当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第四章 大气污染浓度估算模式 > 4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修） > Video
同学们好！近年来，空气质量模型在大气科学研究
和大气环境管理领域得到了广泛应用
包括空气质量预报预警、环境影响评价
大气污染来源解析和成因分析
污染控制效果的预评估和后评估等
这一讲，我们就为大家介绍一个空气质量模型的应用案例
2011年，国务院发布了《国家环境保护“十二五”规划》
提出到2015年，全国NOx排放总量要在2010年的基础上削减10%
二氧化硫排放总量要在2010年的基础上削减8%
那么，这些政策实施的空气质量改善效果如何呢
城市PM2.5浓度能降低多少呢
这些问题只能借助于空气质量模型来回答
我们今天给大家介绍的案例，就是十二五大气污染物
总量控制规划的空气质量改善效果预评估
评估具体的流程是：先设置污染减排情景方案
建立不同情景下的大气污染物排放清单
其次利用气象模型，获得三维实时气象场
最后预测不同情景下的空气质量
评估减排情景的空气质量改善效果
我们选用的是WRF-CMAQ模型。模拟的区域如图所示
网格大小为36km×36km
CMAQ模型中有多种机制可以选择，其中气相化学我们选用了CB05机制
气溶胶机制选用了AERO5
中尺度天气预报模式WRF模型是为
CMAQ模型提供三维气象场数据和地形数据
WRF模型需要选择合适的物理过程参数方案
这里给出了在这个案例中我们选取的物理机制
例如辐射过程参数化采用的是RRTMG长波辐射参数化方案
模拟的时段为1月、5月、8月、11月四个典型月
分别代表冬季、春季、夏季和秋季
同学们可能会问，我们选用的空气质量模型
能否反映实际的大气状况呢
我们所得到的空气质量模拟结果是不是准确可信呢
这就需要我们检验模型的保真性
利用观测资料对模式模拟结果进行验证
是开展空气质量模拟的一个必要和重要环节
模型校验所需的观测数据，一般是来自于
各地环境监测站点的空气质量监测数据
此外，我们还可以借助卫星遥感数据
或者是探空气球航测数据等等
模式的检验既可以是某一时间点上
不同空间位置模拟结果的校验
也可以是同一空间点上，不同时间模拟结果的校验
评价模型性能的指标很多
这里我们给出了常用的3个指标
第一个指标是标准化平均偏差，简称NMB
是各模拟值与观测值差值的总和除以所有观测值的和
这个指标反映的是各模拟值与观测值的平均偏离程度
NMB为正，说明模拟值偏高，反之说明模拟值偏低
第二个指标是标准化平均误差，简称NME
它是各观测值与模拟值偏差的绝对值之和除以所有观测值的和
这样正负偏差不会相互抵消
因此可以反映模拟值与观测值的吻合程度
第三个指标是线性相关系数
它主要反映模拟值与观测值时空分布特征的吻合度
相关系数越高，模拟效果越好
在今天的这个案例中，我们以2010年为基准年
采用北京密云站和上海崇明站的大气PM2.5
观测数据对模拟结果进行了校验
图中黑色线条代表模拟值，红色线条代表观测值
可以看出，两个站点大气PM2.5模拟值的标准化平均偏差均比较小
相关系数分别为0.64和0.56
基本上能反映出PM2.5浓度的时间变化趋势
我们还将模拟结果与OMI卫星反演的NO2柱浓度进行了比较
可以看出，模型模拟的NO2柱浓度空间分布
与卫星数据有很好的一致性
对不同季节模拟结果的校验也表明
模型能很好地反映出NO2柱浓度的季节变化
上面的校验表明，我们采用的CMAQ模型能够反映
实际的大气污染状况
可以用于未来不同排放控制情景下的空气质量模拟
在这个案例中，我们设定了三个十二五排放控制情景
其中，BAU情景假设十二五期间不实施更为严格的
大气污染防治政策，仅考虑在2010年底前实施的政策和措施
根据国家十二五环境保护规划
假设规划中设定的NOx控制政策得到充分执行
建立了NOx控制情景；进而假设规划中设定的
NOX和SO2控制政策都将得到充分执行
从而构建了NOx和SO2联合控制情景
这两个控制情景和BAU情景的差值
就反映了两个情景下的空气质量改善效果
这张图给出了上述3个情景下
我们预测得到的2015年二氧化硫和氮氧化物排放量
可见，与2010年相比，在BAU情景下
2015年二氧化硫和氮氧化物的排放分别增长11.4%和14.5%
在NOx控制情景下，2015年氮氧化物排放降低12.2%
但二氧化硫排放仍将增长11.4%；而在联合控制情景下
二氧化硫和氮氧化物排放将分别减少9.6%和12.2%
我们以大气PM2.5为例分析十二五二氧化硫和氮氧化物总量
控制的空气质量改善效果
模拟结果表明，如果全国氮氧化物排放降低12%
我国东部地区大气PM2.5浓度将降低1.5-6 ug/m3
而如果在减少氮氧化物的同时将二氧化硫降低9.6%
我国东部地区大气PM2.5浓度可降低3-8.3 ug/m3
相比于仅仅控制NOx，NOx和SO2的同时控制
可以显著提高空气质量改善效果
但是，必须看到，十二五规划的大气污染物总量
控制政策远不能从根本上改善我国城市的空气质量
2015年大多数城市PM2.5浓度仍然超标
因此，应以环境空气质量改善为目标
制定和实施更为严格的大气污染防治措施
这一政策建议已经被国家管理部门所采纳
在2012年，国务院批复了
《重点区域大气污染防治“十二五”规划》
2013年又发布了《大气污染防治行动计划》
标志着我国大气污染防治从
“总量控制”转变为“以环境质量改善为目标”
可见，空气质量模型为环境管理决策提供了有力的技术支撑
关于第四章的内容就介绍到这儿，谢谢大家
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
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-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
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-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
-2-1 燃料的性质与分类
-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
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-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
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-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
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-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
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-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
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-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
-8-1 概述
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-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
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-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
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-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
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-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）
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-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）--作业
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-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
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-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）--作业
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-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）--作业
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-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
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-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
-8-12 二氧化硫控制策略（访谈）（选修）
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--参考链接
-第八章 硫氧化物控制技术--第八章 作业习题
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-9-1 概述--作业
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-2 低氮氧化物燃烧技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-3 选择性催化还原技术
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-第九章--9-4 选择性非催化还原技术
-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）
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-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）--作业
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价--作业
-9-8 超低排放技术访谈
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--第九章作业习题
-10-1 概述
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-10-1 概述--作业
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-2 蒸气压及蒸发
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-3 VOCs污染预防
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-10-4 冷凝法控制VOCs污染--作业
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-第十章--10-5 燃烧法控制VOCs污染
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-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）--作业
-第十章 挥发性有机物控制技术--第十章作业习题
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-11-1 机动车污染概述--作业
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-第十一章--11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
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-第十一章 机动车污染控制--11-3 机动车排放控制技术
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-第十一章--11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
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-11-5 交通规划与交通管理（选修）--作业
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-12-1 全球气候变化与温室效应--作业
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-12-2 气候变化的应对措施--作业
-12-3 臭氧层破坏问题
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-12-4 臭氧层破坏的应对措施
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
-Lecture 01
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