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公司簡介
IBM,即國際商業(yè)機(jī)器公司,創(chuàng)立于1911年。IBM公司運(yùn)用最先進(jìn)的信息科技,助力各行各業(yè)的客戶創(chuàng)造商業(yè)價值。同時,IBM吸引并擁有全球最優(yōu)秀的人才,助力對客戶及整個社會至關(guān)重要的事業(yè),致力于讓世界更美好。
IBM的業(yè)務(wù)涵蓋技術(shù)與商業(yè)領(lǐng)域。始終尋求高價值創(chuàng)新,推動持續(xù)改造與轉(zhuǎn)型自身的業(yè)務(wù)。通過從行業(yè)領(lǐng)先的大數(shù)據(jù)、云、社交移動、物聯(lián)網(wǎng)與認(rèn)知計算技術(shù)、企業(yè)級系統(tǒng)和軟件、咨詢和IT 服務(wù)中形成的產(chǎn)品與整合業(yè)務(wù)解決方案,為客戶創(chuàng)造價值。
1984年,IBM在中國北京設(shè)立了辦事處。IBM員工與客戶通力合作,利用公司的業(yè)務(wù)咨詢、技術(shù)和研發(fā)能力構(gòu)建穩(wěn)健的系統(tǒng),以創(chuàng)造動態(tài)高效的組織、更便捷的交通、更安全的空氣、食品、更清潔的水源和更健康的生活。
問題
面對平衡經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口增長、保障健康的雙重需求,空氣質(zhì)量管理已經(jīng)成為包括中國在內(nèi)的許多國家面臨的共同挑戰(zhàn)。
作為全球最大的碳排放國,中國的空氣質(zhì)量預(yù)測市場前景廣闊。中國《大氣污染防治行動計劃》,承諾到2017 年將空氣質(zhì)量提升10%。對于IBM來說,為中國空氣污染治理提供創(chuàng)新的解決方案,也是巨大的市場機(jī)遇。
解決方案
IBM中國研究院開發(fā)了一套空氣質(zhì)量預(yù)測及管理系統(tǒng),該系統(tǒng)通過分析遍布環(huán)境監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、交通監(jiān)視系統(tǒng)和氣象衛(wèi)星等傳感器生成的大量環(huán)境數(shù)據(jù),基于認(rèn)知建模技術(shù),系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)地調(diào)整預(yù)測模型,從而大幅提升預(yù)測精確度。該系統(tǒng)除了實(shí)現(xiàn)提前72小時逐時高精度空氣質(zhì)量預(yù)報之外,還實(shí)現(xiàn)了提前10 天的空氣質(zhì)量變化趨勢預(yù)測分析。通過提前10天的趨勢分析,可以幫助決策者對空氣污染的演變過程及影響形成準(zhǔn)確的研判,從而為應(yīng)急管控及區(qū)域長效聯(lián)動機(jī)制有效運(yùn)行提供支撐。目前,IBM已與中國多個環(huán)保機(jī)構(gòu)展開了合作。
IBM攜手北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中心成立了“聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”,共同致力研發(fā)基于大數(shù)據(jù)分析的城市空氣質(zhì)量決策支持技術(shù)。通過深入分析環(huán)境監(jiān)測的各類數(shù)據(jù),以及基于認(rèn)知建模技術(shù),可以更好地了解空氣污染成因,及時預(yù)報預(yù)警,科學(xué)制定減排措施,為空氣質(zhì)量管理提供科學(xué)決策支撐。IBM的專家和北京市政府運(yùn)用超級計算機(jī)處理能力,致力于創(chuàng)建具備街道級分辨率的可視化地圖,提前72小時顯示整個北京污染物的來源和分布,并助力北京實(shí)現(xiàn)到2017年減少25%的有害顆粒物的目標(biāo)。
成效
作為2014年IBM中國推出為期10年的“綠色地平線”計劃(Green Horizon)的一部分,通過集合IBM全球12家研究院最優(yōu)的技術(shù)資源、研發(fā)力量,IBM 助力中國在空氣質(zhì)量管理領(lǐng)域獲得巨大提升,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。
社會效益
該項(xiàng)目利用IBM最前沿的認(rèn)知計算、大數(shù)據(jù)分析以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),為政府和企業(yè)決策者提供準(zhǔn)確、實(shí)時的數(shù)據(jù),已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)提前72小時,1平方公里高精度污染預(yù)報和全國300個主要城市提前7天污染趨勢預(yù)報,以助力實(shí)現(xiàn)高精度大氣污染防治,幫助相關(guān)部門明確排放物的類型、來源和排放等級,并預(yù)測城市的空氣質(zhì)量,促進(jìn)環(huán)境改善。截止到2015第三季度末,北京市細(xì)顆粒物PM2.5與2014年同期相比下降了19.3%,成效顯著。
經(jīng)濟(jì)效益
2014年,IBM與北京市政府簽署協(xié)議,利用先進(jìn)的天氣預(yù)報和云計算技術(shù),協(xié)助中國防治大氣污染。除了與北京市政府的深度合作之外,IBM還與保定市環(huán)保局開展聯(lián)合創(chuàng)新,共同開發(fā)保定市城市空氣質(zhì)量管理系統(tǒng),并與2022冬奧會主辦城市張家口市政府達(dá)成合作,將通過在可再生能源和智慧環(huán)保等領(lǐng)域的聯(lián)合創(chuàng)新,為2022冬奧會提供最佳的空氣質(zhì)量與環(huán)境。
IBM在中國開展的創(chuàng)新和合作也為全球其他同樣面臨空氣管理難題的國家提供了思路和路徑。“綠色地平線”計劃已擴(kuò)展到了其他國家。IBM與印度德里、南非約翰內(nèi)斯堡等開展合作,通過空氣污染分析與預(yù)測模型,為城市管理決策者提供量化決策支持。
今年二月份,濟(jì)南XXX子站建成,建成后發(fā)現(xiàn)該子站監(jiān)測數(shù)據(jù)較高,三月到四月期間,我與北京艾沃思公司一起采用激光雷達(dá)掃描的技術(shù)手段對該子站周邊的污染源進(jìn)行了詳細(xì)地分析,撰寫報告,分析出了該子站周邊的主要污染源,為周邊環(huán)境治理和改善提供了理論依據(jù)。
今年下半年,濟(jì)南市XXX購買了一輛環(huán)境監(jiān)測車,里面配備了VOCs監(jiān)測儀、飛行質(zhì)譜儀以及大氣常規(guī)污染物監(jiān)測設(shè)備等,并在濟(jì)鋼廠區(qū)進(jìn)行了一個多月的在線實(shí)時監(jiān)測。在此過程中,我也參與到其中,努力地學(xué)習(xí)設(shè)備的使用和維護(hù),對其中的設(shè)備有了一定的了解和認(rèn)識,能夠進(jìn)行部分操作,并在十月參與了濟(jì)鋼對濟(jì)南污染貢獻(xiàn)相關(guān)內(nèi)容報告的編寫。
十月和十一月,分別在興城市和北京市參加了“第二期區(qū)域和城市環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報預(yù)警培訓(xùn)班”和“京津冀及周邊地區(qū)空氣質(zhì)量管理培訓(xùn)會”這兩次培訓(xùn),通過這兩次培訓(xùn),我在空氣質(zhì)量預(yù)報預(yù)警方面有了更加深刻的了解和認(rèn)識,為自己在這一方面業(yè)務(wù)水平的提升有很大的幫助,并對空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)、空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)分析、空氣質(zhì)量預(yù)報等方面技術(shù)水平的提升有一定幫助,有利于我在今后工作水平的提升。
[關(guān)鍵詞]大氣霧霾;形成原因;影響;改善措施
中圖分類號:TU132 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)02-0319-01
引言
霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài),霧霾是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標(biāo)的籠統(tǒng)表述,尤其是PM2.5(空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5微米的顆粒物)被認(rèn)為是造成霧霾天氣的“元兇”。隨著空氣質(zhì)量的惡化,陰霾天氣現(xiàn)象出現(xiàn)增多,危害加重。中國不少地區(qū)把陰霾天氣現(xiàn)象并入霧一起作為災(zāi)害性天氣預(yù)警預(yù)報。統(tǒng)稱為“霧霾天氣”。
一、F霾天氣形成的原因
1.氣壓較低
大氣空氣氣壓低,空氣流通速度緩慢,使得空氣中的微小顆粒大量聚集,進(jìn)而漂浮在空氣中,難以散開!
2.汽車尾氣排放
近年來,我國私家車數(shù)量明顯攀升,據(jù)不完全統(tǒng)計,僅河南省便擁有近200萬臺。海量的私家車在造成交通擁堵的同時,還排放大量的汽車尾氣。其中,二氧化硫等硫氧化物被大量排放,進(jìn)而形成霧霾。
3.建筑粉塵
眾所周知,房地產(chǎn)帶動建筑業(yè)發(fā)展,但建筑垃圾及粉塵在暴露環(huán)境下極易成為形成霧霾的元兇。再加上車流及人流的攪動,建筑粉塵飄人空中,形成霧霾。
4.冬季取暖及工廠排放
進(jìn)入冬季,熱力公司要保障市民的取暖。但是,現(xiàn)在的制熱大多還是以煤炭燃燒產(chǎn)生熱量為主。不完全燃燒的粉塵以及排放的硫化氣體,也是霧霾天氣形成的原因。
5.垂直方向逆溫現(xiàn)象的出現(xiàn)
污染物在正常氣候條件下,從氣溫高的低空向氣溫低的高空處擴(kuò)散,逐漸循環(huán)排放到大氣中,逆溫現(xiàn)象下,低空的氣溫反而更低,導(dǎo)致污染物的停留而不能及時排放。
6.氣候因素
6.1 冷空氣活動偏弱。冷空氣會帶來風(fēng)、降水和降雪,它們對空氣有凈化作用。近年來,影響我國的冷空氣活動偏弱,風(fēng)速減小,高空中的雨水元素到達(dá)地面前就已消耗,導(dǎo)致污染物無法沉降。
6.2 大氣逆溫層。逆溫導(dǎo)致較暖較輕的空氣上升到較冷較重的空氣上面,嚴(yán)重阻礙了空氣對流,各種有害氣體只能在近地面的大氣層飄浮著,這樣就促進(jìn)了霧霾的形成。
6.3 靜穩(wěn)型重污染天氣。依據(jù)污染的不同成因和特征,重污染天氣有兩種類型:靜穩(wěn)型和沙塵型。如果污染物由于持續(xù)不利于擴(kuò)散的氣象條件而大范圍積累,導(dǎo)致可吸入顆粒物達(dá)到重污染水平,這樣就會形成靜穩(wěn)型重污染天氣。這種天氣的大氣層結(jié)有較強(qiáng)的穩(wěn)定性,有利于生成更多的霧滴,形成惡性循環(huán),使霧霾污染維持連續(xù)數(shù)天并不斷加劇。
二、霧霾天氣的影響
1.對人體健康的影響
霧霾的組成成分非常復(fù)雜,包括數(shù)百種大氣顆粒物,其中對身體健康危害較大的是PM2.5。由于體積小,重量輕,PM2.5在空氣中停留時間長,容易被吸入人體進(jìn)入肺部,引發(fā)各種疾病。PM2.5比表面積大,物理化學(xué)活性高,加劇了生理效應(yīng)的發(fā)生和發(fā)展。另外,PM2.5可以吸附空氣中的有害氣體及其他污染物而成為他們的載體,如可以承載致癌物質(zhì)苯并芘及細(xì)菌等。因此PM2.5對身體健康危害特別嚴(yán)重。霧霾天氣還容易讓人心情低落,產(chǎn)生消極情緒,影響心理健康。
2.對交通的影響
霧霾天氣使能見度降低,容易造成交通堵塞,引發(fā)交通事故,嚴(yán)重影響交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
3.對氣候的影響
霧霾天氣嚴(yán)重影響著區(qū)域大氣氣候,甚至造成極端氣候條件的發(fā)生,引發(fā)氣象季節(jié)性災(zāi)害,使得整個地區(qū)的區(qū)域氣候惡化,自然災(zāi)害叢生,甚至改變了地區(qū)的季節(jié)性氣候規(guī)律[4]。
三、減少霧霾改善大氣環(huán)境的措施
1.實(shí)施人工影響天氣改善空氣質(zhì)量
在重污染天氣條件下采取可行的氣象干預(yù)措施,組織開展人工影響天氣消減霧霾試驗(yàn),改善空氣質(zhì)量。組織制定人工影響天氣改善空氣質(zhì)量工作方案,研發(fā)、探索新的技術(shù)方法和手段,抓住有利時機(jī)適時開展人工消減霧霾試驗(yàn)演練。形成可有效降低污染改善空氣質(zhì)量的技術(shù)方法,初步形成人工影響天氣改善空氣質(zhì)量業(yè)務(wù)能力,開展人工消減霧霾效果檢驗(yàn)和方法評估.
2.完善空氣質(zhì)量預(yù)報
利用空氣質(zhì)量模型Chem模擬計算未來三天黑龍江省及其周邊區(qū)域氣態(tài)和顆粒態(tài)污染物的傳輸擴(kuò)散、化學(xué)轉(zhuǎn)化、干濕沉降等在大氣環(huán)境中的一系列物理和化學(xué)過程,預(yù)報項(xiàng)目包括模擬范圍內(nèi)每小時二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)、細(xì)顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)等各項(xiàng)污染物的濃度分布。根據(jù)二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物1小時平均濃度等項(xiàng)目的預(yù)報結(jié)果判斷未來三天的首要污染物和相應(yīng)的空氣質(zhì)量指數(shù),并計算空氣質(zhì)量等級。
3.提高霧霾天氣預(yù)報預(yù)警水平
按照《環(huán)境保護(hù)部辦公廳關(guān)于扎實(shí)做好今冬明春大氣污染防治工作的通知》(環(huán)辦大氣〔2016〕101號)中“做好24小時、48小時預(yù)報和未來3天或一周空氣質(zhì)量變化趨勢預(yù)報,預(yù)報等級統(tǒng)一按照上限執(zhí)行。”的要求,省氣象臺建立完善重污染天氣防治氣象預(yù)測預(yù)報業(yè)務(wù)流程,建立團(tuán)隊(duì)、配齊人員,制定相關(guān)業(yè)務(wù)、管理規(guī)定,提高精細(xì)化預(yù)報水平及霧、霾預(yù)報時效。綜合分析本地氣象和污染條件,進(jìn)一步完善霧、霾等級落區(qū)預(yù)報制作流程,及時面向政府決策和公眾制作霧、霾預(yù)報預(yù)警產(chǎn)品。在霧、霾有可能產(chǎn)生重污染天氣時,盡量做到提前24小時,至少做到不低于12小時提前預(yù)報,并積極與環(huán)保部門溝通,適時啟動重污染天氣預(yù)警及應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。
進(jìn)一步完善秸稈燃燒指數(shù)預(yù)報,盡快組織環(huán)保、農(nóng)委等部門專家進(jìn)行論證,修訂完善秸稈燃燒指數(shù)預(yù)報,進(jìn)一步提高秸稈燃燒指數(shù)預(yù)報科學(xué)性、合理性、實(shí)用性。
4.充分利用移動媒體公開信息
建議進(jìn)一步拓寬霧霾、重污染天氣公眾預(yù)報的途徑。在廣播、網(wǎng)站、電子顯示屏等現(xiàn)有媒體重污染天氣預(yù)報的基礎(chǔ)上,在電視等媒體上增加預(yù)報欄目,關(guān)鍵期由環(huán)保、氣象部門每天聯(lián)合重污染天氣預(yù)報。同時利用微博、微信等新媒體,廣泛重污染天氣預(yù)報,擴(kuò)大重污染天氣預(yù)報覆蓋面,只有信息公開才是一切公眾參與的基礎(chǔ),只有信息公開我們才能準(zhǔn)確意識到風(fēng)險的存在。
結(jié)語
大氣中細(xì)微顆粒物濃度上升和高濕度、無風(fēng)或微風(fēng)氣象條件是形成霧霾天氣的兩個主要原因。霧霾天氣對人體健康、交通、氣候有很大影響,我們必須從完善法律、控制汽車尾氣排放、調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、建立PM2.5監(jiān)測體系、控制揚(yáng)塵污染等方面入手防治霧霾天氣的出現(xiàn),減輕霧霾天氣產(chǎn)生的不良影響。治理霧霾不是一朝一夕之事,必須依靠法律制度支持,只有建立立法、司法、執(zhí)法、公眾參與“四位一體”的大氣污染治理法律體系,才能夠真正取得治理污染的實(shí)際效果。
參考文獻(xiàn)
[1] 郭方興.我國治理霧霾的法律對策研究[D].四川省社會科學(xué)院,2014.
[2] 張軍英,王興峰.霧霾的產(chǎn)生機(jī)理及防治對策措施研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2013,(10).
自2月28日起,北京市民就已從傳媒公布的空氣質(zhì)量周報得知:他們居住的這座首都,空氣污染指數(shù)常在200以上,空氣質(zhì)量為IV級,屬中度污染。他們每天吸進(jìn)的都是“富含”氮氧化物、二氧化硫或總懸浮顆粒物的臟空氣。就像習(xí)慣了早晚留意天氣預(yù)報一樣,眼下全國已有39個城市的居民漸漸適應(yīng)在每周六的報紙或電視上,瞥一眼關(guān)乎上周的空氣質(zhì)量周報,看一看前一個7天,自己都吸進(jìn)了什么。來自中國環(huán)境監(jiān)測總站的消息說,空氣質(zhì)量周報的公布今春已在各重點(diǎn)城市全面鋪開。從6月起,部分城市開始日報,預(yù)報工作有望在2000年展開。
政府和傳媒這一“實(shí)話實(shí)說”的姿態(tài)叫人心里舒坦。
空氣惡化的程度和短期無望緩解的前景卻又讓人憂心忡忡。
我們成了戶外吸塵器我們傷勢嚴(yán)重
4月10日《健康報》二版頭條文章的標(biāo)題只是一句樸素的實(shí)話——“只有空氣無恙,才有你我健康”,其內(nèi)容提要卻說中了要害——“與其說我們是在閱讀空氣質(zhì)量報告,倒不如說是在診斷我們受傷的程度”。
與媒介中有關(guān)空氣質(zhì)量許多隔靴搔癢的報道有別的是,像這樣細(xì)致探詢空氣污染對人群健康影響的文章近來并不多見。而被該報記者翻撿出來、在文中隱去時間的那份研究報告其實(shí)也只是1992年的結(jié)論。盡管近幾年許多城市主要污染物的構(gòu)成、分布及發(fā)展態(tài)勢都有了明顯變化,監(jiān)測工作也一直在進(jìn)行,但相應(yīng)的對人群損害的系統(tǒng)研究卻沒能跟上。
這也就難怪了——當(dāng)許多市民被這個“硫”那個“顆?!被5迷评镬F里,聽著“輕度”“中度”這些引不起切膚之痛的說法,在不輕的污染狀態(tài)下卻能平心靜氣??墒窃谖覀円回烆B強(qiáng)的心理耐受力之下,生理上是否也吃得消呢?
去年9月英國的一份研究報告確認(rèn),在英國,空氣污染(主要源于汽車)平均每年導(dǎo)致6000人心肌梗死。同期意大利提出的一份報告則說,在不吸煙但卻患了肺癌的人群中,至少有20%是直接由空氣污染引起的。
另據(jù)法新社倫敦1月14日電,根據(jù)一項(xiàng)旨在闡述空氣污染(主要是車輛和發(fā)電站排放的廢氣)短期影響的報告顯示:空氣污染造成英國每年約2.4萬人過早死亡,患哮喘病和呼吸道疾病的人受的影響最大。一個高級醫(yī)療專家小組還認(rèn)為,每年約1.2萬至2.4萬人次入院與空氣質(zhì)量不良有關(guān)。
在孟加拉國首都達(dá)卡,從小學(xué)生、上班族到公交車司機(jī),成千上萬的居民一出門便戴上口罩。達(dá)卡的醫(yī)生警告說,空氣污染正悄悄把好幾千人慢慢嗆死。
這些讓人心驚肉跳的惡果同樣也正是我們的遠(yuǎn)憂近慮。
一項(xiàng)長達(dá)12年(1981~1992年)的“我國5大城市大氣污染動態(tài)觀察及對人群健康影響的研究”得出的結(jié)論更為觸目驚心。作為全球大氣監(jiān)測系統(tǒng)的一個組成部分,中國預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測所同北京、上海、沈陽、西安、廣州5城市聯(lián)手進(jìn)行的這項(xiàng)研究表明:在參與這一監(jiān)測網(wǎng)的全球50個國家的170個城市中,我國這5個城市的大氣污染程度處于最嚴(yán)重之列,全部排在前10名!
主持這一研究的宋瑞金、崔九恩兩位專家告訴我們:這5大城市的大氣質(zhì)量,只有10%是良好的,90%是不好的。5城市居民至少有80%左右的人群是在不符合要求的空氣質(zhì)量下生活。在某些嚴(yán)重污染地區(qū),兒童呼吸阻力明顯增大,唾液溶菌酶活性降低,呼吸功能和免疫功能受到一定程度的損害,危及到兒童正常生長和發(fā)育。沈陽市因大氣污染造成超額死亡人數(shù)每年約2000人,在肺癌病因中,因大氣污染約10%。
這不只是80年代初至90年代初的“癥狀”,這時的污染主要由染煤造成,呈典型的煤煙型污染特征。幾年過去,當(dāng)初被專家們輕輕提醒的機(jī)動車尾氣如今已成了北京、上海、廣州等大城市的強(qiáng)勢污染源。不達(dá)標(biāo)尾氣中所含的鉛是一種蓄積性毒物,對人的血液、神經(jīng)、心血管和生殖、智力均有一定影響。
4月初《中國環(huán)境報》記者在沈陽暗訪機(jī)動車尾氣強(qiáng)制路檢時,有一位司機(jī)自覺有理地抱怨說:“你什么時候聽說過有人一下子讓汽車尾氣給薰死了?”
需要提醒這位司機(jī)的是,令他抱怨的我們目前執(zhí)行的機(jī)動車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)也只是西方國家70年代的標(biāo)準(zhǔn)。而據(jù)國家機(jī)械局和國家統(tǒng)計局合作開展的一項(xiàng)調(diào)查表明:到2000年,中國城市家庭每年購車將超過百萬輛。
空氣質(zhì)量周報出來,就有人自嘲說:“我們豈不成了戶外吸塵器了?”豈止如此。目前國內(nèi)市場的吸塵器對粒徑小于10的細(xì)小顆粒物根本不能吸收,而人體卻來者不拒,大氣中鉛、鎘、苯并芘(BaP)等毒性較大的污染物就集中在這些小顆粒上。我國許多城市空氣懸浮顆粒物(TSP)污染水平高不說,在TSP中,細(xì)小顆粒物的比重還相當(dāng)大。
我們的內(nèi)臟時刻被這些骯臟的顆粒擊中,我們傷勢嚴(yán)重!
你早該知道也有權(quán)知道得更多
80年代初,浙江洞縣無線電廠開發(fā)的一種噪聲警示屏曾出現(xiàn)在一些城市的繁華路段,一目了然地提醒你噪聲已達(dá)多少分貝。不過,這一設(shè)備并未得到推廣。據(jù)說是因?yàn)樗黄鹦麄骶咀饔?,不能作為監(jiān)測數(shù)據(jù)采用,因?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測的一個重要原則就是儀器不能離污染源過近。
【關(guān)鍵詞】大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù);集成;改進(jìn);應(yīng)用
A 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大,資源的緊缺、環(huán)境的惡化、人口的膨脹等現(xiàn)象嚴(yán)重制約了我國城市的可持續(xù)發(fā)展,尤其大氣污染嚴(yán)重影響了北京、上海、廣州等一線城市的生活質(zhì)量,因此對大氣環(huán)境的研究和改善已迫在眉睫。目前為止,主要是通過數(shù)值技術(shù)的手段對污染物于大氣中所經(jīng)歷的各種化學(xué)和物理過程進(jìn)行模擬來研究城市的大氣環(huán)境的。由于當(dāng)前各種有關(guān)的化學(xué)機(jī)制不斷完善,氣象場和排放源的精度和客觀性成為了影響大氣環(huán)境預(yù)測和數(shù)值模擬水平最關(guān)鍵的因素。
關(guān)于城市大氣污染的研究,我們必須建立起一套完整的城市環(huán)境評估和預(yù)測預(yù)警的系統(tǒng),并為城市的規(guī)劃和人類的健康提供一定的技術(shù)支持,以及為研究提供足夠的科學(xué)證據(jù),從而以此來調(diào)控治理大氣污染和預(yù)警嚴(yán)重的環(huán)境污染事件。 空氣污染數(shù)值的模擬主要是建立在污染源的排放清單和氣場數(shù)據(jù)的的基礎(chǔ)上的。但由于污染分布的空間變化比較快且排放強(qiáng)度比較大,因此它給環(huán)境數(shù)值的預(yù)報和模擬造成了巨大的困難。
1.城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的集成
天氣系統(tǒng)以及城市污染源兩者的相互作用,使得多種污染物在城市尺度范圍內(nèi)具有了相近的變化趨勢,但污染源在事件變化和空間分布上卻極度不均勻,遠(yuǎn)郊地區(qū)的污染源在排放強(qiáng)度方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)比城市地區(qū)低,并且郊區(qū)和城市的污染源在極度變化方面的差異也非常顯著,尤其是城市地區(qū)的污染源排放的強(qiáng)度在采暖期這一階段會變得很高。而CMAQ模式能夠有效預(yù)報城市污染物的變化趨勢,并且效果十分顯著。由于不同測點(diǎn)的污染物在城市尺度內(nèi)會具有同步性和同位相的變化特征,因此,我們可以通過對點(diǎn)與面預(yù)報思路的結(jié)合,建立起一個中心測點(diǎn)以及其它方位的測點(diǎn)的大氣環(huán)境污染數(shù)學(xué)模型,然后再通過中心測點(diǎn)的城市大氣數(shù)值產(chǎn)品對周圍污染物的濃度進(jìn)行預(yù)報。此外,在空氣質(zhì)量的預(yù)報方面,要進(jìn)行在面的基礎(chǔ)上進(jìn)行多點(diǎn)試驗(yàn),CMAQ-MOS技術(shù)的集成在實(shí)用性方面具有很大的潛力。
2.城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的改進(jìn)
由于現(xiàn)有污染源的排放清單對于城市地區(qū)的污染源的變化特征和時空的分布很難作出一個準(zhǔn)確客觀的描述,這在一定程度上使得城市空氣質(zhì)量在數(shù)值預(yù)報方面的水平受到了很大的制約。由此,我們需要對城市大氣污染數(shù)值技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),從而對排放源清單的模式和預(yù)報偏差進(jìn)行修正。例如,可以在城市空氣污染的預(yù)報中使用MOS的方法,并結(jié)合動力統(tǒng)計,形成了CMAQ-MOS技術(shù)方法,即在對前期大氣狀況中數(shù)值模式和觀測資料的基礎(chǔ)上建立起一個數(shù)學(xué)模型,然后嘗試預(yù)報后期污染物的濃度,這種改進(jìn)方法在污染物濃度方面,提高了CMAQ模式的振幅。通過城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的改進(jìn),能在排放源問題這方面克服其所產(chǎn)生的預(yù)報偏差,使得預(yù)報空氣質(zhì)量的水平得到提高和實(shí)際應(yīng)用的價值也大大提升了。
在中國北方的多個城市,過運(yùn)用污染源“Nudging”的修正模型對有毒氣體的排放強(qiáng)度進(jìn)行修正試驗(yàn),同時參照有關(guān)模式對污染物的觀測值和濃度的比例進(jìn)行模擬來構(gòu)造出污染源的傾向項(xiàng),從而利用模式迭代計算的方法對城市排放源的強(qiáng)度進(jìn)行修正。此外,在污染源的調(diào)整過程中,多數(shù)城市進(jìn)行模擬的結(jié)果都在不斷逼近觀測值,達(dá)到收斂的效果,而在這個過程中也有少數(shù)城市的污染源“Nudging”出現(xiàn)了發(fā)散的現(xiàn)象。通過對排放源和Nudging化學(xué)物理反應(yīng)過程對部分地區(qū)污染的貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析計算可得:對于二氧化硫,當(dāng)它的排放源污染嚴(yán)重影響到局地的濃度時,則“Nudging”的過程會得到一定的收斂,當(dāng)傳輸作用的貢獻(xiàn)率最大并且持有與排放源相反的變化趨勢時,“Nudging”的過程則會出現(xiàn)發(fā)散的現(xiàn)象。而對于二氧化氮,當(dāng)它化學(xué)反應(yīng)的貢獻(xiàn)率最大的時候,“Nudging”的過程會得到一定的收斂,否則,“Nudging”的過程會發(fā)散。通過這兩者的計算分析表明,“Nudging”修正源的采用能夠使得CMAQ模式預(yù)報污染物濃度的水平會得到顯著的提高,并且也能有效改善了對污染物自身的變化趨勢預(yù)報的效果,具有很高的可信度。
3.城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的應(yīng)用
城市的大氣污染數(shù)值技術(shù)在各類大氣預(yù)報和模擬中得到了廣泛的應(yīng)用。如通過對修正源“Nudging”結(jié)果應(yīng)用,對上海和北京在某一天的PM10、二氧化硫、二氧化氮濃度的模擬,對比了觀測資料和模擬結(jié)果,可發(fā)現(xiàn)模式模擬的變化趨勢和濃度會與實(shí)際情況非常接近,誤差值很小,只是PM10的模擬濃度會相對于實(shí)際情況有所偏低。在這個基礎(chǔ)上,通過對本地和其周邊的污染源對上海、廣州、北京等地污染源的貢獻(xiàn)進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn):周邊對上海PM濃度的貢獻(xiàn)率非常高,可高至五分之二,二氧化氮貢獻(xiàn)率最低位十分之一,而對二氧化硫的貢獻(xiàn)率達(dá)到十分之三;而周邊對廣州的二氧化氮和二氧化硫的貢獻(xiàn)率比較小,為十分之一左右。其次,MM5中尺度的氣象模式也可被利用,并結(jié)合城市冠層的參數(shù)化方案和傳統(tǒng)邊界層的參數(shù)化方案模擬夏季和冬季的大氣邊界層的熱力動力性質(zhì)并對比相應(yīng)的觀測資料,可以發(fā)現(xiàn)城區(qū)的溫度會因?yàn)槌鞘袇^(qū)域的建筑群和下墊面力動力熱力的作用而升高,并且風(fēng)速也會在它們的動力熱力作用下減小,增強(qiáng)了端流動能,明顯形成了端能增強(qiáng)區(qū)、阻風(fēng)區(qū)和增溫區(qū)著三大區(qū)域。而位于城市建筑群附近的高值中心,會逐漸向郊區(qū)進(jìn)行遞減,因此它的動力熱力效應(yīng)相對而言會比冬天更加顯著。再次,可以利用CMAQ空氣質(zhì)量模式對城市冠層內(nèi)的污染物的轉(zhuǎn)化、擴(kuò)散和傳輸過程進(jìn)行模擬,可以發(fā)現(xiàn)污染物的濃度會在城市建筑群的多尺度的堆積作用下顯著增強(qiáng),并且污染物的分布形狀也會與建筑群的布局互相呼應(yīng)。
關(guān)于城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的應(yīng)用,就現(xiàn)階段來看,CMAQ城市空氣質(zhì)量的預(yù)報系統(tǒng)已在我國的氣象中心建立起來,而該系統(tǒng)的預(yù)報方法就是通過“Nudging”修正成果和城市大氣環(huán)境數(shù)值技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。而目前,該模式還處于試運(yùn)行的階段,在未來的發(fā)展中,這項(xiàng)技術(shù)將為我國空氣質(zhì)量的預(yù)報提供了更具有具有科學(xué)性、可靠性的參考和技術(shù)支持。
4.結(jié)束語
關(guān)于城市大氣污染的模擬技術(shù)方面所進(jìn)行的研究,本文只能簡要分析了城市大氣環(huán)境數(shù)字值的集成、改進(jìn)和應(yīng)用。對于它的發(fā)展前景和操作過程還有待更多的專家參與到研究過程中來,從而為對氣污染有效準(zhǔn)確預(yù)報提供一份技術(shù)的支持。
【參考文獻(xiàn)】