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查老账:我国上世纪90年代硫沉降模式计算结果

已有 3463 次阅读 2015-2-15 21:45 |个人分类:灰霾|系统分类:科研笔记| 华北地区, 严重, 酸沉降

上篇博文写到,“华北成全球大气污染物沉降量最高区域之一”不是新闻,

 

本文解释一下。新闻中说的硫和氮沉降,实际上指的是以硫和氮来核算的空气中硫氧化物和氮氧化物向地面的沉积,主要包括二氧化硫和硫酸盐,以及氮氧化物和硝酸盐。氮氧化物又指一氧化氮和二氧化氮。然而,这些污染物恰好都是“酸沉降”的研究对象,因此当年酸沉降的研究成果有很高的参考价值。

 

这里展示的是黄美元(资深中科院大气物理所研究员,1934-2010)等2005年出版《大气环境学》一书中,第96页上的图5.3.8(a) 是总硫沉降量(包括SO2SO42- ~ 硫酸根);(b) SO2(c) SO42-分布,单位是(克/平方米/年)。(出自1995年黄美元、徐华英和王自发等:“八五国家科技攻关项目研究报告:我国和东亚地区酸性物质的输送研究”)。当年研究力量较弱,经费非常有限。得到如此成果,很不容易了,相对分布有重要参考价值。图中可见,华北地区早已是“总硫沉降量”最严重的地区。

说明:

 

酸雨前体物是二氧化硫、硫酸盐、氮氧化物和硝酸盐。但80年代和90年代初期,我国主要是燃煤性空气污染,即SO2和烟尘。虽然燃煤过程也排放氮氧化物,但燃煤过程产生氮氧化物的机制主要是高温燃烧(1200度及以上)。当年散烧煤,中小锅炉多,因此排放氮氧化物较少,酸雨也是“硫酸型”的。因此没有研究“氮沉降”问题。

 

酸雨是指污染物的“湿”沉降,雨水和雪水的pH值,低于5.6的就被定义为酸性降水。但pH值是降水中阴阳离子的平衡状态,不是污染物的质量。酸性污染物的输送扩散和沉降是针对污染物质的,因此模式计算的是SO2SO42-的空间分布(在上述书中有图)和沉降量的地面分布。

 

2015年2月16日7:00补:“总沉降”包括湿沉降和干沉积,即上述模拟计算包括降水过程和无降水时的全部沉降量。

湿沉降~Wet scavenging,降水过程中污染物下降到地面,包括雨、雪、雹

干沉积~Dry deposition,地面附近对气态和颗粒态污染物的吸收和吸附。硫酸盐和硝酸盐都十分细小(PM2.5),因为空气阻力,不考虑其“重力沉降~Gravitational settling”。经验表明,大陆地面附近细颗粒物的干沉积效率极低,低于气态污染物,因此PM2.5可以长距离输送,形成区域性污染问题。

 



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3 赵建民 朱晓刚 chenhuansheng

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