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我国SO2和Hg的排放量很大,对我国生态环境和人群健康产生很大影响。本文利用数值模拟的方法对我国区域大气硫和汞的问题开展了研究。在硫的研究方面,结合酸雨综合观测项目(IMPACTS)的观测资料,利用一个区域空气质量模式研究了我国硫沉降的特征,研究了NH3对SO2转化和沉降中的影响,并评估了国家“十一五”SO2减排方案。这些工作有助于认识我国硫沉降的状况,为国家科学决策提供帮助。在大气汞的研究方面,估算了我国自然源和燃煤大气汞排放,并利用CMAQ-Hg模式研究了燃煤汞的输送和沉降分布。这些工作有助于了解我国汞的污染状况和循环过程,为进一步研究工作提供必要的资料。
对我国硫沉降的数值模拟研究工作显示,硫酸盐颗粒物的直接排放对我国硫沉降的贡献不可忽略。研究结果表明在靠近城市的铁山坪、蔡家塘和鹿冲关,硫酸盐颗粒物的排放对硫沉降的贡献能够高达50-70%。由于直接排放的硫酸盐颗粒物呈中性,对酸雨没有任何贡献,因此认识这部分颗粒物对硫沉降的贡献对于认识我国的硫沉降状况有重要的意义。
NH3的存在显著影响了我国区域硫的分布状况。模拟结果显示,由于NH3的存在区域内SO2的浓度降低10-60%,硫酸盐浓度上升5-15%,综合作用的结果是NH3的存在增加了硫的输送,源排放区域的硫沉降减少10-30%,而在下风向区域硫沉降则相应增加。
我国“十一五”SO2减排方案能够在一定程度上缓解目前我国的酸雨状况。与2003年相比,2010年的平均SO2浓度将会下降9.7%,下降较为明显的区域包括西南、华东和华北的部分区域;硫酸盐气溶胶浓度的平均值将会下降7.2%,减少的区域主要分布在西南地区以及受其影响的下风向的广大区域;硫沉降通量将会减少10.2%,下降较为明显的区域为西南和华东地区。到2010年西南地区的状况有所减轻,该区域的部分地区硫沉降下降接近20%。超临界负荷的区域也有所减少,能够在一定程度上减轻酸雨的影响。
我国2003年燃煤大气汞排放量约为182.2吨,二价汞(RGM)是燃煤汞排放的主要形态。利用CMAQ-Hg模式对我国燃煤汞在大气的反应、输送和沉降过程的模拟结果显示,我国燃煤排放的大气汞约有38.4%沉降到我国区域内,沉降通量超过2μg/m2/month的区域占我国国土面积的20%左右,主要分布在我国的西南地区、华东及沿海地区以及东北的辽宁省。RGM是汞沉降的主要形态,其所占比例超过90%。
首次利用模式估算了我国自然源大气汞排放,模式中包括了我国植被类型分布、不同植被类型的排放因子和气象场(温度场和太阳辐射)。我国自然源大气汞排放量为79-177吨/年,排放高值区域主要分布在我国的华东和华南地区,夏季是自然源大气汞排放的主要季节,约占全年的50%。