【摘要】：近年來,我國城市化進程加快,城市大氣污染問題突出。杭州及周邊地區(qū)相繼召開了舉世矚目的世界互聯(lián)網(wǎng)大會和二十國集團領導人峰會(簡稱G20峰會)。為改善會議期間的環(huán)境空氣質量,我們采用數(shù)值模擬方法,建立了本地化的WRF-Chem空氣質量模擬系統(tǒng)并對比驗證以環(huán)境監(jiān)測站、激光雷達和衛(wèi)星遙感等大量觀測數(shù)據(jù),開展了污染物的時空分布、形成機理和防治措施等量化研究。本文旨在為杭州市空氣質量保障提供科學支持和技術支撐。分析研究歷年杭州及周邊地區(qū)的大氣污染特征,結果顯示杭州冬季的首要大氣污染物為PM_(2.5),夏季為O_3;污染物本地排放和區(qū)域傳輸雙重特征明顯,確立了杭州市空氣質量保障需堅持長三角范圍內的區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控、多污染物協(xié)同減排這一基本原則。此外模擬研究肯定了我國首個戰(zhàn)略層面的污染防治措施《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》對空氣質量保障的積極意義,并澄清了燃煤電廠排放不是造成我國PM_(2.5)污染的主因這一事實。據(jù)此我們分別為兩次會議提出若干多區(qū)域、多行業(yè)、多強度的空氣質量保障措施。評估研究互聯(lián)網(wǎng)大會保障期間(2015年12月8~19日),結果表明保障措施使杭州PM_(2.5)日均濃度降低了7% 25%,平均為15%;而大會前一天出現(xiàn)PM_(2.5)污染(日均濃度高達154μg m~(-3)主要是因為受冬季西伯利亞寒流南下影響,污染物長距離傳輸(貢獻高達85%)所導致。評估研究G20峰會保障期間(2016年8月24日~9月6日),結果表明保障措施使杭州市PM_(2.5)日均濃度降低了15%~45%,平均為34%;其中杭州本地實施的保障措施貢獻了55%,周邊區(qū)域實施的保障措施貢獻了45%。PM_(2.5)保障效果明顯,完成既定保障目標。然而O_3保障效果有限,杭州市O_3-8h濃度在G20峰會保障期間最高降幅僅為8%,近一半天數(shù)超過國家二級標準。除了人為源排放,不利的夏季臺風氣象條件和城市熱島效應是保障期間O_3氣相化學反應增強及污染形成的重要原因;同時沿海熱帶氣旋與高空西風急流相互作用,發(fā)展了溫帶氣旋并導致了對流層頂折疊,使平流層高濃度O_3顯著影響到我國東南部。本文豐富了我國城市空氣質量應急保障經(jīng)驗,拓展了數(shù)值模擬方法在國際重大活動中的應用,促進了我國大氣污染防治長效機制建設,使改善空氣質量觀念深入人心。
【圖文】：

2.5分類及化學反應前體物示意圖1.2-1所示PM2.5可分為直接排放的一次PM2.5和化學反應生成的二次PM2.5(Huang etal., 2014)，大量實地監(jiān)測研究顯示我國二次無機氣溶膠（硝酸鹽、硫酸鹽和銨鹽）可占 PM2.5總量的 25-48%。受地理位置和季節(jié)影響，，我國南方二次無機氣溶膠比例明顯高于北方，且大部分北方城市二次無機氣溶膠比例在夏季和冬季普遍高于春季和秋季(Tao et al.,2017)。大量源解析研究顯示我國大多數(shù)城市的 PM2.5主要由二次無機氣溶膠轉化、煤燃燒和交通移動源排放產(chǎn)生，其貢獻之和可達 44-82% (Tao et al., 2017)。同時，人口密集區(qū)的生物排放，工業(yè)城市中的企業(yè)排放，北方城市的沙塵天氣和沿海城市的船舶排放在某些城市也有重要貢獻(Tao et al., 2017)。此外，某些地區(qū)的天然源排放也不容忽視，如 Mueller andMallard 2011 發(fā)現(xiàn)在美國西部大部分地區(qū)天然源排放對年均 PM2.5濃度貢獻大于 40%。畜牧業(yè)生產(chǎn)和農田化肥使用是 NH3（PM2.5前體物）的重要排放源(Erisman et al., 2008; VanDer Hoek, 1998)；Zhang et al. 2010 估算了我國華北平原畜禽源排放和化肥對氮的貢獻分別是 54%和 46%。另一方面，農作物秸稈燃燒也是大氣污染物（特別是 CO 和 VOCs）的重要排放源(Guo et al., 2004; Yuan et al., 2010; Zhang et al., 2013)。VOC 的大量排放增加大氣氧化性

浙江大學博士學位論文 緒論et al., 2014)及其與 PM2.5的相互作用(Shi et al., 2015)開展了諸多實地觀測和模型模擬研究。一些研究認為我國很多地區(qū)的 O3污染事件發(fā)生在 NOx控制區(qū)，即 VOCs 過量區(qū)。同時發(fā)現(xiàn)在多種 VOCs 中，芳烴具有最大的臭氧生成潛力(Zou et al., 2015)。此外，不利于擴散的高壓靜穩(wěn)氣象條件(Xue et al., 2014)和污染物區(qū)域傳輸(Gao et al., 2016; Jiang et al., 2012)也是近地面 O3污染加劇的重要原因。在某些城市還有城市熱島環(huán)流對 O3的累積也產(chǎn)生重要影響(Lai and Cheng, 2009; Li et al., 2016)�？傮w上，我國近地面 O3大氣污染主要由大氣污染物 NOx、CO 和 VOCs 等通過系列光化學反應二次生成 O3，并在持續(xù)不利氣象條件下不斷積累導致(Wang et al., 2017)。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X51

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本文編號：2702108