论文部分内容阅读
近年来，随着珠江三角洲经济的快速发展和城市现代化进程的不断加快，已经形成为以大型城市为中心、以发达的高速公路网连接中小城市的城市群区域。与此同时，珠三角地区空气污染问题日益突出，主要表现在污染源大量集中，大气污染物在城市间输送，造成各城市环境污染相互关联以及多种高浓度污染物在时空上的重叠。已有监测结果表明，2006年珠江三角洲地区受重度污染的时段主要集中在秋冬季节气象扩散条件不佳的时段。本论文选择分别代表秋冬季节的月份(分别为1月和10月)，采用第三代空气质量模型Models-3/CMAQ模拟了珠江三角洲地区大气污染及区域分布状况，运用敏感性分析方法，在分地区20％人为源削减情况下讨论各城市不同的大气响应情况，为珠三角地区有针对性地制定源削减政策来改善空气质量提供科学有效的论据。
本论文采用2006年珠三角地区50个气象观测站和16个空气质量监测站的数据资料对Models-3/CMAQ的模拟结果进行比对分析，重点评估了气象场与O3、NO2、SO2、PM10等四种大气污染物。结果表明，中尺度气象模型MM5对于温度、湿度、风速、风向等气象因素的模拟效果较好，与观测结果基本吻合，可以为后续的空气质量模拟提供较为准确的气象场。Models-3/CMAQ系统对于SO2、NO2和PM10的模拟在大部分站点的模拟值均在观测值的50％误差范围以内，可以反映污染物的区域分布特征；而所有站点40ppb以上O3浓度的模拟值均在观测值的45％误荠范围内，表明模型能够在一定程度上反映O3的高值。以上几种污染物的模拟效果存在季节差异，对分散于珠三角不同城市的观测站点的模拟效果也存在区域差异。总体而言，东湖、麓湖、惠景城、万顷沙、紫马岭等几个站点的模拟结果较好，其次为顺德、唐家、荔园、香港的东涌、荃湾、塔门等站点，再次为城中、天湖、下埔等。
本论文结合珠三角地面气象观测资料和风廓线，对模拟的2006年1月和10月份的珠三角地区气象场进行了分类和特征过程分析发现，该地区秋冬季典型的风场有3种：偏北风、偏南风和两者相互转换的昼夜风场。三种不同的风场在很大程度上影响了珠三角地区空气污染的扩散与分布情况。偏北风为主导的较强风场会减轻广佛一带空气污染的程度，但可能同时加重了下风向的江门、珠海、中山等城市的污染。珠三角地区将会出现以几个高值点为原点向西南方向做放射状的NO2、SO2高值区域。此时，汀门东北部、珠海、中山极易受到来自广州、佛山、东莞一带污染的影响。偏南风为主导风场总体上会减轻广佛东莞一带空气污染的程度，但广州、佛山部分地区的局地环流容易形成此地区的污染物集聚区，造成局部重污染。主导风场昼夜变化可能会导致广州、佛山一带空气污染物的集聚。此时，海陆风的强弱更替导致其在下午4点～6点及夜间10点于佛山南部、广州南部地区交汇，PM10的高值区域被其控制在广州佛山江门一带，SO2的高值区域分布在佛山、广州西部地区。
本论文还利用Models-3/CMAQ模型对珠三角地区分别进行了不同城市20％人为源的削减，并以此讨论了代表秋冬季节重污染时段2006年1月、10月的珠三角地区各城市间的源与受体的关系。结果显示，20％的源削减对于降低珠三角地区PM10、SO2、NO2等污染物浓度有一定意义，1月份的削减效果比10月份显著，本地源的削减效果比外来源明显。广州、佛山、东莞、深圳等城市对珠三角地区影响程度较深，影响范围较广，属于污染物重点控制区域；而珠海、中山、江门等多个城市对于外来源的侵袭则较为敏感。而且空气污染城市影响排序在1月份和10月份基本保持一致，这说明珠三角地区宜实行长期稳定的控制策略。这对珠三角地区采取分区域、有针对性的大气污染削减防控措施具有重要意义。