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“十三五”优秀成果展示——源导向空气质量模型开发及其在大气污染防治中的应用

发布者:   来源:   发布时间:2024/3/30 0:00:00   标签:   浏览次数:167

成果评价编号: 中气科成评[2022]219
评价结果: 良好
成果名称: 源导向空气质量模型开发及其在大气污染防治中的应用
完成单位: 南京信息工程大学、复旦大学
成果形式: 应用研究和技术开发类-方法
研究领域: 气象服务与应用气象
评价年份: 2016
完成人: 胡建林、张宏亮、李婧祎、黄琳
成果简介: 细颗粒物PM2.5是我国大气重污染的主要污染物。二次颗粒物(包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐、二次有机气溶胶等)在重污染阶段贡献了60-90%的PM2.5总浓度,因此二次颗粒物的控制是大气PM2.5污染控制的关键。2015年以来,在国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目的支持下,研发了源导向空气质量溯源技术,发展了源导向大气化学输送模式,在二次污染物的精细化来源解析方面取得突破。此方法弥补了当前基于统计方法的来源解析技术对二次污染物的来源解析困难,取得了重要进展和创新性成果,发表论文SCI论文15篇,成果应用于南京市大气污染防治、上海世博会空气质量保障等,取得了显著的社会效益。
开发了源导向来源解析空气质量模型,解决了二次颗粒物来源和区位解析问题。源导向来源解析技术系通过对前体物在大气物理和化学过程中的全追踪,通过对一次组分的示踪和二次组分前体物的标记,定量解析不同来源对一次和二次污染物的贡献。建立的源导向空气质量模型可同时解析一次和二次污染物的来源贡献,无需重复计算,对复杂的大气化学非线性系统可直接给出精确的来源解析结果。此方法弥补了当前基于统计方法的来源解析技术对二次污染物的来源解析困难,同时解决了由传统模型的强力法带来的质量不守恒问题。基于此项技术,发展了一次气溶胶组分、二次无机气溶胶、二次有机气溶胶、能见度、PM2.5和O3同时解析的源导向解析模式,实现了对我国颗粒物全组分的来源解析。项目还发展了可同时追踪模拟>1000种排放源贡献的技术,极大提高了当前源解析方法的能力(现有方法通常解析6~10种),为精细化来源解析提供了研究手段。同时,利用源导向源解析技术,获得了长三角地区41个城市之间的传输矩阵,在此基础上明确了污染传输距离与浓度之间的定量关系,为区域协同防控提供了理论依据。 进一步开发了大气年龄分辨的源导向来源解析技术,利用颗粒物”大气年龄“信息研究污染物排放的时间特征。传统的来源解析研究主要关注大气污染物的行业或区域来源,忽略了污染物来源的时间信息,因此很难科学确定何时开展及时且有效的污染管控措施。项目首次开发了能够同时分辨气溶胶大气年龄和排放源的行业或区域贡献的SARA算法。研究揭示了一次颗粒物的平均大气年龄在14-28h,主要来自本地排放,表明本地的污染管控可以有效控制当天的一次颗粒物浓度;硫酸盐的管控需要提前一天控制本地排放,同时提前2-3天开展区域联防联控;硝酸盐管控需要至少提前一天开展本地和区域的NOx排放控制。研究结果确定了不同组分差异化的污染管控的时间、开展的区域范围和减排的行业部门,为精准科学污染防治提供强力支撑。
研究成果自2017年起开始应用到南京市大气污染防治中,承担南京市大气污染达标规划项目,有效提升了南京市大气污染防治科技水平,有力支撑了近年来南京市的空气质量持续改善。 “十三五”以来,南京市空气质量稳步提升,相比2016年,2020年PM2.5年均浓度从48μg·m-3下降到31μg·m-3,降幅高达35%;优良率从66.1%提升到83.1%,升幅为26%,且基本消灭了重污染天气,2020年南京市空气质量改善全省排名第一。因突出贡献,完成人胡建林教授受邀参加南京市政协第十四届委员会常务委员第十次会议并发言, 并于2021年被聘为南京市生态环境局大气污染防治特聘专家(南京唯一)。 研究成果应用到其它地区,也取得了显著的环境和社会效益。项目开发的源导向空气质量模型先后被江苏省环科院和上海市环科院应用。应用研究成果,参与上海进口博览会空气质量保障、生态环境部夏季臭氧帮扶工作,收到上海市政府和生态环境部感谢信。 参与撰写了有关城市大气污染防治决策咨询报告《省政协十一届三十四次主席会议专题协商的意见和建议》,受到了石泰峰省长批示;参与撰写了《长三角地区大气污染咨询报告》得到了马秋林副省长批示。
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