云南高原典型城市空气质量变化特征及大气环境容量评估研究

作     者：常嘉成 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵天良;史建武

授予年度：2019年

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 0713[理学-生态学] 

主      题：大气环境容量 数值模拟 区域输送 季节变化 云南 

摘      要：云南高原的清洁大气环境及其潜在变化,是一个值得深入研究的大气环境问题。本文利用2014-2018年空气质量国控点监测的大气污染物浓度数据,对昆明市空气污染变化特征和PM与O相互作用进行分析。采用以《环境空气质量标准》(GB3095-2012)为约束目标的WRF-Chem模拟迭代大气环境容量算法,计算了玉溪市CO、NO、SO、一次PM和一次PM的大气环境容量。选取2015年3月21日-22日的一次昆明市中度污染过程,使用WRF-Chem进行关于东南亚火点源的敏感性实验模拟,探究在西南盛行风的背景下,东南亚火点排放的大气污染物跨境传输及其对云南高原城市PM浓度的影响。得到以下结论:1.昆明市大气污染物变化特征及PM与O相互作用2014-2018年昆明市SO、NO、PM、PM和CO年均浓度整体呈现下降趋势,O则上升。PM、PM和PM浓度季节变化基本保持一致,表现为冬季高、夏季低,O表现为春季高,秋冬季低。昆明市PM、PM和O超标率分别0.54%、1.49%、0.72%,均远低于东部地区。PM、PM和PM在四季浓度日变化趋势基本相同,呈双峰型,两个峰值出现在9时和0时左右。全年大气颗粒物PM中细粒子PM所占质量浓度比为0.54。大气氧化物OX(NO+O)以O占主导,贡献为0.63,大气中OX浓度越高,二次PM浓度越高;春季O的升高促进PM生成,冬季高浓度PM抑制O生成。2.基于WRF-Chem模拟的玉溪市大气环境容量精细估算选择云南高原重要工业城市玉溪,基于中尺度空气质量模式WRF-Chem,开展大气环境容量模拟估算。以2015年冬春夏秋主要大气污染物模拟为基础,采用以我国环境空气质量标准(GB3095-2012)为约束目标的WRF-Chem模拟迭代大气环境容量算法,设置3 km的精细分辨率,计算得2015年玉溪市一次PM、一次PM、SO、NO和CO的大气环境容量分别为1.284×10 t·a、0.854×10 t·a、1.917×10 t·a、1.796×10 t·a和51.556×10 t·a。并得出了整个玉溪市区域和城区大气环境容量的季节变化特征,各污染物冬季大气环境容量最小,除PM外的污染物春季大气环境容量最大。玉溪市城区剩余容量占全市比例均在40%左右,反映工业发展和城市化带来的大气环境的城乡差异及可能环境变化效应。3.东南亚火点排放的大气污染物跨境传输及其对云南高原城市PM影响在2015年3月一次污染过程中,在西南盛行风影响下,云南省PM2.5污染事件主要受东南亚火点源(生物质燃烧)排放的大气污染物跨境传输影响,其贡献可达67.18%。PM跨境传输的主要三维传输路径(通道)为:水平方向上自西南西双版纳边境至东北昆明,垂直高度为从边境处据地面约1320m到昆明市据地约380m。