长三角地区O3和PM2.5污染协同控制研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:kwatog
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随着社会经济的发展,以O3和PM2.5浓度超标为表征的区域性大气污染已成为当前我国大气污染的主要问题,探究PM2.5与O3的协同控制近年来成为大气污染防控的热点。长三角地区是我国重要的城市群区域,是我国的一大重要的人口聚集区域,也是我国环保建设的先锋示范区域,制定针对长三角地区O3与PM2.5的复合污染的协同减排措施对长三角的大气环境改善有重要作用。一致的共识表明共同前体物氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)的协同减排是实现PM2.5和O3协同治理的关键,了解和掌握NOx及VOCs排放特征及其对PM2.5和O3大气污染的影响对于政府相关部门进一步的大气污染防治政策决策具有重要意义。本文对长三角地区空气质量实测数据和MEIC排放清单数据进行统计分析和可视化分析,在掌握长三角地区的污染时空特征和排放特征的基础上,基于WRF-Chem模式,结合气象、大气污染物观测数据以及MEIC(Multi-resolution Emission Inventory for China)排放清单等数据,依据不同比例的NOx和VOCs减排量,设计了36组减排情景,模拟了长三角地区PM2.5和O3复合污染时段的空气质量状况。利用综合经验动力学(CEKMA)方法,综合考虑NOx和VOCs减排的边际效益成本和环境健康效益,评估了长三角地区NOx及VOCs减排对PM2.5和O3大气污染控制的影响。主要研究结果如下:(1)由长三角地区的污染时空特征和排放特征分析得到:长三角地区近年来PM2.5月均浓度有明显下降趋势,而O3浓度基本持平,没有明显的上升下降趋势。大气污染最为严重的苏南、上海和浙北地区,人为源PM2.5、NOx和VOCs的排放也是相对较多的,人为源PM2.5排放逐年大幅减少的趋势也解释了PM2.5浓度的逐年降低,而人为源NOx排放略有下降至近年持平,以及人为源VOCs排放逐年有上升之势。长三角地区O3和PM2.5复合污染日只发生在3-10月,2014年5月至2020年12月期间共出现了96个复合污染日,月累计峰值出现在6月(24天),呈单峰型分布。大约每5次O3污染中就会出现1次是伴随PM2.5污染的复合污染。(2)在对WRF-Chem模式进行敏感性实验,确定了模式使用CBM-Z化学机制加MOSAIC气溶胶方案的化学参数化机制搭配,模拟效果较好且对VOCs和NOx减排的响应情况较好。后续研究使用WRF-Chem模式对2014年6月这一时间段进行长三角地区主要气象参数、O3和PM2.5的模拟,气象参数如温度、湿度、风速等在整个模拟期间模拟效果总体较好,稳定程度高。模式对O3浓度的波动模拟的较好,PM2.5模拟有部分偏高偏低,但是误差与同类研究相当,皆在可接受范围内。(3)结合综合EKMA曲线(CEKMA)和Dijkstra最短路径算法,综合成本效应、环境效应、健康效益和空间效应,长三角地区NOx和VOCs协同减排的最优路径分析显示:PM2.5和O3对前体物NOx和VOCs具备不同的敏感性,长三角地区NOx和VOCs减排对O3的影响大于对PM2.5的影响。先侧重NOx减排、后侧重VOCs减排的策略是综合考虑区域环境健康效益与减排控制方案成本前提下长三角地区整体的最优路径。在考虑实际减排操作的情况下,采取先减少NOx排放约70%(或60%)且减少VOCs排放约10%(或20%),再削减剩余VOCs及NOx排放量的方案是较优的协同减排方案。(4)长三角典型城市站和郊区站的最优路径不同,典型城市站点的最优路径是先侧重于VOCs减排,再侧重于NOx减排——这对于典型郊区站而言是最差减排路径。典型郊区站点的最优路径是先侧重于NOx减排,再侧重于VOCs减排。分开讨论上海、浙江和江苏的最优路径情况:对上海而言先侧重NOx,再侧重VOCs减排和先侧重VOCs,再侧重NOx减排都有着较高的路径效率;浙江和江苏的最优减排路径都是先侧重于NOx减排,再侧重于VOCs减排。
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