包艷英,徐 潔,唐 偉,紀(jì)德鈺,韓 鋒,何友江,孟 凡
1.大連市環(huán)境監(jiān)測中心,遼寧 大連 116023 2.中國環(huán)境科學(xué)研究院,北京 100012 3.太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,山西 太原 030024
當(dāng)前我國大氣環(huán)境形勢十分嚴(yán)峻,在以可吸入顆粒物(PM10)為特征的傳統(tǒng)煤煙型污染依然嚴(yán)重且未得到根本解決的同時,以臭氧(O3)和細(xì)顆粒物(PM2.5)為特征的二次污染問題又接踵而至, 區(qū)域性復(fù)合型污染日益突出。城市化和工業(yè)化的高速推進(jìn)使得我國東部沿海城市群在夏、秋季節(jié)面臨嚴(yán)峻的光化學(xué)污染問題[1-6]。部分城市O3超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)國家二級標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)達(dá)20%,并且有些地區(qū)多次出現(xiàn)O3最大小時濃度超過歐洲警報水平(480 μg/m3)的重污染現(xiàn)象[7-10]。
近地面O3是由人為源和天然源排放的NOx和VOCs在太陽光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二次污染物,并且與其生成前體物(NOx和VOCs)呈高度非線性關(guān)系。因此,識別O3對NOx和VOCs排放的敏感性以及污染來源是分析O3污染成因和制定防治措施的關(guān)鍵。近年來,國內(nèi)外專家學(xué)者對東亞以及我國重點區(qū)域的O3污染成因開展了許多研究。ITAHASHI等[11]研究指出,在東亞地區(qū)的O3整體上處于NOx控制區(qū);XU等[12-13]對北京地區(qū)的O3成因分析得出,北京地區(qū)的O3污染分布呈現(xiàn)顯著的區(qū)域差異,城市上風(fēng)向的污染物對下風(fēng)向郊區(qū)的O3污染貢獻(xiàn)很大,北京周邊地區(qū)的污染物排放對北京市的O3污染貢獻(xiàn)很大,北京市區(qū)O3污染受VOCs控制,而郊區(qū)O3污染受NOx控制;王楊君等[14-15]對上海地區(qū)O3成因分析結(jié)果表明,上海本地排放源對O3污染貢獻(xiàn)為20%左右,工業(yè)過程中產(chǎn)生的VOCs是上海本地O3污染的最大貢獻(xiàn)源;陸克定等[16-17]對珠三角O3污染研究表明,在城市O3污染受VOCs控制,而在郊區(qū)O3污染受NOx控制,郊區(qū)O3污染受上風(fēng)向城市的排放源影響很大,因而對城市地區(qū)NOx和VOCs排放的協(xié)同控制能有效減低郊區(qū)的O3污染。
大連市作為我國的重要石化生產(chǎn)儲運基地,2014年總VOCs 人為排放量達(dá)25.2萬t。2015年大連市區(qū)出現(xiàn)37 d O3超標(biāo)日,O3日最大8 h平均質(zhì)量濃度(O3-8 h)的第90百分位數(shù)為161 μg/m3,超出GB 3095—2012國家二級標(biāo)準(zhǔn),O3污染形勢十分嚴(yán)峻。大連市三面環(huán)海,處在環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈,西臨渤海與華北為鄰,南與山東半島隔海相望,北依東北平原,特殊的地理位置決定了大連地區(qū)O3污染的復(fù)雜性。目前,針對大連地區(qū)或同類濱海城市的O3敏感性分析、來源貢獻(xiàn)分析及控制措施效果定量評估的研究較少。厘清臭氧污染成因及來源,對大連市制定有效的O3污染防治措施、切實改善空氣質(zhì)量具有重要的指導(dǎo)意義,同時對其他同類濱海城市的O3污染防治研究也具有重要的借鑒意義。
本研究運用區(qū)域空氣質(zhì)量模式CAMx (Comprehensive Air Quality Model with Extensions)對大連市2015年O3污染最嚴(yán)重的8月進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,運用CAMx源解析技術(shù)OSAT對大連市O3及其生成前體物NOx和VOCs來源貢獻(xiàn)進(jìn)行了解析,運用CAMx高階敏感性分析方法(HDDM)識別出了大連地區(qū)O3生成的敏感性,計算出不同行業(yè)NOx和VOCs排放與O3濃度之間的敏感性因子,并通過數(shù)學(xué)方法建立了污染源排放與O3濃度之間的定量關(guān)系,對區(qū)域控制措施的效果進(jìn)行了定量評估,得出了不同控制措施對大連市近地面O3污染的改善效果,為大連市空氣質(zhì)量管理提供了技術(shù)支撐。
運用三維區(qū)域空氣質(zhì)量模型CAMx[18-19]構(gòu)建大連O3模擬系統(tǒng)。CAMx采用三重嵌套形式,見圖1。
圖1 CAMx 3層嵌套模擬區(qū)域Fig.1 CAMx nested modeling domains
第一重區(qū)域覆蓋整個東亞、大部分東南亞和部分南亞地區(qū),水平分辨率為36 km×36 km;第二重區(qū)域覆蓋包含大連的整個遼寧省、華北大部分地區(qū),包括北京市、天津市、河北省、山西省以及山東省大部分地區(qū),水平分辨率為12 km×12 km;第三重區(qū)域覆蓋大連市全域,水平方向分辨率為3 km×3 km。模擬垂直頂高約20 km,垂直分層為20層。模擬使用的氣象場由The Weather Research and Forecast(WRF)模型提供,WRF模型輸入?yún)?shù)采用美國環(huán)境預(yù)報中心(NECP)的氣象再分析資料(FNL)。模擬使用的36 km網(wǎng)格區(qū)域和12 km網(wǎng)格區(qū)域排放清單將以清華大學(xué)構(gòu)建的全國污染源排放清單MEIC為基準(zhǔn),根據(jù)現(xiàn)有的環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)調(diào)整后建立,3 km網(wǎng)格區(qū)域排放清單采用大連市2014年最新的污染源排放清單數(shù)據(jù),通過人口和土地利用信息分布到網(wǎng)格中。天然源排放的VOCs采用美國國家大氣研究中心研發(fā)的MEGAN模式計算得到。污染源設(shè)為5種,分別為點源、工業(yè)面源、民用面源、交通源、天然源。清單中的物種與模型使用的SAPRC99化學(xué)機理一致,并經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換,達(dá)到CAMx模型的輸入要求。
O3源解析技術(shù)[18](簡稱OSAT)是以污染源示蹤的方式獲取有關(guān)O3及其前體物生成(或排放)和消耗的信息,并統(tǒng)計不同地區(qū)、不同種類的O3生成前體物對O3生成的貢獻(xiàn)量;同時,還對生成的O3進(jìn)行示蹤,從而對本地生成和外部傳輸?shù)腛3的貢獻(xiàn)進(jìn)行分析。對O3生成前體物NOx和VOCs源示蹤方法如式(1)和式(2)所示。
(1)
(2)
式中:Ni代表前體物NOx的示蹤物;ΔNOx代表示蹤過程NOx的變化量;模式通過對來自不同源區(qū)或行業(yè)的示蹤物Ni在所有N系示蹤物中所占的比重來計算Ni對模擬出的NOx變化的貢獻(xiàn),以此推斷不同源區(qū)或行業(yè)排放的NOx對受體點NOx的貢獻(xiàn)。對VOCs源示蹤的方法與NOx源示蹤的方法基本一致,Vi代表前體物VOCs的示蹤物,ΔVOCs代表示蹤過程VOCs的變化量,但由于來自不同源區(qū)或行業(yè)的VOCs的反應(yīng)活性不同,所以計算示蹤物Vi在所有V系示蹤物中所占的比重的過程中同時考慮了羥自由基(OH)的反應(yīng)活性kOH。
在對O3生成的示蹤過程中,模式首先判斷該地區(qū)O3生成是NOx控制還是VOCs控制,如果為NOx控制,通過式(3)計算不同源區(qū)或行業(yè)對受體點O3生成的貢獻(xiàn)(O3-N),PO3代表示蹤過程O3的生成量;如果為VOCs控制,則通過式(4)計算不同源區(qū)或行業(yè)對受體點O3生成的貢獻(xiàn)(O3-V)。由于不同V系示蹤物的反應(yīng)活性不同,在示蹤過程中同時考慮了VOCs的最大增量反應(yīng)因子(MIR)。
(3)
(4)
敏感性分析是一套國際上常用的方法,用來研究大氣中一個或多個要素改變時大氣系統(tǒng)如何響應(yīng),因此可以用來計算污染物(PM2.5或者O3)濃度對污染源排放之間的定量關(guān)系[20],敏感因子(Sij)計算公式:
(5)
式中:Ci代表大氣污染物(PM2.5或者O3)的濃度;pj代表不同的排放源強(可以來自不同區(qū)域或者來自不同種類)。通過敏感性分析得到的Sij可以用來評估污染物對不同排放源的敏感程度以及相應(yīng)削減的有效性。
高階去耦合直接方法(HDDM)是模型中一種常用的前向敏感性分析方法,與式(5)中的敏感性參數(shù)計算不同的是,HDDM可以計算出半標(biāo)準(zhǔn)化(semi-normalized)的一階、二階和交互敏感因子,如式(6)~式(8)所示:
(6)
(7)
(8)
式(6)~式(8)中,HDDM計算出的敏感性參數(shù)的單位與污染物濃度的單位一致,從而相比其他敏感性參數(shù)計算方法而言,具有更直接、有效、穩(wěn)定的特性[21-24],國際上許多研究已將HDDM技術(shù)很好地應(yīng)用在了制定合理有效的減排策略以降低城市大氣中O3的濃度方面[25-28]。
通過CAMx對大連市2015年8月O3模擬結(jié)果(圖2)可以看出,大連市O3濃度分布呈現(xiàn)郊區(qū)高、中心城區(qū)低的趨勢,而NO2濃度高值區(qū)出現(xiàn)在中心城區(qū)和工業(yè)比較集中的地區(qū),并且與O3濃度成反比,可能是由于過高的NOx排放抑制O3生成所致。
圖2 CAMx模擬大連市2015年8月NO2和O3月均濃度Fig.2 CAMx-simulated monthly-averaged concentrations of NO2 and O3 in August 2015 in Dalian
將大連市5個國控監(jiān)測點位(甘井子、星海三站、旅順、金州、雙D港)O3與PM2.5觀測小時濃度與相對應(yīng)模擬網(wǎng)格模擬的O3(圖3)與PM2.5(圖4)小時濃度相比較,可以看出,O3與PM2.5模擬值與監(jiān)測值相比總體上較好,模擬值能較好地反映出O3與PM2.5的時間變化趨勢,CAMx對O3的模擬效果要好于對PM2.5的模擬。對O3小時值的模擬,中心城區(qū)點位(甘井子、周水子)的模擬要略好于對郊區(qū)點位(旅順、金州、雙D港),總體上模式模擬的O3濃度略有低估,但在夜間,模式對中心城區(qū)點位(甘井子、周水子)的O3濃度的模擬略有高估。對PM2.5小時值的模擬,中心城區(qū)點位的模擬也要略好于對郊區(qū)點位,總體上模式模擬的PM2.5與觀測濃度相比略有低估。
圖3 2015年大連市O3小時模擬值和觀測值對比Fig.3 Modeled hourly O3 concentration compared against observed data in August 2015 in Dalian
圖4 2015年大連市PM2.5小時模擬值和觀測值對比Fig.4 Modeled hourly PM2.5 concentration compared against observed data in August 2015 in Dalian
本研究通過CAMx的OSAT方法模擬計算出O3污染過程中大連市O3及其前體物的區(qū)域貢獻(xiàn)分布狀況和行業(yè)貢獻(xiàn)分布狀況,分析了大連市2015年8月本地不同行業(yè)污染源和外來不同行業(yè)污染源對大連O3污染的貢獻(xiàn)。對行業(yè)污染來源示蹤,設(shè)定工業(yè)源、民用源、交通源和電廠源為來源追蹤對象。
由圖5可看出,大連本地NOx排放對大連市大氣中NOx的濃度貢獻(xiàn)在90%以上,其中工業(yè)源排放的NOx對大連大氣中的NOx濃度貢獻(xiàn)最大(65%以上),其次是本地交通源排放的NOx(占25%左右);大連本地VOCs排放對大連市大氣中VOCs的濃度貢獻(xiàn)在80%以上,大連本地的工業(yè)源排放的VOCs對大連大氣中的VOCs濃度貢獻(xiàn)最大(達(dá)70%),其次是本地民用源排放的VOCs(占10%左右),大連外部的工業(yè)和民用VOCs排放源對大連的VOCs也有一定的貢獻(xiàn);大連本地NOx和VOCs排放對大連O3貢獻(xiàn)為29%,外部傳輸?shù)呢暙I(xiàn)占70%左右,其中包括外部生成的O3直接傳輸至大連,外部排放的NOx和VOCs通過傳輸至大連在大連本地生成O3,以及外部排放的NOx和VOCs在傳輸過程中生成的O3傳輸至大連,這與在上海開展的相關(guān)研究結(jié)果很相似[11-12]。大連本地工業(yè)源排放對大連本地生成的O3貢獻(xiàn)最大,外部工業(yè)源排放對大連O3貢獻(xiàn)最大,其次是民用和電力源,說明區(qū)域性的聯(lián)防聯(lián)控對減輕大連O3污染至關(guān)重要。
圖5 2015年8月不同行業(yè)和區(qū)域人為污染源對大連市NOx、VOCs和O3的貢獻(xiàn)率Fig.5 Source apportionments of NOx, VOCs, and O3 concentrations in Dalian from different emission regions and sectors in August 2015
通過CAMx敏感性分析工具HDDM計算出大連及周邊地區(qū)O3生成對NOx和VOCs排放的敏感性,分析了大連地區(qū)O3生成機制及重污染過程形成的主要原因,對減排策略的制定具有指導(dǎo)作用。CAMx-HDDM模擬了2015年8月月均8 h(10:00—18:00)O3對NOx和VOCs排放的敏感性(圖6),可看出大連市整體上為VOCs控制區(qū),控制VOCs能有效降低O3,特別是在中心城區(qū),O3對NOx排放的敏感性為負(fù)值;在瓦房店市、普蘭店市和莊河市,O3對NOx和VOCs排放的敏感性均為正值,但O3對VOCs排放的敏感性要大于對NOx排放的敏感性,說明該區(qū)域處在過渡區(qū),控制NOx或VOCs均能降低O3,但控制VOCs排放取得的效果會更明顯[27]。
圖6 CAMx模擬2015年8月月均8 h O3對NOx和對VOCs的敏感性Fig.6 CAMx-simulated monthly-average 8-h O3 sensitivities to NOx and VOCs emissions in August 2015 in Dalian
圖7顯示大連市整體上削減VOCs排放能有效降低8 h O3濃度,但如何削減O3一天中的峰值濃度對減輕O3污染也至關(guān)重要。
圖7 2015年8月14、16、28日日間(08:00—18:00)O3對本地NOx和VOCs人為源排放的敏感性Fig.7 Modeled daily 8-h O3 sensitivities to anthropogenic NOx and VOCs emissions on August 14th, 16th, and 28th 2015 in Dalian
本研究選取2015年8月O3濃度出現(xiàn)高值的8月14日、16日、28日,通過CAMx-HDDM分析了當(dāng)日日間(08:00—18:00)O3生成對本地NOx和VOCs排放的敏感性。從圖7可以看出,在O3出現(xiàn)高值的一天中,O3對VOCs排放均呈現(xiàn)正敏感性,特別是在上午08:00—12:00,說明在上午控制VOCs排放能有效削減O3的峰值;下午13:00—18:00,O3對VOCs排放的敏感性開始下降,對NOx排放的敏感性開始上升,但總體上還是VOCs控制,可以選擇對NOx和VOCs排放協(xié)同控制來降低O3濃度。
通過模式敏感性分析結(jié)果,可以計算出NOx和VOCs排放與O3濃度之間的敏感性因子,建立起O3濃度與排放源的定量關(guān)系,從而可以對控制效果進(jìn)行快速評估。通常情況下,僅用一階敏感性因子進(jìn)行減排效果評估在準(zhǔn)確性上能夠滿足減排比例小于30%情景,但大于30%的減排比例就需要加入高階敏感性因子來確保減排效果計算的準(zhǔn)確性。本研究通過CAMx-HDDM敏感性分析計算出O3對大連市不同行業(yè)(工業(yè)、交通、民用、電力)NOx和VOCs排放的一階、二階和交互敏感因子,并通過泰勒展開公式(9)定量計算出不同NOx與VOCs控制措施對大連市近地面O3濃度以及5個監(jiān)測點位O3濃度的削減量,實現(xiàn)了區(qū)域控制措施效果的定量評估。
2.4.1 各行業(yè)前體物排放統(tǒng)計
表1顯示了模擬使用的源清單中大連市各個行業(yè)NOx和VOCs的排放量。從表1可以看出,工業(yè)排放量占大連市NOx和VOCs排放的首要位置。對于NOx排放,除工業(yè)排放外,交通源排放量>電力源排放量>民用源排放量;對于VOCs排放,除工業(yè)排放外,民用排第二,交通排第三,電力源排放的VOCs量很少。
2.4.2 不同前體物排放削減效果
圖8顯示了僅僅削減大連本地排放的NOx和VOCs對大連全市和各監(jiān)測點位O3日均8 h(10:00—18:00)濃度的影響,可以看出,由于大連O3整體上處于VOCs控制區(qū),削減大連本地的NOx排放源反而會使大連市和各監(jiān)測點位的O3濃度升高,而削減本地VOCs排放能有效降低大連市和各監(jiān)測點位的O3濃度,削減10%的VOCs排放能使全市平均O3濃度降低2%左右,對在郊區(qū)的雙D港監(jiān)測子站的削減效果最好。
表1 大連市各行業(yè)NOx和VOCs排放量
圖8 僅削減大連人為NOx或VOCs排放源對大連市及各監(jiān)測點位O3的影響Fig.8 Effects on O3concentrations in each monitoring site and Dalian by reducing anthropogenic NOx source-only or VOCs source-only
2.4.3 不同行業(yè)前體物排放削減效果
本研究通過CAMx-HDDM同時計算了O3對不同行業(yè)前體物排放的敏感性因子,并通過定量關(guān)系公式計算得出削減大連工業(yè)源、民用源、交通源和電廠NOx和VOCs排放對大連市區(qū)以及各監(jiān)測點位O3日均8 h(10:00—18:00)濃度的影響。從圖9可以看出,削減大連工業(yè)源排放NOx除旅順點位O3濃度有略微下降外,總體上不利于降低O3濃度,反而會加重O3污染,但削減工業(yè)源排放VOCs對O3的降低有明顯的作用,削減10%的工業(yè)源VOCs排放能使全市平均O3濃度降低2%左右,對在郊區(qū)的雙D港監(jiān)測點位的削減效果最好。
從圖10可以看出,削減大連民用源NOx對降低O3日均8 h(10:00—18:00)濃度的效果不明顯,反而使得中心城區(qū)的星海三站監(jiān)測點O3濃度略有升高,但削減民用源VOCs能使O3降低,削減10%的民用源能使全市O3平均濃度降低1%左右,對其他監(jiān)測點位的削減效果差別不大。
由于交通源和電廠同時排放NOx和VOCs,因此無法對單項前體物進(jìn)行削減,故在交通源和電廠排放削減效果評估時,按NOx和VOCs削減比例1∶1進(jìn)行計算。從圖11可以看出,削減大連交通源不利于降低O3濃度,反而會惡化O3污染,特別是在旅順港口NOx排放較高的監(jiān)測點位;削減大連電力行業(yè)排放源會對O3濃度的降低有一定作用,但效果不明顯,削減50%的電廠排放只能使全市平均O3日均8 h(10:00—18:00)濃度降低1%左右。
圖9 削減大連工業(yè)NOx或VOCs排放源對大連市及各監(jiān)測點位O3的影響Fig.9 Effects on O3 concentrations in each monitoring site and Dalian by reducing industrial NOx source-only or VOCs source-only
圖10 削減大連民用NOx或VOCs排放源對大連市及各監(jiān)測點位O3的影響Fig.10 Effects on O3 concentrations in each monitoring site and Dalian by reducing residential NOx source-only or VOCs source-only
圖11 削減大連交通和電力排放源對大連市及各監(jiān)測點位O3的影響Fig.11 Effects on O3 concentrations in each monitoring site and Dalian by reducing transportation emissions and power-generated units emissions
2.4.4 NOx和VOCs減排比例的選擇
由于大連處于VOCs控制區(qū),因此只削減VOCs就能降低大連市O3濃度,而削減NOx排放反而會使大連市O3濃度升高。但是,由于大連仍然存在PM2.5污染,因此對O3和PM2.5的協(xié)同控制是大連市今后大氣污染防治的主要路徑??刂芇M2.5污染必須削減NOx排放,且NOx減排是國家“十三五”總量減排指標(biāo),因此如何選擇NOx和VOCs的削減比例就變得至關(guān)重要。本項目設(shè)計了8種NOx和VOCs的削減比例(NOx∶VOCs),分別是1∶1、2∶1、3∶1、1∶2、1∶4、1∶6、1∶8、1∶10,通過CAMx-HDDM的模擬結(jié)果來計算不同削減比例對大連市O3和PM2.5濃度的影響,結(jié)果如圖12所示。從圖12可以看出,對大連本地排放源削減只有當(dāng)NOx與VOCs削減比例達(dá)到1∶2時,大連市區(qū)的O3濃度才開始下降,當(dāng)NOx與VOCs削減比例為1∶10時O3下降最多;而對PM2.5濃度,有效的削減比例卻與O3相反,當(dāng)NOx與VOCs削減比例為3∶1時,PM2.5降低的比例最大。因此,若要對O3和PM2.5協(xié)同控制,NOx與VOCs的削減比例應(yīng)小于1∶2。
圖12 大連本地NOx和VOCs人為排放源按比例削減對大連市O3和PM2.5濃度的影響Fig.12 Effects on O3 and PM2.5 concentrations in Dalian by reducing local anthropogenic emissions in different NOx to VOCs ratios
通過區(qū)域空氣質(zhì)量模式CAMx模擬了2015年8月大連市近地面O3污染,通過CAMx源解析技術(shù)OSAT模擬計算了O3污染過程中大連市O3及其生成前體物的行業(yè)貢獻(xiàn)和區(qū)域貢獻(xiàn)分布狀況;通過CAMx高階敏感性分析方法HDDM識別出大連及周邊地區(qū)O3生成對NOx和VOCs排放的敏感性,分析了大連市O3生成的控制區(qū)以及O3重污染過程形成的主要原因;并通過敏感性分析計算結(jié)果,對區(qū)域減排措施的效果進(jìn)行了定量評估,得出了不同控制措施對大連市近地面O3和PM2.5濃度的改善效果。
污染源解析結(jié)果顯示,大連地區(qū)的NOx主要來自本地工業(yè)源和交通源排放,本地的貢獻(xiàn)占到90%以上;大連地區(qū)的VOCs主要來自本地工業(yè)源和民用源排放,本地的貢獻(xiàn)占到80%以上;而大連地區(qū)的O3主要來自外地工業(yè)源和民用源排放所生成的O3,本地的貢獻(xiàn)僅占29%,說明區(qū)域性的聯(lián)防聯(lián)控對降低大連O3污染至關(guān)重要。
敏感性分析結(jié)果表明,大連市整體上為VOCs控制區(qū),控制VOCs能有效降低O3污染,而且在O3出現(xiàn)高值時O3對VOCs排放均呈正敏感性,說明在日間控制VOCs排放還能有效削減O3的峰值。通過敏感性分析結(jié)果計算得出,削減大連本地工業(yè)源VOCs和民用源VOCs能夠有效降低大連地區(qū)O3濃度,削減10%的工業(yè)源VOCs能使全市平均O3濃度降低2%左右,削減10%的民用源VOCs能使大連市區(qū)平均O3濃度降低1%左右;削減大連交通源排放不利于降低O3濃度,反而會惡化O3污染;削減大連電力源排放對降低O3濃度效果不明顯。從削減效果可以看出,對工業(yè)和民用源VOCs排放單獨削減的效果進(jìn)行累加,要好于對全市人為源排放VOCs平均的削減效果,原因很有可能是由于NOx、VOCs、O3三者的非線性關(guān)系以及各類源排放的分布不一致所導(dǎo)致的。
根據(jù)設(shè)計的8種減排比例的計算結(jié)果得出,對大連本地排放源削減只有當(dāng)NOx與VOCs削減比例達(dá)到1∶2時,大連市和各監(jiān)測點位的O3濃度才開始下降,當(dāng)NOx與VOCs削減比例為1∶10時O3下降最多;但降低PM2.5濃度的有效削減比例與O3相反,當(dāng)NOx與VOCs削減比例為3∶1時,PM2.5降低的比例最大。因此,建議NOx與VOCs削減比例小于1∶2,對大連市O3和PM2.5進(jìn)行協(xié)同控制。
[1] 唐孝炎,張遠(yuǎn)航,邵敏.大氣環(huán)境化學(xué)[M].2版. 北京:高等教育出版社, 2006.
[2] 張遠(yuǎn)航,邵可聲,唐孝炎,等.中國城市光化學(xué)煙霧污染研究[J].北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 1998, 34(2/3): 392-398.
ZHANG Yuanhang, SHAO Kesheng, TANG Xiaoyan, et al. The Study of Urban Photochemical Smog Pollution in China [J]. Universitatis Pekinensis (Acta Scientiarum Naturalium), 1998, 34(2/3): 392-398.
[3] SHAO M, TANG X Y, ZHANG Y H, et al. City Clusters in China: Air and Surface Water Pollution[J]. Frontiers in Ecology and the Environment, 2006, 4(7): 353-361.
[4] 包艷英, 徐潔, 張明明, 等. 大連市臭氧污染特征及典型污染日成因[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2017,33(4):167-178.
BAO Yanying, XU Jie, ZHANG Mingming, et al. The Characteristics of Ozone Pollution and Causes of a Typical Ozone Pollution Episode in Dalian[J]. Environmental Monitoring in China, 2017,33(4):167-178.
[5] 程麟鈞, 王帥, 宮正宇, 等. 京津冀區(qū)域臭氧污染趨勢及時空分布特征[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2017,33(1):14-21.
CHENG Linjun, WANG Shuai, GONG Zhengyu, et al. Pollution Trends of Ozone and its Characteristics of Temporal and Spatial Distribution in Beijing-Tianjin-Hebei Region [J]. Environmental Monitoring in China, 2017,33(1):14-21.
[6] 劉彩霞, 馮銀廠, 孫韌. 天津市臭氧污染現(xiàn)狀與污染特征分析[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測, 2008,24(3):52-56.
LIU Chaixia, FENG Yingchang, SUN Ren. The Analysis of Ozone Distribution in Tianjin and its Characteristics [J]. Environmental Monitoring in China, 2008,24(3):52-56.
[7] STREETS D G, FU J S, JANG C J, et al. Air Quality During the 2008 Beijing Olympic Games[J]. Atmospheric Environment, 2007, 41: 480-492.
[8] CHEN P F, QUAN J N, ZHANG Q, et al. Measurements of Vertical and Horizontal Distributions of Ozone Over Beijing from 2007 to 2010[J]. Atmospheric Environment, 2013, 74: 37-44.
[9] YANG C, YANG H, GUO S, et al. Alternative Ozone Metrics and Daily Mortality in Suzhou: the China Air Pollution and Health Effects Study (CAPES)[J]. Science of Total Environment, 2012, 426: 83-89.
[10] HUANG C, CHEN C H, LI L, et al. Emission Inventory of Anthropogenic air Pollutants and VOCs Species in the Yangtze River Delta Region, China[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2011, 11: 4 105-4 120.
[11] ITAHASHI S, UNO I, KIM S. Seasonal Source Contributions of Tropospheric Ozone Over East Asia Based on CMAQ-HDDM [J]. Atmospheric Environment, 2013, 70:204-217.
[12] XU J, ZHANG Y H, FU J S, et al. Process Analysis of Typical Summertime Ozone Episodes Over the Beijing Area [J]. Science of Total Environment, 2008, 399: 147-157.
[13] 王雪松,李金龍,張遠(yuǎn)航,等. 北京地區(qū)臭氧污染的來源分析 [J]. 中國科學(xué)B輯:化學(xué),2009,39(6):548-559.
WANG Xuesong, LI Jinlong, ZHANG Yuanhang, et al. Ozone Source Attribution During a Severe Photochemical Smog Episode in Beijing, China [J]. Scientia Sinica Chimica, 2009, 39(6): 548-559.
[14] 王楊君,李莉,馮加良,等. 基于OSAT方法對上海2010年夏季臭氧源解析的數(shù)值模擬研究 [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2014,34(3):567-573.
WANG Yangjun, LI li, FENG Jialiang, et al. Source Apportionment of Ozone in the Summer of 2010 in Shanghai using OSAT Method [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2014, 34(3):567-573.
[15] 李浩,李莉,黃成,等. 2013年夏季典型光化學(xué)污染過程中長三角典型城市O3來源識別 [J]. 環(huán)境科學(xué),2015,36(1):1-10.
LI Hao, LI li, HUANG Cheng, et al. Ozone Source Apportionment at Urban Area During a Typical Photochemical Pollution Episode in the Summer of 2013 in the Yangtze River Delta [J]. Environmental Science, 2015, 36(1): 1-10.
[16] 陸克定,張遠(yuǎn)航,蘇杭,等. 珠江三角洲夏季臭氧區(qū)域污染及其控制因素分析 [J]. 中國科學(xué):化學(xué),2010,40(4):407-420.
LU Keding, ZHANG Yuanhang, SU Hang, et al. Regional Ozone Pollution and Key Controlling Factors of Photochemical Ozone Production in Pearl River Delta During Summer Time [J]. Scientia Sinica Chimica, 2010, 40(4): 407-420.
[17] PAN X, KANAYA Y, TANIMOTO H, et al. Examining the Major Contributors of Ozone Pollution in a Rural Area of the Yangtze River Delta Region During Harvest Season [J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2015, 15: 6 101-6 111.
[18] ENVIRON. CAMx Users’ Guide, Version 6.40[M]. Novato, CA: Environ International Corporation, 2014.
[19] 劉烽, 徐怡珊. 臭氧數(shù)值預(yù)報模型綜述[J]. 中國環(huán)境監(jiān)測,2017,33(4):1-16.
LIU Feng, XU Yishan. Review of Surface Ozone Modeling System[J]. Environmental Monitoring in China, 2017,33(4): 1-16.
[20] CACUCI D G. Sensitivity and Uncertainty Analysis[M]. Boca Raton, Florida: Chapman & Hall/CRC, 2003.
[21] DUNKER A M. The Decoupled Direct Method for Calculating Sensitivity Coefficients in Chemical Kinetics[J]. Journal of Chemistry and Physics, 1984, 81: 2 385-2 393.
[22] YANG Y J, WILKINSON J G, RUSSELL A G. Fast, Direct Sensitivity Analysis of Multidimensional Photochemical Models[J]. Environmental Science and Technology, 1997, 31:2 859-2 868.
[23] HAKAMI A, ODMAN M T, RUSSELL A G. High-Order, Direct Sensitivity Analysis of Multidimensional air Quality Models[J]. Environmental Science and Technology,2003, 37: 2 442-2 452.
[24] HAKAMI A, ODMAN M T, RUSSELL A G. Nonlinearity in Atmospheric Response: A Direct Sensitivity Analysis Approach[J]. Journal of Geophysical Research, 2004, 109:1-12.
[25] COHAN D S, TIAN D, HU Y T, RUSSELL A G. Control Strategy Optimization for Attainment and Exposure Mitigation: Case Study for Ozone in Macon, Georgia[J]. Environmental Management, 2006, 38: 451-462.
[26] JIN L, TONSE S, COHAN D S, et al. Sensitivity Analysis of Ozone Formation and Transport for a Central California Air Pollution Episode[J]. Environmental Science and Technology, 2008, 42: 3 683-3 689.
[27] NOPMONGCOL U, EMERY C, SAKULYANONTVITTAYA T, et al. A Modeling Analysis of Alternative Primary and Secondary US Ozone Standards in Urban and Rural Areas[J]. Atmospheric Environment, 2014, 99: 266-276.
[28] DOWNEY N, EMERY C, JUNG J, et al. Emission Reductions and Urban Ozone Responses Under More Stringent US Standards[J]. Atmospheric Environment, 2015, 101: 209-216.