长三角地区主要大气污染特征与数值模拟

发布时间：2020-06-23 11:40

【摘要】：长三角地区经济发展迅猛,污染排放剧增,以臭氧和颗粒物为主的大气污染日益严重。研究该区臭氧和颗粒物污染特征及影响因素,可为改善该区空气质量提供科学依据。本文对2016年33个城市环境监测站六项污染物小时浓度及4个省会城市气象数据进行统计分析,研究了该地区大气污染物的时空分布特征及其影响因素。并利用WRF-Chem模式对8月臭氧和12月颗粒物开展了数值模拟,分析了高浓度臭氧的分布特征、生消过程及典型颗粒物污染特征。结果表明:(1)长三角地区O_3年平均浓度在50~73μg·m~(-3)之间,平均为61μg·m~(-3);除芜湖和宣城外,其余31城市均存在不同程度的超标状况,超标率在0.34~18.86%之间,平均为5.68%。O_3在5月和9月达到浓度高值;四季O_3日变化呈单峰型,峰值出现在15:00,夏季O_3峰值浓度最高值为157μg·m~(-3)。O_3浓度沿海城市整体高于内陆城市;夏季宿迁-淮安-滁州片区O_3污染较重。O_3与NO_2、CO显著负相关,且与NO_2相关性较强;O_3与气温、日照时数显著正相关,与相对湿度、降水呈负相关。NO_2和CO年平均浓度分别在20~51μg·m~(-3)和0.66~1.33mg·m~(-3)之间。NO_2年超标率在0.34~7.41%之间。徐州、铜陵、马鞍山CO月均浓度整体高于该区平均水平。两者四季日变化均呈双峰型;NO_2峰值出现在08:00和19:00~20:00,CO在08:00和22:00达到峰值;两者与气温、风速显著负相关。SO_2年平均浓度为8~40μg·m~(-3),徐州、铜陵月均浓度远高于其余城市;与气温、相对湿度、降水显著负相关。PM_(2.5)和PM_(10)年平均浓度分别在25~62μg·m~(-3)、42~121μg·m~(-3)范围内;各城市均出现PM_(2.5)超标,滁州PM_(2.5)超标率最大,为23.91%。除舟山和丽水外,其余城市均出现PM_(10)超标状况;徐州超标率最大,为22.9%。颗粒物在3月和12、1月达到浓度峰值;其日变化呈双峰型,在09:00~10:00和22:00~23:00达到峰值。冬季徐州PM_(2.5)和PM_(10)浓度最高,分别为102μg·m~(-3)和175μg·m~(-3)。颗粒物与NO_2、CO、SO_2显著正相关,与气温、风速、降水负相关。(2)模拟方面,模式能合理再现长三角地区气象场的演变规律及臭氧和颗粒物的浓度水平和变化趋势。分析高浓度臭氧事件,发现该区O_3浓度水平及分布昼夜差别较大,空间分布主要受前体物、太阳辐射强度及风场影响。风场辐合导致局地臭氧污染;气流输送使高浓度臭氧向下风区域发展。对该区典型颗粒物污染过程分析,发现12月1日长三角地区经历的短时污染由江苏北部及无锡、苏州及湖州等地的高浓度颗粒物在偏北风作用下向南传输导致。4日锡常镇等地高浓度颗粒物在风场传输下移至上海和江苏,5日江苏北部及苏州、南通地区的高浓度颗粒物在气流输送下,先后影响江苏中南部、上海、安徽等地;4、5日偏北偏南风来回切换,风场的转变使污染物难以输出该区,导致该区颗粒物污染。颗粒物污染水平和分布受本地排放源、大气污染输送以及局地风场变化的影响。
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X51
【图文】：

频率分布,小时平均浓度,三角,频率分布

9图 4-1 2016 年长三角地区 33 城市不同季节 O3(a)、NO2(b)、CO(c)、SO2(d)、PM2.5(e)和 PM10(f)小时平均浓度不同值段频率分布Fig. 4-1 Frequency distribution of the mean hourly concentrations of O3(a), NO2(b), CO(c), SO2(d), PM2.5(e) and PM10(f)in the different concentration ranges in 33 cities of Yangtze River Delta in different seasons in 20164.1.3 污染物超标状况根据《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）分别统计 2016 年长三角地区 33

曲线,月平均,三角,浓度

O3前体物和城市光化学反应的影响，长三角地区 O3月均浓度有明显的季节变化，1-5月月均浓度逐渐升高，大部分城市在 5 月达到最大值。6-8 月维持在较高水平，7 月由于雨带北移，太阳辐射增强，O3浓度较 6 月有所升高。9 月出现一个次峰，此后浓度逐渐下降。比较各城市 O3月均浓度变化曲线发现，各城市 O3月均浓度变化趋势与该区整体变化趋势基本一致，但舟山存在较为明显的差异。舟山 8 月 O3月均浓度为全年最低值，导致舟山夏季浓度低于春秋季，与长三角地区整体变化趋势有所不同。其原因是舟山四面环海，夏季海洋季风作用强，受海洋清洁气团影响，O3浓度较低；而其他季节，海洋季风作用较弱，容易受大陆污染气团影响，因此 O3浓度较高。四个省会城市 O3月均浓度与长三角地区平均水平相比，上海、南京 O3全年月均浓度明显高于长三角地区，合肥与长三角地区月均浓度相当，而杭州则明显低于长三角地区平均水平。

【参考文献】