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《中国环境科学研究院》 2016年
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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

陈云波  
【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。
【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

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