秸稈焚燒對(duì)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(guó)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(cè)資料和數(shù)值模式模擬，研究了秸稈焚燒和總量減排對(duì)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(shí):
　　第一，基于2002年至2015年MODIS每日火點(diǎn)觀測(cè)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(guó)五大火點(diǎn)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(zhǎng)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(shí)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(shí)節(jié);長(zhǎng)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(shí)節(jié)和夏季。除東北地區(qū)秸稈焚燒近年來(lái)有所加重，其余地區(qū)火點(diǎn)年累積數(shù)有所減少。
　　第二，利用融合火點(diǎn)排放源、人為源和生物源的WRF-Chem模式，模擬北京時(shí)2015

3、年6月10日08時(shí)和2015年9月30日08時(shí)起的72小時(shí)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(guò)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(duì)區(qū)域城市空氣質(zhì)量的影響。通過(guò)有無(wú)火點(diǎn)兩組試驗(yàn)分析了此次秸稈焚燒對(duì)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(diǎn)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(diǎn)煙羽擴(kuò)散過(guò)程。同時(shí)結(jié)合EDGAR-HTAP人

4、為源和MEGAN生物源的WRF-FIRE對(duì)流域內(nèi)城市大氣污染物的模擬效果較為理想，尤其對(duì)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(diǎn)中心和下風(fēng)向城市增幅最為明顯，最大小時(shí)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(duì)城市濃度影響更大。此外，秸稈焚燒也使得火點(diǎn)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(shí)濃度增幅極值區(qū)分布在火點(diǎn)下風(fēng)向煙羽末端太陽(yáng)光照充足的地區(qū)，最大小時(shí)濃度增幅接近3倍標(biāo)準(zhǔn)差。秸稈焚燒對(duì)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(duì)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(duì)排放源空間分布進(jìn)行優(yōu)化修正，開(kāi)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(cè)數(shù)據(jù)，評(píng)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(guò)程中的模擬效果發(fā)現(xiàn):經(jīng)過(guò)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(duì)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(yàn)（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(píng)估了排放減排對(duì)城市空氣質(zhì)量