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随着经济的迅速发展,工业化和城市化进程不断加快,中国正面临着越来越严重的大气污染问题。然而,一个地区污染物的浓度水平不仅受本地排放源的影响,同时也受区域或远距离传输的影响。因此,大气污染不只是一个地方性问题,也是区域性问题。京津冀地区是我国东部灰霾的多发区,也是我国灰霾治理的重点区域,该区域内城市及其周边大气PM2.5相互输送对空气质量的影响显著,受到越来越多的重视。然而,人们关注的焦点大多集中在大中城市,对县城和农村地区的研究相对较少,但这些地区受灰霾的影响程度和频次却不容忽视。因此,在关注城市地区灰霾问题的同时,也应对县城和农村地区加以重视,尽管其本地污染物排放量相对较低。明确不同地区污染物的相互输送特征是治理大气区域性污染的重要途径之一。 本研究选取京津冀地区典型大城市(北京、天津、石家庄)、县城(保定市雄县)以及农村地区(德州市陵城)为研究目标区域,应用SMOKE/WRF/CMAQ-ISAM空气质量模式系统开展细颗粒物输送影响研究工作:(1)定量评估了各研究地区PM2.5及其主要组分(SO42-、NO3-、NH4+、OC、EC)区域传输贡献;(2)对比研究了不同污染物排放水平各地区(城市、县城、农村)受外来输送的影响;(3)结合HYSPLIT后向轨迹计算结果确定了各研究地区四季及冬季重污染时期污染物的传输方向;(4)综合区域贡献和后向轨迹计算结果分析北京、雄县和陵城地区在不同污染等级下(空气质量良好、污染、严重污染)受本地和区域传输贡献的影响特点。 基于以上研究发现:(1)整体来看,京津冀城市地区各季节PM2.5的贡献率均是本地排放高于外来输送,但呈现出冬季>春季>夏季>秋季的特点;(2)根据典型城市的后向轨迹计算结果发现,北京、天津和石家庄冬季北部的反向轨迹多属于高空远距离输送,而南部和东部的轨迹多属于近距离低空输送;(3)北京冬春两季本地PM2.5贡献率大,本地贡献高于60%,天津、保定和廊坊是对北京PM2.5贡献较多的地区。天津的贡献情况与北京相似,沧州、廊坊、唐山和北京对其影响较大,来自于山东省的输送也非常显著。石家庄除了受本地贡献影响较大外,保定、衡水、邢台和山西是对其贡献较多的地区;(4)对灰霾频发的冬季而言,外来输送贡献率排序为:北京<雄县县城<陵城农村地区;(5)重污染时期,北京、雄县和陵城的本地贡献率相较于非重污染时期下降,与之相反的是,区域贡献率升高,近周边地区的输送影响尤为突出;(6)在空气质量良好、轻度和重度污染不同等级下,北京、雄县和陵城地区PM2.5的本地贡献率随着污染程度的加重呈下降趋势,而近周边区域的贡献随着污染的加重呈上升的趋势,尤其是后向轨迹经过的地区的贡献率上升明显。重度污染期间,陵城农村受较远地区的影响比北京和雄县更明显,区域传输作用尤为显著。 本研究的相关结论可为我国细粒子区域污染控制提供科学支持,并为PM2.5污染治理提供决策参考。