耦合拉格朗日-欧拉模型量化大型点源对近地面臭氧的时空影响机制

本研究创新性地采用SCICHEM-CMAQ耦合模型，首次在200米高分辨率下揭示水泥/电厂等大型点源（LPSs）排放的NOx对近场臭氧（O3）的非线性影响规律，发现其通过局地光化学反应（0-2km）和区域传输（5-13km）形成双峰值污染带，为精准管控二次污染提供关键技术支撑。

　　

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Materials and Methods

近场O₃分析流程如图1所示。SCICHEM模型采用CEMS实时监测数据，而CMAQ模型使用人为源排放清单。针对污染时段的气象数据首先通过WRF模型处理，随后分别输入SCICHEM模型或用于驱动CMAQ模拟。通过耦合两种模型框架，实现了从排放源到受体的高精度污染物迁移转化过程追踪。

Hourly Contribution Patterns of LPSs

重点分析了静风或逆温条件下典型污染日的排放贡献规律。WRF模型成功模拟了夜间地表逆温层（高度300-400米），这种气象条件显著抑制了垂直混合作用，使电厂和水泥厂烟羽在近场范围内受限扩散。研究发现，在光化学反应最强烈的上午至中午时段（10:00-14:00），水泥厂和电厂分别出现1.78μg/m³和1.52μg/m³的O₃贡献峰值。水泥厂凭借快速混合能力和强局地光化学作用在0-2公里范围内主导污染形成，而两类源均通过区域传输与持续化学过程在5-13公里范围形成二次污染热点，这种空间分异特征揭示了传统近场评估中易被忽视的远场持续性影响。

Conclusion

本研究为LPSs排放的精细化管理及其对O₃污染的近场影响提供了重要科学依据。时序分析表明两类源在光化学反应强化时段呈现显著峰值，提示应急管控需重点关注上午至中午的排放调控。空间上发现的"双影响带"特征（近场快速形成区+远场传输累积区）表明，现行50公里范围的近场定义可能需要拓展。风速解析结果进一步证实工业NO_x排放对下风向区域的污染效应可能强于源附近区域，这为建立基于大气输送路径的动态管控策略提供了新视角。