摘要
随着城市污染源的持续管控，其减排空间不断减小，对包含多种关键污染源、具有巨大减排潜力的农村地区污染源的控制将逐渐成为影响区域空气质量的重要因素。因此，探究农村源排放对空气质量的影响，提出农村源优化减排方案，对实现农村地区污染源精准减排、进一步改善我国空气质量具有重要意义。本研究建立了2017年中国高时空分辨率农村源排放清单;应用WRF-CAMx-PSAT耦合模型，模拟分析了农村源总排放以及不同典型源排放对我国的空气质量影响;开展了单位排放环境影响敏感性分析，建立了农村大气污染源优先控制分级技术，提出了需优先控制的农村污染源建议。 排放清单研究结果表明，2017年我国农村源CO、NH3、NOx、BC、PM2.5、PM10、SO2、VOCs和OC的总排放量分别为5185.2万吨、1190.1万吨、801.7万吨、74.2万吨、453.8万吨、649.2万吨、211.3万吨、357.1万吨和159.4万吨。畜牧养殖和农田施肥是NH3的主要贡献源，占比可达86.9％，春夏季贡献较高;对于其它污染物，农村居民取暖和炊事是主要的排放源，贡献率为58.3％-97.1％，受北方采暖排放影响，12月和1月是排放主要集中的时段，但NOx各月排放稳定。空间上排放主要集中在华北、东北以及中东部地区，西部主要集中在西南地区。 环境影响模拟结果表明，我国农村源排放对大气NO2、SO2、PM2.5、NH3、NH4+、NO3-和SO42-的浓度贡献率分别为19.6％、15.5％、34.5％、88.0％、88.0％、19.6％和9.2％。受农村排放时空分布特征影响，对NH3、NH4+和NO3-的贡献在4-10月较高，其他污染物在11、12和1-3月较高;农村源排放对河南(43.3％)、吉林(43.0％)、河北(42.9％)、陕西(40.6％)和山东(39.2％)的PM2.5年均浓度贡献率较大。 不同源排放环境影响模拟结果显示，农村居民取暖、农村居民炊事、生物质露天焚烧、农田施肥氨、畜牧养殖氨、农业机械、畜牧养殖机械、由农事活动引起的扬尘对我国大气PM2.5的年均浓度贡献率分别为8.8％、9.5％、1.4％、5.5％、7.8％、0.9％、0.5％和0.14％。不同源的空气质量影响存在显著的时空分布差异。居民取暖排放对北部省份1和12月PM2.5浓度贡献率较大，在16.9％-37.1％之间;居民炊事对各省7、9、10和12月PM2.5浓度贡献率较高，在5.5％-24.0％之间，其中河南、山东、四川和河北年均贡献率最大;农田施肥氨在5-10月对各省PM2.5浓度贡献率较大，在2.4％-15.0％之间，内蒙古、新疆等地最大月均贡献率超过10.0％;畜牧养殖氨在8-11月对各省PM2.5浓度贡献率较大，在5.8％-14.7％之间;生物质露天焚烧对各省4-7月贡献率较大，对黑龙江、吉林、河南、新疆和河北PM2.5浓度最大月均贡献率可达9.8％-12.1％。 敏感性分析结果发现不同省份农村居民炊事和取暖排放对全国PM2.5影响的敏感性较高，单位排放贡献浓度分别为0.01-0.09和0.00-0.08(μg·m-3)/104t，其中炊事的敏感性最高，分别是取暖、生物质露天焚烧、农田施肥氨以及畜牧养殖氨的1.1、3.3、5.5和4.1倍。分级结果表明，全国与区域污染源分级结果一致，需优先控制河北的农村居民炊事与采暖，河南的农村居民炊事、农田施肥氨和畜牧养殖氨，山东的畜牧养殖氨和黑龙江的农村居民炊事和生物质露天焚烧。
NETL