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二十世纪八十年代以来,中国经济的迅猛发展带来了极大的环境压力。城市的大气环境、水环境污染问题突出,生态环境质量不容乐观。大都市尤其如此,大气污染呈现出“煤烟型”和“汽车尾气型”并发的复合型,污染的“区域性”特点突出。经过多年治理,常规大气污染物二氧化硫得到了有效的控制,氮氧化物污染在城市中心区域形势严重,可吸入颗粒物的质量浓度年均值超过国家标准;同时细粒子污染和光化学氧化过程成为新的挑战。
我国实施污染物排放的总量控制战略,城市污染控制需要针对目标污染物确定控制对象、对数万家污染源分解减排任务,为此要有详细、动态的污染源排放量数据支持,还需要有科学合理的数学模型支持,才能使措施达到预期的环境质量改善效果。
为了满足环境管理的这一需求,本文以北京市为例,利用大气环境质量监测网络数据和污染源统计资料、气象观测等资料研究了大气环境质量的两大影响因子--污染源排放与气象条件对城市大气污染的影响。首先定量讨论了北京市主要大气污染物颗粒物、二氧化硫和氮氧化物的来源(工业源、生活源、机动车和其他来源的贡献比例)、年排放水平和空间分布。源排放特征设定了当前人类活动对大气污染影响的基本框架;其次根据气象资料和环境质量的监测结果,分别讨论了不同季节、不同天气条件对大气环境质量的影响,指出了气象条件在短期污染过程中的主导地位,为环境模拟模型的参数化提供了依据。
最后,文中探讨了污染立体监测技术系统的应用环境需求。运用Mini-DOAS系统测量并评价了北京市高大点源排放量、小区域面源排放和五环路内城区的污染物排放。通过与污染源统计资料对比分析表明在适当的气象条件下,该技术可以用来估算点源和面源的排放量,提供实时、动态的源排放资料,可为环境管理和模型模拟提供有力的支持。
论文的特色和创新之处在于:
(1)大量的空气质量和气象观测数据、以及污染源排放统计数据是本文坚实的基础;
(2)本文涉及了城市空气污染的广泛领域,从污染源排放,到污染气象,再到空气质量变化,比较系统和全面地定量分析了污染源和气象条件对于环境质量的影响;
(3)结合城市环境管理的工作重心-污染源减排需求,论证了被动mini-DOAS技术在技术上的可行性和准确程度,为动态更新污染源统计资料提供了一个有价值的解决方案;
(4)提出并且研究了天气和气象条件对于光学监测技术应用的重要影响,并且初步确定了适合被动DOAS观测的天气条件。
(5)提出了可供模拟污染过程的大气PM10区域环境背景值。