程丹丹，王麗濤，潘雪梅，魏 巍，蘇 捷

(河北工程大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，河北邯鄲056038)

霾是指大量的極細(xì)微干塵粒等均勻地浮游在空中，使得水平能見度小于10.0 km的空氣普遍渾濁現(xiàn)象［1]。近年來隨著人類活動的影響，城市化進(jìn)程的加快，使得霾出現(xiàn)的頻率愈來愈高，當(dāng)霾出現(xiàn)時(shí)，能見度降低，空氣質(zhì)量惡化，霾已經(jīng)成為一種新的災(zāi)害性天氣［2]。目前對霾的研究僅是利用長期的氣象觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如魏文秀等［3]利用全省81個(gè)氣象臺站1961－2008年的氣象數(shù)據(jù)分析了河北霾分布與地形和風(fēng)速的關(guān)系。本研究以MM5－Models－3/CMAQ為核心工具，通過對周邊省市污染物排放貢獻(xiàn)的模擬研究，對邯鄲市PM2.5及其主要成分、光散射系數(shù)的來源進(jìn)行模擬計(jì)算，分析邯鄲市霾污染的主要來源。

1 研究方法

1.1 霾日的識別

霾日的確定依據(jù)以下4個(gè)條件［4－6]:

(1)以當(dāng)天北京時(shí)間14:00(世界時(shí)6:00)的氣象數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，主要原因在于清晨的能見度往往受到局地輻射霧和高濕度的影響，這些天氣現(xiàn)象往往在中午即可消散。

(2)依據(jù)天氣代碼，排除降水、降雪、沙塵、大風(fēng)、揚(yáng)沙、沙塵暴等其他影響能見度的天氣現(xiàn)象。

(3)能見度低于10 km。

(4)相對濕度小于90%，以便將霧中被誤報(bào)的霾識別出來，同時(shí)將霾中被誤報(bào)的霧清除出去。

通過對2001－2010年間所有的霾日進(jìn)行了識別，得到2007年12月是10年中霾污染最嚴(yán)重的一個(gè)月，因此以該月為研究對象模擬邯鄲市霾污染來源。

1.2 模擬域的選取

模擬域如圖1所示，采用兩層網(wǎng)格嵌套［7－8]。整個(gè)模擬區(qū)域采用 Lambert投影坐標(biāo)系［9－10]，其中兩條真緯度分別是北緯25°和北緯40°，坐標(biāo)原點(diǎn)處在北緯34°和東經(jīng)110°。第一層網(wǎng)格的網(wǎng)格數(shù)為164×97，網(wǎng)格間距為36 km，覆蓋了中國大部分地區(qū);第二層網(wǎng)格的網(wǎng)格數(shù)為93×111，網(wǎng)格間距為12 km，覆蓋了北京、天津、河北、山西、河南和山東六省市及相鄰省市的部分地區(qū)。選取污染最嚴(yán)重的2007年12月進(jìn)行模擬，為了消除初始條件的影響，從2007年11月26日開始模擬計(jì)算。

1.3 模擬情景設(shè)定

為估算周邊地區(qū)的影響，本研究模擬了基準(zhǔn)情景，京津零排放，河北零排放，河南零排放，山東零排放和山西零排放6個(gè)情景，通過各個(gè)情景與基準(zhǔn)情景的比較，計(jì)算各個(gè)地區(qū)對污染的貢獻(xiàn)率。模擬結(jié)果的驗(yàn)證，另文研究。

2 分析與討論

2.1 PM2.5的來源

如圖2所示，河北省對邯鄲市污染貢獻(xiàn)最大，達(dá)到67.9%。其次為山西省，其貢獻(xiàn)率為 7.38%。河南省的貢獻(xiàn)率為6.95%，山東省的貢獻(xiàn)率為5.48%，京津地區(qū)對邯鄲市的污染貢獻(xiàn)率最小，僅為 1.09%。

2.2 各污染成分的來源

本研究計(jì)算了PM2.5各主要成分的來源，包括硫酸鹽)、硝酸鹽有機(jī)碳(OC)和元素碳(EC)。

由圖3可以看出各省市對邯鄲市污染物5種主要成分的貢獻(xiàn)率，均是河北省最大，邯鄲市的霾污染主要來源于河北省。硫酸鹽來自于河北省的占67.1%，硝酸鹽 31.9%，銨鹽 54.1%，有機(jī)碳77.1%，元素碳76.9%。此外，山西省和山東省是邯鄲市污染的第二來源，尤其是硝酸鹽，有9.82%來源于山西，8.08%來源于山東。京津地區(qū)對邯鄲市的污染貢獻(xiàn)最小，各成分均不足1.5%。

2.3 消光系數(shù)的來源

能見度可以通過大氣消光系數(shù)來計(jì)算，大氣消光系數(shù)Bext(mm－1)可以通過顆粒物的質(zhì)量濃度進(jìn)行估算，其估算公式為［11]:

通過計(jì)算得出:在模擬時(shí)段內(nèi)，各地區(qū)對邯鄲市的貢獻(xiàn)分別為:河北64.7%、山西11.2%、山東3.5%、河南 4.8%、京津 1.1%。

3 結(jié)論

1)基于CMAQ模型的模擬結(jié)果顯示，對邯鄲市PM2.5污染貢獻(xiàn)最大的是河北省，達(dá)到67.9%;其次為山西省，其貢獻(xiàn)率為7.38%;河南省和山東省的貢獻(xiàn)率分別為6.95%和5.48%;京津地區(qū)對邯鄲市的污染貢獻(xiàn)率最小，僅為1.09%。

2)邯鄲市PM2.5主要成分的來源如下:硫酸鹽主要來自于河北(67.1%)，河南(8.64%)，山西(7.19%);硝酸鹽主要來自于河北(31.9%)，山西(9.82%)，山東(8.08%);銨鹽主要來自于河北(54.1%)，山西(8.26%)，山東(6.73%)，河南(6.59%);有機(jī)碳來源于河北(77.1%)，河南(7.25%)，山西(6.48%);元素碳來源于河北(76.9%)，山西(8.76%)，河南(7.29%)。

3)邯鄲市消光系數(shù)的區(qū)域貢獻(xiàn)率如下:河北64.7%、山西 11.2%、山東 3.5%、河南 4.8%、京津 1.1%。

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