衡陽市大氣污染源排放清單模型驗證

付柳淑 邱國良

摘要：以衡陽市為例，對其基于2017年編制的大氣污染源排放清單開展模型驗證研究，利用地面空氣質量監測站的監測數據與空氣質量模型模擬的對應網格空氣質量模擬結果進行比對驗證。結果顯示盡管某些站點其PM2.5和PM10濃度存在一定程度的高估和低估現象，但仍處于誤差范圍內;表明編制的衡陽市2017年大氣污染源排放清單不確定度在可接受范圍內。

關鍵詞：大氣污染源;排放清單;模型驗證;衡陽市

大氣污染源排放清單是在一定的研究區域及時間內，各種類別污染源排放到大氣中的污染物集合，是空氣質量模型輸入的基礎支撐數據。我國大氣污染源排放清單起步于20世紀80年代，30多年來基本形成了結合我國實際情況的大氣污染源分類、大氣污染物排放系數、大氣污染物排放量確定方法等大氣污染源排放清單相關技術方法。但目前我國尚未建立起排放清單結果驗證和不確定性分析等制度，相關驗證或校驗研究也較少見。本文以衡陽市為例，對其基于2017年編制的大氣污染源排放清單開展模型驗證研究，結果顯示其不確定度在可接受范圍內。

1、驗證方法

利用地面空氣質量監測站的監測數據與空氣質量模型模擬的對應網格空氣質量模擬結果進行比對，進而驗證大氣污染源排放清單的準確性。本項目選取衡陽市衡陽化工總廠、市環境監測站、珠暉區環保局、衡陽市委黨校、真空機電公司和原169醫院等6個國控空氣質量監測站點PM2.5、PM10觀測數據做驗證，站點分布如圖1所示。此外，本研究還對4個模擬月份空氣質量監測站點PM2.5、PM10的觀測值與模擬結果進行定量的統計分析。通過計算模擬值與觀測值之間的標準化平均偏差（NMB）來定量分析模擬值與實際觀測值之間的相對偏差，該參數的計算公式如下：

式中，Cm和Co分別代表的是模型模擬值和實際觀測值。使用相關系數R來定量分析模擬值與觀測值之間的相關性。

2、PM2.5觀測值與模擬結果進行定量統計分析

通過對2017年1、4、7、10月衡陽市各國控站點PM2.5濃度進行數據分析，可知：衡陽市所有國控站點在四月份PM2.5觀測濃度與模擬濃度的相關系數均在0.40以上，最高值出現在1月原169醫院站點，達到0.58，最低值出現在1月市監測站站點、4月衡陽化工總廠站點和7、10月原169醫院站點，均為0.45，表明CMAQ模式較好地模擬出四個月所有觀測站點PM2.5濃度的時間變化趨勢，污染物濃度上升和下降過程均在模擬的結果中有著較好的呈現。1月，衡陽化工總廠、真空機電公司和原169醫院三個站點PM2.5模擬值相比觀測均偏低，但NMB均在-11.0%以內，而市監測站、珠暉區環保局和市委黨校站點模擬值均偏高，其中市委黨校站點偏高程度最大，NMB達到2.2%;4月，原169醫院站點PM2.5模擬值相比觀測值偏低，NMB為-8.2%，而其余五個站點模擬值則均偏高，其中真空機電公司站點偏高程度最大，達到了18.2%;7月，六個監測站點中衡陽化工總廠、市委黨校和原169醫院PM2.5模擬值相比觀測值均偏低，其余站點都偏高，其中原169醫院站點偏低程度最大，NMB達到-32.3%，真空機電公司站點偏高程度最大，NMB達到15.6%;10月，所有六個監測站點PM2.5模擬值均比觀測值偏高，其中市監測站站點模擬值比觀測值偏高程度最大，NMB達到31.0%。總體來看，市監測站和珠暉區環保局站點模擬值存在一定高估現象，這可能與該站點周邊局地小環境污染排放存在一定不確定性有關，但其與觀測值的相關系數仍較高，變化趨勢基本一致。

3、PM10觀測值與模擬結果進行定量統計分析

通過對2017年1、4、7、10月衡陽市各國控站點PM10濃度進行數據分析，可知：衡陽市所有國控站點在四月份的PM10觀測濃度與模擬濃度的相關系數均在0.40以上，其中最高值出現在1月原169醫院、10月市監測站和珠暉區環保局站點，達到0.59，最低值出現在7月珠暉區環保局站點，為0.46，表明CMAQ模式較好地模擬出四個月所有觀測站點PM10濃度的時間變化趨勢，污染物濃度上升和下降過程均在模擬的結果中有著較好的呈現。1、4和7月，所有站點PM10模擬值相比觀測值均偏低，其中NMB最大為7月市委黨校站點的-36.6%，最小為1月真空機電公司站點的-4.4%;10月，除市監測站和原169醫院兩個站點PM10模擬值相比觀測值分別偏高了4.8%和3.3%外，其他四個站點的PM10模擬值均相比觀測值偏低，其中衡陽化工總廠站點模擬值相比觀測值偏低程度最大，NMB達到-22.0%。總體來講，六個監測站點PM10模擬值均存在一定低估現象，這也可能與排放清單的不確定性及其空間分配有關，且盡管PM10的模擬值較觀測值有一定偏差，但其與觀測值的相關系數仍較高，表明模擬結果與觀測結果的變化趨勢基本一致。

4、結論

綜上所述，利用衡陽市2017年大氣污染源排放清單對衡陽市2017年空氣質量狀況進行模擬，并與實際觀測濃度進行對比驗證，結果顯示盡管某些站點其PM2.5和PM10濃度存在一定程度的高估和低估現象，但仍處于誤差范圍內，四個月所有觀測站點PM2.5、PM10濃度的時間變化趨勢均能夠得到較好的呈現，且模擬的1、4、7、10月PM2.5和PM10月均濃度空間分布與實際觀測濃度均較吻合，表明編制的衡陽市2017年大氣污染源排放清單不確定度在可接受范圍內。