论文部分内容阅读
随着经济的快速发展,机场逐渐成为我国航运和物流的重要组成部分,在陆、空运输链中起到充分的转换衔接作用,是推动区域交通发展的支柱力量。近年来我国民航运输业以大约每年10%的速度在增长,运输总周转量已经连续数年位居世界第二,但随之发展导致的能源消耗和污染物排放等问题也浮出水面,引发了人们越来越多的关注。机场区域大气污染物排放源种类众多,包括固定源、移动源和无组织源,其中飞机排放是机场污染物的主要来源。针对机场大气污染物排放清单和机场区域空气污染特征开展系统的研究工作,评估机场排放对周边大气环境影响,对于机场的规划和建设、环境空气质量改善具有重要意义。 本研究在飞机发动机污染物排放特性的研究基础上,基于我国当前民用航空器组成类型,创建了本土的飞机发动机排放因子数据库,并考虑到有效排放高度实时变化的客观性,从而提出了一种将标准LTO起降模型各阶段工作时间加以改进的排放量计算模型,改进模型的计算方法更为科学合理。以首都机场为例进行飞机排放量核算,结果显示:2013年首都机场飞机发动机NOx、CO、HC、SO2和PM2.5排放总量分别为7042.1、3189.9、295.3、429.4和150.4t,相比传统方法,修正后的飞机NOx、CO、HC和SO2排放各增加了23.5%、2.3%、2.1%和18.1%。进一步分析飞机排放特征发现,其具有较为明显的季节排放特征,总体呈现夏半年高于冬半年的排放趋势,其中CO、HC、SO2和PM2.5月排放量变化较小,而NOx排放受有效排放高度的影响月波动较大;飞机在爬升和滑行/慢车两种模式下污染物排放比例最大,分别占排放总量的37.7%与36.8%,减少滑行时间可有效降低飞机在LTO循环过程中的污染物排放。 此外,本文构建了民航机场大气污染源清单建立体系,建立了首都机场除飞机发动机排放外的其他潜在排放源大气污染物的计算模型,包括固定源、道路移动源、地面保障设备和交通扬尘。结果表明:2013年首都机场除民航飞机发动机外其他相关污染源的SO2、NOx、PM10、PM2.5、VOCs和CO排放量依次为18.7、1061.1、125.5、64.4、173.4和819.5t。总体来看,非道路移动源是首都机场各污染物排放的最大贡献源,其中NOx、CO、VOCs、SO2和PM2.5排放量的86.9%、79.6%、66.2%、95.8%和70.0%来源于飞机发动机,以中型窄体客机及大型宽体客机贡献为主。相较而言,道路移动源排放比例较低,对VOCs、CO、PM10、PM2.5和NOx5种污染物的贡献率仅为11.8%、12.4%、6.6%、7.7%和3.7%。另外,约有4.4%的VOCs来自于储罐的呼吸排放,而交通扬尘也是颗粒物的重要来源。 基于建立起来的首都机场相关污染源的排放清单,利用WRF-CMAQ耦合模型定量评估机场排放的大气污染物对周边空气质量的影响。结果表明:PM2.5、NOx和SO2对机场周边区域的浓度贡献在冬季能够达到最大值,但其影响程度会随着与机场中心点位距离的增加而逐渐减弱;同时,机场近周边及西南部区域受污染物影响较为显著,PM2.5、NOx和SO2三种污染物的年均最大贡献浓度分别为5.5μg/m3、7.8μg/m3和4.1μg/m3。