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区域大气污染数值模拟研究

康娜  
【摘要】:大气污染是一个区域性的环境污染问题,某一地区的大气污染,在其特定的地理环境条件下和一定的大气环流背景影响下,可以通过中远距离输送影响其他地区,因此北京大气环境的质量与周边地区污染源的排放有密切关系。本文将气象模型高级区域预报系统(Advanced Regional Prediction System)与空气污染模型Models-3耦合进行模拟计算,从检验结果可以看出模拟结果与实测数据有较好的一致性,表明该模式系统可以用来研究区域大气污染物传输及相互影响。 本文试验的周边区域主要包括北京市、天津市、山西省、河北省、山东省部分地区、河南省部分地区以及内蒙古部分地区。以山西省污染源对北京的影响为主要试验对象,选取2002年1、4、7、8、9、10及2003年8月、2004年8月的整月进行模拟,以及对在2002年8月选取的典型时段进行若干种个例的模拟。 通过四个季节代表月份的模拟可以看出,4、9、10月山西污染源对北京PM_(10)浓度的贡献率最大,均在22%以上,绝对浓度的贡献以9月为最高;SO_2则以夏秋季节贡献率最大,均在15%以上,但绝对浓度的贡献9月最高,其中8月为2002年至2004年的平均值。这种形态的形成与夏秋季区域大气环流背景有密切的关系。对山西的电厂源、点源、面源分别进行模拟结果显示,相对而言,点源对北京SO_2及PM_(10)平均贡献及贡献率较大,面源次之,电厂源最小。比较山西南部污染源和北部污染源对北京影响较大的三个过程的平均浓度和平均贡献率,可以发现北部污染源对北京的影响明显高于南部污染源的影响,是区域污染控制的重点。 将基本情景减去去掉山西源后的新总源的情景得到的结果,与只有山西源的情景作比较,可以看出,两种情况所得的北京的污染物浓度相差不大,因此若表示山西省的污染物对北京的影响,可以直接用山西省的污染源模拟计算表示。新的气象场相对旧的增加了冰相过程的冰微物理参数化方案。模拟结果显示,对于1月的个例新气象场模拟的山西源对北京的SO_2及PM_(10)的贡献及贡献率均比旧的略高:而对于8月的个例则二者相当。 本文进行的多种试验方案表明,特殊的天气条件下山西省污染物输送对北京的影响不容忽视,北京大气环境质量与周边地区污染物排放有密切关系。


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