论文总字数：19249字

目 录

1 绪论 4

1.1 霾与 4

1.1.1 霾 4

1.1.2 5

1.2 国内外研究现状 6

1.3模式介绍 7

2 模式设置与验证 8

2.1 模式设置 8

2.2 传输速率计算 10

2.3 模式验证 10

3 天气形势分析 12

4 模式模拟结果与讨论 14

4.1 地面浓度场和风场分析 14

4.2 区域边界传输速率分析 17

4.2.1 南京地区垂直剖面的传输速率分析 17

4.2.2 地面浓度与净传输速率的对比 19

5 结论 20

6 讨论 21

参考文献 22

致谢 23

南京地区冬季一次霾污染过程中区域传输模拟研究

陆汇丞

, China

Abstract: In this paper, WRF-Chem 3.7 model was used to conduct numerical simulation analysis on a heavy haze episode in Nanjing from December 19 to 20, 2016. The horizontal and vertical structures of the regional transport during the pollution were discussed. The transmission rates of the four boundaries which are North, South, West, and East of Nanjing were quantitatively calculated along with the effect of the regional transport on the local particulate. The results show that this model can well simulate the process of the severe haze pollution; the northeast wind in the duration of plutonium pollution brought large amounts of particulate pollutants into Nanjing, which mainly came from the eastern and southern parts of Nanjing region; the transmission effect mainly took place within 1 km above the ground; the regional transmission was relatively weak when the haze became heavier, but it was obvious when the haze was weaken where the transmission from east to west was more prominent. At the same time, the calculation results showed that during this period of time, a huge number of pollutants transmitted from the southern part of Jiangsu Province to Nanjing region were spread across the surrounding areas. In this case, Nanjing was mainly considered as a sink of the pollutants in the surrounding areas.

Key words: Nanjing;WRF-Chem;;pollutant transmission

1 绪论

1.1 霾与

随着我国经济迅速发展，工业、城市规模不断扩大，我国大气污染不断加剧。研究表明大气气溶胶污染是空气质量恶化的主要原因，其对大气物理化学性质，人体健康，气候循环，大气能见度都有着重要的影响^[1-3]。2012年以来霾污染事件高发，逐渐进入公众视野。很多人认为与雾霾是一回事，然而只是雾霾的其中一种组成部分，两者属于包含关系，并不是对等关系。霾污染持续过程中空气湿度较高，高密度的水汽为异质凝结核的产生提供了化学反应的场所，此时雾滴与空气中的硫化物、氮氧化物等污染物生成颗粒物；与此同时，的积聚也加速雾霾的生成，两者相互作用，维持空气污染。以下详细介绍霾和。

1.1.1 霾

霾的本质是大气气溶胶，即大气中悬浮的固体、液体或固液体微粒，其浓度比一般气溶胶更高，是一种能使空气浑浊、水平能见度下降到10km以下的天气现象。霾一般呈乳白色，因Mie散射作用，物体发出的光线经过霾粒子散射后其颜色会发生变化，亮色物体会带黄红色，暗色物体会带蓝紫色，所以雾霾持续时天空呈现红色也不足为奇了。大气中存在的异质凝结核由于各种原因长大时也能形成霾，若水汽条件充沛，霾滴进一步凝结增长会使霾演变成轻雾、雾和云，它可以在一天中任何时候出现。

霾的形成基于三种因素的共同作用^[4]：一是水平方向静风现象的增多。当今社会城市化的建设进程加快，建筑物越来越多，楼层越来越高，下垫面摩擦系数增大将削减流经城区的风速并能产生大大小小的湍涡。小湍涡的流动导致静小风的产生，这对大气中污染物的扩散是一个极其不利的条件，污染物积聚在城区中，造成高浓度污染。二是垂直方向的逆温现象。众所周知，一般情况下随着高度升高温度会降低，在此情况下由于浮力作用大于重力作用，污染物会从地面向高空排放，不会积聚在近地层大气中造成严重污染。而在逆温层中，随着高度升高温度也会升高，湍流微团在垂直运动过程中因反抗重力做功而损失动能，而切应力不会消失，湍流能量维持在一个较弱的水准，污染物长时间居留在逆温大气中，不能及时排放出去。“熏烟型”和“封闭型”污染就出现在逆温层覆盖的情况下，前者污染范围小而严重，消散较快；后者污染范围大，持续时间长，影响时间较长。三是悬浮颗粒物的增加。随着城市工业化发展的不断深化，工业废气和汽车尾气大量排放进入大气中，其中大量颗粒污染物的增加直接降低了能见度。霾的形成与污染物的排放密切相关，当逆温、静风等不利于扩散的天气出现时，霾污染就爆发了。研究表明，中国存在较多个霾天气比较严重地区，除四个传统区域外（黄淮海地区、长江河谷、四川盆地和珠江三角洲），从20世纪80年代开始，山西南部、河南中部、河北中南部、黑龙江中部等地也是霾天气的多发区^[5]。

1.1.2

是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它能较长时间停留在空气中，因质量和体积过小，几乎无法通过干沉降的方式清除。虽然在大气气体组分中其数量微乎其微，但它仍能影响空气质量、能见度和气相化学等过程。当大气中的细颗粒物积累时，容易产生低能见度灰霾现象^[6]。与大气中粗粒子相比，粒径小，化学性质活跃，其表面通过物理反应易吸附和携带有毒、有害物质（例如重金属、微生物等），能够随空气流动进行远距离输送，对人体健康和大气环境质量的影响更大。

细颗粒物的化学成分主要包括有机碳、元素碳、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、钠盐等。因细颗粒物来源广泛，其组成成分非常复杂^[7]。它分为自然源和人为源两大类，但危害较大的是后者。自然源包括土壤扬尘（含有氧化物矿物和其他成分）、海盐（颗粒物的第二大来源，其组成与海水的成分类似）、植物花粉、孢子、细菌等。自然界中的灾害事件，如火山喷发向大气中排放了大量的火山灰，森林大火或裸露的煤原大火及尘暴事件都会将大量细颗粒物输送到大气层中。人为源又按照排放位置分类，又可分为固定源、移动源和无组织排放源。固定源是位置固定不变的污染源，主要包括各种燃料燃烧源，如发电、冶金、石油、化学、纺织印染等各种工业过程、供热、烹调过程中燃煤与燃气或燃油排放的烟尘。移动源是位置移动的污染源，主要包括各类交通工具如车、船、飞机等在运行过程中产生的尾气。无组织排放源是指无规则或泄露散逸向大气层排放的污染源。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：19249字