東北某城市臭氧污染特征及控制策略研究,環(huán)境工程碩士論文

東北某城市臭氧污染特征及控制策略研究,環(huán)境工程碩士論文摘要隨著我們國家臭氧污染的范圍不斷擴大，程度不斷加深，加之臭氧污染的危害性極大，使之遭到了廣泛關(guān)注，臭氧污染已經(jīng)成為了制約我們國家環(huán)境空氣質(zhì)量的主要因素之一，因而，研究臭氧污染在城市中的特征及來源具有重大實際意義。本論文選擇我們國家東北腹地某典型城市為研究對象，主要對城市臭氧污染的特征、影響因素以及前體物來源進行研究，并提出城市臭氧污染控制策略，以期能為我們國家東北地區(qū)城市臭氧污染防控提供可行性建議。通過研究發(fā)現(xiàn)我們國家東北地區(qū)臭氧污染逐年加重的趨勢。分析臭氧污染小時變化規(guī)律和年度變化規(guī)律，得出臭氧濃度小時變化呈“單峰型〞趨勢，峰值出如今下午15：00時左右；年度變化規(guī)律亦呈“單峰型〞趨勢，臭氧濃度夏季最高、冬季最低；氣候因素會對臭氧污染的生成造成很大的影響，總體上，較強的太陽輻射、較高的溫度、相對較低的濕度以及較小的風速，有利于臭氧污染生成；研究臭氧與氮氧化物和顆粒物之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，臭氧與氮氧化物呈正相關(guān)關(guān)系，和顆粒物呈反相關(guān)關(guān)系。以城市中VOCs監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用基于最大增量反響活性系數(shù)的臭氧生成潛勢法來估算VOCs轉(zhuǎn)化生成O3的能力，得出VOCs的平均臭氧生成潛勢量為26.5μg/m3，烯烴類的臭氧生成潛勢量最大(18.5μg/m3)，占70.1%，其次是烷烴類(5.2μg/m3)和芳香烴類(2.4μg/m3)，分別占19.8%和10.1%?？傮w上臭氧生成潛勢表現(xiàn)為：烯烴＞烷烴＞芳香烴。繪制了EKMA等值曲線，確定城區(qū)范圍內(nèi)，O3污染為VOCs主導(dǎo)控制，控制臭氧污染應(yīng)重點控制VOCs的排放、尤其是烯烴的排放。利用正交矩陣因子模型(PMF)對VOCs污染進行源解析，結(jié)果表示清楚，來源中油氣揮起源奉獻23.2%，植物排放源奉獻10.0%，工業(yè)生產(chǎn)源奉獻50.6%，交通移動源奉獻5.7%，溶劑使用源奉獻10.5%。本文在以上研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)近年來我們國家公布的大氣污染物防治相關(guān)的政策標準，結(jié)合該城市對臭氧污染防治的詳細辦法，提出了東北地區(qū)城市臭氧污染控制策略建議。一是開展行業(yè)企業(yè)精準減排，抓好產(chǎn)業(yè)園區(qū)和企業(yè)群管理；二是大力開展源頭替代，深化工藝技術(shù)改革；三是加強VOCs治理相關(guān)政策法規(guī)宣傳，組織企業(yè)開展VOCs的自行監(jiān)管；四是推動燃煤鍋爐執(zhí)行更嚴格的大氣排放標準；五是編制東北地區(qū)城市重污染天氣VOCs重點行業(yè)應(yīng)急減排措施。本文關(guān)鍵詞語：臭氧污染，影響因素，VOCs，臭氧生成潛勢，源解析，控制策略。AbstractWiththecontinuousexpansionanddeepeningofthescopeanddegreeofozonepollutioninChina,andthegreatharmfulnessofozonepollution,ozonepollutionhasbeenwidelyconcerned,ozonepollutionhasbecomeoneoftheimportantfactorsrestrictingtheenvironmentalairqualityinChina.Sothecharacteristicsandsourceofozonepollutioninthecityhastheimportantpracticalsignificance,thispaperselectedhinterlandofatypicalcityinnortheastChinaastheresearchobject,maincharacteristics,influencefactorsofozonepollutionincitiesandprecursorcontentsourcesisstudied,andputforwardtheurbanozonepollutioncontrolstrategy,inordertoprovidefeasibilityforChinasnortheastcityozonepollutionpreventionadvice.ItisfoundthatozonepollutioninnortheastChinaisincreasingyearbyyear.Basedontheanalysisofthedailyandannualvariationlawsofozonepollution,itisconcludedthatthedailyvariationofozoneconcentrationpresentsa“singlepeak〞trend,andthepeakvalueappearsaround15PM.Theannualvariationalsoshoweda“unimodal〞trend,thehighestinsummer,thesecondinspringandautumn,andthelastinwinter.Onthewhole,strongsolarradiation,highertemperature,relativelylowhumidityandrelativelylowwindspeedareconducivetothegenerationofozonepollution.ResearchontherelationshipbetweenozoneandNOxandparticulatematterfoundthatozoneandNOxarepositivelycorrelated,andparticulatematterisnegativelycorrelated.OnthebasisofVOCsmonitoringdatainthecity,basedonthemaximumincrementcoefficientofreactivityofozonegenerationpotentialmethodtoestimatetheconversionofVOCsgeneratedO3ability,itisconcludedthattheaverageamountofozonegenerationpotentialforVOCs26.5ug/m3,theamountofozonegenerationpotentialolefinbiggest(18.5ug/m3),accountedfor70.1%,followedbyalkane(5.2ug/m3)andaromatichydrocarbon(2.4ug/m3),19.8%and10.1%respectively.Ingeneral,thepotentialofozoneformationis:olefinalkanearomatichydrocarbon.TheEKMAequivalentcurveisdrawn,anditisdeterminedthatwithintheurbanarea,O3pollutionisdominatedbyVOCs.Inordertocontrolozonepollution,VOCsemission,especiallyolefinemission,shouldbemainlycontrolled.Theorthogonalmatrixfactormodel(PMF)wasusedtoanalyzethesourceofVOCspollution.Theresultsshowedthatthecontributionofoilandgasvolatilizationsource,plantemissionsource,industrialproductionsource,transportationsourceandsolventusesourcewere23.2%,10.0%,50.6%,5.7%and10.5%.Onthebasisoftheaboveresearch,thispaperreviewedaseriesofpoliciesandstandardsonthepreventionandcontrolofairpollutantsinChina,combinedwiththepreventionandcontrolofozonepollutioninthecityinrecentyears,andputforwardsomesuggestionsonthecontrolstrategyofozonepollutionincitiesinNortheastChina.First,wewillcarryouttargetedemissionreductionforindustrialenterprisesanddoagoodjobinthemanagementofindustrialparksandenterpriseclusters.Second,vigorouslycarryoutthesourcesubstitution,deepenthetechnologicalreform;ThreeistostrengthenVOCsgovernancerelatedlawsandregulationspublicity,organizeenterprisestocarryouttheirownmonitoringofVOCs;Fourth,topromotetheimplementationofmorestringentatmosphericemissionstandardsforcoal-firedboilers;FiveisthepreparationoftheNortheastChinacityheavypollutionweatherVOCskeyindustryemergencyemissionreductionmeasures.Keywords:ozonepollution,influencefactors,VOCs,ozonegenerationpotential,sourceanalysis,controlstrategy。文章為碩士論文，如需全文請點擊底部下載全文鏈接】1.1.2、臭氧污染構(gòu)成及其危害.1.1.3、選題意義1.2、國內(nèi)外研究現(xiàn)在狀況1.2.1、國外研究進展.1.2.2、國內(nèi)研究進展.1.3、研究內(nèi)容及技術(shù)道路1.3.1、研究內(nèi)容1.3.2、技術(shù)道路第2章研究的方式方法和設(shè)備.2.1、研究地域自然地理大概情況2.2、監(jiān)測站點選擇.2.3、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析.2.4、選用的儀器設(shè)備第3章城市臭氧污染特征及影響因素分析.3.1、目的城市臭氧污染現(xiàn)在狀況3.2、臭氧污染特征分析.3.2.1、臭氧污染日變化規(guī)3.2.2、臭氧污染月變化規(guī)律.3.3、臭氧污染與影響因素分析.3.3.1、臭氧污染與氣象條件的影響因素分析3.3.2、臭氧污染與氮氧化物的影響因素分析3.3.3、臭氧污染與顆粒物的影響因素分析.3.4、本章小結(jié).第4章臭氧污染生成潛勢研究及污染控制區(qū)分析.4.1、臭氧生成潛勢研究.4.1.1、VOCs組分分析.4.1.2、臭氧生成潛勢(OFP)計算方式方法4.1.3、臭氧生成潛勢(OFP)結(jié)果分析.4.1.4、烯烴對臭氧生成奉獻分析4.2、臭氧污染控制區(qū)分析.4.3、本章小結(jié)第5章東北地區(qū)城市臭氧污染控制策略研究.5.1、VOCs來源解析5.2、臭氧污染控制策略研究.5.2.1、我們國家大氣污染物政策標準發(fā)展歷程.5.2.2、研究地域臭氧污染治理手段5.2.3、東北地區(qū)城市臭氧污染控制策略建議5.3、小結(jié)第6章總結(jié)本研究以東北地區(qū)某典型城市為研究對象，對該城市主城區(qū)10個監(jiān)測點位的2021年1月至2022年12月連續(xù)兩年的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)作以分析，獲得了臭氧污染時空分布特征，同時分析了臭氧污染與氣象因素、氮氧化物、顆粒物的相關(guān)性；在這里基礎(chǔ)上，計算了臭氧生成潛勢，繪制了EKMA等值曲線，判定了臭氧污染控制區(qū)；利用正交矩陣因子模型(PMF)進行了VOCs的源解析工作，并根據(jù)該城市臭氧污染治理情況及解析結(jié)果，提出了東北地區(qū)城市臭氧污染控制策略，以期為我們國家城市臭氧污染防治工作提供了可行性建議。詳細研究結(jié)論如下：1.通過研究發(fā)現(xiàn)，我們國家東北地區(qū)臭氧污染呈逐年加重趨勢，在目的城市，2022年全年臭氧平均濃度比2020年增長了13.2%。全年中O3濃度的變化呈“單峰型〞變化，臭氧污染夏季為最、春秋次之、冬季最末，24小時內(nèi)O3污染濃度呈“單峰型〞變化，峰值出如今下午15：00左右。2.通過研究氣象因素、NOx、顆粒物等影響因素與臭氧污染的相關(guān)性，我們發(fā)現(xiàn)氣象條件會對O3生成、傳輸和消散產(chǎn)生影響?？傮w上，較強的太陽輻射、較高的溫度、相對較低的濕度以及較小的風速，有利于O3污染生成。全年中NOx濃度呈現(xiàn)冬季＞春季＞秋季＞夏季的規(guī)律，而在日小時時間尺度上，NOx的濃度趨向于“雙峰型〞變化趨勢。O3濃度與NOx濃度呈正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性可用方程y=1.55x+21.74來表示，相關(guān)系數(shù)為R2=0.82。顆粒物能夠影響陽光輻射通量、改變大氣穩(wěn)定性，影響臭氧及其前體的輸送和擴散。O3與顆粒物濃度的月變化趨勢大體上呈現(xiàn)負相關(guān)態(tài)勢，相關(guān)性能夠用方程y=126.86-0.70x，相關(guān)系數(shù)R2=0.49。3.通過對目的城市超級站的VOCs監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，在VOCs的所有組分中烷烴的占比最高，占總組分的73.9%，其次是烯烴占總組分的15.9%，芳香烴占總組分的10.2%。計算了臭氧生成潛勢，得出VOCs的平均臭氧生成潛勢量為26.5μg/m3，烯烴類的臭氧生成潛勢量最大(18.5μg/m3)，占70.1%，其次是烷烴類(5.2μg/m3)和芳香烴類(2.4μg/m3)，分別占19.8%和10.1%。總體上臭氧生成潛勢表現(xiàn)為：烯烴＞烷烴＞芳香烴。繪制了EKMA等值曲線，確定目的城市城區(qū)范圍內(nèi)，O3污染為VOCs主導(dǎo)控制。4.利用正交矩陣因子模型(PMF)對VOCs進行源解析，結(jié)果表示清楚，來源中油氣揮起源奉獻23.2%，植物排放源奉獻10.0%，工業(yè)生產(chǎn)源奉獻50.6%，交通移動源奉獻5.7%，溶劑使用源奉獻10.5%。5.根據(jù)我們國家出臺的一系列大氣污染物防治方面的政策標準，結(jié)合目的城市最近幾年對臭氧污染的防治工作，提出了東北城市臭氧污染控制策略建議。一是開展行業(yè)企業(yè)精準減排，抓好產(chǎn)業(yè)園區(qū)和企業(yè)群管理；二是大力開展源頭替代，深化工藝技術(shù)改革；三是加強政策法規(guī)宣傳，營造自覺守法良好局面；四是推動燃煤鍋爐執(zhí)行更嚴格的大氣排放標準；五是編制東北城市重污染天氣VOCs重點行業(yè)應(yīng)急減排措施。以下為參考文獻[1]王貴勤.大氣臭氧研究M.北京:科學(xué)出版社,1985.[2]楊春,胡兆吉,魏林生.放電等離子體臭氧發(fā)生技術(shù)研究現(xiàn)在狀況與進展D.高壓電器,2018,46(9):78-85.[3]王平艷，林嵐，尹憲麗.臭氧應(yīng)用于臨床的研究進展[印，醫(yī)學(xué)信息,2018(7):2171-2172.[4Junge.Globalozonebudgetandexchangebetweenstatosplhereandtoposphere[0Tellus,1962,14:363-377.[5]Charmeides,Walker,JCG.Aphotochemicaltheoryoftoposphericozone[7.Geophys,1973,78.8751-8760.向張婭娜天津市臭氧污染控制的研究:碩士學(xué)位論文[D]，天津:天津工業(yè)大學(xué),2021.[8]張遠航，李金鳳臭氧污染的危害、成因與防治[叨]紫光閣,2020,12:72-77.[周]ZhangJunfeng,WeiYongje,FangZhangfu.OzonePollution:Amajorhealthhazardworldwide[J].FronteIsininmuology2022,10,2518.[9]BarletaB,MeinardiS,RowlandFS,etal.Valatileorgariccompoundsin43Chinacitis[刀].AtnnosphenicEnvironment,2005,39(32):5979-90.[10]PikkiKDeTenmemnanLOjanperaKetal.Thegrainquaityofspingwheat(TnticumaestivumL)inrelationtoelevaedozoneuptakeandcarbondioxideexposure[刀].EuopeanJounalofAgronomy2008,28(3):245-254.[11]金明紅，黃益宗臭氧污染脅迫對農(nóng)作物生長與產(chǎn)量的影響D，生態(tài)環(huán)境,2003,12(4):284286.[12]李同囡,邱嘉馨，房春生.環(huán)境中臭氧的危害與防治淺析刀世界環(huán)境,2020,186(5):16-18.[13]LiL,AnJY,ShiYY,etal.SourceaportionumentofsufaceozoneintheYangtzeRiverDelta,Chinainthesunmerof2020D，AtmosplhericEnvironment,2021,144(11):194207.[14]張鐵治北京地區(qū)冬季城市大氣光化學(xué)特征分析:碩士學(xué)位論文D]，沈陽:東北大學(xué),2008.[15]HeHao,LiangXinZhong,SunChao,etal.Thelong-termtrendandproductionsensitivitychangeintheUSozonepollutionfromobservationsandmodelsimulations[].Atmosphenicchemistyandphysics,2020,20(5):3191-3208.[16]王寧，寧森，臧宏寬等日本臭氧污染防治經(jīng)歷體驗及對我們國家的啟示刀.環(huán)境保衛(wèi),2021,16:69-72.[17刀彭超,廖一蘭,張寧旭中國城市群臭氧污染時空分布研究[.地球信息科學(xué)學(xué)報,2021,20(1):57-67.[18]CleanAirAsia.Breakthroughs:Chinaspathtocleanair2020-2021[R].BejingCleaAirAsia,2021[202207-20].[19]生態(tài)環(huán)境部中國空氣質(zhì)量改善報告(2020-2021年)[R].北京生態(tài)環(huán)境部，2022:1-5.[20]李紅,彭良,畢方等.我們國家PM2.5與臭氧污染協(xié)同控制策略研究[D].環(huán)境科學(xué)研究,2022,32(10);P1763-1778.[21]Crut