當前，我國的環境問題十分嚴峻，一次、二次污染并存，污染物控制迫在眉睫。國家自“九五”開始，實施了大氣污染物總量控制制度，針對煙塵、工業粉塵和SO2進行了總量控制，取得了很好的效果，“十二五”期間，又將NOx納入總量控制范疇。但當前的總量控制思路為以結構減排、技術減排、管理減排為主，未充分考慮不同污染源控制的效率差異，未實現科學、優化減排。本研究針對區域大氣一次污染與二次污染(PM2.5)問題，綜合利用數值模擬、不確定優化、實地與文獻調研等方法，獲取了京津冀地區各工業排放源控制潛力，開展了區域間污染物相互影響規律研究，篩選識別了單位排放對... 當前，我國的環境問題十分嚴峻，一次、二次污染并存，污染物控制迫在眉睫。國家自“九五”開始，實施了大氣污染物總量控制制度，針對煙塵、工業粉塵和SO2進行了總量控制，取得了很好的效果，“十二五”期間，又將NOx納入總量控制范疇。但當前的總量控制思路為以結構減排、技術減排、管理減排為主，未充分考慮不同污染源控制的效率差異，未實現科學、優化減排。本研究針對區域大氣一次污染與二次污染(PM2.5)問題，綜合利用數值模擬、不確定優化、實地與文獻調研等方法，獲取了京津冀地區各工業排放源控制潛力，開展了區域間污染物相互影響規律研究，篩選識別了單位排放對區域空氣質量貢獻較大的敏感區域和優先控制的區域敏感行業與典型企業排放源。最后建立了基于總量控制與基于空氣質量改善的區域大氣多污染物協同優化控制模型，提出了區域大氣污染物總量控制與空氣質量改善優化削減方案。
　　準確的污染源排放清單是研究區域污染的重要數據基礎。本研究重點針對機動車排放，研究開發了機動車尾氣采樣系統，開展了典型重型柴油客車實際道路測試研究，獲取了不同排放標準、不同道路類型下的重型柴油客車PM2.5排放因子與成分譜，在此基礎上，結合COPERT模型建立了京津冀機動車排放清單;結合課題組研究成果，收集獲取了2010年京津冀各地區其它各類排放源不同污染物排放清單。通過對北京、唐山、石家莊等典型地區的電力、冶金、建材、化工、其它工業及鍋爐等典型行業進行實地調研，獲取了各行業SO2、 NOx、 PM2.5的控制現狀效率。結合文獻調研得到的各污染物先進控制措施與效率，計算了京津冀各地區分行業的污染物減排潛力。結果顯示，京津冀地區電力、冶金、建材、化工、其它工業及鍋爐行業SO2的最大控制潛力分別為56.4-91.6％、50.0-94.2％、94.6-94.8％、94.0-95.9％和94.0-95.9％，NOx的最大控制潛力分別為84.1-93.8％、80.0％、41.7-46.9％、94.0％和94.0％，PM2.5的最大控制潛力分別為98.6-99.7％、98.9-99.0％、97.7-99.6％、99.9％和99.9％。
　　分別利用MM5-CMAQ與清零法和MM5-CMAx與顆粒物來源識別技術，對京津冀不同城市間PM2.5、硫酸鹽、硝酸鹽與一次PM2.5的相互影響進行了模擬研究。研究結果發現，京津冀地區區域污染相互影響作用明顯，京津冀各地區PM2.5、硫酸鹽、硝酸鹽來的年均外部貢獻率分別約為38％、43％和60％。對于北京，周邊傳輸對北京PM2.5濃度濃度的貢獻約為39-42％。從時間角度來看，夏季區域間的相互影響更為明顯;從空間角度來看，位于京津冀中部的保定、石家莊以及排放量較大的天津、唐山、北京、邢臺、邯鄲等地對區域PM2.5貢獻較大;從物種角度看，區域間相互影響程度硝酸鹽＞硫酸鹽＞PM2.5（一次PM2.5）。
　　在區域間相互影響研究基礎上，進一步針對北京地區和京津冀地區進行了敏感區域篩選研究。綜合考慮污染源排放量、控制潛力、控制成本與單位排放對區域空氣質量貢獻，分別建立了基于一次污染和基于二次污染的敏感源分級識別體系，并在北京和京津冀地區針對典型工業源開展了示范應用研究，獲取了應優先控制的敏感地區、典型行業與主要企業排放源。結果顯示，除對對城區空氣質量影響較大的機動車排放進行控制外，在北京，應優先針對房山、大興、石景山等區縣的電力、建材、化工行業以及整個北京其它工業及鍋爐行業的排放進行控制;在京津冀，應優先針對天津、石家莊、邢臺、保定、廊坊與唐山的冶金與建材行業進行控制。
　　在污染源控制潛力與區域間相互影響研究基礎上，綜合利用區間規劃、機會約束規劃、混合整數規劃等優化方法，分別建立了基于各地區等比例削減和基于打破地域限制削減的兩類總量優化控制模型以及基于空氣質量改善的區域多污染物協同優化控制模型。其中基于空氣質量達標的控制模型融入了PM2.5、SO2、NOx三種污染物的同步優化削減，并可模擬區域一次與二次污染物的相互影響以及不同排放情景下各地區的PM2.5日均濃度與達標率變化情況。通過模型求解，研究提出了“十二五”期間京津冀地區SO2、NOx總量優化控制與不同北京PM2.5日均濃度達標率下（65％和70％）京津冀地區SO2、NOx和PM2.5的優化減排方案。并對上述優化控制方案的空氣質量改善效果進行了定量評估，得到了北京PM2.5濃度降低量與PM2.5達標率的關系。