基于PM_(2.5)浓度达标约束和区域联防联控的河南省地级市大气环境容量研究

为研究以河南省为代表的受大气污染传输影响显著省份的大气环境容量,本文基于CMAQ模型,采用嵌套迭代模拟的方法,计算了在周边省份区域联防联控的前提下河南省PM_(2.5)浓度达标(GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准限值)时17个地级市SO_(2)、NO_(x)、一次PM_(2.5)和NH_(3)的大气环境容量.结果表明:①省外传输对河南省PM_(2.5)浓度的贡献率为50.29%,其中周边7个省份传输贡献率为36.19%,可见周边省份实施大气污染联防联控是河南省实现空气质量达标的必要条件.②在省级PM_(2.5)浓度达标时,河南省周边7个省份SO_(2)、NO_(x)、一次PM_(2.5)和NH_(3)的大气环境容量分别为279.07×10^(4)、465.61×10^(4)、172.67×10^(4)和182.96×10^(4)t,超载排放量分别为243.13×10^(4)、402.79×10^(4)、143.63×10^(4)和142.54×10^(4)t.③在区域联防联控的前提下,全省PM_(2.5)浓度达标时河南省17个地级市的SO_(2)、NO_(x)、一次PM_(2.5)和NH_(3)环境容量分别为23.48×10^(4)、52.40×10^(4)、22.74×10^(4)和32.17×10^(4)t,超载排放量分别为48.43×10^(4)、106.78×10^(4)、45.84×10^(4)和61.63×10^(4)t.④河南省东南部区域的SO_(2)和NO_(x)排放以及西北部区域的一次PM_(2.5)和NH_(3)排放会对全省PM_(2.5)浓度变化有显著贡献.研究显示,河南省PM_(2.5)浓度达标时,4种主要大气污染物的环境容量的最大值为52.40×10^(4)t,超载排放量的最大值为106.78×10^(4)t.为实现河南省PM_(2.5)浓度达标,河南省周边省份均需要实施大气污染联防联控,同时河南省需要加大对东南部区域的SO_(2)和NO_(x)排放以及西北部区域的一次PM_(2.5)和NH_(3)排放的管控.

京津冀平原区冬季大气环境容量变化:观测与预估

本文基于ERA5再分析数据,探究了京津冀地区冬季大气环境容量(Atmosphere Environmental Capacity,AEC)的时空变化特征以及相关影响因子。结果表明,冬季AEC在京津冀地区表现为西南部低,北部高的分布特征,其低值集中在平原区。京津冀平原区AEC变化与东亚冬季风、边界层高度、边界层内平均风速以及通风强度密切相关。东亚冬季风强、边界层高度高、边界层内平均风速大以及通风强度强,使得AEC偏高,反之亦然。进一步利用区域气候模式RegCM4对3个CMIP5全球气候模式的动力降尺度进行模拟,预估了京津冀平原区冬季AEC在RCP4.5和RCP8.5情景下的变化。结果显示,与1986—2005年相比,两种情景下京津冀平原区冬季AEC在21世纪中、末期都将下降,其中末期下降幅度高于中期、RCP8.5情景下的变化大于RCP4.5情景。上述变化与东亚冬季风减弱、东亚西风急流北移、边界层高度降低以及边界层内平均风速减小有关。

2015~2022年兰州市中心城区大气环境容量变化特征分析

本研究利用2015~2022年气象资料,对大气环境容量计算方法--A值法进行修正,计算出兰州市中心城区不同季节的A值为春季4.14×10^(4)km^(2)、夏季3.51×10^(4)km^(2)、秋季1.28×10^(4)km^(2)、冬季1.12×10^(4)km^(2)。运用修正A值法,考虑污染物的干、湿沉降清除量和化学转化清除量,计算兰州市中心城区6种大气污染物(O3、NO_(2)、CO、SO_(2)、PM2.5和PM10)在8年间四季变化量及大气环境容量,并对修正A值法的主要参数(风速、背景值浓度、干沉降速率和降水量)在±30%范围内进行调整,系统分析污染物的大气环境容量对各参数变化的敏感性。结果表明,8年间兰州市中心城区的空气质量不断改善。除O3外,其他污染物在春、夏季的大气环境容量高于秋、冬季。O3大气环境容量一直在无环境容量上波动;NO_(2)大气环境容量呈“M”型变化,2020年达到最大值(3.59×10^(4) t);PM2.5大气环境容量呈波动增长趋势,2022年达到最大值(2.04×10^(4) t);其他污染物的大气环境容量逐年增加。在进行污染源控制时,首要任务是巩固CO和SO_(2)的防治成果,并以O3、PM10和PM2.5的污染防控为主要目标。参数敏感性分析结果显示,风速和污染物背景值浓度对大气环境容量的影响很大,污染物大气环境容量的变化范围为−40%~70%,CO、SO_(2)背景值浓度在±30%范围内变化,其大气环境容量变化分别为±13.71%和±4.52%。干沉降速率和降水量影响甚微,污染物环境容量变化仅在±4.16%以内。

云南大气环境容量系数变化特征及未来变化趋势预估

使用云南19612015年气象观测资料,基于A值法对云南大气环境容量系数的变化特征及其成因进行分析,并利用4个城市的空气综合污染指数研究了大气环境容量系数与城市空气质量之间的关系,结果表明:(1)1961-2015年云南年平均大气环境容量系数呈减小趋势,大气自净能力不断下降。(2)平均风速减小是近年来云南大气环境容量系数减小的主要原因。(3)在多数情况下,大气环境容量系数与城市空气质量具有较好的反向变化关系。利用RegCM4区域气候模式对2016-2050年云南大气环境容量系数进行预估,结果表明,在模式模拟的RCP4.5(RCP8.5)情景下,云南年平均、春季、秋季的大气环境容量系数呈增大(减小)趋势,夏季与冬季则表现为减小(增大)趋势。

哈大绥城市“十三五”期间大气环境容量分析

根据2016—2020年哈尔滨市、大庆市、绥化市(以下称哈大绥)国控环境空气自动监测站的SO_(2)、NO_(2)、PM_(2.5)监测资料,统计年鉴中行政区划、污染物排放及气象等监测数据,分析哈大绥区域环境空气质量的变化趋势和测算因子,采用A值法核定了哈大绥区域SO_(2)、NO_(2)、PM_(2.5)的大气环境容量。结果表明:哈大绥SO_(2)、NO_(2)、PM_(2.5)3项污染物采暖季的大气环境容量均呈逐年递增趋势。通过计算环境承载能力发现,哈大绥SO_(2)、NO_(2)、PM_(2.5)3项污染物在非采暖季均具有高承载能力,哈大绥非采暖季环境容量高于采暖季。哈尔滨的个别污染物仍然处于临界超载状态,为减少重污染天气,应进一步削减采暖季污染物排放量。

宁夏近60 a大气环境容量变化特征及其影响因子

为研究宁夏大气环境容量变化及其影响因子,利用1961—2018年气象站逐日历史观测资料,根据箱模型原理对宁夏大气环境容量A(污染物排放总量控制系数)值时空分布及其主要气象影响因子进行分析,并对2018年大气环境容量进行区划评估。结果表明:宁夏各季节大气环境容量A值总体呈减小趋势,速率为-0.47×10^(4)~-0.24×10^(4)km^(2)·(10a)^(-1)。各季节A值夏季最大,春季次之,秋季和冬季较小。月A值呈单峰型变化,8月最大、12月最小,空间上呈南高北低的分布特点。受贺兰山、六盘山地形及区域降水量等因素影响,A值低值中心位于银川市和石嘴山市,高值中心位于固原市南部地区。风速和混合层高度变化对宁夏大气环境容量A值年代际演变趋势具有决定影响;降水和风速对其影响存在明显季节和地区差异,风速对北部春季A值贡献较大,降水对中南部夏秋季A值贡献较大。受冶金、火电、化工、建筑等高耗能产业和车辆排放影响,平罗县和利通区属于宁夏大气环境SO_(2)、NO_(x)临界及以下等级承载区,利通区以南各地为高承载区。

2013—2022年衡水市大气环境容量变化特征分析

基于2013—2022年ERA5再分析资料和饶阳国家气候观象台地面观测资料,采用A值法计算了衡水市大气环境容量,并分析其变化趋势。结果表明,近10年来,衡水市大气环境容量呈波动变化,大气环境容量较大的年份为2013、2014、2019和2022年,较小的年份为2015、2016、2018和2020年。一年中,春季平均大气环境容量最大,为47.64万t;冬季平均大气环境容量最小,为31.33万t。一天中,02:00、05:00、23:00较小,最小为05:00的12.34万t,08:00、14:00、20:00较高,最大为08:00114.61万t,白天的大气环境容量大于夜间。

基于ADMS和线性规划的区域大气环境容量测算

基于ADMS-Urban和线性规划模型,构建了浓度-排放量反推模式,从区域自然生态环境和污染气象特征出发,以区域大气环境质量保护目标为约束条件,结合虚拟点源法测算区域大气环境容量.以北京市通州区进行案例分析,根据当地自然环境与污染气象特征等信息,在环境质量目标约束条件下,应用该方法测算出通州区的SO2环境容量为41 311 t/a;但其空间分布极为不均,主要分布于建成区以外的乡镇,建成区的环境容量较小.由于通州区SO2排放主要集中在采暖期的建成区,尽管全区的SO2年排放量远小于其环境容量,但是仍然在建成区造成了严重污染.

大气环境容量理论与核算方法演变历程与展望

大气环境容量在我国一直被作为环境管控措施制订和空气质量精细化管理的重要依据,相关研究是当前的热点.通过研究大气环境容量的相关文献,结合国家、区域及城市的相关实践工作,对国内外环境容量理论和核算方法的发展特征进行了系统的总结和评述.在综述大气环境容量概念的基础上,分析了其具备的自然属性、社会属性及资源属性三重特征.结合我国大气环境问题和大气污染管理模式的演变历程,分析了大气环境容量理论和实践在引入与探索期、发展与实践期、停滞期和快速发展期等4个不同阶段的发展特点.针对我国先后出现的以煤烟型污染、酸雨型污染和复合型污染为主要特征的3种大气环境问题,分析了大气环境容量的内涵及核定思路.以A值法、线性优化法、模型模拟法为重点,总结了不同核算方法的优点和不足,发现了模型模拟法可以兼顾气象、地形等自然因素和污染源等人为因素对于大气环境容量的影响,并可以反映复杂的大气物理化学过程,更适合以PM_(2.5)、O3等复合污染为约束的环境容量的核算.最后,结合环境管理的要求,建议在以下三方面加强研究:(1)以多种污染指标达标为约束的大气环境容量核算方法;(2)典型重污染时段的大气环境容量核算方法;(3)改进模型模拟和多目标优化耦合技术,探讨在空气质量、健康损害、生态破坏、气候变化等多种因素约束下的大气环境容量核算方法.

大气环境容量系数A值频率曲线拟合及其应用

在用A值法确定大气环境容量的方法研究中,给出了大气环境容量系数的理论定义、特性及其累积频率曲线的PIII型拟合,同时证明该系数亦可定义为空气自洁指数.以北京为例探讨了各重现期的大气环境容量系数在不同控制区面积、时段所对应的容量及其相应空气质量的关联.按1951-2014的气象数据计算的北京百年一遇的年均A值为4.47,而百日一遇的日均A值仅为0.23.研究结果表明大气环境容量系数的频率分析或可成为大气环境管理中的一个重要工具.

CALPUFF模型在大气环境容量测算中的应用研究

本研究利用CALPUFF空气质量扩散模式模拟了凉山州2007年气象场和SO2浓度场,通过现状监测结果与模拟结果的比较评述了模型的适用性;并根据西昌市现状污染源和虚拟污染源情况,通过CALPUFF模拟建立大气污染物传递矩阵,结合线性优化模型测算了西昌市大气环境容量。

能源重工业区大气环境容量与大气环境整治研究

利用不同风速出现频率条件下的箱式扩散模型对龙门能源重工业区的大气环境容量进行计算,SO2的环境容量为21097.72ta,TSP的环境容量为63293.15ta。运用资料收集法和成果参照法分别统计有组织排放的污染物量和计算无组织排放的污染物量,SO2为13728.79ta,TSP为68555.97ta。小风及静风条件下SO2的大气环境容量利用率为71.2%,TSP的大气环境容量利用率为108.1%;大风条件下SO2的大气环境容量利用率为30.1%,TSP的大气环境容量利用率为109.6%。研究结果表明,在不同的风速条件下,污染情况有所不同。SO2主要是有组织排放,其容量相对剩余量为7368.93ta。TSP已经超容量,大风条件下,煤堆起尘、裸露地面扬尘是主要的污染源;小风条件下,大气污染由无组织扬尘和有组织排放共同作用。针对园区存在的环境问题,提出相应的大气环境整治措施。

唐山市区大气环境容量研究

为确定唐山市区的大气环境容量,根据唐山市自然环境、污染气象特征、大气环境过程、区域污染源分布等现有信息,利用飞机场探空气象资料研究了唐山市大气混合层高度,并建立了用于大气环境质量预测的多维多箱与高斯复合模型,结合大气环境质量标准计算了不同达标率下唐山市的大气环境容量。研究结果表明,复合模型能够综合考虑各类影响因素,对污染物浓度具有较高的预测准确度,能有效地应用于大气环境容量计算中。

1972—2013年河北省大气环境容量的气候变化特征分析

基于河北省79个气象站地面风速、云量和降水资料,采用A值法计算了相应行政区域的大气环境容量,分析了其气候分布特征和长期变化趋势;用MK和MT法对全省大气环境总容量做了突变检验,通过EOF分解对大气容量时空分布特征进行了分析。结果表明,大气容量的年、季气候平均值的地理分布特征基本一致,均表现为张家口和承德西北部较高,中南部平原普遍低于周围山区和东部沿海区域,一年中从春到冬大气容量呈现由高到低的变化特征;1972-2013年全省大部分地区年、季大气容量呈显著下降趋势;各季大气总容量存在明显突变点,春、夏、秋、冬季分别为1983,1998,1998和1988年;EOF分析得出,年、季前两个模态反映出1972-2013年大气容量时空分布的主要格局,其中第1模态的方差贡献率占43%以上,反映出全省各区域的同相变化,对应的时间系数则表明全省大气容量存在年代际减弱的变化趋势。

规划环评中大气环境容量核算及总量控制研究

研究了在规划环评中采用A-P值法、多源模型法,结合区域气象分析、大气污染源调查,计算区域环境容量并确定不同污染源的污染物的排放限值的方法.以《鄂尔多斯市杭锦能源化工基地规划环评》为案例,根据计算得到基地二氧化硫的环境容量,分析基地规划的可行性,确定拟建项目的污染物允许排放总量.

1961-2010年安徽省大气环境容量系数变化特征分析

基于1961—2010年安徽省气象台站的定时观测资料,采用国标法计算安徽省近50年大气稳定度、混合层厚度和大气环境容量系数,并结合合肥市空气质量逐日观测数据初步分析了大气环境容量系数对空气质量的影响。结果表明:安徽省大气稳定度以中性类居多,稳定类其次;近50年来,中性类稳定度呈明显下降趋势,不稳定类和稳定类呈显著上升;不稳定类和稳定类有明显的季节差异,中性类不明显。年平均混合层厚度显著下降;春季混合层厚度在2000年左右发生转折,夏、秋、冬三季下降趋势显著;春、夏季混合层厚度高于秋、冬季,冬季最低,春季最高。安徽省大气环境容量系数以沿淮中部、大别山区南部和沿江中西部最大,淮北大部、大别山区北部和江南南部最小,各地均呈现一致的显著下降趋势,并具有明显的年代际变化特征。年内大气环境容量系数呈"双峰型"分布,秋、冬季为低值时段,大气对污染物容纳能力较差,不利于扩散和清除,空气质量较差。总的来看,1961—2010年安徽省大气稳定度显著增加,混合层厚度较明显下降、风速快速减弱是全省大气环境容量系数变小、大气自净能力减弱的最主要原因。

珠江三角洲区域大气环境容量的计算及二氧化硫排放控制对策探讨

珠江三角洲区域由于独特的下垫面特征形成了一个相对独立的区域大气系统。通过对2002-2005年该区域大气中滞留二氧化硫总量与二氧化硫实际排放总量的逐年比较表明:珠江三角洲区域二氧化硫的大气环境容量在正常气象条件和保持空气环境质量不超出国家二级标准的情况下为20×104t/a左右,但是大气降水强度和大气中二氧化硫浓度对该区域大气系统降解和清除二氧化硫的能力有显著影响。而该区域实际承受的二氧化硫污染负荷在2003年高达87.49×104t,大大高出大气环境的降解和清除能力,使得大气环境质量呈现逐年恶化的趋势,预测在2010年以前还将进一步恶化。要使珠江三角洲区域大气环境得到有效整治,尽快扭转大气环境质量逐年恶化的趋势,必须对目前珠江三角洲区域大气环境形势有一个清醒的认识;对共享的环境容量必须在不同行政区之间作出合理分配。建议尽快实施排污权交易和环境损失补偿制度,从经济上抑制地方政府超容量排污追求粗放型经济增长的冲动。

兰州市冬季SO_2大气环境容量研究

通过数值模拟方法,研究了兰州市冬季SO2的大气环境容量,为大气污染的总量控制方法提供了前提和依据。本文利用RAMS三维非流体静力大气动力模式模拟的气象场驱动中尺度大气扩散模式(HYPACT),模拟出SO2的浓度分布及每个污染单元对于地面浓度的分担率。根据SO2的国家环境空气质量标准(下称质量标准),用线性规划的原理和方法计算了兰州市冬季典型日条件下SO2的大气环境容量。

针对大尺度区域的大气环境容量综合估算方法

针对大尺度区域的特点,提出了将箱模型法、模拟法与线性规划法相结合的大气环境容量估算方法.其基本思路是将大尺度区域划分为一系列小区域,将真实污染源简化为源单元,基于线性规划法寻求区域最大容量及其优化配置方案.采用箱模型以保证源单元尺度的环境质量要求,采用模拟法以考虑二次污染对前体物环境容量的制约,将箱模型容量与模拟法容量作为规划法的约束条件.新方法使3种传统方法相互取长补短,其显著特征表现为:兼顾了污染源的局地性和区域性的影响;兼顾了污染物的一次影响和二次影响;大气环境容量的规划布局具有区域优化特征.应用新方法对我国东南沿海某区域进行了大气环境容量的评估试验,结果表明该方法合理可行.

兰州市大气环境容量研究

以A值法计算兰州大气环境容量,以PM10、SO2和NO2为测算污染因子,考虑大气环境中污染物平流输送扩散、干湿沉积和化学转化过程,计算出兰州市区不同季节PM10、SO2和NO2的大气环境容量。文中模型在计算大气环境容量时体现了污染因子在大气环境中的迁移转化规律,能够反映污染物在大气环境中的动态变化过程。