梁永賢,廖汝娥,顏 敏,劉寶章
(1.深圳市環(huán)境科學(xué)研究院,廣東深圳518001;2.深圳市深港產(chǎn)學(xué)研環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司,廣東深圳518001;3.北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,北京100871)
珠江三角洲地區(qū)是典型的城市群集聚區(qū),作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一,能源消耗量大,大氣污染物排放強(qiáng)度高,大氣環(huán)境污染嚴(yán)重,區(qū)域性復(fù)合污染特征突出[1]。深圳作為珠江三角洲城市群最重要的城市之一,空氣環(huán)境質(zhì)量備受關(guān)注,為了有效地控制大氣污染,切實(shí)提高深圳的環(huán)境空氣質(zhì)量,使制訂的控制措施更具針對(duì)性,有必要掌握深圳市及周邊城市的大氣污染源,特別是重點(diǎn)污染源對(duì)深圳市的影響程度。
本研究基于深圳市和周邊城市的大氣污染源清單,利用情景分析的方法,分別研究深圳市和周邊城市重點(diǎn)污染源對(duì)深圳市空氣質(zhì)量的影響。本研究對(duì)象為重點(diǎn)點(diǎn)源、電廠源、道路揚(yáng)塵、道路移動(dòng)源和生活面源五類(lèi),通過(guò)揭示主要污染物和重點(diǎn)污染源,為制訂控制方案提供技術(shù)支持。
CALPUFF模擬系統(tǒng)[2-3]是用于模擬污染物傳輸行為的集成模式,模擬系統(tǒng)包括氣象模式CALMET、高斯煙團(tuán)擴(kuò)散模式CALPUFF和后處理軟件CALPOST三部分。CALMET利用質(zhì)量守衡原理對(duì)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行診斷,輸出逐時(shí)風(fēng)場(chǎng)、混合層高度、大氣穩(wěn)定度等各種微氣象參數(shù)。CALPUFF采用CALMET產(chǎn)生的時(shí)變氣象場(chǎng),充分考慮下墊面對(duì)污染物干濕沉降的影響,同時(shí)考慮復(fù)雜地形的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)及靜風(fēng)等非定常條件,以平流輸送煙團(tuán)的形式模擬從污染源排放物質(zhì)的擴(kuò)散過(guò)程,能夠很好地模擬不同尺度區(qū)域污染物的擴(kuò)散情景。
本模型采用Lambert投影坐標(biāo),3個(gè)投影參數(shù)為北緯15°、北緯40°和東經(jīng)114°,模擬區(qū)域中心為東經(jīng)114°,北緯28.5°,模擬區(qū)域西南角坐標(biāo)為113.5541°E,22.24714°N,東西寬120km,南北距離84km,包括深圳全部,香港大部分,東莞和惠州的部分(圖1),總面積10 080km2,模擬網(wǎng)格設(shè)置為60 ×42,網(wǎng)格間距為2km。
圖1 模式模擬區(qū)域
污染源數(shù)據(jù)采用華南理工大學(xué)編制的2009年深圳市及周邊城市大氣污染源清單[4-11],主要的污染源種類(lèi)包括電廠源、工業(yè)源、移動(dòng)源、揚(yáng)塵源、天然源、VOC相關(guān)源及其他污染源。
氣象數(shù)據(jù)來(lái)自廣東省氣象局和深圳市氣象局提供的2009年8月的氣象數(shù)據(jù),包括分布于珠江三角洲的22個(gè)地面氣象站和4個(gè)高空氣象站資料,這些氣象資料經(jīng)過(guò)CALMET氣象模式處理,為CALPUFF模式提供逐時(shí)的網(wǎng)格化氣象場(chǎng)。
本研究以2009年8月作為典型夏季研究時(shí)段,從污染源清單中提取模擬區(qū)域內(nèi)的電廠源、重點(diǎn)點(diǎn)源、道路揚(yáng)塵、道路移動(dòng)源及生活面源作為重點(diǎn)源研究對(duì)象,分別研究深圳市本地這五類(lèi)重點(diǎn)源對(duì)深圳市夏季空氣質(zhì)量的影響及研究區(qū)域內(nèi)周邊城市這五類(lèi)重點(diǎn)源對(duì)深圳市夏季空氣質(zhì)量的影響。
深圳市點(diǎn)源有693個(gè),其中22個(gè)點(diǎn)源的污染負(fù)荷占點(diǎn)源污染負(fù)荷的90%以上。本研究選取這22個(gè)點(diǎn)源作為點(diǎn)源研究對(duì)象,將其分成重點(diǎn)點(diǎn)源(13個(gè))和電廠源(9個(gè))。同時(shí)選擇深圳市的道路揚(yáng)塵、道路移動(dòng)源和生活面源等無(wú)組織排放源,利用情景分析手段,估算深圳本地重點(diǎn)污染源對(duì)深圳市空氣質(zhì)量的影響。見(jiàn)圖2。
圖2 深圳五類(lèi)重要污染源對(duì)深圳SO2、NO2、PM10濃度的貢獻(xiàn)率
從對(duì)深圳市SO2濃度貢獻(xiàn)來(lái)看,雖然生活面源貢獻(xiàn)率達(dá)到17%,但由于生活面源SO2無(wú)組織排放控制難度大,應(yīng)把控制SO2重點(diǎn)放在重點(diǎn)點(diǎn)源、電廠源和道路移動(dòng)源上;從對(duì)深圳NO2濃度貢獻(xiàn)來(lái)看,道路移動(dòng)源對(duì)深圳市NO2濃度貢獻(xiàn)最大,應(yīng)把道路移動(dòng)源作為控制NO2的重點(diǎn);從對(duì)深圳PM10濃度貢獻(xiàn)來(lái)看,應(yīng)把道路揚(yáng)塵、道路移動(dòng)源和生活面源中的建筑揚(yáng)塵作為控制PM10的著力點(diǎn)。
深圳周邊地區(qū)(研究區(qū)域內(nèi))點(diǎn)源有2 009個(gè),其中272個(gè)點(diǎn)源的污染負(fù)荷占點(diǎn)源污染負(fù)荷的90%以上。本研究選取這272個(gè)點(diǎn)源作為研究對(duì)象,將其分成重點(diǎn)點(diǎn)源(234個(gè))和電廠源(38個(gè))。選擇周邊地區(qū)的道路揚(yáng)塵、道路移動(dòng)源、生活面源等五類(lèi)源為研究對(duì)象,經(jīng)過(guò)情景分析,估算周邊地區(qū)主要排放源對(duì)深圳市全境空氣質(zhì)量的影響。見(jiàn)圖3。
圖3 周邊地區(qū)五類(lèi)重要污染源對(duì)深圳SO2、NO2、PM10濃度的貢獻(xiàn)率
從對(duì)深圳市SO2濃度貢獻(xiàn)來(lái)看,重點(diǎn)點(diǎn)源和電廠源的貢獻(xiàn)率達(dá)26.24%,應(yīng)把控制SO2重點(diǎn)放在這兩類(lèi)污染源上;從對(duì)深圳NO2濃度貢獻(xiàn)來(lái)看,周邊地區(qū)道路移動(dòng)源對(duì)深圳市NO2濃度貢獻(xiàn)達(dá)8.79%,應(yīng)把道路移動(dòng)源作為控制NO2的重點(diǎn);從對(duì)深圳PM10濃度貢獻(xiàn)來(lái)看,周邊地區(qū)道路揚(yáng)塵貢獻(xiàn)率達(dá)13%,應(yīng)把道路揚(yáng)塵作為控制周邊地區(qū)PM10濃度的著力點(diǎn)。
從圖2和圖3對(duì)比分析可以看出,NO2和PM10的濃度主要受深圳市本地重點(diǎn)污染源影響,達(dá)80%,而SO2濃度受深圳本地重點(diǎn)污染源影響與周邊城市重點(diǎn)污染源的影響相當(dāng),主要原因是周邊有電廠等高架電源通過(guò)長(zhǎng)距離輸送影響深圳。因此,為了持續(xù)改善深圳市的空氣質(zhì)量,除了控制深圳市本市的污染源排放外,還需與周邊城市聯(lián)防聯(lián)控,協(xié)同控制大氣污染源。
(1)影響深圳市SO2濃度變化的主要是生活面源、重點(diǎn)點(diǎn)源和電廠源,周邊城市主要是重點(diǎn)點(diǎn)源和電廠源,因生活面源控制存在一定難度,建議以控制深圳本市及周邊城市重點(diǎn)點(diǎn)源和電廠污染源為主。
(2)影響NO2、PM10濃度的主要是交通源和道路揚(yáng)塵,尤其是深圳本市的交通源和道路揚(yáng)塵為甚,建議以控制交通流量為首選措施。
(3)深圳市的大氣污染具有區(qū)域性特征,為持續(xù)改善深圳市的空氣質(zhì)量,除了控制深圳本市的污染源排放外,還需與周邊城市聯(lián)防聯(lián)控,協(xié)同控制大氣污染源。
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