秸稈焚燒對區(qū)域城市空氣質(zhì)量影響的模擬分析.pdf

1、農(nóng)作物秸稈焚燒作為中國生物質(zhì)燃燒的主要形式之一，其釋放的氣態(tài)污染物和顆粒物主要影響局地、區(qū)域和全球空氣質(zhì)量。此外，影響城市空氣質(zhì)量另外一大因素是區(qū)域內(nèi)人為源排放。為此，本文基于觀測資料和數(shù)值模式模擬，研究了秸稈焚燒和總量減排對區(qū)域城市空氣質(zhì)量的定量影響。得到如下一些結(jié)果和新的認(rèn)識:
　　第一，基于2002年至2015年MODIS每日火點觀測資料，結(jié)合2001年至2010年MODIS500m土地利用氣候分布?xì)w納出我國五大火點關(guān)鍵區(qū):

2、東北地區(qū)、淮河流域、西南地區(qū)、東南地區(qū)以及長三角和珠三角地區(qū)。東北地區(qū)和淮河流域主體以農(nóng)作物秸稈焚燒為主，分別集中在春秋時節(jié)和初夏及秋季;西南地區(qū)和東南地區(qū)以森林等自然植被山火為主，集中在冬春時節(jié);長三角和珠三角地區(qū)以農(nóng)作物秸稈焚燒和城市建筑火災(zāi)為主，分別集中在暮春暮夏時節(jié)和夏季。除東北地區(qū)秸稈焚燒近年來有所加重，其余地區(qū)火點年累積數(shù)有所減少。
　　第二，利用融合火點排放源、人為源和生物源的WRF-Chem模式，模擬北京時2015

3、年6月10日08時和2015年9月30日08時起的72小時發(fā)生在淮河流域的兩次農(nóng)作物秸稈大面積露天焚燒過程，研究了農(nóng)作物秸稈焚燒釋放的氣態(tài)污染物和顆粒物對區(qū)域城市空氣質(zhì)量的影響。通過有無火點兩組試驗分析了此次秸稈焚燒對流域內(nèi)河南、山東、江蘇和安徽四省83座城市CO、PM10、 PM2.5和O3濃度的定量影響。融合NCAR-FINN火點排放資料的WRF-Chem模式較好地再現(xiàn)了此次秸稈焚燒及火點煙羽擴(kuò)散過程。同時結(jié)合EDGAR-HTAP人

4、為源和MEGAN生物源的WRF-FIRE對流域內(nèi)城市大氣污染物的模擬效果較為理想，尤其對秸稈焚燒釋放的污染物CO、PM10和PM2.5和產(chǎn)生的二次污染物O3濃度的模擬。秸稈焚燒所釋放的污染物造成流域內(nèi)城市一次污染物CO、PM10和PM2.5濃度的增加，火點中心和下風(fēng)向城市增幅最為明顯，最大小時濃度增幅達(dá)到3倍標(biāo)準(zhǔn)差。氣態(tài)污染物CO和相比PM10粒徑更小的PM2.5可隨風(fēng)擴(kuò)散至更遠(yuǎn)的地區(qū)，對城市濃度影響更大。此外，秸稈焚燒也使得火點中心城

5、市和下風(fēng)向城市二次污染物O3濃度增加，但小時濃度增幅極值區(qū)分布在火點下風(fēng)向煙羽末端太陽光照充足的地區(qū)，最大小時濃度增幅接近3倍標(biāo)準(zhǔn)差。秸稈焚燒對區(qū)域城市空氣質(zhì)量的影響存在明顯的空間分布差異且對城市各大氣污染成分的影響也不相同。
　　第三，引入WRF-SMOKE-CMAQ模式系統(tǒng)，采用路網(wǎng)、人口和土地利用等GIS數(shù)據(jù)對排放源空間分布進(jìn)行優(yōu)化修正，開展安徽省排放總量減排情景模擬研究。結(jié)合當(dāng)?shù)氐孛婵諝赓|(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，評估了該模型在2014

6、年11月10日至2014年12月10日大氣污染狀況過程中的模擬效果發(fā)現(xiàn):經(jīng)過本地化排放源的更新以及路網(wǎng)、人口和土地利用等精細(xì)化GIS信息的應(yīng)用對模擬結(jié)果有一定改善作用，尤其是PM2.5和PM10模擬效果最為理想，NO2和SO2次之，臭氧濃度變化與模擬相一致，CO模擬濃度明顯偏低。此次，利用該模型進(jìn)行了減排控制試驗（排放清單中顆粒物排放減排12.11％，NOx濃度減排16.24％，SO2濃度減排12.31％），評估了排放減排對城市空氣質(zhì)量