北京市冬季PM_(2.5)污染特征与区域传输影响研究

选取北京师范大学监测点于2015年1月进行PM_(2.5)样品采集,应用离子色谱仪(IC)分析PM_(2.5)中水溶性无机离子质量浓度,采用WRF-CAMx-PSAT模型系统对采样时段PM_(2.5)及典型离子的区域来源进行了模拟。结果表明,采样期间(2015年1月2—20日)与重污染过程(2015年1月13—15日)北京PM_(2.5)质量浓度分别为(105.9±72.6)μg/m^3和(232.2±80.2)μg/m^3,PM_(2.5)中总水溶性无机离子质量浓度分别为(47.4±39.8)μg/m^3和(120.7±23.3)μg/m^3,分别占PM_(2.5)的44.2%和53.9%。SO_4^(2-)、NO_3^-和NH_4^+是水溶性离子的主要组分,非重污染过程和重污染过程这3种水溶性离子质量浓度之和分别占总水溶性离子质量浓度的80.5%和89.3%。模拟结果显示,本地源排放是北京市PM_(2.5)、SO_4^(2-)、NO_3^-、NH_4^+的主要来源,贡献率分别为81.4%、79.5%、58.1%、95.3%,北京周边源排放对PM_(2.5)贡献率较大的有保定、天津、张家口、唐山,这4市占北京周边省市排放源贡献率的72.0%。

京津冀农业与机动车氨排放及对大气PM_(2.5)的差异化影响

农业和机动车NH_(3)排放分别是农村和城市地区的重要NH_(3)排放源,开展两者环境影响的对比研究,对于减排策略的科学制定具有重要意义。而目前缺少农业和机动车NH_(3)排放差异化影响的研究。为此,基于排放因子法建立了1 km分辨率的农田施肥、畜禽养殖和机动车NH_(3)排放清单,分析了其时空分布特征;进一步利用WRF-CAMx-PSAT模型,结合Brute-Force法对2017年1月和6月的农业源、机动车源减排情景进行模拟,探究不同NH_(3)排放源对大气PM_(2.5)的差异化影响。研究结果显示,2017年京津冀农田施肥、畜禽养殖、机动车NH_(3)排放分别为31.0万、44.7万和0.8万t。从减排效果看,当对农业NH_(3)和机动车NH_(3)分别进行梯度减排(10%、30%、50%、70%、100%)时,NH_(4)^(+)呈现出近线性变化,SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)呈现出非线性下降趋势。受排放量影响,农业NH_(3)减排情景下NH_(4)^(+)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)的平均浓度变化率(-16.3%、-4.3%和-37.3%)显著高于机动车NH_(3)减排情景(-1.7%、-0.2%和-4.3%)。但从减排效率看,则呈现相反现象。为分析减排效率,提出并定义了NH_(3)减排空气质量改善效率指数,即单位(104 t)NH_(3)减排下PM_(2.5)浓度变化值。对比发现,机动车NH_(3)减排的空气质量改善效率明显高于农业NH_(3)减排,1月和6月分别相差1.0~3.2倍和1.2~2.3倍。研究结果可为大气污染的优化防控提供科学依据。

长江中下游地区PM_(2.5)传输规律分析

采用WRF-CAMx-PSAT模式对长江中下游地区PM_(2.5)传输规律进行模拟研究,定量估算长江中下游地区典型城市PM_(2.5)空间来源贡献,分析区域传输的季节变化规律。结果表明,典型城市省内年均贡献率为39.7%~83.2%,省外年均贡献率为16.8%~60.3%,秋冬季污染物区域传输贡献较高,春夏季较低。结合后向轨迹模型对长江中下游典型城市—武汉市2015年1月3次重污染过程的空间来源进行分析,发现各过程污染气团来向差异明显,分别由北部、北部偏东、西北部长距离、西北部短距离气团输入。北部气团输入时,区域传输贡献显著。两次重污染过程,山东、安徽、河南、河北4省对其贡献总共为41.5%和48.2%,省内贡献为51.1%和40.3%;当西北部气团输入时,4省对其贡献仅为15.6%,但省内贡献较高,达74.9%。

湖南省重点城市典型月份PM2.5来源及特征数值模拟研究

利用CAMX-PSAT(Comprehensive Air Quality Model with Extensions-the Particulate Source Apportionment Technology,CAMx-PSAT)颗粒物溯源技术,解析了2016年12月湖南长沙、株洲、湘潭、邵阳、衡阳和永州等6个重点城市PM2.5及其主要组分的空间来源。源解析结果表明,湖南省周边区域传输影响显著,外来源平均贡献率超过46.7%,PM2.5受外来源影响最大的区域是株洲市,其次是长沙市,最低的为衡阳市。研究表明,实施周边区域联防联控,协同治理,有效降低外来源传输影响,对于秋冬季节改善湖南省内重点城市环境空气质量将起到关键作用。

邢台氨减排对京津冀PM_(2.5)改善的溢出效益

氨减排会对周边大气PM_(2.5)污染改善带来潜在的溢出效益,但尚缺乏对其规律的探究.利用WRF-CAMx-PSAT模型模拟量化了典型城市(邢台)NH_(3)减排对周边地区大气PM_(2.5)浓度降低的溢出效益,探究了其在不同季节与不同NH_(3)减排比例下、对PM_(2.5)及其二次无机化学组分随距离变化的响应规律.结果表明:(1)NH_(3)减排在不同减排比例下对周边城市的PM_(2.5)及其二次组分均存在溢出效益,其效益随周边受体城市与减排城市相对距离的增加呈显著的指数下降的趋势;(2)在1月的溢出效益远高于7月,1月在不同减排比例下京津冀PM_(2.5)浓度下降值约为7月的7.4倍;(3)各组分溢出范围随着减排比例的增加不断扩大,NH_(4)^(+)和SO_(4)^(2-)的溢出最远距离呈指数趋势上升,NO_(3)^(-)的溢出最远距离呈线性趋势上升;(4)NO_(3)^(-)、NH_(4)^(+)和SO_(4)^(2-)的溢出范围及浓度变化随着减排比例的增加不断上升,其中NO_(3)^(-)溢出范围最远约为NH_(4)^(+)和SO_(4)^(2-)的3.6倍和3.4倍,浓度变化最大约为NH_(4)^(+)和SO_(4)^(2-)的2.6倍和7.3倍.