论文部分内容阅读
近年来,京津冀地区的霾污染日益严重,引起了科学家和决策者的高度关注,尤其是河北南部的石家庄、邢台地区,污染程度更为严重,对该地区的人群健康和生态环境产生严重危害。掌握该地区霾及细颗粒物PM2.5的来源情况是提出该地区霾污染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型Models-3/CMAQ,应用情景分析的方法,对河北南部的石家庄和邢台地区的霾和PM2.5的来源进行了模拟研究。首先,对模型的模拟结果进行验证,通过与区域内六个城市的PM10浓度进行对比,表明模型能较好的模拟出PM10的浓度变化趋势,可以用来对该区域的霾及PM2.5的浓度进行模拟研究。其次,对2007年7月、12月河北南部两个城市石家庄和邢台地区的霾和PM2.5的来源进了探讨,7月,河北本地部门源对石家庄和邢台PM2.5的贡献率分别为2.7%-38.3%和2.2%-30.4%,贡献最小的为交通源,最大的为工业源;对PM2.5中离子(SO42-、NH4+、NO3-)的贡献率为0(SO42-)-36.4%(NO3-)和0.1%(SO42-)-25.5%(NO3-),最小的为交通源的贡献,最大的为电厂源的贡献;石家庄和邢台OC的主要来源为河北民用燃烧源,贡献约40%;工业源是两市EC和消光系数的主要的贡献者,贡献率在30%左右。外地部门源中,工业源和电厂源对两市的霾及PM2.5的贡献较大,两个部门源对石家庄PM2.5、PM2.5中离子、碳组分(OC和EC)以及消光系数的总的贡献率为7.4%(山西)-11.3%(京津)、29.3%(山西)-80.2%(京津)、-2.5%(京津)-10.7%(山西)和7.5%(山西)-15.6%(京津),对邢台的贡献为6.5%(山西)-20.4%(河南)、27.6%(山西)-86.8%(河南)、-2.1%(京津)-13.2%(河南)和6.9%(山西)-14.7%(河南)。12月,河北工业源对石家庄PM2.5、SO42-、NH4+的贡献率最大,贡献率分别为31.8%、36.7%和20.8%,河北本地民用燃烧源对石家庄市NO3-、OC、EC和消光系数的贡献率最大,分别为8.5%、64.8%、54.3%和27.2%,对邢台的贡献略有不同,民用燃烧源对邢台PM2.5、NO3-、OC、EC以及消光系数的贡献率最大,贡献率分别为29.1%、9.0%、66.5%、54.7%和29.1%,工业源对SO42-和NH4+的贡献率最大,为37.0%和17.9%。外地部门源中,山西地区各部门源对两市霾及PM2.5的贡献均较大,其中,民用非燃烧源对两市各成分的贡献最小,工业源对各成分的贡献最大,山西各部门源对石家庄PM2.5、PM2.5中离子、碳组分以及消光系数的贡献率为0.7%-7.0%、7.9%-22.5%、0.3%-14.2%和0.9%-6.1%,对邢台的贡献率为0.8%-5.5%、8.4%-19.7%、0.2%-10.3%和1.1%-4.8%。另外,对霾日和非霾日,河北本地部门源对石家庄和邢台的贡献率进行了比较,发现大多数情况下,非霾日本地部门源对各成分的贡献要高于霾日的贡献,7月份,非霾日贡献是霾日贡献的1.0-1.3倍,12月份,非霾日是霾日贡献的0.9-4.5倍,不同组分霾日和非霾日贡献差别较大。最后,对两个月的重污染过程进行分析。重污染发生时,风速较小,不利于污染物的输送和扩散,污染物浓度较高,而当风速增大,污染物逐渐消散,浓度降低。7月重污染过程,河北本地工业源和电厂源对两市的PM2.5、PM2.5离子和消光系数的贡献较大,其他部门源贡献相对较小,而河北民用燃烧源和工业源则是两个城市碳组分较大的贡献者;外地部门源中,京津工业源和河南电厂源对两个地区的PM2.5、PM2.5中离子以及消光系数的贡献均很大,而四个地区对于碳组分贡献的差别不大。12月份,河北本地民用燃烧源对各污染物及消光系数的贡献率明显增大,其次为工业源,其他部门源贡献较小。外地部门源中,山西地区的各部门源对两市霾的主要污染物和消光系数的贡献均很大。