珠江三角洲地区火电厂排放大气汞的传输、化学转化和沉降特征的数值模拟研究

随着珠三角经济社会迅猛发展，煤炭等释汞能源消费量逐年攀升，使其成为我国大气汞人为排放潜势较高区域。而火电厂更是大气汞的重点排放行业，本项目立足于珠三角地区，将一个集成大气汞的气相、液相化学反应、气/液两相平衡及干湿沉降过程的大气汞物理化学循环模块加入到目前国际上领先的在线耦合的大气化学模式（WRF/Chem v3）中，建立在线耦合的WRF/Chem-Hg化学模式；在充分利用已编制的珠三角火电厂大气汞排放源清单数据的基础上，大气汞排放源输入WRF/Chem-Hg模式，模拟大气汞的时空分布特征。将模式模拟结果与利用全自动测汞仪监测的结果进行对比，检验模式模拟的有效性，并进行修正；利用修正了的WRF/Chem-Hg模拟研究珠三角火电厂排放大气汞的传输、化学转化和干湿沉降特征，分析模拟的不确定性，探讨其对其它大气组分及区域天气气候环境的影响。

本项目立足于远离汞矿区的具有较高大气汞排放量的珠三角地区，编制了该区域火电厂排放的不同形态大气汞的排放源清单，建立了大气汞化学数值模式WRF/Chem-Hg，研究了区域复合污染背景下火电厂排放大气汞的环境过程。已正式发表项目标注的期刊论文7 篇，其中SCI 论文1 篇，EI论文2篇, 中文核心4篇。指导了3名研究生，其中一位硕士研究生已顺利毕业，2位在读。达到了本项目预期的研究目标，相关研究尚有较多值得深入挖掘的空间。. 通过对珠三角62家火电厂的调研，编制了珠三角地区2007年火电厂排放源清单。结果表明，珠三角地区火电行业排放大气总汞约为排放量约为1.6 ton。火电行业大气汞排放密集区位于广、佛、莞一带，排放量占整个珠三角的63%，而珠三角的东西两翼城市肇庆、惠州和江门排放较少，占比不足3%。珠三角火电厂排放大气汞以Hg2+形态为主，其次为Hgp，再次为Hg0，Hg0 、Hg2+ 和HgP排放量分别为300.87 kg、968.12 kg和363.89 kg，所占比例分别为18.43%、59.29%和22.29%；在总结以往关于大气汞化学机理研究的基础上，建立了以大气Br化学为主导的大气汞化学机制，基于WRF/Chem的RADM2SORG/MADE方案建立了在线耦合的WRF/Chem-Hg 模式，利用广州市观测数据对模式模拟效果进行了评估。评估结果表明，WRF/Chem-Hg模式可以捕捉珠三角地区大气汞的污染演变特征，以之研究大气汞的环境过程是可行的；WRF/Chem-Hg模式模拟结果显示，冬季珠江三角洲地区火电厂排放大气汞通过跨区域传输对外围区域平均浓度的贡献约占对其自身区域贡献的12.5~21%，而夏季对外围贡献较小，不及其对本区域内贡献水平的5%。其输送通道及影响范围与常规污染物一致，受地形与气象条件影响显著。. 此外，由于项目研究期间正值我国大规模持续性雾霾污染爆发期，因此项目组建立了一套基于WRF/Chem的网络化空气质量数值预报系统，以2013年1月发生在我国的大规模雾霾事件为案例，利用广州市观测数据对广州市PM2.5污染的预报效果进行了评估。预报出了海南省2013年11月份空气质量污染演变形势。