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长三角地区植物源VOCs排放特征及其对臭氧生成贡献的模拟研究

发布时间:2020-04-02 21:07
【摘要】:VOCs是一系列碳氢化合物的总称,按来源不同,VOCs可分为人为源VOCs和植物源VOCs。从全球尺度来看,植物源VOCs排放量在整个VOCs排放占比达到90%以上,其排放量远超过人为源排放量。同时,在光化学反应过程中,植物源VOCs比人为源VOCs具有更强烈的化学反应活性,对臭氧生成的贡献不容忽视。植物源VOCs对对流层臭氧生成起着重要的角色,本文以遥感解译植被数据和MODIS数据为基础,利用Model of Emissions of Gases and Aerosols from Nature(MEGAN)模型对长三角地区2014年全年植物源VOCs的排放量、空间分布和时间变化进行了研究。在此基础上利用Weather Research and Forecasting(WRF)和Community Multi-scale Air Quality(CMAQ)模型模拟了长三角地区2014年7月植物源VOCs排放对该地区臭氧生成贡献的影响。长三角地区植物源VOCs排放对臭氧生成贡献影响方面,利用CMAQ模型,将臭氧模拟情景设为两种,情景一(S_(a+b))即包括人为源又包括植物源,情景二(S_a)只有人为源排放。MEGAN模式输入数据主要包括叶面积指数(LAI:Leaf Area Index)、植被功能类型(PFT:Plant Function Type)、排放因子(EF:Emission Factor)和WRF模式所模拟的气象数据。研究结果表明,2014年长三角地区植物源VOCs排放量约为188.6万t,其中异戊二烯排放量约为70.4万t,占比约达37.33%;单萜烯排放量约为30.3万t,占比约达16.07%;其他VOCs排放量约为87.9万t,占比约达46.60%。相关研究表明,长三角地区2014年人为源VOCs排放量约为403万t,植物源VOCs排放约占到区域VOCs排放总量的32%。从时间变化上来看,在夏季(7、8、9月)长三角地区植物源VOCs排放达到最高值;最低值出现在冬季(1、2、12月)。从占比情况分析发现,夏季植物源VOCs排放约为60.9%,冬季植物源VOCs排放约为3.2%。植物源VOCs排放除了有明显的季节变化外,还有明显的昼夜排放日变化,由于中午高温和强烈的太阳辐射,植物源VOCs排放达到一天中最高值。异戊二烯夜间排放几乎为零,相反单萜烯和其他VOCs白天和夜晚都有排放,主要是因为光照对它们影响不大。从空间分布来看,长三角地区植物源VOCs排放总量南部高于北部。长三角地区各省份的年排放量统计结果显示,浙江省排放量约为84.2万t,占比约为44.6%;安徽省排放量约为76.0万t,占比约为40.3%;江苏省排放量约为27.2万t,占比约为14.4%;上海市排放量约为1.2万t,占比约为0.7%。长三角地区植物源VOCs排放空间分布与人为源VOCs排放空间分布相比,人为源VOCs主要集中分布在工业发展迅速和人类活动强烈的核心城市群地区。植物源VOCs排放主要集中分布在长三角南部地区,如浙江省及安徽省南部等植被覆盖较为密集地区。本文通过设置两种臭氧生成模拟情景,研究植物源VOCs排放对臭氧的生成贡献,该研究结果将对长三角地区臭氧污染问题具有重要意义。从植物源VOCs排放对不同城市站点臭氧生成贡献来看,对五个站点(上海普陀、南京草场门和山西路、杭州城厢镇及合肥明珠广场)的臭氧月均小时值、最大8h值和最大1h的生成贡献率分别为11±6.96%、12±7.76%和6.6±6.96%。长三角地区由植物源VOCs排放生成的臭氧月均小时浓度、最大8h浓度、最大1h浓度值最高约为15.12μg/m~3、33.56μg/m~3、55.35μg/m~3,对臭氧的生成具有重要影响。就整个长三角地区来看,2014年7月由植物源VOCs排放生成的臭氧最高值区,主要出现在蚌埠市、铜陵市、合肥市、湖州市、南京市和浙江市,在模拟时间段内由植物源VOCs排放生成的臭氧最大1h浓度范围为23.22~43.04μg/m~3。植物源VOCs排放对郊区和城区臭氧的生成贡献影响不同,郊区臭氧生成更容易受植物源VOCs排放的影响。研究结果将为长三角地区有关空气污染和臭氧污染问题治理提供科学依据。同时数据获取方面的不确定性及模式本身的不确定性问题,将是今后工作的研究方向。
【图文】:

路线图,总体技术,路线,植物源


图 1-1 总体技术路线.3 论文整体框架第一章,引言。研究背景与意义、研究内容、技术路线图、论文的整体框架构。第二章,植物源 VOCs 排放研究趋势。植物源 VOCs 排放研究进展方面分别植物源 VOCs 排放量估算、植物源 VOCs 排放规律与排放速率测定和植物源OCs 参与大气化学反应方面进行,并总结了研究中存在的不足。在参与臭氧影研究方面,主要陈述了植物源 VOCs 排放对臭氧影响方面的研究。第三章,植物源 VOCs 排放和臭氧模拟研究方法和数据来源。主要介绍研究自然社会经济概况,长三角地区植物源VOCs 排放模式 MEGAN,论述MEGAN式所需要的数据,包括 LAI、PFI 和 EF 等数据的获取和处理方法。在臭氧数模拟方面采用 WRF-CMAQ 模式,对长三角地区 2014 年 7 月植物源 VOCs 排

地理位置,江浙沪


3.1 研究区概况3.1.1 地理位置与范围长三角地区是长江三角洲地区的简称,位于我国东部沿海、长江下游地区,,包括上海市、江苏省、安徽省和浙江省三省一市,共包含 26 个城市(上海 1 个、江苏 9 个、浙江 8 个、安徽 8 个)。长三角地区介于东经 115°~123°、北纬27°~35°之间,东部濒临黄海与东海,西部与河南、湖北和江西三省接壤,南部与福建省相邻,北部与山东省搭界。区域面积 35.5 万 km2,约占我国国土总面积的 3.7%。。2010 年国务院批准的《长江三角洲地区区域规划》,将长三角的范围确定为江浙沪;2016 年 5 月 11 日国务院常务会议通过的《长江三角洲城市群发展规划》将长三角地区由“两省一市”扩至江浙沪皖“三省一市”。长三角地区地理位置如图 3-1 所示。
【学位授予单位】:山东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:X51

【参考文献】

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本文编号:2612444

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