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本研究工作是结合国家科技攻关计划“区域大气污染物总量控制技术与示范研究”(2003BA614A-03)和973国家重点基础研究发展计划“中国酸雨沉降机制、输送态势及调控原理”(2005CB422200)而进行的。
酸沉降会对陆地、水生生态系统造成多方面影响,其环境效应是跨国界与跨区域的。随着中国经济的迅速崛起及能源结构的特点,近年来SO2排放总量跃居世界第一位,硫沉降导致的SO2污染和酸雨污染趋势严峻,因此硫酸型污染是中国酸沉降的主要特点。
本研究采用致酸污染物长距离传输模型ATMOS,通过对模型原理进行深入研究,结合中国地形、气象因素、污染物监测资料及以往的研究确定了适合中国硫沉降特点的模型参数,进一步对模拟结果与实测数据进行相关性分析,验证模型的合理性。
同时,在收集大量资料的基础上,整理出2002、2003年全国火电厂较新较完整的数据,利用地理信息系统软件Arcview对所有火电厂逐一进行精确定位,确定出其准确的地理位置;对电厂源、面源及全年SO2排放数据进行网格化处理,建立了SO2源排放清单。
本次模拟以2003年SO2源排放数据为研究对象,针对1998、2000、2001、2002、2003年5年气象资料下的硫沉降模拟结果讨论了气象因素对中国硫沉降的影响作用,进而确定基准年气象场数据。
通过对中国境内2002、2003年排放的二氧化硫所产生的硫沉降分布进行数值模拟,借助于地理信息系统软件Arcmap和画图工具软件Surfer,结合实际监测结果详细分析了整个模拟范围内特别是中国大陆陆地面积上总硫沉降、地面SO2和SO42浓度及其沉降、干/湿沉降分布特点,并研究了SO2浓度、硫沉降的季节变化规律。
近年来中国的SO2有向颗粒物转化的迹象,首要大气污染物已从SO2污染转变为颗粒物,主要是PM10污染,大气环境质量呈现区域性特征。为此,从SO42在PM10中所占比例角度对此新论点进行研究。
进一步讨论了不同类型排放源尤其是电厂源对大气污染的贡献率;对比RAINS-Asia和清华硫沉降临界负荷,确定了中国大陆陆地面积上各网格不同保护率下的硫沉降临界负荷,并将其与2002年、2003年的硫沉降量进行比较,得出中国硫沉降超临界负荷分布图。
本研究分析了近年来中国硫沉降的影响程度和范围变化,可为进一步改善SO2污染状况提供科学依据,为中国环境规划和硫沉降控制对策提供理论依据。