城低层大气臭氧生成的模拟研究.PDFVIP

维普资讯 第 21卷 第 2期 气 象 科 学 Vo1．21，No 2 2001年 6月 SCIENTIA M ETEOROLOGICA SINICA Jkill ，2001 城市低层大气臭氧生成的模拟研究 蒋维楣 蔡晨霞 (南京大学 夫气科学系，中科院大气物理所 LAPC客座 ，南京 210093) 车 昕 r中科院大气}捃理研究所 LAPC，北京 i0~029) 摘 要 利用一十城市边界层臭氧模式，以南京市 为对象 ，研究丁臭氧在城市 低层大气 中的形成机制和规律 ，得 出了南京 市 i8个交通点的 日臭 氧浓度撮大值 的 分布 圈。结果表 明 ，南京市 白天有相当长 的时间是处于臭氧超标 的状态 ，不少交通 点 的 日撮大臭 氧浓度值 是标 准 的 2 3倍 文 覃还模 拟 了 PAN，OH 自由基和 HCHO这三种重要物种 的 日变化规律 。同时 ，本文选择南京市东郊 的紫金 山风景 区，初次探讨 了植物 排放有机物对臭氧生成 的贡献 。从模式 的模拟研究可得 ，与人 为固素相 比，植物排放对臭氧 生成的作用也是不可忽视的，值 得作深入一步的探 讨 关键词 臭氧 的生成和污染 汽车尾气 植物 的有机物排放 城市 分类号 P48 引 言 在过去的十年中，浓度逐渐增高的臭氧 已成为城市低层大气最重要的污染物之一 臭氧不 是 由直接排放而得 ，而是氮氧化物和挥发-陛的碳氢化台物通过光化学反应的二次污染产物 氮 氧化物和挥发性的碳氢化台物的重要来源是汽车尾气的排放，近二十年来，我国城市数量迅速 增加，城市化规模不断扩大 ，同时各城市的汽车拥有量也急剧膨胀 (如北京 目前的车辆拥有量 已高达 l50万辆)，许多城市在低层大气 中都监删1到严重的臭氧超标现象 ，这些都是车流量增 加的直接后果 。 本文的工作就是选取一个典型的中型城市一南京 (车辆拥有量约为 21万辆)，详细地考察 汽车尾气排放 ，把它作为臭氧前体物NO 和 VOC的主要来源，利用一个城市边界层臭氧模式 来具体地模拟研究城市低层大气中臭氧及其它一些重要污染物的生成规律和臭氧在 l8个交 通节点的浓度分布情况 。另外 ，还把植物排放 当作 VOC的另一个重要源 ，模拟研究了植物源 对臭 氧生成的影响 。 鞭 军管键 怒冀 嚣 苏 科 助 维普资讯 2期 蒋维楣等 ：城市低层大气臭氧生成的模拟研究 155 1 模式和化学模拟 1．1 模式考虑的物理和化学过程 本文通过修改移植 OzIMP4模式…，建立一个研究城市低层大气 中臭氧生成 的城市边界 层箱体模式，模式所研究的对象是一定体积的空气柱，该气柱的底为地表面 ，顶为混合层顶 。空 气柱 的体积随混 台层高度 的变化而变化 。对空气柱本身有如下假设 ：1)不考虑平流的影 响，各 物种在空气柱 内均匀混合 ；2)不考虑云 的影响 在空气柱 内考虑 的物理化学过程包括 1)稀释过程 该过程是 由空气柱的体积变化造成 的； 2)污染物 的沉降：模式 中考虑 了四个物种 的沉 降．其沉 降速 率分 别为 ：NO 0．1cm／s， NO21．90cm／s，O31．67cm／s，PAN0．63cm／s； 3)地面污染源 的输入 ：把汽车尾气 中挥发性有机物和氮氧化物 (NO十N0 )作为地面污染 物 的输入 ； 4)空气柱 内的光化学反应 ：对于空气柱 内的光化学反应 ，模 式采用 的是 CBM 4化学