第十二章—区域环境空气质量调控

一、区域环境空气质量及其污染特征
➢ 大气污染物区域传输效应显著 以特大城市为中心的城市群快速形成并逐步 扩大（京津冀及周边地区、长三角地区和珠 三角地区），PM2.5浓度在数百公里的尺度上 呈现良好的同步变化（周期相似、幅度接近）
e.g. 京津冀及周边地区：受到整个区域的传输影响，全 年平均贡献约为20%~30%，重污染期间的贡献再提 升约15%~20%
大气污染控制工程（第二版）
第十二章 区Baidu Nhomakorabea环境空气质量调控
第十二章 区域环境空气质量调控
我国大气环境问题：
1）局地与区域污染叠加 2）多污染物相互耦合的区域性 3）复合型大气污染
区域大气污染影响因素：
污染物排放量、当地的气象条件、地形地貌、 大气氧化性等
大气复合污染形成机制的概念模型
细粒子，O3 上风向输送
一、区域环境空气质量及其污染特征
➢ 大气复合污染季节性变化明显 • 冬季：PM2.5污染问题突出（静稳天气和高 湿环境），南北差异（采暖） • 夏季：区域臭氧污染问题突出（气温高、 太阳辐射强)
➢ 对一些地区冬季颗粒物与O3浓度的分析表明， 高浓度颗粒物污染事件中O3浓度与PM2.5浓度 呈显著负相关
二、区域环境空气质量的影响因素
二次组分在PM2.5中的含量主要取决于相应的气 态前体物在大气中的浓度及其转化率，并受温度和 湿度等因素的影响。
➢ 硝酸盐：受NOx气相氧化驱动 ➢ 硫酸盐：SO2多相化学反应生成 ➢ 铵盐：NH3与含硫或含氮等酸性物质中和反应生
成 ➢ SOA：大气环境中氧化形成的半挥发性或低挥发
性有机物通过气固相分配而形成
二、区域环境空气质量的影响因素
3.气候气象条件 主要表现在两方面：
➢ 大气污染物的传输：影响气团传输的主要源区， 改变污染物的传输路径，从而影响区域整体的 环境空气质量。
➢ 大气污染物的稀释扩散：主导局地气象参数， 从而影响污染物的扩散、积累、转化和沉降等。 大气污染与气象条件相互作用：双向反馈机制
二、区域环境空气质量的影响因素
影响因素： ➢ 污染物高排放是内因（一次排放） ➢ 不利的气象条件是外因（气象影响） ➢ 大气强氧化性是动力（二次转化）
二、区域环境空气质量的影响因素
1. 大气污染物排放 ➢PM2.5的一次排放源包括：机动车、燃煤、工 业工艺过程、生物质燃烧、扬尘等 ➢一次排放的SO2、NOx、NH3和半挥发性有机 物（SVOCs）等在大气中可分别转化为硫酸盐、 硝酸盐、铵盐和二次有机气溶胶（SOA）等二 次颗粒物
一、区域环境空气质量及其污染特征
大气复合污染: 来自不同排放源的各种污染物在大气中发生多界面之间 的物理化学过程并彼此耦合而形成的复杂大气污染体系
大气复合污染的形成途径
一、区域环境空气质量及其污染特征
复合性主要体现在以下两个方面：
➢ 在污染来源上：多种自然源与人为源排放的污 染物引起的污染相互叠加，局地和区域污染相 互作用；
一、区域环境空气质量及其污染特征
1.区域环境空气质量 ➢城市化、工业化快速推进经济区域一体化， 环境空气质量一体化趋势越来越明显。 ➢影响关键因素：大气复合污染
2011年以来，京津冀及周边地区、长三角、 珠三角、成渝地区等经历多次大气重污染事件， 对区域内城市环境空气质量和居民身心健康等 造成了不良影响。
本章学习内容： 区域环境空气质量及其调控系统 区域环境空气质量调控核心数据库 区域环境空气质量模拟与调控策略 区域大气污染控制情景及对策 区域大气污染联防联控及持续改进
第一节 区域环境空气质量及其调控系统
区域环境空气质量及其污染特征 区域环境空气质量的影响因素 区域环境空气质量的调控系统
➢ 在污染成因上：大气物理与大气化学过程、均 相反应与非均相反应相互耦合，局地气象因子 与区域天气形势相互影响，导致关键污染物与 其前体物之间的非线性响应关系。
一、区域环境空气质量及其污染特征
2.大气复合污染特征 ➢细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）是核心大气 污染物 •PM2.5：化学组成多样，来源成因复杂 •O3：对流层（主要来自NO2的光解），低空 （大气氧化性增强）
天然源
多相反应
大气氧化剂
细粒子
(O3, OH)
(SO42-,NO3-)
hv 大气氧化性
HC、NOx
SO2, NOx等
PM10、PM2.5
通
人为源
量
更高浓度的 细粒子，O3
输送,影响
烟 雾O光 化 学3
二50P次灰霾M7粒20.5子%
沉降
大气酸雨酸性
多种污染物 多种污染类型叠加 多种过程耦合
多尺度污染（局地与区域）相互作用 多种污染物综合控制
二、区域环境空气质量的影响因素
2.二次化学反应
➢ 大气氧化性强，相对湿度高，一次污染物被大 气自由基和颗粒物反应界面中的各种氧化剂快
速转化为二次颗粒物，包括硫酸盐、硝酸盐、
铵盐和SOA
大气光化学循环反应链：
光氧化
VOCs
自由基RO2·/HO2·+ NO
NO2
破坏NO2-NO-O3光解循环，使得O3不断累积，同时生成 含氮二次污染物，如过氧乙酰硝酸酯（PAN）和硝酸等。
关键污染物
O3 PM2.5
来源：唐孝炎等，大气环境化学，高等教育出版社
第十二章 区域环境空气质量调控
持续进行大气污染物减排
改
善
区
对其排放特征、成因机理、精细化模拟与
域
预报预警、协同控制等进行全面的研究
环
境
空
完善整体控制策略与措施
气
质
量
低成本实现区域环境空气中污染物浓度的 有效降低
第十二章 区域环境空气质量调控
一、区域环境空气质量及其污染特征
➢ 大气二次污染物表现突出 人类活动和自然排放的大气污染物（一次污 染物）通过复杂的大气光化学反应、自由基 反应以及颗粒物表面多相反应生成气态和颗 粒态二次污染物。
e.g. 北京城区PM2.5中二次组分的占比呈逐年持续上升 的趋势，并且随着PM2.5的浓度升高，二次组分的含 量也随之升高
二、区域环境空气质量的影响因素
➢ 污染物的排放强度在特定地点、特定季节内是 相对稳定的
➢ 人为源排放对大气污染过程的影响主要体现 ➢ 在各种污染物长时间尺度的排放趋势上
e.g. 我国一次PM2.5、SO2、NOx等的排放强度约为美国的 2~3倍，其中京津冀、长三角和珠三角等地区的排放强度 居于前列，约为全国平均值的2~6倍