城市大气污染物来源特征_贺克斌

基金项目 :国家科技部农村与社会发展司专项课题(20030002) 收稿日期 :2003 -06 -05 ; 修改稿日期 :2003 -11 -24
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城市环境与城市生态 16 卷 6 期 2003 年
图 1 1999 年北京市城八区 PM 10
图 2 1999 年北京市城八区 SO 2
海淀北 朝阳北
担率 3.80.8 12.3
献率 1.6 960
担率 0.7 9.2
献率 1.5 12.7
担率 0.3 11.6
献率 10.8
影响占 21.6 %)为主要当地污染源 ;对 SO2 , 采暖 (排放占 26.2 %, 浓度 影响占 48.1 %)和工业(排 放占 23.9 %, 浓度影响占 39.6 %)为主要当地污 染源 ;对 NOx , 交通(排放占 34.5 %, 浓度影 响占
Characterization of Urban Air Pollution Sources HE Ke_bin , YU Xue_chun , LU Yong_qi , HAO Ji_ming , FU Li_xin (Department of Environmental Science &Engineering , Tshinghua University , Beijing 100084 , China) Abstract :An integrated approach of characterization of the urban pollution sources is introduced , which included the establishment of emission inventory , the air quality modeling and regional impact analysis .Based on the method above_mentianed , a case study was conducted for Beijing in 1999 .The source characteristics of three major criteria pollutants, PM10 , SO2 and NOx , were analyzed according to the emissions , their contributions to the ambient air concentrations and regional impact on the ambient air concentrations .Meanwhile , their geographic distribution was also formulated for Beijin metropolitan area .The results showed that local fugitives and industrial processes were the primary air pollution sources of Beijing for PM10 , heating boilers and industrial processes were the primary sources for SO2 and vehicles and industrial processes were the primary sources for NOx .Shijingshan and south Chaoyang industrial areas , the center urban area , contributed most of the air pollutants of Bei jing and should receive prior control .The regional air pollution impact on the air concentrations of Beijing was strong , especially for PM10 of Beijing , which almost contributed half of the MP10 concentration of Beijing(up to 47 .3 %).
民用 4.1 8.6 1.0 4.0 1.5 2.7
交通 8.2 13.8 —
— 34.5 73.6
扬尘 39.5 48.7 —
—
—
—
总计 100 100 100 100 100 100
过模型计算得到所有网格的年日均浓度计算值 , 值 1.4 地区排放分担率及浓度贡献率分析
助GIS 地理信息系统工具 , 绘制出 3 种污染物在城
表 2 1999 年北京市各区的污染源排放分担率及
八区 1999 年各污染源 3 种主要大气污染物 PM10 、
浓度贡献率
%
SO2 、NOx 的排放分担率及浓度贡献率进行统计分析 ,
PM10
SO2
NO x
结果见表 1。
污染源 排放分 浓度贡 排放分 浓度贡 排放分 浓度贡
由表 1 可见 , 对 PM10 , 扬尘(排放占 39.5 %, 浓度影响占 48.7 %)和工业(排放占 26.9 %, 浓度
73.6 %)和 工 业 (排 放 占 25.9 %, 浓 度 影 响 占 13.2 %)为主要当地污染源 。
海淀南 11.5 8.1 8.1 10.7 10.4 8.7 总计 100 100 100 100 100 100
＊参见 Guideline on A ir Quality Models (Revised)and Supplement A .U .S .EPA , 1987B , EPA_450/ 2_78_027R .
PM10 SO2 NO x 污染源 排放分 浓度贡 排放分 浓度贡 排放分 浓度贡
担率 献率 担率 献率 担率 献率
电厂 11.1 0.9 48.9 8.3 26.8 2.4
工业 26.9 21.6 23.9 39.6 25.9 13.2
采暖 10.2 6.4 26.2 48.1 11.3 8.1
排放分担率及浓度贡献率
%
Complex Short Term Version 3)环境空气质量模型 , 对 各类污染源排放的三种污染物在一定地形及气象条
件下在大气中输送 、扩散 、稀释 、干湿沉降等过程进 行了模拟 , 模拟的浓度为年日均浓度 。模型需要输 入的数据包括污染源排放数据 、当地逐时的气数据 (风向 、风速 、稳定度 、混合层高等)、受体点信息 。通
环境气质量有较大影响 , 其中 RM10 的影响最大(高达 47.3%), 北京市应同时加强对局地污染与区域污染的控制 。 关键词 :北京市 ;排放清单 ;空气质量模型 ;排放分担率及 浓度贡献 ;区域影响分析 中图分类号 :X51 文献标识码 :A 文章编号 :1002 -1264(2003)06-0269 -03
方案 , 旨在为全国其它类似城市开展同类研究提
1.1 网格化排放清单建立
排放清单是开展污染来源分析及污染控制规划 的基础 。本文建立的排放清单为北京市城八区(东 城 、西城 、宣武 、崇文 、海淀 、朝阳 、石景山 、丰台)1999 年 3 种主要大气污染物 PM10 、SO2 、NOx 1 km ×1 km 网格化排放清单 , 覆盖面积 1 782 km2 ,共 1 782 个网 络 。污染源包括电厂 、工业 、采暖锅炉、餐饮 、居民 、 平房 、茶炉、大灶、机动车 、工业无组织排放及扬尘 等 。图 1～ 图 3 中的左边的图分别是 PM10 、SO2 、NOx 三种污染物网格化的排放清单示意图 。
朝阳南 19.7 17.5 21.6 20.0 24.6 17.7 石景山 26.0 11.7 44.0 20.0 30.4 10.9 丰台西 6.3 3.2 5.4 3.2 4.8 2.6 丰台东 7.5 6.5 5.3 9.0 6.8 7.6 老城区 12.9 43.1 4.8 23.8 10.1 40.4
图 3 1999 年北京市城八区 NO x
污染排放(上)及浓度(下)分布图
污染排放(上)及浓度(下)分布图
污染排放(上)及 NO 2 浓度(下)分布图
1.2 环境空气质量模拟 ＊
表 1 1999 年北京市城区八区各污染源的
本文选用美国 EPA 的 ISCST3(Industrial Sources
Key words :Beijing ; emission inventory , air quality model ; emission share and air quality contribution ;
regional impact analysis 为有效控制城市的大气污染问题 , 弄清污染 的来源特征是十分必要的 , 其中包括当地的污染 源和区域的污染源 。 本文以北京市 1999 年为案 例 , 对当地污染源的排放进行调查与监测 , 从而建
第 16 卷 6 期 2003 年 12 月
城市环境与城市生态 URBAN ENVIRONMENT &U RBAN ECOLOG Y
Vol 16, No .6
Dec. 2003 269
城市大气污染物来源特征
贺克斌 , 余学春 , 陆永祺 , 郝吉明 , 傅立新
(清华大学环境科学与工程系 , 北京 100084)
依据排放清单及模型计算的结果 , 对北京市
八区范围内计算的年日均浓度分布情况图(如图 1 ～ 图 3 中的下图所示)。 1.3 行业排放分担率及浓度贡献率分析
依据排放清单及模型计算的结果 , 对北京市城
1999 年各区 3 种 主要大气污染物 PM10 、SO2 、NOx 的排放分担率及浓度贡献率进行统计分析 , 结果 见表 2 。
贺克斌 , 等 城市大气污染物来源特征
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由表 2 可见 , 对 PM10 , 石景山(排放占 26.0 %, 浓度影响占 11.7 %)、朝阳南(排放占 19.7 %, 浓度 影响占 17.5 %)和老城区(排放占 12.9 %, 浓度影响 占 43.1%)为主要的污染地区 ;对 SO2 , 石景山(排放 占44.0 %, 浓 度影 响占 20.0 %)、朝 阳南(排 放占 21.6 %, 浓 度 影 响 占 20.0 %)和 老 城区 (排 放 占 4.8%, 浓度影响占 23.8%)为主要的污染地区 ;对 NOx 石景山(排放占 30.4 %, 浓度影响占 10.9 %)、 朝阳南(排放占 24.6%, 浓度影响占 17.7%)和老城 区(排放占 10.1 %, 浓度影响占 40.4 %)为主要的污 染地区 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘要 :以北京市为案例 , 介绍一种包括污染物排放清单建 立 、环境空气质量模拟 及区域环境 影响分析 等方法在 内的城市大气污染物来源特征分析的整体技术方法 , 从而 确定城 市大气 污染物 的排放 分布及 浓度分布 特征 、行业 排放分担率及浓度贡献 、地区排放分担率及浓度贡献以及 区域污 染对城 市环境 空气质 量影响 等多方面 特征 , 为城
供一种实例与参考 。
1 当地污染源的排放及浓度影响特 征分析
立起当地的网格化的排放清单 , 再利用气象扩散 原理对浓度污染情况进行模拟 , 得出当地污染源 的排放及浓度分布特征 , 并进一步对当地各行业 及各地区的污染排放分担率及浓度影响贡献率进
行研究 。 同时 , 本文利用现有的气象及监测资料 , 对于北京市周边地区的污染源对北京市环境空气 质量的影响进行分析 。本文介绍的这种包含排放 清单建立 、城市空气质量模拟 、区域环境影响分析 等方法在内的城市大气污染来源特征分析的技术
市大气污染的控制决策提供必要的理论支持 。 对北京市的研 究结果表明 :对 PM10 , 扬尘和工业为主 要当地污 染源 ; 对 SO2 , 采暖和工业为主要当地污染源 ;对 NOx , 交通和工业为主要当地污 染源 ;对 3 种主要大 气污染物 , 石景山 、朝 阳南等工业区以及老城区对北京市的大气环境造成 重要影 响 , 为 需要优 先控制 的地区 ;北京 市周边 污染源 对北京