四维通量法在珠三角地区秋季PM_(2.5)区域输送研究中的应用

为探讨珠三角地区秋季PM_(2.5)区域输送对广州的影响,选取2015年10月19日—11月26日为研究时段,利用四维通量法,并结合WRF-CMAQ模式,计算与广州相邻的7个城市边界线上PM_(2.5)在不同高度的输送量。结果表明:15km高度内,广州的PM_(2.5)输入来自清远、东莞、深圳,向佛山、惠州、韶关、中山输出;输入量大小依次为清远、东莞、深圳,输出量大小依次为中山、韶关、惠州、佛山;垂直方向上,2km以下高度,PM_(2.5)输送以输出广州为主,2km以上高度,PM_(2.5)输送以输入广州为主;日间13:00—18:00为PM_(2.5)输送强度的高峰期,且该时段的PM_(2.5)净输送量以清远与佛山的输入为主。

基于四维通量法的佛山臭氧污染输送量化

定量输送过程对大气污染事件的贡献程度一直是目前区域大气污染防控的突出难点和重要需求.对此,基于WRF-Chem模式对佛山典型区域性臭氧(O_(3))污染事件开展模拟,应用四维通量法分别量化周边区域对佛山市臭氧及其前体物的输送通量,厘清臭氧直接输送和前体物输送的贡献,发现周边区域对佛山市输送的O_(3)总通量平均值为120.3 t·h^(-1);挥发性有机化合物(VOCs)总通量平均值为30.2 t·h^(-1);其对应的臭氧生成潜势(OFP)为114.8 t·h^(-1).通过统计各O_(3)污染事件的输送通量,发现污染期间输入佛山O_(3)通量最大的城市为广州(贡献率为44%);输入VOCs通量最大的城市为肇庆(贡献率为48%).分析输送VOCs排放导致的O_(3)生成潜势发现含氧挥发性有机物(OVOCs)对OFP的贡献最大,在“最大输入事件”中占比为47%.甲醛、二甲苯、醛类、丙酮和苯酚类等OVOCs和芳香烃是对OFP贡献前5的物种,贡献量占总OFP的50%以上,主要来自工业溶剂源.

四维通量法施工扬尘排放模型的建立与应用

建立了一种与美国环保局推荐的暴露高度浓度剖面法类似、应用实测数据计算施工扬尘排放量的数学模型——四维通量法模型,以及一套与该模型相匹配的施工扬尘排放量监测方案.采用四维通量法计算施工扬尘排放量,更加简洁方便,并且可以较好地消除偶然因素对计算结果的干扰.将北京城近郊区40多个建筑工地的实测数据代入该数学模型所得到的北京市施工扬尘中TSP排放因子为0.492 kg/(m2.30 d),在数值上是美国环保局AP-42文件推荐排放因子的1.83倍.建议采用本研究得出的本地化排放因子来建立北京市施工扬尘排放清单.

呼和浩特市施工扬尘排放因子和粒径分布

按照四维通量法模型要求的施工扬尘排放因子监测方案,2008-2009年对呼和浩特市9个建筑工地和5个背景点进行降尘监测,得出施工降尘量(ΔDF)年均值为31.7t/(km2.30d).采用微孔均匀沉积式碰撞采样器(MOUDI-110)分别采集施工现场大气和工地道路积尘(≤75μm)经实验室再悬浮后的颗粒物,结果表明,施工现场大气颗粒物粒径分布的峰值不确定,再悬浮颗粒物粒径分布呈双峰分布,峰值粒径范围在3.2-5.6μm和10-18μm,PM2.5:PM10:TSP=0.21:0.53:1,施工扬尘是PM2.5的来源之一.呼市施工扬尘PM10排放因子(以建设用地面积表示)为0.133kg/(m2.30d),是美国CARB排放因子的1.42倍,春夏秋冬4季排放因子的比值为1:0.76:0.38:0.36.2006年呼市建筑施工扬尘PM10排放量为2595 t/a.

肇庆市PM_(2.5)重污染天气形势及冬季典型污染过程输送特征研究

为了揭示肇庆市颗粒物重污染过程的发生与发展规律,利用2013—2014年PM_(2.5)监测数据,分析该区域两年间的空气质量整体变化情况以及PM_(2.5)污染过程的季节变化规律,统计两年间所有颗粒物重污染过程,并根据污染过程的天气形势展开分析,运用空气质量数值模型(WRF-Chem)对冬季一次典型重污染过程进行模拟研究。结果表明,肇庆2013—2014年共发生27次PM_(2.5)重污染过程且主要出现在秋冬季,结合气象场的分布特征,总结出四种诱发重污染过程发生的天气形势,分别是高压出海型(48%)、热带低压型(22%)、锋面影响型(19%)及冷高压控制型(11%)。在四种天气形势的影响下,肇庆整体风向以东南风和南风为主,大气处于静稳状态,导致污染物的积累并诱发重污染过程。WRF-Chem模拟结果进一步发现,不利气象条件及本地排放源是造成肇庆冬季重污染过程发生的主要原因。结合四维通量模型对肇庆边界污染物输送情况进行定量分析后发现,肇庆PM_(2.5)以输出为主,其中硝酸盐与氨盐的输出通量较大。此外,模型还揭示了肇庆境内的主要污染物输送通道呈东南-西北走向,外地输入的污染物也通过此通道影响肇庆的空气质量。

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.