當(dāng)前，我國的環(huán)境問題十分嚴(yán)峻，一次、二次污染并存，污染物控制迫在眉睫。國家自“九五”開始，實(shí)施了大氣污染物總量控制制度，針對煙塵、工業(yè)粉塵和SO2進(jìn)行了總量控制，取得了很好的效果，“十二五”期間，又將NOx納入總量控制范疇。但當(dāng)前的總量控制思路為以結(jié)構(gòu)減排、技術(shù)減排、管理減排為主，未充分考慮不同污染源控制的效率差異，未實(shí)現(xiàn)科學(xué)、優(yōu)化減排。本研究針對區(qū)域大氣一次污染與二次污染(PM2.5)問題，綜合利用數(shù)值模擬、不確定優(yōu)化、實(shí)地與文獻(xiàn)調(diào)研等方法，獲取了京津冀地區(qū)各工業(yè)排放源控制潛力，開展了區(qū)域間污染物相互影響規(guī)律研究，篩選識別了單位排放對... 當(dāng)前，我國的環(huán)境問題十分嚴(yán)峻，一次、二次污染并存，污染物控制迫在眉睫。國家自“九五”開始，實(shí)施了大氣污染物總量控制制度，針對煙塵、工業(yè)粉塵和SO2進(jìn)行了總量控制，取得了很好的效果，“十二五”期間，又將NOx納入總量控制范疇。但當(dāng)前的總量控制思路為以結(jié)構(gòu)減排、技術(shù)減排、管理減排為主，未充分考慮不同污染源控制的效率差異，未實(shí)現(xiàn)科學(xué)、優(yōu)化減排。本研究針對區(qū)域大氣一次污染與二次污染(PM2.5)問題，綜合利用數(shù)值模擬、不確定優(yōu)化、實(shí)地與文獻(xiàn)調(diào)研等方法，獲取了京津冀地區(qū)各工業(yè)排放源控制潛力，開展了區(qū)域間污染物相互影響規(guī)律研究，篩選識別了單位排放對區(qū)域空氣質(zhì)量貢獻(xiàn)較大的敏感區(qū)域和優(yōu)先控制的區(qū)域敏感行業(yè)與典型企業(yè)排放源。最后建立了基于總量控制與基于空氣質(zhì)量改善的區(qū)域大氣多污染物協(xié)同優(yōu)化控制模型，提出了區(qū)域大氣污染物總量控制與空氣質(zhì)量改善優(yōu)化削減方案。
　　準(zhǔn)確的污染源排放清單是研究區(qū)域污染的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本研究重點(diǎn)針對機(jī)動(dòng)車排放，研究開發(fā)了機(jī)動(dòng)車尾氣采樣系統(tǒng)，開展了典型重型柴油客車實(shí)際道路測試研究，獲取了不同排放標(biāo)準(zhǔn)、不同道路類型下的重型柴油客車PM2.5排放因子與成分譜，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合COPERT模型建立了京津冀機(jī)動(dòng)車排放清單;結(jié)合課題組研究成果，收集獲取了2010年京津冀各地區(qū)其它各類排放源不同污染物排放清單。通過對北京、唐山、石家莊等典型地區(qū)的電力、冶金、建材、化工、其它工業(yè)及鍋爐等典型行業(yè)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，獲取了各行業(yè)SO2、 NOx、 PM2.5的控制現(xiàn)狀效率。結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研得到的各污染物先進(jìn)控制措施與效率，計(jì)算了京津冀各地區(qū)分行業(yè)的污染物減排潛力。結(jié)果顯示，京津冀地區(qū)電力、冶金、建材、化工、其它工業(yè)及鍋爐行業(yè)SO2的最大控制潛力分別為56.4-91.6％、50.0-94.2％、94.6-94.8％、94.0-95.9％和94.0-95.9％，NOx的最大控制潛力分別為84.1-93.8％、80.0％、41.7-46.9％、94.0％和94.0％，PM2.5的最大控制潛力分別為98.6-99.7％、98.9-99.0％、97.7-99.6％、99.9％和99.9％。
　　分別利用MM5-CMAQ與清零法和MM5-CMAx與顆粒物來源識別技術(shù)，對京津冀不同城市間PM2.5、硫酸鹽、硝酸鹽與一次PM2.5的相互影響進(jìn)行了模擬研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，京津冀地區(qū)區(qū)域污染相互影響作用明顯，京津冀各地區(qū)PM2.5、硫酸鹽、硝酸鹽來的年均外部貢獻(xiàn)率分別約為38％、43％和60％。對于北京，周邊傳輸對北京PM2.5濃度濃度的貢獻(xiàn)約為39-42％。從時(shí)間角度來看，夏季區(qū)域間的相互影響更為明顯;從空間角度來看，位于京津冀中部的保定、石家莊以及排放量較大的天津、唐山、北京、邢臺、邯鄲等地對區(qū)域PM2.5貢獻(xiàn)較大;從物種角度看，區(qū)域間相互影響程度硝酸鹽＞硫酸鹽＞PM2.5（一次PM2.5）。
　　在區(qū)域間相互影響研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步針對北京地區(qū)和京津冀地區(qū)進(jìn)行了敏感區(qū)域篩選研究。綜合考慮污染源排放量、控制潛力、控制成本與單位排放對區(qū)域空氣質(zhì)量貢獻(xiàn)，分別建立了基于一次污染和基于二次污染的敏感源分級識別體系，并在北京和京津冀地區(qū)針對典型工業(yè)源開展了示范應(yīng)用研究，獲取了應(yīng)優(yōu)先控制的敏感地區(qū)、典型行業(yè)與主要企業(yè)排放源。結(jié)果顯示，除對對城區(qū)空氣質(zhì)量影響較大的機(jī)動(dòng)車排放進(jìn)行控制外，在北京，應(yīng)優(yōu)先針對房山、大興、石景山等區(qū)縣的電力、建材、化工行業(yè)以及整個(gè)北京其它工業(yè)及鍋爐行業(yè)的排放進(jìn)行控制;在京津冀，應(yīng)優(yōu)先針對天津、石家莊、邢臺、保定、廊坊與唐山的冶金與建材行業(yè)進(jìn)行控制。
　　在污染源控制潛力與區(qū)域間相互影響研究基礎(chǔ)上，綜合利用區(qū)間規(guī)劃、機(jī)會約束規(guī)劃、混合整數(shù)規(guī)劃等優(yōu)化方法，分別建立了基于各地區(qū)等比例削減和基于打破地域限制削減的兩類總量優(yōu)化控制模型以及基于空氣質(zhì)量改善的區(qū)域多污染物協(xié)同優(yōu)化控制模型。其中基于空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)的控制模型融入了PM2.5、SO2、NOx三種污染物的同步優(yōu)化削減，并可模擬區(qū)域一次與二次污染物的相互影響以及不同排放情景下各地區(qū)的PM2.5日均濃度與達(dá)標(biāo)率變化情況。通過模型求解，研究提出了“十二五”期間京津冀地區(qū)SO2、NOx總量優(yōu)化控制與不同北京PM2.5日均濃度達(dá)標(biāo)率下（65％和70％）京津冀地區(qū)SO2、NOx和PM2.5的優(yōu)化減排方案。并對上述優(yōu)化控制方案的空氣質(zhì)量改善效果進(jìn)行了定量評估，得到了北京PM2.5濃度降低量與PM2.5達(dá)標(biāo)率的關(guān)系。