基于综合减污降碳策略的成渝地区中长期空气质量改善模拟

设计成渝地区3种中长期综合减污降碳情景,包括基准政策情景、动态优化情景和最大潜力情景.应用区域大气污染物及碳排放清单和空气质量模型,模拟预测不同情景下的空气质量改善程度,并优选中长期空气质量改善目标约束下的综合减污降碳情景及路径.结果显示,成渝地区要实现中长期空气质量改善和碳减排目标,与2017基准年相比,2025年和2035年的SO_(2)、NOx、PM2.5、VOCs和CO_(2)减排比例分别为29%、32%、19%、24%、3%和35%、49%、28%、39%、12%.从综合减污降碳措施减排贡献来看,近中期阶段,末端治理(尤其是重点行业超低排放改造)仍是大气污染物减排的重要驱动力,大气污染物减排贡献占比为20%~55%.中长期阶段,由“双碳”目标驱动的能源、产业和交通结构调整措施对污染减排具有关键作用,大气污染物减排贡献占比为65%~87%.此外,重点排放源减排贡献具有较大差异,移动源和溶剂使用源对NOx和VOCs减排贡献显著,固定燃烧源、工艺过程源和移动源对CO_(2)减排贡献均较为明显.

融合逆密度梯度和双线性插值的深海地图构建

为提高深海探测机器人水下作业的效率和安全性,提出一种融合逆密度梯度聚类和双线性插值的地图构建方法。将机器人所采集的海底环境图像进行灰度化、分割和去噪预处理;对障碍物区域的图像像素进行聚类;根据探测机器人结构尺寸对聚类后二值图像进行改进双线性插值的局部膨胀处理,获得最终环境地图。2种不同环境的地图构建结果表明:传统Meanshift算法和双线性插值算法相比,融合逆密度梯度聚类和双线性插值的图像处理能够实现地图中非可行区域的确定,检出率平均提升26.1%,漏检率平均降低31.4%,该方法有效。

京津冀区域燃煤小锅炉清洁改造环境效益评估

燃煤小锅炉(≤35 t·h^(-1))作为散煤消耗的主要设备之一,其排放也是京津冀等区域大气污染的重要来源。尽管燃煤小锅炉清洁改造工作已经取得了一定成效,但关于其城市尺度的环境效益评估尚不充分,这在一定程度上限制了精准减排策略的制定与实施。基于生态环境部收集的燃煤小锅炉清洁改造清单数据,采用排放因子法建立京津冀地区城市级燃煤小锅炉大气污染物排放清单,并利用WRF-CAMx空气质量模型模拟评估2013-2017年京津冀地区各城市燃煤小锅炉清洁改造的环境效益。结果显示,2013-2017年期间,京津冀地区完成约8万台、16.5万蒸吨燃煤小锅炉清洁改造,累积减煤量高达3.18×10^(7)t。燃煤小锅炉清洁改造对大气污染控制具有重要作用,2013-2017年京津冀地区常规大气污染物NO_(x)、SO_(2)、PM_(2.5)、PM_(10)和VOCS的减排量分别为4.77×10^(4)、19.3×10^(4)、2.85×10^(4)、3.02×10^(4)、1.54×10^(4)t。但其规模与污染物减排量不成比例,≤1 t·h^(-1)的燃煤小锅炉虽然仅占京津冀地区总清洁改造规模的15.9%,但其对PM_(2.5)和PM_(10)的减排贡献高达74.6%和89.2%。空气质量模拟结果也表明燃煤小锅炉清洁改造在一定程度上改善了京津冀地区的空气质量,北京市、天津市和河北省的PM_(2.5)年平均浓度分别下降了1.96%、3.54%和2.95%。工业密集区的改善效果尤为显著,最高降幅可达2.72μg·m^(-3)。不同改造方式中,煤改气及淘汰对空气质量改善贡献最大,这主要与其改造规模大小分布相一致。研究结果有利于相关部门更好地了解燃煤小锅炉清洁改造的必要性和潜在环境改善效果,亦可为东北地区、天山北坡城市群等城市群深化燃煤小锅炉清洁改造以及推进65 t·h^(-1)以上燃煤锅炉超低排放改造工作树立典范。

中国PM_(2.5)跨区域传输特征数值模拟研究

基于CAMx空气质量模型的颗粒物来源追踪技术(PSAT)定量模拟了全国PM2.5及其化学组分的跨区域输送规律,建立了全国31个省市(源)向333个地级城市(受体)的PM2.5及其化学组分传输矩阵.基于此传输矩阵,从区域、省、城市3个空间尺度解析了PM2.5及其主要组分,包括一次PM2.5、硫酸盐、硝酸盐和铵盐的空间来源.结果表明,跨区域传输对重点区域、省及京津冀典型城市的PM2.5污染均有显著贡献,其中京津冀、长江三角洲、珠江三角洲区域及成渝城市群PM2.5年均浓度受区域外省市的贡献分别达到22%、37%、28%、14%;海南、上海、江苏、浙江、吉林、江西等省PM2.5年均浓度受省外源贡献超过45%;北京、天津、石家庄PM2.5年均浓度受省外源影响分别达到37%、42%、33%.

浅析排水管道圆形预制装配式检查井的预制及安装

圆形预制装配式检查井已经成为市政道路排水系统不可或缺的部分,其预制质量和安装质量直接关系到整个排水系统的质量。圆形预制装配式检查井的预制需经过模具制作、混凝土浇筑、振捣、脱模和养护等步骤完成。其安装过程涉及基槽开挖及基底处理、底板与井室拼装、检查井与排水管道连接施工等步骤。实践表明,严格按步骤预制和安装的检查井,在闭水试验中表现出良好的性能,检查井与排水管道衔接处无漏水现象,且渗水速率符合规范要求。

中国氨排放对PM_(2.5)污染的影响

基于WRF-CMAQ空气质量模型,定量模拟了氨排放对全国城市PM_(2.5)浓度的影响.结果表明,氨排放对全国城市硫酸盐、硝酸盐、铵盐及PM_(2.5)年均浓度贡献率分别为4.2%、99.8%、99.7%和29.8%,氨排放对硫酸盐年均浓度的影响较小,而对硝酸盐和铵盐年均浓度的影响极为显著.氨排放对1、4、7、10月四个典型月PM_(2.5)月均浓度的贡献量分别为20.15μg/m3、12.39μg/m3、13.20μg/m3、14.20μg/m3,其中1月PM_(2.5)受氨排放的影响最大.氨对PM_(2.5)影响较大的地区主要集中在河南、山东、湖北、河北等农业、畜牧业发达、氨排放量集中的地区,对PM_(2.5)年均浓度贡献量均超过20μg/m3.因此,控制氨排放将有效降低PM_(2.5)浓度,特别是可以显著减少硝酸盐和铵盐污染.

基于全国城市PM2.5达标约束的大气环境容量模拟

基于第3代空气质量模型WRF-CAMx和全国大气污染物排放清单,开发了以环境质量为约束的大气环境容量迭代算法,并以我国333个地级城市PM2.5年均浓度达到环境空气质量标准(GB3095-2012)为目标,模拟计算了全国31个省市区SO2、NOx、一次PM2.5及NH3的最大允许排放量.分析结果表明,以城市PM2.5年均浓度达标为约束,全国SO2、NOx、一次PM2.5和NH3的环境容量分别为1363.26×104,1258.48×104,619.04×104,627.71×104t.2010年全国实际SO2、NOx、一次PM2.5和NH3排放量分别超过环境容量的66%、81%、96%、52%.空气污染较严重的河南、河北、天津、安徽、山东及北京6省市4项污染物排放量均超过环境容量1倍以上,环境容量严重超载区域与PM2.5高污染地区具有显著的空间一致性.

电力行业多污染物协同控制的环境效益模拟

为定量分析电力行业多污染物协同控制与区域复合型大气污染之间的定量关系,评估不同控制情景下的环境质量效益,应用CMAQ空气质量模型分别对2008年基准排放情景、2015年和2020年目标控制情景的硫、氮沉降及PM2.5污染状况进行模拟.结果表明:2015年和2020年我国陆地硫沉降总量将由2008年的678.87×104t分别降至602.02×104和578.26×104t,降幅分别为11.32%和14.82%,平均每减排1 t SO2可减少0.2～0.3 t硫沉降;2015年和2020年的陆地氮沉降总量将由2008年的1 064.67×104t分别降至1 042.02×104和1 037.06×104t,仅分别降低了2.13%和2.59%,但重度氮沉降区域明显缩小,2015年和2020年氮沉降强度大于5 g/m2的区域将比2008年分别降低17.12%和22.01%;2015年和2020年ρ(PM2.5)年均值超过GB3095─2012《环境空气质量标准》二级标准(35μg/m3)的国土面积分别仍将高达289.14×104和286.68×104km2,与2008年(298.99×104km2)相比,降幅分别为3.29%和4.12%,但重污染区域显著减少,并且ρ(PM2.5)年均值超过70μg/m3的区域将比2008年减少9.31%和12.41%.

全国火电行业大气污染物排放对空气质量的影响

基于WRF-CAMx空气质量模型,定量模拟了火电行业主要大气污染物排放对全国城市环境空气质量的影响.结果表明,火电行业对全国城市SO_2、NO_2、PM_(2.5)、硫酸盐、硝酸盐及一次PM_(2.5)年均浓度平均贡献率分别为15.6%、19.6%、8.5%、11.7%、12.0%和5.2%,并呈现空气污染越重地区,火电行业污染贡献率越低的总体特征.其中,京津冀鲁豫、长三角、以武汉城市群及长株潭城市群为中心的两湖平原地区、成渝地区中大部分空气污染最为严重的区域,火电行业对PM_(2.5)年均浓度的贡献率低于8%.因此,火电行业对环境空气质量的影响总体较小,在深化火电行业污染减排的同时,必须强化非电力行业多污染物协同控制.

基于韦伯-费希纳定律的一种新型环境质量评价法

韦伯-费希纳定律是定量描述人类感觉强度与外界环境刺激强度关系的心理物理学公式。文章基于对该定律做出的三点假设,提出了一种以外界环境对人体的危害程度为依据的环境质量评价方法,并在此基础上构造出环境质量评价数学模型。最后运用评价实例说明了该评价方法的科学性和优越性。

基于WRF模型与气溶胶光学厚度的PM_(2.5)近地面浓度卫星反演

为了反演高分辨率的PM_(2.5)近地面浓度,利用WRF(中尺度气象模型)模拟的大气相对湿度、风速、边界层高度等气象因子对AOD(气溶胶光学厚度)分别进行订正,以逐步提高AOD与近地面ρ(PM_(2.5))间的相关性;分析不同反演模型的统计学特征,优选反演模型,并利用最优模型反演中国中东部地区2014年年均ρ(PM_(2.5))的空间分布特征.结果表明:AOD经相对湿度订正后,其与近地面ρ(PM_(2.5))的相关性显著提高,相关系数达到0.77;同时引入相对湿度、风速2个气象因子,AOD与近地面ρ(PM_(2.5))的相关系数升至0.79(n=145,P<0.01);同时引入相对湿度、风速和边界层高度3个气象因子,AOD与近地面ρ(PM_(2.5))的相关系数进一步升至0.80(n=145,P<0.01).模型反演表明,研究区域内ρ(PM_(2.5))年均值大于35μg/m3的面积高达334.49×104km2,占研究区域面积的83.2%,并且高污染地区与人口密度高度重合.分析表明,北京、天津、河北、山东及河南等典型重污染省、直辖市分别有96.30%、100%、78.16%、98.86%、100%面积的ρ(PM_(2.5))超标,分别约有99.97%、100%、96.41%、98.88%、100%人口生活在空气质量超标地区.

“十一五”电力行业二氧化硫总量控制的环境效益评估

截至2008年底,我国SO2排放总量(不包括港澳台的数据)由2005年的2549.4×104t降至2321.2×104t,已完成"十一五"总量控制目标的89.5%,其中电力行业SO2排放量比2005年降低约20%,已完成"十一五"电力行业SO2减排目标的80%.为定量评估我国"十一五"期间电力行业SO2减排取得的环境效益,利用ATMOS酸沉降模型分别对2005年和2008年电力行业SO2排放情景进行模拟.结果表明:通过电力行业SO2减排,2008年全国硫沉降量较2005年减少约86×104t,其中沉降到中国大陆的硫沉降量减少约52×104t,降幅达17%,平均每减排1tSO2约可减少0.2～0.3t的硫沉降.此外,硫沉降强度≥1.00t/km2区域的面积较2005年明显缩小,缩小面积约为62×104km2.

国内外空气质量模型研究进展

本文系统总结了国内外空气质量模型的发展历程及最新进展,分析不同时期、不同类别空气质量模型的基本特征及适用条件,重点介绍ISC3、AERMOD、ADMS、CALPUFF四个法规化中小尺度空气质量模型及NAQPMS、WRF-CHEM、CAMx、CMAQ四个综合型区域尺度空气质量模型的基本原理及典型特征,探讨空气质量模型在我国实践应用中存在的主要问题。最后分析我国建设法规化空气质量模型的必要性,并提出法规化模型建设的前置条件及核心内容。

“西电东送”贵州火电项目对区域PM_(10)污染的影响

以贵州省为中心的“西电东送”南部通道(20°N^33°N,97°E^118°E)为研究区域,分别对该区域2004(现状年)和2010年(规划年)的PM10污染情况进行模拟和预测.分析了该区域现状年与规划年2个时段的PM10污染空间分布特征,对比了原生和次生PM10的贡献,指出造成该区域PM10污染的主要原因.结果表明:研究区域内PM10污染主要由次生PM10造成,而次生PM10主要是由二氧化硫反应生成的硫酸盐颗粒物.因此,对于贵州火电规划项目而言,减轻区域PM10污染须减排二氧化硫.

中国气溶胶光学厚度时空演变特征分析

利用2005-2012年MODIS气溶胶产品分析了中国区域气溶胶光学厚度(aerosol optical depth,AOD)的变化趋势和空间分布特征。分析结果表明,与2005-2007三年均值相比,绝大部分省份2008-2010年期间AOD下降趋势非常明显,而在2011-2012年期间AOD又有所回升,但大部分地区2011-2012两年均值仍低于2005-2007三年均值,因此2005-2007年是我国气溶胶污染最严重的时期;从AOD的空间分布来看,气溶胶污染较重的地区主要集中在京津冀、长三角、华中、成渝等人口密集和工业发达地区;从典型城市AOD变化趋势来看,2005-2012年期间北京、石家庄、保定、邢台市AOD历年均值均明显高于全国平均值,京津冀城市群气溶胶污染异常严重。

福州市大气环境红线空间区划研究

环境红线划定是城市环境总体规划的核心内容,本研究以福州市城市环境总体规划为例,首次提出了大气环境红线的内涵,将大气环境红线分为源头布局敏感区、聚集敏感区及环境受体敏感区三类,并基于WRF/CALMET/CALPUFF模型首次建立了大气环境红线划定技术方法。福州市大气环境红线研究结果表明,源头布局敏感区主要集中在罗源县、中心城区和闽江沿岸地区,红线区面积约312km2,占全市域面积的2.61%左右;聚集敏感区主要集中在闽清县、中心城区至闽江上游沿江带,红线区面积约190km2,占全市域面积的1.59%左右;环境受体敏感区为各区县中心,以及市域内自然保护区、风景名胜区,红线区面积约185km2,占市域面积1.55%左右。大气环境红线总体特征表现为:源头布局红线区主要受到主导风向和风速大小影响,集中在城市上风向区域;聚集红线区主要受到地形条件影响,集中在城市山地、河谷等地势低洼、扩散条件差的区域;受体敏感区主要包括环境空气一类功能区及人口密集区。

中国高分辨率近地面NO_2浓度反演

通过分析2010年全国333个县级以上城市卫星遥感的NO2对流层年均柱浓度与地面实际观测浓度之间的相关性,发现两者具有一定的线性相关性(r=0.54,n=333),并建立了NO2"遥感柱浓度"与"地面观测浓度"之间的关联方程,通过该方程反演了中国0.125°分辨率近地面NO2污染分布特征。结果表明,全国近地面NO2浓度超过《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)要求的年均浓度二级标准(0.04 mg/m3)的区域约为5.95万平方千米,超标地区主要集中在华北平原、长三角地区、四川盆地和珠三角地区,这些地区NO2污染水平远高于333个城市的年平均值(0.028 mg/m3)。NO2污染极不平衡,以大中型城市为中心的区域污染特征显著。NO2人口加权浓度分析结果表明,NO2人口加权浓度高值区主要集中在能源消费量大、机动车保有量大及人口密集的地区,全国约5.7%的人口暴露在NO2超标区域。

城市环境总体规划中大气环境红线内涵及划定技术

城市环境总体规划是一项重大环境管理制度创新,目前全国已启动了24个城市的环境总体规划编制工作,其中划定环境红线是城市环境总体规划的核心内容。本文结合福州、宜昌、平潭等城市环境总体规划编制实践,首次提出了大气环境红线的技术框架,将大气环境红线划分为源头布局敏感区、污染易聚集区及敏感的环境受体三类,并创新性建立了大气环境红线划定技术方法,初步构建了适用于城市环境总体规划的空间规划技术体系。

《大气污染防治行动计划》实施环境效果模拟

本研究利用2010年污染源普查数据和MEIC排放清单建立全国大气污染物高时空分辨率排放清单,在此基础上利用2012年环境统计数据对其进行修订建立2012年全国大气污染物高时空分辨率排放清单;结合《大气污染防治行动计划》(以下简称《计划》)研究工作,测算了《计划》实施后在污染源综合治理、落后产能淘汰、能源结构调整方面对SO2、NOx、颗粒物、VOCs的减排量,同时对污染物新增量进行了预测,建立了《计划》实施后全国大气污染物高时空分辨率排放清单;利用CMAQ空气质量模型模拟分析了《计划》实施的空气质量改善效果。结果表明:《计划》实施后,将可以减少641万吨SO2、859万吨NOx、547万吨颗粒物(不含扬尘污染控制)、627万吨VOCs,全国、京津冀、长三角及珠三角区域PM2.5年均浓度将分别比2012年下降22.08%、33.99%、23.98%、24.04%。如果《计划》要求全部落实,可以实现空气质量改善目标。

中国煤炭消费对PM_(2.5)污染的影响研究

国务院颁布的《大气污染防治行动计划》明确提出制定国家煤炭消费总量中长期控制目标,到2017年,煤炭占能源消费总量比重降低到65%以下,然而煤炭消费对PM2.5污染的贡献到底多大,这是当前亟待研究的科学问题。为定量分析煤炭消费对我国PM2.5污染的影响,本研究首先计算了2012年煤炭消费产生的大气污染物排量,然后利用CAMx空气质量模型,分别采用组分分析法和情景模拟法两种方法研究了煤炭消费对全国PM2.5污染的影响。组分分析法研究表明,煤炭消费对全国PM2.5年均浓度的贡献率约为61%,其中煤炭直接燃烧、煤炭相关行业的贡献率分别约为37%、24%;情景模拟法研究表明,煤炭消费对全国PM2.5年均浓度的贡献率约为56%。因此,我国由于煤炭消费对全国PM2.5年均浓度的贡献率为56%61%。