基于最大落地浓度法的珠三角地区源清单中缺失烟雾参数点源估算.docx

基于最大落地浓度法的珠三角地区源清单中缺失烟雾参数点源估算 1 对污染源进行排放的合理性分析 作为研究区域空气气候的重要工具之一，空气气候模型在许多国家和地区越来越受到重视（byun等人，2006；nopmongcol等人，2012；khiem等人，2010；王自发等人，2006）。通过空气模型，可以评估污染物排放控制的有效性，预测各种控制措施对空气的影响，可以达到最佳的控制模式。因此，空气和水的模拟结果的纠正对于决策部门的相关政策的制定非常重要。气候模型通常由复杂的模型系统组成：气候模型、源清单处理模型和气候学模型（zhongyeetal.2008）。源清单处理模型按照时间顺序对输入进行分段，将源清单分发到三维网格空间，并将输入结果转换为可以使用的三维网格、时间序列和物种排放源。因此，源排放清单的计算对评价矩阵的结果有重要影响。结果表明，源排放清单的结果表明对评价矩阵的水质条件的影响是不确定性和敏感的。结果表明，源排放清单的结果表明对水质条件下的模拟结果有很大影响。因此，正确的源矩阵是空气和水模拟的基础。 对于源排放处理模型，除必须使源清单的时间分配、空间分配和化学物种分配尽可能符合实际情况以外，源排放在垂直分层上的准确分配也非常重要(Pregger et al.,2009)．电厂和工业排放源均通过具有一定高度和直径的烟囱进行集中排放，集中排放出来的烟气温度一般都高于烟囱周围环境空气温度并且具有一定初速度;在烟气热浮力和初始动能驱动下，烟囱排放出来的烟气会抬升到一定的高度，从而将烟囱集中排放的大气污染物分配于三维空间中．大气污染物在垂直空间的分配已经引起大气领域研究人员的关注，Pregger等(2009)基于德国工业统计数据中的点源烟囱参数进行分析，得出不同行业具有代表性的烟囱参数，并采用高斯扩散模型中使用的烟羽抬升公式计算了有效抬升高度，结果表明对于不同排放源，不同污染物有效排放高度差异很大．在利用SMOKE进行源排放处理时，评价源排放分配结果是否合理，必须将污染物在垂直空间的分配结果考虑进来(Wang et al.,2011a;Bieser et al.,2011;Borge et al.,2008). 大气污染物特别是SO2和NOx在垂直空间的分配结果对空气质量模型模拟结果具有重要的影响．Meij等(2006)分别将具有不同大气污染物垂直分配的EMEP和AEROCOM清单用于双向嵌套化学传输模型TM5模拟欧洲区域的空气质量，结果表明，不同的大气污染物垂直分配对SO2模拟结果造成的差异达到2倍．Bieser等(2011)利用SMOKE进行烟羽抬升计算得到不同垂直排放分配谱，并采用聚类分析法对垂直排放分配谱分类;分别采用固定垂直排放分配谱以及聚类分析得到的垂直排放分配谱用于CMAQ模拟，SO2和SO42-模拟结果的变化可分别达到40%和20%．虽然垂直排放分配谱不确定性的引入导致化学传输模型的不确定性很大，但在欧洲使用的大部分模型仍然使用粗略估算或者通过专家判断确定的固定垂直排放分配谱，按照排放源所属行业确定其排放高度，没有考虑气象条件、烟气状况等排放源差异对排放高度的影响(Bieser et al.,2011b)．实际上，由原MCNC(Microelectronics Center of North Carolina)环境模型中心开发的源排放处理模型SMOKE中的烟羽抬升模块Laypoint利用网格化、小时化的气象数据(温度、风速、大气压)和点源烟囱参数(烟囱高度、烟囱直径、出口烟气温度、出口烟气流速、出口烟气流量)，采用Briggs烟羽抬升计算公式(Briggs et al.,1971;1972)来计算每个点源的有效排放高度，将每个点源排放在垂直空间的分配结果表示为污染物在所有垂直分层的分配比例(Baek et al.,2009)．然而，相关环境统计数据缺少点源烟囱参数的详细信息(Pregger et al.,2009)，对于烟囱参数缺失的点源，SMOKE模型根据排放源分类代码指定默认的烟囱参数，这样必然造成垂直排放分配与实际情况之间存在差异，从而影响化学传输模型的模拟结果． 鉴于使用SMOKE进行源排放处理时部分烟囱参数缺失对化学传输模型模拟结果造成的不利影响，本文采用2种不同的方法来估算源清单中缺失的烟囱参数．基于最大落地浓度法估算烟囱参数是根据环境统计资料中源排放数据，结合气象观测数据和空气质量监测数据，以烟囱排出的污染物最大落地浓度不超过《空气质量标准》规定的当地该污染物允许浓度值为标准来估算烟囱参数;基于统计方法估算烟囱参数是基于已有烟囱参数点源，按照排放源分类进行统计分析得出不同烟囱参数与排放量的关系，从而估算缺失的烟囱参数．将种方法应用于2009年珠三角地区排放源清单中部分点源烟囱参数的估算，烟囱参数估