长江三角洲地区冬季霾天两次不同来源的污染事件分析

摘要

随着城市化进程的加快，大量污染物排放进入大气，大气污染严重，雾霾频发。京津冀、长三角、珠三角等城市群多发生区域持续性污染事件，对民众的生产生活带来极大的危害。本文对2015年1月、12月长三角冬季的雾霾事件进行分析，结合观测资料，利用WRF-CMAQ模式、Hysplit后向轨迹模式，讨论了长三角地区PM2.5的浓度变化规律以及长距离输送、近距离局地污染对霾天形成的影响。
　　结果表明，对于2015年1月21日～24日长江三角洲地区一次霾污染事件中PM2.5污染的时空分布特征和区域输送过程，发现两次不同类型的污染过程(大风外源输入污染21日12:00～23:00和静稳本地积累污染22日～24日12:00)，将其进行对比分析，讨论大气物理化学过程对边界层内PM25生成的贡献。模式能合理再现这一期间长三角PM25浓度的时空变化和分布。21日午后，长三角地面偏北风，风速较大，是短时大风北方输入污染。短时大风污染时段输送通量大，边界层中上部污染水平输入，再垂直下传。22～24日，地面小风，存在逆温，大气静稳，是本地积累污染。对比大风外源输入时段与静稳本地积累时段的过程分析发现，大风污染时段PM25的主要正贡献过程依次为局地源排放(35.0％)、水平平流(27.1％)、气溶胶化学生成(20.9％)、垂直平流(14.1％);本地积累时段PM2.5的主要正贡献过程依次为局地源排放(50.1％)、气溶胶化学生成(27.1％)、垂直平流(17.4％)。其中水平平流、源排放、气溶胶化学过程在两类污染时段中所占贡献率有显著差异。
　　对于2015年12月24～27日长江三角洲地区的一次霾污染事件中PM2.5污染的分布与输送过程分析，结合环保部地面PM2.5资料、micaps气象资料和后向轨迹，利用敏感性试验的方法分析了2015年12月24日～27日长江三角洲地区PM2.5污染的时空分布特征和近距离局地污染过程，发现长三角地区23日～24日正处于地面冷高压前部的均压场中，地面气压梯度较小、风速较小并且大气层结稳定，混合层高度较低，垂直方向上的输送和扩散很弱，有利于污染物的积累，污染开始;而26日～27日，冷空气南下，长三角地区地面风速增大，大气扩散能力加强，污染逐渐减弱消散。并且此次污染过程中，影响长三角的气流主要为近距离局地气流，在上游城市中所占比重为40％，在下游城市中所占比重为70％，并且在长三角城市群中存在上游城市至下游城市的输送。采用敏感性试验方法，关闭源区（安徽、江苏、浙江、上海）前后，长三角局地污染分布差异明显。污染开始阶段(24日)，存在长距离外来输入，污染发展阶段（25日），主要为近距离局地贡献，平均最高贡献量为73μg/m2。污染消散阶段(26日～27日)，源区出现高值贡献量，地区平均最大值可达135μg/m2，即本地源贡献在污染扩散阶段大于污染发展阶段。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 运用后向轨迹对污染来源的研究

1．2．2 运用三维化学耦合模式的相关研究

1．2．3 数学方法结合其它的相关研究

1．3 研究目标与方法

第二章 模式与资料介绍

2．1 中尺度气象模式WRF介绍

2．2 空气质量模式CMAQ介绍

2．3 后向轨迹模式HYSPLIT介绍

第三章 长三角地区PM2．5的外源输入污染与本地积累污染的对比分析

3．1 引言

3．2 资料与方法

3．2．1 地面观测和污染特征介绍

3．2．2 模式设置及验证

3．3 结果与讨论

3．3．1 后向轨迹与天气形势分析

3．3．3 PM2．5的通量分析

3．3．4 PM2．5的过程分析

3．3．5 各过程贡献率计算

3．4 本章小结

第四章 长三角地区一次近距离局地污染事件分析

4．1 模式设置及结果验证

4．2 天气形势与轨迹分析

4．3 PM2．5的时空分布

4．4 敏感性试验

4．5 PM2．5的过程分析

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 特色与创新点

5．3 展望

参考文献

作者介绍

致谢