论文部分内容阅读
大气细颗粒物(PM2.5)是指空气动力学直径小于等于2.5微米的颗粒物，细颗粒物其实就是灰霾的“元凶”。PM2.5受大气氧化性、区域传送、气候、地形、城市布局等因素的影响，治理难度较大。京津冀地区，经济社会发展快速，以煤炭为主的能源消耗大幅攀升，机动车保有量急剧增加，PM2.5污染形势更为严峻。据研究报道，高浓度的PM2.5使得空气污染成为中国东部地区第四大危险因素。 为有效改善区域PM2.5污染现状，从中央到地方发布一系列空气污染治理规划。2012年12月5日，环保部发布十二五重点区域大气污染防治规划，这是中国政府首次发布综合的大气控制纲要，规划要求到2015年重点区域PM2.5浓度降低6％。2013年9月12日，大气污染防治行动计划发布，要求到2017年重点区域PM2.5浓度降低25％。除此之外地方性政策也陆续出台，2013年9月河北省政府颁布河北大气污染防治行动计划，污染严重的地区如石家庄、唐山等地区，到2017年PM2.5浓度要比2012年降低33％。综上，京津冀区域PM2.5污染严重，减排压力大，需综合考虑区域大气一次污染与二次污染问题，将当前以结构减排、技术减排、管理减排为主的大气污染总量控制工作，向科学减排、效果减排推进，在保证减排任务有效完成的同时，实现环境效益的最大化。 本研究在收集京津冀典型城市PM2.5监测数据基础上，于不同季节代表月、不同时段在京津冀区域内三个典型城市北京、唐山、石家庄开展PM2.5采集工作。将采集的PM2.5样品在实验室中采用ICP-MS、离子色谱仪和碳质组分分析仪对元素、水溶性离子、有机碳和无机碳组分进行测试分析，研究重点城市PM2.5时空污染特征及化学组分特征。京津冀区域PM2.5污染呈现冬季＞秋季＞春季＞夏季的时间分布特征;年均空间分布特征为石家庄(122μg/m3)＞唐山（99μg/m3）＞天津（85μg/m3）＞北京（82μg/m3）。同时本论文对APEC会议保障典型减排过程中PM2.5环境样品进行采集及实验分析，通过分析APEC空气质量保障方案实施前后PM2.5浓度、组分变化特征，评估减排方案的实施后区域PM2.5污染改善效果。 研究基于污染源清单、数值模型及各种解析方法，形成了“PMF-CMB-污染源清单”的PM2.5一次解析耦合方法;建立“基于污染源清单、数值模拟与环境中PM2.5化学成份相结合的PM2.5二次污染物源解析新技术”;综合PM2.5一次与二次污染物解析方法形成系统解析体系;同时研究创建“基于PM2.5来源解析结果与CAMx-PSAT数值模型的高空间分辨率PM2.5来源解析方法”。应用以上建立的PM2.5来源解析新技术方法，对唐山市PM2.5进行来源解析示范应用。研究得到唐山市PM2.5主要来源为冶金行业，其全年贡献比例为23.24％，其次是土壤尘、燃煤锅炉及机动车;高空间分辨率解析结果显示，丰南区的冶金工业对市区PM2.5贡献最大，年均贡献为6.60％;开平区的建材行业对市区PM2.5贡献率最大，为3.23％;市区主要污染源为机动车、无组织尘，其对受体点贡献分别为2.40％、4.42％。 本论文基于CAMx-PSAT数值模型系统及区域污染源清单，对京津冀区域PM2.5污染进行高空间来源解析研究，通过京津冀区域来源解析结果为区域优化控制方案打下基础。同时基于数值模型系统及PM2.5组分实验分析，研究京津冀区域各城市SO2、NOx、VOCs与PM2.5一次污染物间转化当量系数。京津冀区域内平均排放一吨SO2对PM2.5浓度贡献相当于排放0.22吨PM2.5一次排放对区域PM2.5浓度贡献;平均排放一吨NOx对PM2.5浓度贡献相当于排放0.11吨PM2.5一次排放对区域PM2.5浓度贡献;平均排放一吨VOCs对PM2.5浓度贡献相当于排放0.056吨PM2.5一次排放对区域PM2.5浓度贡献。基于PM2.5来源解析结果、PM2.5当量系数研究，以京津冀区域PM2.5浓度降低25％和50％两个持续改善阶段为目标，论文建立基于控制潜力、国家宏观政策为削减限值的PM2.5一次污染物、SO2、NOx、VOCs多污染物协同控制优化方程，应用Lingo对方程进行求解，得到京津冀区域优化减排方案;同时并对上述方案实施后的空气质量改善效果进行了定量评估。