衡阳市大气污染源排放清单模型验证

付柳淑 邱国良

摘要：以衡阳市为例，对其基于2017年编制的大气污染源排放清单开展模型验证研究，利用地面空气质量监测站的监测数据与空气质量模型模拟的对应网格空气质量模拟结果进行比对验证。结果显示尽管某些站点其PM2.5和PM10浓度存在一定程度的高估和低估现象，但仍处于误差范围内;表明编制的衡阳市2017年大气污染源排放清单不确定度在可接受范围内。

关键词：大气污染源;排放清单;模型验证;衡阳市

大气污染源排放清单是在一定的研究区域及时间内，各种类别污染源排放到大气中的污染物集合，是空气质量模型输入的基础支撑数据。我国大气污染源排放清单起步于20世纪80年代，30多年来基本形成了结合我国实际情况的大气污染源分类、大气污染物排放系数、大气污染物排放量确定方法等大气污染源排放清单相关技术方法。但目前我国尚未建立起排放清单结果验证和不确定性分析等制度，相关验证或校验研究也较少见。本文以衡阳市为例，对其基于2017年编制的大气污染源排放清单开展模型验证研究，结果显示其不确定度在可接受范围内。

1、验证方法

利用地面空气质量监测站的监测数据与空气质量模型模拟的对应网格空气质量模拟结果进行比对，进而验证大气污染源排放清单的准确性。本项目选取衡阳市衡阳化工总厂、市环境监测站、珠晖区环保局、衡阳市委党校、真空机电公司和原169医院等6个国控空气质量监测站点PM2.5、PM10观测数据做验证，站点分布如图1所示。此外，本研究还对4个模拟月份空气质量监测站点PM2.5、PM10的观测值与模拟结果进行定量的统计分析。通过计算模拟值与观测值之间的标准化平均偏差（NMB）来定量分析模拟值与实际观测值之间的相对偏差，该参数的计算公式如下：

式中，Cm和Co分别代表的是模型模拟值和实际观测值。使用相关系数R来定量分析模拟值与观测值之间的相关性。

2、PM2.5观测值与模拟结果进行定量统计分析

通过对2017年1、4、7、10月衡阳市各国控站点PM2.5浓度进行数据分析，可知：衡阳市所有国控站点在四月份PM2.5观测浓度与模拟浓度的相关系数均在0.40以上，最高值出现在1月原169医院站点，达到0.58，最低值出现在1月市监测站站点、4月衡阳化工总厂站点和7、10月原169医院站点，均为0.45，表明CMAQ模式较好地模拟出四个月所有观测站点PM2.5浓度的时间变化趋势，污染物浓度上升和下降过程均在模拟的结果中有着较好的呈现。1月，衡阳化工总厂、真空机电公司和原169医院三个站点PM2.5模拟值相比观测均偏低，但NMB均在-11.0%以内，而市监测站、珠晖区环保局和市委党校站点模拟值均偏高，其中市委党校站点偏高程度最大，NMB达到2.2%;4月，原169医院站点PM2.5模拟值相比观测值偏低，NMB为-8.2%，而其余五个站点模拟值则均偏高，其中真空机电公司站点偏高程度最大，达到了18.2%;7月，六个监测站点中衡阳化工总厂、市委党校和原169医院PM2.5模拟值相比观测值均偏低，其余站点都偏高，其中原169医院站点偏低程度最大，NMB达到-32.3%，真空机电公司站点偏高程度最大，NMB达到15.6%;10月，所有六个监测站点PM2.5模拟值均比观测值偏高，其中市监测站站点模拟值比观测值偏高程度最大，NMB达到31.0%。总体来看，市监测站和珠晖区环保局站点模拟值存在一定高估現象，这可能与该站点周边局地小环境污染排放存在一定不确定性有关，但其与观测值的相关系数仍较高，变化趋势基本一致。

3、PM10观测值与模拟结果进行定量统计分析

通过对2017年1、4、7、10月衡阳市各国控站点PM10浓度进行数据分析，可知：衡阳市所有国控站点在四月份的PM10观测浓度与模拟浓度的相关系数均在0.40以上，其中最高值出现在1月原169医院、10月市监测站和珠晖区环保局站点，达到0.59，最低值出现在7月珠晖区环保局站点，为0.46，表明CMAQ模式较好地模拟出四个月所有观测站点PM10浓度的时间变化趋势，污染物浓度上升和下降过程均在模拟的结果中有着较好的呈现。1、4和7月，所有站点PM10模拟值相比观测值均偏低，其中NMB最大为7月市委党校站点的-36.6%，最小为1月真空机电公司站点的-4.4%;10月，除市监测站和原169医院两个站点PM10模拟值相比观测值分别偏高了4.8%和3.3%外，其他四个站点的PM10模拟值均相比观测值偏低，其中衡阳化工总厂站点模拟值相比观测值偏低程度最大，NMB达到-22.0%。总体来讲，六个监测站点PM10模拟值均存在一定低估现象，这也可能与排放清单的不确定性及其空间分配有关，且尽管PM10的模拟值较观测值有一定偏差，但其与观测值的相关系数仍较高，表明模拟结果与观测结果的变化趋势基本一致。

4、结论

综上所述，利用衡阳市2017年大气污染源排放清单对衡阳市2017年空气质量状况进行模拟，并与实际观测浓度进行对比验证，结果显示尽管某些站点其PM2.5和PM10浓度存在一定程度的高估和低估现象，但仍处于误差范围内，四个月所有观测站点PM2.5、PM10浓度的时间变化趋势均能够得到较好的呈现，且模拟的1、4、7、10月PM2.5和PM10月均浓度空间分布与实际观测浓度均较吻合，表明编制的衡阳市2017年大气污染源排放清单不确定度在可接受范围内。