《河南省大气灰霾污染专项研究》技术服务竞争性谈判技术要求一 研究目标本项目面向河南省区域大气灰霾污染防治的迫切需求，开展全省范围内的大气灰霾污染成因与对策研究，主要实现五大目标：一是在污染源调查的基础上，对重要工业源、无组织排放源或分区域污染排放等的污染物排放量进行测量，开展SO2、NO2、VOC等的排放通量监测，并对污染源清单进行核算。结合原始排放数据和实际测量的结果，建立符合空气质量模型输入要求的污染源清单；二是对河南省典型污染特征城市（郑州、开封、洛阳、平顶山、安阳、信阳、周口等7市）颗粒物开展来源解析研究，采用源解析模型（CMB或PMF）分析导致形成灰霾细粒子污染的主要来源及其贡献率；三是在河南省与周边地区的输送通道上，建立三个立体监测站点(安阳、三门峡、周口)，部署地基激光雷达、MAX-DOAS等遥测设备, 分别测量SO2、NO2及气溶胶颗粒物的时空分布特征，并结合风场信息，获得区域污染输送通量，研究河南与周边地区的污染输送影响。同时采用卫星数据结果（NO2、SO2、颗粒物等）分析河南省区域污染时空分布状况；四是采用大气环境质量数值系统（NAQPMS、CMAQ等），结合污染源排放清单、气象场等实测数据，对河南省大气灰霾形成的关键影响因素进行识别，同时对各种大气灰霾控制情景方案进行评估和筛选；五是在上述观测和模拟的基础上协助提出切实可行的河南省灰霾控制对策与建议。二研究任务本项目可分解为五项研究任务：任务一：河南省主要大气污染源清单建立根据各种大气污染源（如工业源、扬尘源、移动源等）的原始源排放信息，得到主要污染源排放量和源强分布信息，建立可应用于源解析、空气质量模型及污染控制消减的河南省大气灰霾污染源清单。以河南省污染源数据资料为基础，利用SMOKE模型建立在空间、时间和气象场条件上的污染源清单，源主要以发生类型分为：工业固定源、移动源（机动车交通）、建筑扬尘源、生活源和非建筑扬尘。1.1原始排放源清单的预处理（1）固定面源。 本项目中对于原始排放信息，进行预处理。其中固定面源主要包括工业面源、居民生活面源、含VOC产品源和生物质燃烧源。其中工业面源为烟囱几何高度低于冠层高度的工业大气污染物排放源和工业无组织排放源；面源排放源清单把得到的各排放源按照城市分类，再根据每个排放源的信息赋予其相应的源分类代码。（2）点源。 点源分为电厂和工业点源，是指烟囱几何高度超过冠层高度的大气污染物排放源。点源的清单中含有地理坐标、烟囱及烟气的相关参数和标准工业分类代码。（3）道路移动源。 SMOKE的机动车基础信息数据库，包括车流车速、排放因子和车型比例数据。车流车速包括道路名称、日期、小时、流量和速度，排放因子包括不同速度、不同车型、不同排放标准、不同燃油类型的排放因子。在数据获取量不足的条件下，或按照面源进行分类。（4）非道路移动源。非道路移动源中飞机的排放和船舶在码头的排放由于是在固定的区域。因此，一般作为面源处理。1.2对原始排放源清单的时间、空间和化学物种分配利用SMOKE模型对排放清单数据进行时间分配。对于引入的排放数据，SMOKE按照排放源的时间特征分配对应的因子，这些排放数据矢量就包含了清单物种每小时的排放。空间分配或网格化，将排放清单中污染源的位置分配到空气质量模型域的网格中，将清单数据变成网格化的矩阵。根据人口、道路网和土地利用的空间权重因子并结合其他类型的空气权重因子，构成空间分配权重因子库，用于各类面源、道路和非道路移动源等的空间分配。排放源清单处理必须进行化学物种映射，把污染物转换成空气质量模型中模型物种的形式。1.3 交叉参考文件的建立建立排放源与空间分配因子、时间谱及化学物种谱之间关联的交叉参考文件，建立时间谱、化学物种谱等之间的映射关系。1.4 排放源数据采样原则（1）面源排放源清单信息包括：城市分类，SCC、以及相应的污染物排放量。（2）点源排放源清单信息包括：地理坐标、烟囱及烟气的相关参数（烟囱高度、烟囱直径、烟气排放温度、烟气流速等）和标准工业分类代码（SIC）。（3）移动源排放清单信息包括：车型、路型、车速、地理位置、气象条件等车辆排放因子。任务二：重点工业区源、无组织源排放的光学移动监测对重点工业区源、无组织排放源，分区域进行SO2、NO2、VOC排放通量监测，掌握主要源的污染排放特征，并对污染源清单进行核算。2.1典型城市地基移动遥感监测选取郑州（综合功能型）、洛阳（石化密集型）、开封（低矮面源污染密集型）、平顶山（煤化密集型）或安阳（冶金、焦化密集型）中几个代表性的城市，观测城市主要污染物（SO2，NO2等）排放通量。夏季（2013年10月-11月）、冬季（2013年12月-2014年1月）各开展一次监测2.2 典型工业区地基移动遥感监测针对河南省内具有代表性的重点工业区源、无组织排放源开展移动监测，结合气象数据，测算监测期间区域内对外的输送通量，对已有污染源清单进行核算。夏季（2013年10月-11月）、冬季（2013年12月-2014年1月）各开展一次监测。典型工业区包括：安阳市安钢主厂区（钢铁）、濮阳市中原大化-中原乙烯（煤化工）、开封市开封化肥厂-开封碳素（化肥、碳素）、平顶山市神马66盐-平高电气（尼龙化工、高压电器制造）、平顶山市神马氯碱（氯碱）、平顶山市姚孟电厂（火力发电）、洛阳市吉利区洛阳炼油厂（石油化工）、焦作市中州铝厂-宝山电厂（氧化铝、火力发电）任务三：区域大气灰霾污染源排放特征及源解析针对河南省主要城市的扬尘、燃煤、生物质燃烧、机动车等排放的颗粒物，结合源谱和空气中样品谱的信息，采用源解析模型CMB或PMF，将环境大气中PM2.5的化学成分谱作为重要输入参数代入源解析模型中，对各类污染源进行分析，获取区域大气灰霾污染源排放特征，识别各种污染的来源，评估各个源对环境污染的贡献值。。选取表征各类源特点的且在迁移过程中变化不大的元素为标识元素。两个模型的结果进行项目验证和对比。对于CMB模型，还需要输入污染源成分谱，得到各个源的贡献值和标准差，以及分担率图形，并对模拟的优度进行诊断。任务四：大气灰霾污染遥感监测技术应用研究沿河南省主要污染输送通道建立大气成分环境监测网络，开展区域污染物（气态 颗粒物）输送通量和时空分辨实时监测。采用区域污染分布及输送监测平台（MAX-DOAS、激光雷达和PM10/PM2.5等），掌握在不同天气条件下测量地区的污染物分布特征，识别高浓度污染气团，判断其可能来源，提取可能发生污染物积累、污染加重的前期信息。主要包括以下三个方面：（1） 分别在河南省的主要输送通道（安阳、三门峡、周口））布置激光雷达，探测气溶胶垂直分布，掌握区域气溶胶的时空分布，并估算气溶胶输送通量；（2） 分别在河南省的主要输送通道布置MAX-DOAS，观测研究SO2、NO2地面柱浓度，掌握SO2、NO2的时空分布等信息；（3） 利用多元卫星数据结果（NO2、SO2、颗粒物等），获得河南省区域污染时空分布状况，并将遥感卫星和地面站点监测数据相结合，实现对城市群大气污染的区域综合观测。计划2013年7月-8月进行前期准备，2013年10月-2014年6月开展连续观测。从OMI、MODIS等数据源提取测量结果，开展与地面仪器（如地基MAX-DOAS）进行对比验证，获得大气污染物的区域分布特点，为区域污染预报及治理提供数据参考。利用长期的卫星观测结果，结合后向轨迹模型，分析污染物输送过程，研究影响河南省空气质量的可能来源。任务五：区域大气复合污染的模拟、预测及预警采用嵌套网格大气环境质量数值系统NAQPMS、CMAQ等，选用合适的物理参数化方案和本地化参数，结合河南省本地的污染源排放清单与气象预报场，共同驱动大气环境质量数值模式，形成河南省区域大气复合污染的模拟、预测，并利用PM2.5、PM10、NOx、SO2、O3等污染物的常规观测数据对系统模拟效果进行定量评估。多模式集合预报系统选用中尺度气象模式WRF提供气象场驱动，基于排放源处理SMOKE模型制作三维网格化排放源，选用中国科学院大气物理所的NAQPMS模式或美国环保署（EPA）的Models-3/CMAQ模式等进行空气质量预报。空气质量多模式集合预报系统由于各城市地形、污染源和气象条件不同，为了保证其预报准确性和有效性，需针对用户城市进行相关参数调整和优化。5.1地形模块利用TERRAIN地形模型，对空气质量模式进行网格区域设置，模式采用单向嵌套技术，由粗网格向细网格单向嵌套，子区域计算需等母区域计算完成才开始进行计算，在集合预报系统中通过控制脚本实现模式运行。中尺度气象模式WRF采用同样设置的四层网格双向嵌套，排放模型为集合系统提供同样区域设置的四层网格化排放源。收集最新的东亚地形和下垫面资料，根据河南省地形特征、气候特征和污染排放特征，设置多重嵌套模拟区域。多模式集成系统可采用多重网格嵌套技术。拟设置四层嵌套，第一区域取东亚地区，水平分辨率为81公里，模拟96小时。第二区域为中国地区，水平分辨率为27公里，模拟72小时；第三区域取华北地区，水平分辨率为9公里，模拟72小时；5.2 WRF气象模式选用国际主流的中尺度气象模式WRF模拟计算。对NCEP/AVN全球初始场数据进行插值，结合TERRAIN地形数据嵌套插值成分辨率为9km×9km的网格气象场数据，分析河南省气候和天气特征，结合文献研究资料，合理设置WRF模式参数化方案。5.3 排放源处理模式基于SMOKE排放源处理模型，输入大气污染排放清单，生成三维网格化排放源文件，编写排放源与空气质量模式的接口程序。排放源处理模式将原始排放清单生成三维网格化排放源文件，输入各个空气质量模式进行模拟预报。对面源、点源、机动车源和生物源的进行预处理，并综合考虑人口、道路、下垫面等排放源空间分布属性确定面源空间分布。5.4 空气质量模式采用三维欧拉输送模式，地形追随垂直坐标，主要包括污染物排放、平流输送、扩散、气相、液相及非均相反应，干沉降以及湿沉降等物理与化学过程，输入数据气象预报数据、排放源数据、初始浓度场，模拟河南省区域污染物分布。三 其它本研究中涉及的各种仪器设备、试剂耗材、燃料能源、劳务支出、差旅等均有中标方自行解决。