朝阳市臭氧来源解析及敏感因素分析
2020-08-14张瑛华
摘要:本研究基于CAMx/OSAT数值模式,对朝阳市O3污染进行来源解析,并对O3敏感因素模拟分析,从而识别出影响朝阳市O3污染的主要关键因素,为区域O3污染治理提供理论依据和技术支撑。
关键词:源解析;敏感性;影响因素
Absrtact:Based on the CAMx/OSAT numerical model,this study analyzed the sources of O3 pollution in Chaoyang City,and simulated and analyzed the O3 sensitive factors,thus identifying the main key factors affecting O3 pollution in Chaoyang City,providing theoretical basis and technical support for regional O3 pollution control.
Key words:Source analysis;Sensitivity;Influencing factors
朝阳市O3污染问题日益显现,区域O3浓度呈逐年上升趋势,尤其是在夏秋季节其已成为朝阳市的首要污染物。因此,解析朝阳市本地O3污染物主要来源,研究其污染成因对朝阳市区域O3污染治理至关重要。
1 区域O3污染变化趋势
2014-2018年,朝阳市区域环境空气颗粒物、SO2和NO2污染有所改善,O3作为首要污染物的天数从2014年的13天上升为2018年的107天,增长7倍,污染趋势明显加重,因此O3污染治理将成为朝阳市未来大气污染控制的重点工作之一(如图1所示)。
2 源类贡献分析
2.1 外来输送贡献
本研究基于空气质量模型CAMx开展模拟,定量评估周边地区(包括华北地区、内蒙古、辽宁省内其他城市、吉林省和黑龙江省)对朝阳市大气污染物O3浓度的传输贡献。经研究,臭氧的外来输送贡献为80%。臭氧为二次污染物,呈现典型的区域性、复合型污染特征,比一次污染物区域输送方式更为复杂,包括前体物VOCs、NOx通过区域输送后到达朝阳在本地进行光化学反应生成臭氧,也包括外地生成的二次污染直接输送到朝阳本地,较一次污染物更容易受到区域传输影响。
2.2 本地源类贡献
朝阳市不同季节各类源对O3浓度贡献占比结果如图2所示。其中1月、4月、7月、10月分别作为朝阳市冬季、春季、夏季、秋季代表月份,污染源类别包括工业、居民、交通、天然源、电力和其他,共计6类。根据不同季节O3来源贡献解析模拟结果可知:对朝阳市冬季(1月)大气O3的浓度有显著贡献的源类分别为居民、工业、交通、其他源,其贡献率分别为36%、32%、18%、11%;对朝阳市春季(4月)大气O3浓度有显著贡献的源类分别为工业源、交通、其他、天然源,其贡献率分别为38%、25%、17%,11%;对朝阳市夏季(7月)大气O3浓度有显著贡献的源类分别为交通、工业、天然源、其他,其贡献率分别为38%、23%、19%,15%;对朝阳市秋季(10月)大气O3浓度有显著贡献的源类分别为工业、交通、天然、其他,其贡献率分别为36%、22%、17%,16%。
3 敏感性分析
O3主要由NOx和VOCs在光照作用下生成。由于NOx和VOCs对O3生消影响是高度非线性的,在高NOx浓度下,VOCs浓度的增加有利于臭氧的产生;在低NOx浓度下,VOCs浓度的增加则可能会抑制臭氧生成。非线性关系使得臭氧污染的预防与控制变得十分复杂和困难。本次朝阳市臭氧敏感性分析结果如图3所示。
O3N代表在NOx控制条件下受体点O3的生成贡献,O3V代表在VOCs控制条件下受体点O3生成的贡献。模拟结果显示:朝阳市区冬季(1月)VOCs控制条件下O3生成贡献比较大,为52%;春季(4月)VOCs控制條件下受体点O3生成为51%;夏季(7月)VOCs控制条件下受体点O3生成为25%;秋季(10月)VOCs控制条件下受体点O3生成为54%。在NOx控制条件下受体点O3生成的贡献冬季(1月)为48%,春季(4月)为49%,夏季(7月)为75%,秋季(10月)为46%。
4 污染影响因素分析总结
朝阳市国控点O3在冬季(1月)、春季(4月)、秋季(10月)的生成主要受VOCs影响,而夏季(7月)O3的生成主要受NOx控制。在VOCs控制区内,增加VOCs排放会增加O3的生成并累积,而削减VOCs排放则能降低O3浓度,若此时只针对NOx进行减排并不会降低O3浓度。在NOx控制区,O3浓度随NOx增加而增加,NOx的削减有助于O3浓度的降低,此时只针对VOCs减排对降低O3浓度作用不大。
综上,朝阳市应在春季、秋季及冬季重点控制VOCs排放以减轻O3污染,而在夏季则应重点控制NOx排放来减轻O3污染。
参考文献
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收稿日期:2020-05-06
作者简介:张瑛华(1981-),女,汉族,硕士,工程师,研究方向为环境保护。