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珠江三角洲作为我国经济社会比较发达的地区,人口与城市密集,经历了高速发展的时期,空气污染比较严重,近年来在加大污染控制力度的情况下,一次污染物排放得到一定程度控制,然而臭氧污染却有逐渐恶化的趋势,臭氧污染控制已迫在眉睫。而秋季是珠三角臭氧污染最严重的季节,目前对区域臭氧污染问题还存在认识不足的地方,因此,深入研究秋季珠三角臭氧来源、臭氧生成敏感性及污染过程等对二次污染的科学研究或臭氧控制工作有重要的科学意义与现实意义。
本文首先对模型进行了验证与评估,三维空气质量模型CMAQ和CAMx都能很好地反映珠三角臭氧浓度的时空变化趋势,08到09年四个观测时段CAMx模拟的VOCs可以较好地与观测值吻合。然后本文针对04与08年秋季珠三角典型与特殊臭氧污染过程,运用臭氧生成敏感性指标、过程分析技术、臭氧来源解释技术、高阶去耦合直接法等分析手段,研究珠三角臭氧污染特性,分析并量化了各过程对臭氧浓度的影响、各排放源区各类源对受体点的臭氧贡献及臭氧对前体物变化的响应程度等,最后得到以下结论:
在珠三角地区,当PH2O2/PHNO3<0.35或HOX链长>3.2时,对应臭氧生成的VOC控制区,PH2O2/PHNO3在0.35-1.5之间或HOx链长在2.5与3.2之间为过渡区,而PH2O2/PHNO3>1.5或HOx链长<2.5为臭氧生成的NOx控制区。PH2O2/PHNO3最佳的阈值选用区间为0.8-1.05;而HOx链长为2.8-2.9;一阶敏感性系数与PH2O2/PHNO3或HOx链长对臭氧生成敏感性的判断基本一致。在不同的风场下珠三角中部大部分地区经历从早上臭氧生成的VOC控制区向下午NOx控制区转变的过程。但珠江口东部与广州佛山市区等地则在大多数情况下整天处于臭氧生成的VOC控制区,中午臭氧生成速率可达40ppb/h以上,区域NOx减排对这些城区的臭氧污染有不利效应。
不同气象条件下,珠三角外的臭氧输送对珠三角白天的臭氧贡献约30-60ppb,珠三角较高的臭氧背景表明珠三角臭氧污染是超区域的,但在臭氧高值中珠三角各类源的贡献达60%以上,臭氧污染事件主要由珠三角本地排放引起。交通尾气排放对珠三角的臭氧峰值贡献最大,普遍大于50%;其次是溶剂排放,特别是在珠江口等近海地区。在重污染区,生物源的臭氧贡献约3-9ppb。另外,珠三角中西部臭氧峰值还受到工业点源、生活与废物处理和生物质燃烧较大的影响。
珠江口是重要的臭氧生成地,东莞前体物对珠江口地区的臭氧峰值有重大贡献,中午前后臭氧贡献量在40ppb以上;珠三角中部及珠江口西岸主要受广州市区的前体物排放的影响;珠三角西南部受佛山的影响较大。一般排放源区对其下风向40km范围内的地区臭氧贡献最大。在风向出现较大转变后。容易在排放源下风向,甚至更远的区域造成大面积严重臭氧污染,这是老污染气团与新排放的污染气团共同影响的结果。要控制秋季珠三角地区的臭氧污染,应重点控制东莞和广州佛山各区的交通尾气排放,同时应加大对溶剂挥发的控制、减少生活面源与废物处理的废气排放。另外,NOx减排对珠三角中部臭氧控制不利,应把控制的重点放在VOCs减排上。