不同排放源对华东地区大气污染物影响的数值模拟及减排效果评估

摘要

本文使用中尺度气象-化学耦合模式WRF-Chem针对MEIC源清单中五大部门来源（工业源、电力源、民用源、交通源和农业源）对华东地区主要大气污染物的影响进行了模拟研究。另外基于“十三五”减排目标“到2020年，全国SO2、NOx排放总量比2015年分别下降15％，挥发性有机物(VOCs)下降10％以上”进行敏感试验，定量评估“十三五”减排对主要大气污染物的影响，进一步对比分析了NOx和VOCs减排对O3的影响。主要得到以下结论: (1)春夏秋季PM2.5约40％～60％来源于工业源，冬季由于居民采暖供热燃煤，导致民用源对PM2.5的贡献最大，在山东、安徽和江苏等高值区贡献率超过50％;农业源、电力源和交通源对PM2.5影响的季节差异不大，农业源贡献约20％～30％，交通源和火电源贡献约10％。因此冬季需主要控制民用源排放，春夏秋季主要控制工业源排放，其次是农业源排放。 (2)一次PM2.5在工业、电力和民用源贡献的PM2.5中所占比例可达50％～60％;NO;和NH;在交通源贡献的PM2.5中总比例可达53％,在农业源中总比例高达93％;由于模式对SO24-模拟偏低，SO42-在工业源和电力源贡献的PM2.5中占比约5％～15％; OC对来自民用源的PM2.5有30％的贡献，BC对来自交通源的PM2.5有15％的贡献;Na+和Cl对PM2.5的贡献在各大来源中均低于3％。 (3)工业源是SO2最主要的来源，春夏秋季在华东大部分地区贡献率超过70％，冬季约50％～60％，其次电力源的贡献为20％～35％，工业源和电力源对SO2的总贡献率超过90％。NO2主要来自工业源、电力源和交通源，工业源和电力源分别贡献30％～40％和20～40％，交通源在山东和长三角地区贡献约20％，在其他地区超过40％。与其他污染物不同，工业源、电力源和交通源对O3的贡献率在山东和长三角地区为负值，即关闭工业源、电力源和交通源排放后O3增加，O3和NO2浓度分布呈反梯度特征，由于秋冬季O3浓度相对春夏季较低，而且采暖供热使得NOx排放较高，因此华东地区秋冬季排放的NOx对O3消耗更显著。 (4)“十三五”减排的敏感试验结果表明，由于夏季PM2.5浓度基数相对冬季较小，减排效果相对突出，冬季在华东大部地区PM2.5可减少5％，夏季可减少10～15％。 SO2季节变化差异不大，在华东地区可减少20％～30％;冬季NO2在华东南部可减少20％～25％，在山东、安徽北部及长三角地区减少10％～15％，夏季NO2在华东大部地区可减少20％～30％。华东属于NOx浓度较高的VOCs控制区，减少NOx的排放量会引起O3的增加，但是同时减排VOCs可使O3浓度下降，O3浓度随着VOCs的减少而减少。 (5)针对华东地区臭氧污染较严重的夏季进行模拟试验，VOCs减排对山东省和长三角地区影响最大，随着NMVOC减排10％、30％、50％、100％，O3浓度下降量约0～10μg/m3、5～15μg/m3、10～25μg/m3、25～80μg/m3，下降比例分别为5～10％、10～25％、15～35％、35～50％。人为源排放的NMVOC减排量达到50％以上时，南京和济南O3浓度达到二级标准的天数分别可达87％和70％以上。在人口较密集、经济较发达的山东和长三角地区，减少人为排放的可挥发性有机物可以有效减少臭氧的浓度，而且相对于阴雨天气，在夏季晴空天气减少人为排放的NMVOC可显著降低臭氧浓度。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景和意义

1．2国内外研究进展

1．2．1大气污染物来源解析和定量评估的方法

1．2．2排放源清单

1．2．3数值模式对大气污染物来源和减排效果的定量评估

1．3研究内容和目的

第二章模式简介及模拟验证

2．1 WRF-Chem模式介绍

2．2数据资料

2．3模式设置

2．4模拟验证

2．4．1气象要素的模拟验证

2．4．2大气污染物的模拟验证

2．5本章小结

第三章不同排放源类型对主要大气污染物的贡献评估

3．1排放源数据分析

3．2模拟结果与讨论

3．2．1 MEIC五大来源对华东地区PM2．5的贡献

3．2．2 MEIC五大来源对华东地区主要污染气体的贡献

3．3 本章小结

第四章“十三五”大气污染物减排效果评估

4．1排放清单调整和试验设计

4．2模拟结果及讨论

4．2．1“十三五”减排对主要大气污染物的影响

4．2．2夏季NMVOC减排对O3浓度的影响

4．3本章小结

第五章结论与展望

5．1结论

5．2展望

参考文献

作者介绍

致谢