遗传算法用于CMAQ模式污染源清单优化的研究

污染源清单的准确性是影响CMAQ模式模拟效果的一个重要因素.在Linux系统下建立了基于遗传算法的Models-3/CMAQ模型污染源清单非线性优化系统,包含污染源清单调整、种群初始化、遗传算法、CMAQ模式结果分析4个通用模块.选取1、4、7、10共4个代表月份的典型日,应用此系统优化了2002年北京市可吸入颗粒物污染源清单.优化后4个代表月的污染源排放速率分别提高60.3%、74.8%、72.3%、43.3%.优化前后的污染源清单分别输入CMAQ模式,进行空气质量的模拟,模拟误差分别降低2.6%、7.02%、14.07%、2.17%,表明遗传算法优化CMAQ模式污染源清单效果显著.

同化反演方法在污染源清单更新中的应用

污染源同化反演方法是利用观测数据对污染源进行"自上而下"约束更新,可为大气污染源清单提供一种快速校验和更新的方法,还可为"自下而上"的污染源清单补充更多时空分布信息。综述了质量平衡法、集合卡尔曼滤波法和四维变分法等同化反演方法的基本原理及在污染源清单反演优化中的应用方法;介绍了观测数据、初始污染源清单的获取和其不确定性的计算方法以及污染源与观测数据之间关系的获取方法;总结了污染源同化反演方法优化在不同尺度污染源清单反演中的应用,以及在国内外的应用情况。采用集合卡尔曼滤波法或四维变分法并利用伴随模式或去耦合直接法确定污染源与观测数据的关系,可在一定程度上避免模式中的非线性问题,但提高污染源同化反演效果仍需在观测数据质量和模式模拟性能方面进一步改进。

流域尺度水污染源清单高分辨率研究

随着流域水环境管理工作向精细化转变,水污染源清单编制工作应运而生。通过明确水污染源清单的定义、内涵和应用意义,提出基于服务对象要求的高分辨定义。水污染源清单主要是面向流域精细化水环境管理,在一个控制单元内为水质模型提供基础数据库,便于开展污染物排放量与控制断面水质的耦合分析。因此水污染源清单高分辨的空间精度是控制单元,时间精度要求能够与国、省考断面监测频率一致,即以月为单位。最后提出应基于可行的技术水平及可获得的统计数据,参考大气网格化,建立高分辨率水污染源清单,明确了工业、污水处理厂、规模化畜禽养殖场、城市面源、农村生活面源、农村种植养殖面源等六类源的计算分配方法。

基于高时空分辨率流域水污染源清单的河流概化研究

河流概化研究在高时空分辨率流域水污染源清单的构建中有重要的意义。在既有研究的基础上,提出河流概化研究的目的、原则、研究方法和数据。河流概化分为两个部分,一是将研究区域水系进行概化,形成水系概化图,然后将水系概化与相关控制单元数据建立空间连结,建立水系概化空间数据库;二是将水系概化空间数据库及流域水污染源数据库建立空间联系,对点源排污口和非点源排污口位置进行概化并匹配相应排放量,标注国、省、市控断面,清楚描述每一条河流上主要污染源、污染物的排放量、入河量、入河空间位置、入河方式及与控制单元水质的耦合性等关键问题。并以孝义河为例,进行了河流概化的成果展示。

大清河(白洋淀)流域高分辨率水污染源清单构建技术研究

以大清河流域(白洋淀)为研究对象,梳理了大气源清单构建技术流程,对比两类源清单的不同,分析提出水污染源清单构建的主要难点问题是既要体现污染物汇入河流的流域空间特点,又要补齐构建过程中的一些关键环节。采用类比法及多目标优化法,模拟大气源清单构建技术同时考虑水污染源清单特性、应用性、可得性,构建了高时空分辨率水污染源清单技术,系统提出源清单分类及精度确定,基于最小统计单位的排放量计算,排放量分解,入河量计算,源清单空间展示,质量保障及动态更新机制等方法。并在该流域加以应用,最终对构建技术中计算参数及质量保障、动态更新机制的优化完善及施用于其他流域提出展望。

河流考核断面水污染源清单编制及水质异常风险管控方案研究

本研究以河流考核断面为研究对象,结合流域自然环境和行政区划,划分流域水环境控制单元;以第二次污染源普查和日常污染排查数据为基础,开展各控制单元水环境清单调查,以此构建流域控制单元内水污染物排放清单;研究各控制单元污染物入河输入通道,调查各入河排污口排放特征,构建以排污口为基础的流域污染物排放网络结构;通过应急监测、污染源排查及溯源等措施,及时处理水质异常情况,最大程度遏制水质恶化趋势、促进断面水质稳定达到考核目标,提高对考核断面水质异常的防范和处理能力。

与我国环境管理对接的大气污染源排放清单分析

环境管理与大气污染源清单对接的基础是环境管理数据体系。选取京津冀大气污染传输通道“2+26”城市中的14个城市实施访谈与问卷调查,普遍认为大气污染源清单的主要用途为大气污染应急、预警以及污染源解析,但由于环境统计、污染源监测和排污许可三大环境管理数据体系差异较大,导致环境管理数据的行业和工艺过程针对性不强,无法满足污染源清单的需求。造成该问题的主要原因在于基层生态环境部门技术储备不足、污染源信息分散以及数据管理任务分工不明确。促进环境管理与大气污染源清单的对接,重点在于污染源数据定期更新和环境管理数据的一体化,应着重形成多部门数据共享、全面和全过程环境管理以及人才和技术保障机制。

山东省PM_(2.5)污染现状及预报效果对比分析

对2019—2022年山东省16个市的细颗粒物(PM_(2.5))污染特征进行了分析,并对2021和2022年的4个数值模式[社区多尺度空气质量模拟系统(CMAQ)、扩展综合空气质量模型(CAMx)、区域气象大气化学在线耦合模式(WRF-Chem)、嵌套网格空气质量预报系统(NAQPMS)]及集合预报模式预测的效果进行评估。结果表明:2019—2022年山东省PM_(2.5)年均质量浓度逐年降低,污染程度逐步减轻,但在1—3,11—12月,PM_(2.5)质量浓度超标现象较为普遍。2021年底更换污染源清单后,2022年5个模式的24 h级别准确率和相关系数(r)同比升高,均方根误差(RMSE)同比降低,模式预报准确率有所提升,但由于参数调整略大,CMAQ、CAMx、WRF-Chem、集合预报模式易漏报或偏轻预报PM_(2.5)的中度污染和重度污染天气。由于NAQPMS模式在更换污染源排放清单时,同时改进了非均相化学反应机制,因此对PM_(2.5)不同污染类别尤其是中度污染、重度污染的预报准确率明显提升。

邯郸市大气污染源排放清单建立及总量校验

邯郸作为"2+26"城市主要的重工业城市之一,位于京津冀南北传输通道的核心位置,在京津冀地区大气污染协同调控中处于重要地位.为改善当地空气质量,以邯郸市为研究对象,基于拉网式调查获取详细活动水平数据,结合相关排放因子,得到2016年邯郸市大气污染源排放清单;采用WRF-CMAQ(气象-空气质量)数值模型,模拟了2016年典型季节代表月(1月、4月、7月、10月)的空气质量,验证了数值模型的准确性;最后基于总量校验方法,反向估算了邯郸市典型污染物的排放总量,对初始大气污染源排放清单进行校验.结果表明:①2016年邯郸市SO2、NOx、TSP、PM10、PM2.5、CO、VOCs、NH3的总排放量分别为78 533、183 126、497 466、258 940、124 637、3 735 355、200 309、187 299 t.②工业源是SO2、NOx、PM2.5、CO和VOCs的主要排放源,分别占总排放量的74. 5%、54. 5%、30. 6%、76. 7%和28. 1%;无组织扬尘源对TSP、PM10、PM2.5的贡献较大,分别占总排放量的58. 5%、43. 6%、30. 3%;NH3的主要排放源为农畜氨及人体和其他氨,二者排放的NH3占总排放量的96. 9%.③总量模型估算得到邯郸市PM2.5、SO2、NO2年排放量分别为152 739、79 405、206 549 t;对比分析校验前、后典型污染物排放发现,校验前的大气污染源排放清单可能低估了PM2.5和NOx的排放量.研究显示,邯郸市污染物排放量较大,工业源为主要排放源,建议相关部门加强对工业源的管控力度.

大气污染源排放清单不确定性分析技术研究

为了保证邯郸市大气污染源排放清单成果的准确性和可靠性,以便更好地为邯郸市空气质量改善提供政策依据,需要对不确定性因素进行全面正确的识别和量化,本文采用半定量不确定性分析方法从活动水平数据、排放因子选择、技术参数选择以及估算方法方面对邯郸市大气污染源排放清单进行不确定性等级划分,从而进行综合不确定性分析。结果表明,非道路移动源、溶剂使用源、扬尘源、生物质燃烧源、餐饮油烟综合不确定性比较高,是未来邯郸市大气污染源排放清单重点关注和持续改善的方向和领域。

大气污染源排放清单构建难点及策略建议分析

文章根据 2016 年东北地区某城市的大气环境质量状况,识别了该市内的主要污染物源,依据国家生态环境局发布的相关技术指南,建立污染源数据信息详尽的污染源排放清单,并与扩散模型相结合,分析各类排放源对空气质量的贡献值和分担率。排放清单的建立是目前有效控制大气污染急需解决的问题,是提高环境信息基础能力建设、实现该市城市空气质量达标的科学保障。只有了解到该市大气污染物的形成原因、变化特征及影响因素,针对该市实际的污染情况,才能制定针对性强、行之有效的防治决策体系,以实现预期的治理目标,实现生态文明建设。

基于地基观测及源清单的2017—2019年德州市秋冬季大气污染防治效果评估

为评估污染减排措施实施效果,基于地基观测及排放清单数据,运用WRF中尺度气象模型和CAMx空气质量模型,对德州市2017—2019年秋冬季大气污染攻坚实施效果进行了评估.结果表明,2017—2018年秋冬季,德州市ρ(PM2.5)同比下降31.7%,高于京津冀及周边地区平均水平(25.6%),大气污染攻坚措施成效显著;2018—2019年秋冬季,德州市ρ(PM2.5)同比增加8.5%,高于京津冀及周边地区平均水平(4.2%),这与不利气象条件及排放量同比减少有关.观测结果显示,2018—2019秋冬季,德州市PM2.5中无机组分、一次排放示踪物以及SO2和CO等气态前体物浓度较上一年度呈下降趋势,ρ(SOA)(SOA为二次有机气溶胶)、ρ(NH4^+)同比有大幅增长,增幅分别为53.8%和19.1%,这与大气中VOCs(挥发性有机物,增加46.5%)及大气氧化性(增加6.4%)的增加密切相关,表明德州市复合型大气污染加剧,PM2.5防控难度加大.综合气象和减排评估结果可知,2017—2018年秋冬季,气象条件(13.4%)和长效措施(9.4%)是德州市PM2.5改善的两个主要因素;2018—2019年秋冬季,长效措施减排效果较为有限,减排主要来自预警应急(5.0%)和区域减排(5.2%),若仅考虑不利气象条件的影响,将导致同比约19.9%的反弹.因此,持续深入推进长效减排措施,降低污染物排放水平,是德州市实现空气质量改善的根本途径.

我国空气污染物人为源排放清单对比

空气污染物排放清单是影响数值模式结果准确性的关键因子之一.定义不同排放清单中同一污染物排放量最大值与最小值之差与平均值的比值为差异度,对比分析了4个国内外广泛应用的人为污染源排放清单(TRACE-P、INTEX-B、REAS1.1和REAS2.0).结果表明:INTEX-B、REAS1.1和REAS2.0清单中给出的2006—2007年我国(不包括港澳台地区数据)SO2排放量差异度为12%,而在SO2排放量较大的省份(如山东、河北和河南等)差异度达30%以上;NOx和NMVOC(非甲烷挥发性有机物)的排放量差异度分别为51%和30%,在山东、江苏、浙江、北京和上海等经济较发达地区的差异度达到20%～80%.相对于2000年的排放清单,2006—2007年排放清单各污染物的排放量增长明显,SO2、NOx和NMVOC的排放量在INTEX-B、REAS1.1和REAS2.0清单中的平均值分别为TRACE-P清单的1.6、1.9和1.5倍.近年来经济的高速发展、能源消耗的增长和空气污染控制技术的应用等都会影响人为活动水平和排放因子的选取,这也是造成排放清单间存在差异的主要原因.

化工园区大气特征污染物在线监控布点方法探讨

建设化工园区大气环境自动监控预警体系越来越受到环境管理部门的重视,针对化工园区大气特征污染物在线监控布点的方法目前尚不完善,文章主要是结合自身经验,阐述了布点前的准备、几种布点方法以及其中的注意事项等内容,以期为相关环保科研工作者提供一定的技术参考。

综合观测–源清单联用法在襄阳大气颗粒物来源分析中研究与应用

本文以湖北襄阳市冬季典型污染过程为例,综合应用常规观测、单颗粒气溶胶质谱仪、激光雷达等多种观测手段,结合大气污染物排放源清单结果及后向轨迹分析襄阳市颗粒物污染和来源情况。结果表明本次观测期间颗粒物的主要成分为元素碳、富钾颗粒、有机碳和混合碳,其它占比相对较少。PM2.5首要污染源为燃煤源,占27.9%,其次为机动车尾气源、工业工艺源、二次无机源、扬尘源、生物质燃烧源、餐饮源、其它源,占比分别为25.3%、11.1%、8.5%、9.6%、8.8%、0.9%和7.7%;本次污染过程的颗粒物主要来自襄阳市本地区域,工业排放和机动车尾气是区域内的主要排放源。重污染过程受机动车尾气颗粒物的影响较为明显。应用激光雷达垂直观测说明本次污染过程PM2.5主要来自于区域内的排放。结合大气排放源清单分析结果表明,不同季节的主要污染源存在一定差异,典型冬季污染过程中重点管控燃煤、机动车尾气源、工业工艺源、二次源和扬尘源。

关于区域大气污染防治管理系统的建设需求分析

针对区域大气污染防治管理系统的建设需求进行分析,介绍了区域大气环境质量评估、区域大气污染防治措施评估两方面内容,结合这些内容,还分析了系统关键技术,内容有污染源排放清单,区域大气复合核污染来源分析,区域空气质量预报等.

区域异味溯源方案探讨

异味问题已成为我国目前公众投诉最强烈的环境问题。由于异味污染的特性,异味污染源难以精准识别,给环境管理部门带来了很大的管理难度。本文认为异味投诉问题的痛点在于:①异味物质定性困难;②异味监测水平不足;③异味溯源困难。针对这些痛点,本文提出一套异味溯源解决方案,主要包括:①区域异味污染源清单的建立;②监测技术的协同应用;③反向扩散模型的开发应用,来实现异味溯源,精准寻找异味污染企业,达到对异味污染物精准管控、靶向治理的效果。