京津冀地区典型大气污染物区域来源解析的数值模拟研究

发布时间：2017-08-25 13:15

  本文关键词：京津冀地区典型大气污染物区域来源解析的数值模拟研究

  更多相关文章： 京津冀 来源解析 CAMx 源示踪技术 过程分析

【摘要】：本文利用第三代区域空气质量模式CAMx,对2014年京津冀地区典型季节的典型大气污染物进行了数值模拟。在模拟过程中,利用CAMx模式的颗粒物源示踪技术(PSAT)和过程分析(PA)对京津冀地区重污染时段的颗粒物来源进行了分析,模拟计算了2014年京津冀不同城市的大气污染物区域来源贡献,和北京市冬,夏两季PM2.5重污染期间不同物理、化学过程的贡献。本研究得出的主要结论如下：1.河北北部城市和沿太行山一线城市PM2.5以本地来源贡献为主,贡献率在70%～80%；外地区域来源随着地理位置逐渐靠近外省而增大；北京,天津,本地区域来源比例为55%～50%,；河北东部城市污染物区域来源受外省影响较大。一次排放的污染物本地来源比例较大,贡献率为70%～90%；二次转化的硫酸盐,硝酸盐,则呈现明显的区域分布特征,本地来源比例在30%～50%。区域来源的季节变化中,一次成分的变化不如二次成分明显。不同受体方案在计算污染物源-受体关系时会产生差异。选择区域平均方案计算外地区域来源比例大于选择单点方案,这种计算差异性在一次污染物的源-受体关系上体现的更加明显。2.在重污染期间,北京市PM2.5的化学转化与水平传输对其浓度变化起到了较为重要的作用。在重污染累积阶段,每小时化学转化对ρ(PM2.5)的变化的贡献为5～40μg/m3,而每小时水平方向的输送贡献10～20μg/m3。在冬夏两季重污染期间化学生成与水平传输对ρ(PM2.5)的变化的贡献存在明显不同。冬季每小时的化学转化与水平输送可以贡献超过40 μ g/m3,而夏季由于ρ(PM2.5)较低,化学生成和水平输送的PM2.5的主要贡献较低。在污染累积期间水平输送的贡献对其浓度增长起到了重要作用。3.在重污染累积期间,每小时北京市ρ(PM2.5)可以增长2.5～10 μ g/m3。冬季增长明显大于夏季。区域输送已经在污染累积过程起到了重要作用,主要外来地区域来源有河北,山东地区,对北京的贡献可以达到35～20μg/m3(冬季)和12～17μg/m3(夏季)。在污染累积阶段,随着细颗粒物浓度的升高,距离较远的源区对北京市的贡献逐渐增大,其贡献率可以上升20%。4.重污染期间北京市700hPa-850hPa左右高度一般维持西风或偏西南风,850hPa以下至近地层维持西南风的格局。随着高度的降低,水平风速逐渐减弱。潮湿的水汽对PM25的吸湿增长起到了重要作用。冬夏两季在污染过程中,气象要素的垂直分布存在一定差异,冬季具有明显的逆温现象,边界层高度也相对更低,而夏季高湿的水汽条件则更利于污染物的化学转化。
【关键词】：京津冀 来源解析 CAMx 源示踪技术 过程分析
【学位授予单位】：中国环境科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X513
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 空气质量模型简介10
• 1.2.2 区域污染物传输数值研究发展10-13
• 1.3 本文研究目的与内容13-16
• 第2章 模式简介和本研究采用的数值研究方法16-25
• 2.1 模式简介16-17
• 2.1.1 WRF模式简介16
• 2.1.2 CAMx模式简介16-17
• 2.2 CAMx颗粒物源示踪技术和过程分析工具简介17-20
• 2.2.1 源-受体关系计算方法简介17-19
• 2.2.2 过程分析工具简介19-20
• 2.3 模式设置20-25
• 2.3.1 模式网格与输入数据20-22
• 2.3.2 源排放清单设置与排放分布22-24
• 2.3.3 模式源区设置与受体设置24-25
• 第3章 典型污染物浓度分布和模式验证25-37
• 3.1 典型污染物浓度分布25-31
• 3.1.1 SO_2与硫酸盐浓度分布25-27
• 3.1.2 NO_x与硝酸盐浓度分布27-29
• 3.1.3 一次PM_(2.5)浓度分布29-30
• 3.1.4 PM_(2.5)浓度分布30-31
• 3.2 模式验证31-35
• 3.2.1 气象模式验证31-32
• 3.2.2 CAMx模式验证32-35
• 3.3 本章小结35-37
• 第4章 京津冀PM_(2.5)及相关典型污染物源-受体关系37-61
• 4.1 典型污染物源-受体关系37-56
• 4.1.1 二氧化硫与硫酸盐源-受体关系37-44
• 4.1.2 NOx与硝酸盐源-受体关系44-48
• 4.1.3 一次PM_(2.5)源-受体关系48-51
• 4.1.4 PM_(2.5)源-受体关系51-56
• 4.2 受体点的选择对源-受体关系的影响56-60
• 4.2.1 受体区域方案设置56
• 4.2.2 结果分析56-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第5章 北京市重污染时段典型污染物累积规律61-81
• 5.1 北京市冬季典型重污染时段污染物成因分析61-71
• 5.1.1 冬季重污染期间气象要素的垂直分布61-63
• 5.1.2 PM_(2.5)累积过程生成途径贡献成因分析63-69
• 5.1.3 重污染期间北京PM_(2.5)区域来源贡献69-71
• 5.2 北京市夏季典型重污染时段污染物来源分析71-78
• 5.2.1 夏季污染过程气象要素垂直分布71-73
• 5.2.2 PM_(2.5)累积过程生成途径贡献成因分析73-77
• 5.2.3 重污染过程北京PM_(2.5)区域来源解析77-78
• 5.3 本章小结78-81
• 第6章 结论与展望81-86
• 6.1 主要结论81-84
• 6.2 展望84-86
• 参考文献86-99
• 硕士期间发表论文99-100
• 致谢100-101
• 附表101-108

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