,陆风起止时间秋冬季较夏季长;典型海陆风日中,海风造成陆地湿度变大,海风风速大于陆风风速;通过海风的数值模拟,海风由生成到成熟海岸吹向内陆其厚度可增厚到1 000 m以上,伸向内陆距离可到18.9 km;热内边界层向内陆呈舌状分布,海岸边界层高度在700 m之间,抛物面高度随着向内陆延伸的距离增加而升高。热内边界层最高达1 000 m。     

Seasonal and diurnal variations of atmospheric peroxyacetyl nitrate, peroxypropionyl nitrate, and carbon tetrachloride in Beijing

Atmospheric peroxyacetyl nitrate(PAN), peroxypropionyl nitrate(PPN), and carbon tetrachloride(CCl4) were measured from September 2010 to August 2011 in Beijing. PAN exhibited low values from mid-autumn to early spring(October to March) with monthly average concentrations ranging from 0.28 to 0.73 ppbV, and increased from early spring to summer(March to August), ranging from 1.37–3.79 ppbV. The monthly variation of PPN was similar to PAN, with low values(below detection limit to 0.18 ppbV) from mid-autumn to early spring, and a monthly maximum in September(1.14 ppbV). The monthly variation of CCl4was tightly related to the variation of temperature, exhibiting a minimum in winter(69.3 pptV) and a maximum of 180.6 pptV in summer. Due to weak solar intensity and short duration, PAN and O3showed no distinct diurnal patterns from morning to night during winter, whereas for other seasons, they both exhibited maximal values in the late afternoon(ca. 15:00 to 16:00 local time) and minimal values during early morning and midnight. Good linear correlations between PAN and PPN were found in autumn(R = 0.91), spring(R = 0.94), and summer(R = 0.81), with slopes of 0.130, 0.222, and 0.133, respectively, suggesting that anthropogenic hydrocarbons dominated the photochemical formation of PANs in Beijing. Positive correlation between PAN and O3 in summer with the low slopes( O3 / PAN) ranging from 9.92 to 18.0 indicated serious air pollution in Beijing, and strong negative correlation in winter reflected strong O3consumption by NO titration and less thermal decompositin of PAN.     

Characteristics of atmospheric particles and heavy metals in winter in Chang-Zhu-Tan city clusters, China

To understand the pollution characteristics of atmospheric particles and heavy metals in winter in Chang-Zhu-Tan city clusters, China, total suspended particulate(TSP) and PM10samples were collected in cities of Changsha, Zhuzhou and Xiangtan from December 2011 to January 2012, and heavy metals of Cd, Pb, Cr, and As were analyzed. It shows that the average TSP concentration in Changsha, Zhuzhou and Xiangtan were(183 ± 73),(201 ± 84) and(190 ± 66) μg/m3respectively, and the average PM10 were(171 ± 82),(178 ± 65) and(179 ± 55) μg/m3respectively. The lowest TSP and PM10concentrations occurred at the background Shaping site of Changsha. The average ratio of ρ(PM10)/ρ(TSP) was 91.9%, ranging from 81.3% to 98.9%. Concerning heavy metals, in TSP samples, the concentration of Cr, As, Cd and Pb were 28.8–56.5, 18.1–76.3, 3.9–26.1 and 148.0–460.9 ng/m3, respectively, while in PM10samples, were 16.4–42.1, 15.5–67.9, 3.3–22.2 and 127.9–389.3 ng/m3, respectively. The enrichment factor of Cd was the highest, followed by Pb and As, while that of Cr was the lowest.     

焦炉排放多环芳烃与人体健康风险评价研究

焦炉炼焦产生多环芳烃物质(PAHs)具有较强毒性和致癌作用,本研究以某大型钢铁企业焦炉为例,采用AERMOD扩散模式来预测分析焦炉排放PAHs共13种污染物在大气中迁移扩散情况,采用BREEZE Risk Analyst根据人体健康风险评价导则HHRAP计算评价范围内受体人群PAHs污染物致癌和危害指数,对焦炉排放PAHs的健康风险进行了定量评价.结果表明,应重点关注焦炉排放萘危害指数值影响(最大值为0.97).焦炉排放各污染物单因子致癌风险均小于1.0E-06,而综合考虑多环芳烃总致癌风险值最大达到2.65E-06,对当地居民的人体健康可能存在一定的影响.     

2012年春季京津冀地区一次沙尘暴天气过程中颗粒物的污染特征分析

本研究表征了2012年春季一次沙尘暴天气过程中京津冀地区大气可吸入颗粒物(PM10)的污染特征.借助PM10的水溶性元素、有机碳和元素碳的浓度,分析推断沙尘暴天气过程中矿物气溶胶对城市气溶胶污染的交汇叠加作用.使用中流量大气颗粒物采样器,于2012年4月1日～5月24日,在北京市西三环、天津空港经济区和张家口火车南站附近同时采集可吸入颗粒物(PM10),采用离子色谱和元素碳/有机碳分析仪分析获取其水溶性离子、元素碳和有机碳浓度.结果表明,采样期间北京、天津和张家口这3个采样点PM10质量浓度的日均值分别为233.82、279.64和238.13μg·m-3.4月27～29日,3个地区发生了沙尘暴天气,PM10质量浓度的最大日均值分别达755.54、831.32、582.82μg·m-3.沙尘暴期PM10的有机碳(OC)浓度、二次有机碳(SOC)/OC的比值、硝酸根(NO-3)和硫酸根(SO2-4)浓度均高于非沙尘暴期间.采用电荷平衡计算证明沙尘暴期间大气颗粒物表明呈碱性,说明外来沙尘暴与本地污染相互叠加,矿物元素改变了颗粒物表面的酸碱性,沙尘暴和有机物发生耦合,促进了二次有机物的转化.     

45~#钢在西双版纳大气环境下的腐蚀研究

目的研究西双版纳热带雨林地区大气环境下材料的初期腐蚀行为。方法使用45#碳钢在西双版纳大气环境下进行1年的大气暴露腐蚀试验,并利用质量损失分析、SEM、XRD和FTIR等技术,分析45#碳钢在西双版纳大气环境下暴露1年的腐蚀行为。结果 45#碳钢的腐蚀产物以γ-FeOOH,Fe(OH)3和Fe3O4为主,并有少量的α-FeOOH。结论西双版纳大气环境腐蚀性为C2级。在暴露1年的时间内,锈层化学稳定性随试验时间的延长逐渐增强,对基体的保护性逐渐加大。     

基于CALPUFF模型的漳州市大气环境容量研究

研究表明：CALPUFF模式是运用于广域的大气扩散模型,在区域范围较大的复杂地形条件下的应用具有突出的优势.利用CALPUFF大气扩散模型模拟漳州市2009年气象场和污染物浓度场,采用监测值对模拟结果进行验证表明模型的适用性;基于现状污染源,建立大气污染物传递系数矩阵,结合线性优化法测算了不同环境空气质量标准下漳州市大气环境容量.     

西安市PM_(2.5)污染源位置确定的模型应用研究

针对空气中PM2.5污染物的传播问题,以西安市的情况为实例,合理考虑风力等天气和季节因素的影响,建立能够刻画该地区PM2.5的发生和演变规律的有风高斯点源扩散数学模型,代入相关数据后,利用MATLAB软件求解出PM2.5污染源由一区扩散到另一区的浓度,最后由综合的各区总浓度得出PM2.5污染源的位置,并与该市实际检测到PM2.5数据进行对比分析。结果表明,确定的位置比较准确,该方法能为城市污染治理提供参考。