【摘要】：風(fēng)蝕源是空氣顆粒物的來源之一,在空氣污染、土地沙漠化等各個方面均有深遠(yuǎn)的影響。新疆南緣地區(qū)生態(tài)環(huán)境十分脆弱,現(xiàn)已成為風(fēng)蝕最嚴(yán)重的地區(qū)之一。近年來,該地區(qū)PM10與PM2.5年平均濃度排名始終位居全國前列,2016年《中國環(huán)境統(tǒng)計年鑒》中前5位的城市中,就有3個位于新疆南緣地區(qū)。目前亟需定量研究風(fēng)蝕對新疆南緣地區(qū)空氣質(zhì)量的影響,構(gòu)建該地區(qū)空氣顆粒物風(fēng)蝕源排放清單就顯得尤為重要。本文通過“自下而上”的方法,以2016年為例,建立了新疆南緣地區(qū)空氣顆粒物風(fēng)蝕源排放清單,并將該結(jié)果與風(fēng)蝕監(jiān)測系統(tǒng)儀器實際監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗證:(1)本文基于已有的研究成果,以 Visual Studio 2010、Intel.Visual.Fortran.Composer.XE.2011 和 JetBrains PyCharm Community Edition 2017.2 為開發(fā)平臺,以 C#4.0、Fortran 95 和Python3.5 為編程語言,并選取了其中的 pandas、pyinstaller、pyshp、xml.etree.ElementTree、datetime和multiprocessing等工具包,依據(jù)風(fēng)蝕原理構(gòu)建新疆南緣地區(qū)空氣顆粒物風(fēng)蝕源排放清單構(gòu)建模型(PMEI-WES),包括對數(shù)據(jù)管理模塊的構(gòu)建、業(yè)務(wù)信息處理模塊的構(gòu)建以及人機交互界面的構(gòu)建,實現(xiàn)空間分析、并行計算、結(jié)果顯示等功能。(2)在排放清單構(gòu)建過程中,對所需的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行本地化,包括土壤數(shù)據(jù)(土壤碳酸鈣含量、有機質(zhì)含量、土壤PH和土壤陽離子交換量)、氣象數(shù)據(jù)(風(fēng)速、風(fēng)向、降水、降水歷時、最大降雨歷時、最高和最低氣溫、太陽輻射以及露點溫度)、地塊信息數(shù)據(jù)(地塊海拔、經(jīng)緯度、研究區(qū)邊界等)及地表植被信息。并且對風(fēng)、氣象、土壤和管理數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行了本地化。研究中將新疆南緣地區(qū)劃分為分辨率為10km×10km的地塊,并去掉水體等不起塵地塊,最終篩選出9757個起塵地塊網(wǎng)格�；赑MEI-WES模型建立了新疆南緣地區(qū)空氣顆粒物風(fēng)蝕源排放清單,時間分辨率為月,空間分辨率為10km×1Okm,最終得到2016年風(fēng)蝕導(dǎo)致的單位面積PM1Q平均排放量和PM2.5平均排放量,并將結(jié)果與風(fēng)蝕監(jiān)測系統(tǒng)儀器的結(jié)果進(jìn)行了對比驗證。(3)經(jīng)過對2016年新疆南緣地區(qū)模擬的PM10排放量和PM2.5排放量結(jié)果的分析,可知PM10單位面積排放量為克州喀什和田阿克蘇巴州,PM2.5排放量最多的在喀什,其次為阿克蘇與和田,巴州最少。PM10總排放量最大的地區(qū)在巴州,PM2.5總排放量最大的為和田地區(qū)。不同季節(jié)新疆南緣地區(qū)風(fēng)蝕總排放量以及單位面積的排放量均是春季夏季冬季秋季。南緣地區(qū)在2016年起塵高峰出現(xiàn)在分別在5月,其次為3月、4月、7月、6月,另外12月排放量最小。新疆南緣地區(qū)2016年P(guān)M10與PM2.5在單位面積風(fēng)蝕排放量與總風(fēng)蝕排放量均是非采暖期高于采暖期。
【圖文】：

２．１模型原理介紹逡逑風(fēng)蝕起塵主要受到水文、管理、作物、分解、氣象和土壤這六類要素的影響，這六大逡逑要素相互關(guān)聯(lián)，相互影響，它們的關(guān)系如圖２．１所示。其中，土壤中的水文要素包括土壤逡逑的水分與溫濕度，田間管理是指管理者通過一系列行為方式改變土壤地表狀態(tài)，，這會影響逡逑到田間水文狀況，作物生長以及生物量分解，作物在生長過程中又會影響土壤性質(zhì)，以及逡逑后續(xù)殘留物的分解。上述幾個要素都在不同程度上直接或間接的影響土壤的性質(zhì)，反過來逡逑土壤也影響著它們，此外，氣象要素影響著除管理要素以外的所有要素。逡逑邐分解邋邐Ｎ逡逑管理作物＾邐風(fēng)蝕逡逑邐ｉ逡逑圖２．１影響風(fēng)蝕起塵的要素關(guān)系逡逑在給定的土壤和生物量條件下，風(fēng)蝕量的計算主要由地表摩阻速度與摩阻速度的閾值逡逑之間的關(guān)系決定。如果地表摩阻速度小于摩阻速度的閾值（最小起塵速度），則不排塵；逡逑如果地表摩阻速度大于摩阻速度的閾值（最小起塵速度），則土壤排塵。土壤的微地形、逡逑表面生物覆蓋和風(fēng)障會影響摩阻速度的計算

量的計算逡逑種風(fēng)蝕源：松散土壤排放的ＰＭ１Ｑ靜垂直量、土塊和地殼磨損而和躍移破裂而產(chǎn)生的ＰＭ１Ｑ靜垂直量。逡逑５（Ｍｉ0／／ｉ0）邐ｄ邋（＾Ａｉｑ＾ｘ邋ｄ＾ＡｉＱ＾ｙ邋ｖｎ邋ｉ邋ｈａ邋ｃ邋ｉ邋ｎ邋ｉａｔ邋—邋－邋—邋－ｒｘ邐＾ｒ邋＋邋ＺＰｔ0邋＋邋ＭＳｗ邋＋邋ＰＬ１０ｙ＝平行于模擬區(qū)域邊界垂直方向的水平距離（ｍ），ｔ＝時間（ｓ）），Ｍ１（）＝ＰＭｋ）顆粒物平均濃度（ｍｇ／ｍ３），邋Ｈ１ｑ＝模擬區(qū)內(nèi)ＰＭ１（）能排放的ＰＭ１Ｑ靜垂直量（ｋｇ／ｍｌｓ），ＭＳｆ邋土塊和地殼磨損而產(chǎn)生邋ＰＬ１Ｑ＝蠕移和躍移破裂而產(chǎn)生的ＰＭ１Ｑ靜垂直量（ｋｇ／ｍ２＿ｓ）。逡逑量的計算逡逑ＰＭｉｏ排放量結(jié)果按比例計算出ＰＭ２．５的排放量。該比例參考監(jiān)測中ＰＭ１Ｑ與邋ＰＭ２．５濃度數(shù)據(jù)的比例。逡逑．？中國環(huán)境科學(xué)研宄院２０１７年在南緣地區(qū)四個季節(jié)分別進(jìn)行節(jié)的樣品匯總到一起，納入ＰＭＦ模型進(jìn)行計算，得到２０１７不同地區(qū)ＰＭ１Ｑ與ＰＭ２．５中沙塵源占比，將ＰＭ１（）與ＰＭ２．５實際塵源的解析結(jié)果，得到ＰＭ１（３與ＰＭ２５沙塵源對應(yīng)的濃度，最終
【學(xué)位授予單位】：天津師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X513

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1 王媛;李s

本文編號：2704403