长江三角洲地区城市群空气质量的数值模拟

摘要

随着近年来长江三角洲地区工业发展和人口的增加，人类活动向大气中排放的污染物急剧增多，对该地区人类身体健康和生态环境建设产生严重危害。长三角城市群排放的大气污染物主要包括SO2、NOx、CO、VOCs以及大气颗粒物等。VOCs和NOx在对流层O3形成过程中起着至关重要的作用。掌握长三角地区O3前体物(VOCs，NOx)与O3形成之间的关系是提出长三角O3控制措施的重要前提。本文采用美国环保局开发的第三代空气质量模式Models-3/CMAQ对长三角地区城市群大气复合污染进行模拟研究，为长三角地区大气污染的控制提供科学依据。 本文首先对模式的模拟结果进行验证，结果表明模式对O3、SO2和NO2的模拟效果都比较好。O3的平均相关系数、标准偏差和一致性指数分别为0.96、7.26％和0.92；SO2的平均一致性指数为0.62；NO2的平均相关系数和一致性指数分别为0.66和0.67。PM10的模拟效果偏低，但变化趋势基本能够与观测结果保持一致。SO2和NOx由于寿命较短很难长距离传输，主要集中在城市周围。城区高浓度NOx对O3消耗严重，导致城区O3浓度较低。长三角地区春季O3浓度最高，秋季次之，冬季最低，与各个季节O3光化学反应生成速率和周边地区的输送有关。高压系统对长三角地区的O3形成有利，风场辐合有利于污染物的堆积。 本研究通过敏感性试验关闭长三角地区2008年1月和7月NOx和VOCs的排放，研究周边地区O3及其前体物(VOCs，NOx)对长三角的贡献。一月份周边地区NOx、VOCs和O3的平均贡献率分别为9.5％、38.9％和125.1％。NOx和VOCs主要是长三角西北方向一些城市的排放在冬季风作用下对长三角的输送。O3主要来自长三角东南纬度较低的洋面，且冬季长三角是O3的净消耗区。七月份周边地区NOx、VOCs和O3的平均贡献率分别为7.7％，51.4％和94.4％。由于夏季风以偏南风为主，NOx主要来自浙江省中北部地区。VOCs主要是长三角西南方向山区植物排放的贡献。长三角周边陆地的O3贡献大于海洋。

目录

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第一章绪论

1.1研究意义

1.2国内外研究进展

1.3研究内容和方法

第二章模式系统介绍及研究区域设置

2.1中尺度气象模式MM5

2.2空气质量模式CMAQ

2.2.1 CMAQ模拟系统的结构和功能介绍

2.2.2化学和输送模块CCTM

2.2.3化学机理

2.2.4气溶胶模块

2.2.5云混合和液相化学

2.2.6网格烟羽过程

2.3 MM5模拟系统及其参数设置和输入资料

2.4 CMAQ模拟系统及其参数设置和输入资料

第三章长江三角洲地区污染物浓度时空分布特征

3.1模拟结果与监测值的比较分析

3.1.1 O3验证结果

3.1.2 SO2、NO2和PM10验证结果

3.2污染物浓度的时空分布特征

3.3高浓度O3的生消演变过程

本章小结

第四章周边地区O3及其前体物对长三角地区输送的敏感性试验

4.1一月份周边地区O3、NOx、VOCs对长三角输送

4.2七月周边地区O3、NOx、VOCs对长三角的输送

本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢