南方林区2000～2016年林火释放污染物动态变化研究

以南方林区为研究区域,基于林业统计年鉴和MODIS卫星火点数据,结合相关文献中不同林型各类污染物的排放因子数据,估算2000～2016年间研究区域各省森林生物质燃烧及污染物排放总量,并分析其时空变化情况.结果表明,南方林区森林火灾总体呈先升后降的趋势,林火空间分布较为分散.2000～2016年南方林区森林生物质燃烧总量4.79×104kt.其中,温带常绿针叶林、温带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林、热带常绿阔叶林和灌木的燃烧比例分别为65.24%,17.45%,1.55%,1.10%和14.66%.CO、 CO_2、 NO_x、 CH_4、 VOCs和PM_(2.5)等主要污染物的排放总量均值依次为3.73×10~3,5.87×10~4,48.05,347.27,358.54和365.06kt.此外,各类污染物的时空分布差异性明显:福建、广东、广西全省,海南西部,以及江西和湖南南部是各类污染物网格排放高值区;江西和湖北各类污染物的排放呈显著下降,福建NO_x、VOCs和PM_(2.5),以及广东CH_4和VOCs下降趋势显著,其余省份各类污染物排放下降但不显著.林火释放污染物占工业粉尘比例呈波动性上升,表明该地区森林火灾对大气环境的影响程度逐渐增加.

吉林省西部地区生态脆弱性的动态评价

以吉林省西部为研究区域,选择人均GDP、人口密度、年末实有耕地面积、土地利用类型、年平均降水量、年平均相对湿度、年平均温度、坡度、高程、植被覆盖度10个指标,通过因子分析,构建了生态脆弱性评价体系,并基于主成分分析法对2000年、2006年、2012年吉林省西部地区生态脆弱性进行了综合定量评价并分级,最后对生态脆弱性的空间分布和动态变化进行了分析。结果表明:研究区2000年、2006年、2012年生态脆弱性指数平均值分别为0.600±0.129,0.531 9±0.111,0.506±0.118,整体处于中度脆弱水平。2000—2012年吉林省西部地区整体生态脆弱性综合指数呈不断下降趋势,说明研究区的整体生态环境呈逐渐好转趋势。吉林省西部地区生态脆弱性呈西高东低的空间分布规律。此外,2000—2012年,研究区生态脆弱度主要受气候因素和人为活动共同影响。

福建西部地区林火发生格局及驱动因子分析

福建省西部地区森林覆盖率高,且是中国的林火高发区之一,但关于该地区的林火发生格局和预测预报的研究还不完善。以2000—2010年福建林火数据为基础,运用Ripley's K-function和逻辑斯蒂回归模型,综合考虑地形、气象条件、植被条件及人口密度4类因素,对福建西部地区林火分布格局及主要影响因子进行综合分析并建立预测模型。结果表明:福建西部地区2000—2010年间林火发生主要为聚集分布;海拔、日平均气温、日平均相对湿度、日降水、植被覆盖度、人口密度6个因子是福建西部地区林火发生的主要驱动因子;模型预测准确率接近70%且模型内自变量均显著。林火风险概率和火险等级显示,福建西部地区林火发生主要集中在西北部和中部地区。

中国亚热带地区2005～2014年秸秆露天燃烧排放污染物

通过室内模拟试验,测量中国亚热带地区水稻、小麦、豆类、油菜、玉米和棉花中CO、CO_2、NO_x、C_xH_y和PM_(2.5)的排放因子,并基于统计年鉴计算出的研究区域农作物秸秆产量和露天燃烧量,对亚热带地区8个省分2005-2014年间秸秆露天燃烧各类污染物的排放总量进行估算,并分析其时空变化趋势.结果表明,农作物秸秆燃烧时CO、CO_2、NO_x、C_xH_y和PM_(2.5)的平均排放因子分别为159.55,1234.96,1.88,31.27,7.62g/kg.其中,各污染物平均排放因子最高的农作物依次是棉花(172.40g/kg)、豆类(1348.77g/kg)、油菜(4.08g/kg)、水稻(66.78g/kg)和豆类(10.15g/kg).2005-2014年,我国亚热带地区农作物秸秆产量和露天燃烧总量分别为1221.281Mt和261.729Mt;CO、CO_2、NO_x、C_xH_y和PM_(2.5)的排放量分别为40890.56,324104.01,370.79,1429.36,1835.94kt.其中,水稻秸秆燃烧所排放NO_x占研究区域总排放量的60%左右,对其余污染物的贡献率均在75%以上;小麦和棉花对各类污染物的贡献程度均不足5%.此外,各污染物排放在时间和空间上的变化存在差异.浙江、福建和贵州污染物排放呈下降趋势,广东、广西、云南、湖南和江西呈上升趋势.

福建四种乔木树种燃烧释放污染物排放因子研究

福建位于我国亚热带地区,其林火发生频率高且强度低;导致大量污染物释放,对大气环境和森林生态系统产生不良影响。本研究通过自主设计的室内模拟实验,实测福建省杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)、桉树(Eucalyptus robusta)和樟树(Cinnamomum camphora)四种主要乔木树种不同器官(叶和枝)燃烧时CO、CO_2、NO_x、C_xH_y和PM2.5等污染物的排放因子,并分析不同树种及不同器官之间污染物排放强度的差异性。结果表明,不同乔木树种的不同器官在燃烧时释放各污染物的平均排放因子范围分别为:CO为102.88~116.10 g/kg;CO_2为814.50~1 212.57 g/kg;NO_x为0.52~3.47 g/kg;C_xH_y为20.84~61.87 g/kg;PM2.5为5.34~14.61g/kg。此外,不同树种枝的排放因子之间也存在显著性差异。其中桉树枝燃烧释放的含碳气体排放因子显著高于其它树种,而马尾松枝燃烧时释放的氮氧化物和PM2.5排放因子最高。阔叶树的枝和叶燃烧时释放的CO显著高于针叶树,而PM2.5的排放则显著低于针叶树。研究揭示了福建主要乔木树种不同器官的燃烧释放污染物特性,为区域生态环境评价提供依据。

华南农产品主产区2005—2014年秸秆露天燃烧污染物排放估算及时空分布

为了解华南农产品主产区秸秆露天燃烧大气污染物排放情况,通过室内模拟试验,实测该地区水稻、小麦、豆类、油菜、玉米、棉花和花生秸秆CO、CO_2、NO_x、C_xH_y和PM2.5的排放因子,并基于统计年鉴计算出的研究区域农作物秸秆产量和露天燃烧量,对华南主产区4省2005—2014年间秸秆露天燃烧各类污染物的排放总量进行估算,并分析其时空动态变化。结果表明:不同农作物秸秆燃烧时CO、CO_2、NO_x、C_xH_y和PM2.5的平均排放因子分别为165.32、1 231.76、1.94、38.47 g·kg^(-1)和7.54 g·kg^(-1)。2005—2014年,华南农产品主产区农作物秸秆产量范围59.361(福建)~185.890 Mt(云南);秸秆燃烧量范围13.629(福建)~41.902 Mt(广东);CO、CO_2、NO_x、C_xH_y和PM2.5的排放总量分别为18 926.32、149 866.73、153.13、6 467.09 kt和870.33 kt。水稻是研究区域大气污染物的主要来源,对各类污染物贡献率为61.16%~84.83%。研究区域污染物时空分布结果显示,广东全省、广西中部和云南东部是大气污染物单位网格排放高值区,福建全省污染物排放较低且分散。研究区域各省不同污染物排放在时间上的变化存在差异。福建污染物排放呈下降趋势,广东、广西、云南呈上升趋势。

2005-2014年内蒙古草地火灾排放污染物的时空格局

火是生态系统重要干扰因子并对大气环境和人类健康有显著影响。该研究基于2005-2014年内蒙古地区MODIS遥感卫星火点数据,结合畜牧业统计年鉴,估算各区域草地火燃烧生物量,运用排放因子法、核密度法和克里金插值法,估算10年间内蒙古地区草原排放污染物总量及时空分布。研究结果显示,内蒙古地区草地生物质密度存在显著差异,由东北到西南呈递减趋势。此外,内蒙古地区草地火时空分布不均匀:草地火年变化呈阶梯式上升趋势,月变化呈双峰分布,火灾多集中3-4月和9-10月;空间上,火点密度从东北向西南逐渐递减。呼伦贝尔、兴安盟、通辽、赤峰、锡林郭勒盟、乌兰察布、包头、呼和浩特、巴彦淖尔、鄂尔多斯、乌海和阿拉善盟分别占区域总火灾次数的48.1%、7.4%、2.8%、1.9%、8.3%、3.8%、4.3%、1.2%、1.0%、20.6%、0.3%和0.3%。内蒙古地区草地火灾排放污染物CO_2、CO、NO_X、CH_4、VOC_S、PM_(2.5)、OC和EC总量分别为:658.31kt、39.09kt、846.18t、1.22kt、1.87kt、2.49kt、1.65kt和197.96t。此外,各污染物排放在时间和空间上不均衡,且与草地火密度的时空分布密切相关。该文通过对内蒙古地区草原火释放污染物的时空变化研究,为深入揭示草原火对区域环境的影响提供数据支持。

福建省4种主要乔木枝叶燃烧含碳物质排放特性分析

森林可燃物燃烧释放的大量含碳物质对大气环境和生态系统碳平衡具有重要影响,揭示森林可燃物燃烧的含碳物质排放特性具有重要的科学意义.运用自主设计的生物质燃烧系统,模拟福建省4种主要乔木树种——马尾松、杉木、樟树、桉树的枝、叶燃烧,分析其在不同燃烧状态(阴燃、明燃)下含碳气体(CO、CO2、CxHy)和PM2.5的排放因子(分别以EFCO2、EFCO、EFCx Hy、EFPM2.5表示)及PM2.5中的碳质组分之间的差异性.结果表明,马尾松、杉木、樟树、桉树燃烧排放的含碳气体、PM2.5的排放因子及PM2.5的碳质组分在不同燃烧状态下差异较大,阴燃时EFCO2、EFCO、EFCx Hy、EFPM2.5平均值在分别为(1 400.7±76.5)(297.6±16.2)(25.2±3.9)(23.9±4.3)g/kg,明燃时分别为(1 582.8±73.2)(253.6±16.1)(17.2±3.7)(8.4±2.8)g/kg,除CO2外其他多为阴燃显著高于明燃.针叶树种(杉木、马尾松)枝、叶在阴燃时EFPM2.5高于阔叶树种(樟树、桉树),而明燃时差异相对较小.PM2.5中OC(有机碳)、EC(元素碳)、TC(OC+EC)的质量分数阴燃时分别为45.6%、12.0%、57.6%,明燃时分别为42.9%、17.6%、60.5%.EFOC/EFPM2.5、EFEC/EFPM2.5、EFOC/EFEC在两种燃烧状态下具有不同的特征,其特征值可作为区分不同燃烧源或不同燃烧状态的指标;EFOC/EFPM2.5在明燃和阴燃时差异不大,平均值分别为0.49、0.46;EFEC/EFPM2.5明燃显著高于阴燃,平均值分别为0.18、0.12;4种乔木的枝、叶燃烧的EFOC/EFEC明燃低于阴燃,平均值分别为2.59和4.01.在两种燃烧状态下OC与PM2.5的排放因子均呈显著相关.研究显示,不同燃烧条件以及不同燃料燃烧对排放含碳物质具有显著影响.

世界三大湾区大气污染治理经验及对粤港澳大湾区的启示

粤港澳大湾区作为中国经济活力最强的区域之一,在持续高速发展的同时大气污染问题也不断凸显,对公众健康和生态环境产生巨大的威胁。世界三大湾区(旧金山湾区、纽约湾区和东京湾区)在发展过程中也经历过严重的空气污染(尤其是以臭氧(O_(3))为主的光化学污染)。其中,旧金山湾区O_(3)污染的主要原因是高排放和不利的气象条件的共同加持作用;纽约湾区主要面临由高能源消耗所引起的O_(3)和PM_(2.5)的复合污染;而东京湾区则是由经济高速发展所导致的光化学污染。面对当时严重的光化学污染,三大湾区在科学研究和技术研发的基础上,通过制定相关的政策法规和标准,协同降低O_(3)前体物(NOx和VOCs)的排放,从而有效解决了污染问题。相比于世界三大湾区,粤港澳大湾区当前的O_(3)污染仍然严峻。该文通过全面梳理三大湾区的空气污染治理措施和经验,对粤港澳大湾区的O_(3)污染治理提出以下几点建议:(1)完善大湾区O_(3)前体物精细化管控;(2)推动大湾区O_(3)前体物监测技术革新;(3)建立健全粤港澳三地跨境联防联控机制。该文通过分析世界三大湾区的空气污染成因、治理历程以及取得的经验,并在此基础上进一步总结了粤港澳大湾区空气质量管理的方法和经验,旨在推动建立具有中国特色的国际一流湾区空气质量管理体系。

基于ArcGIS的福建南部地区林火管理资源分布优化

研究基于逻辑斯蒂回归和Arc GIS,以2000—2010年该地区火点数据为基础,结合气候、植被、地形及人口和社会经济数据,对厦门、漳州和泉州等福建南部地区主要森林城市进行森林火险等级划分。在此基础上,应用不同方法对研究区域进行防火瞭望塔选址分析并加以比较,同时根据火险区划结果,综合考虑高火险区域、公路以及居民点的距离等因素进行林火扑救区规划,实现对研究区域森林火灾的管理区划。结果表明:高程、坡度、日最小相对湿度、距离铁路的距离、距离公路的距离、距离居民点的距离、日最高地表气温、日最低地表气温、日降水量、日照时数、日最高气温和GDP等12个因素与林火的发生存在显著相关,且模型的预测准确率达到74.0%。利用该模型进行火险等级区划,发现该地区高火险面积约占33.58%,且分布不均。防火瞭望塔选址的研究结果显示,传统方法、构建20 km×20 km网格和10 km×10 km网格,对于高火险区域的瞭望可见率分别为25.63%、42.25%和63.38%。利用层次分析法对林火扑救区划分的结果显示,到高火险地区距离、到公路距离和到居民点距离的权重分别为0.620、0.284和0.096,通过Arc GIS加权叠加得到相应的扑救区优化图。研究结果可为我国南方山地区域林火预防与管理工作提供一定的支持。

中国亚热带地区2000—2014年林火排放颗粒物时空动态变化

林火是森林生态系统重要干扰因子并对大气环境和人类健康有显著影响.该研究基于2000—2014年中国亚热带地区卫星火点数据,结合林业统计年鉴,估算各区域林火燃烧生物量,运用排放因子法,估算15年间中国亚热带地区林火排放颗粒物总量.研究结果表明,亚热带地区林火存在季节性差异,福建、广东、广西、湖南和江西林火主要集中在春、秋两季;贵州和云南林火主要集中在春季;浙江林火集中在春、夏两季.亚热带地区森林可燃物总燃烧量为333.92 Mt,污染物PM2.5、OC、EC和TC总量分别为:698.33、338.18、40.04和378.22 kt,此外,各污染物排放在时间和空间上不均衡,各污染物排放量多集中在云南南部和东南部,湖南、贵州和广东交汇处,广东东南部和福建中部等区域;PM2.5、OC、EC和TC在浙江、云南、贵州、湖南和江西呈显著增长趋势.林火释放PM2.5与工业粉尘的排放比变化趋势总体呈上升趋势,说明森林火灾导致的颗粒物排放对大气环境影响力呈逐年增长趋势.该文通过对中国亚热带地区林火释放污染物的时空变化研究,为深入揭示林火对区域环境的影响提供数据支持.

不同燃烧状态下农作物秸秆PM_(2.5)排放因子及主要成分分析

运用自主设计的生物质燃烧系统,对水稻、小麦、大豆、玉米、花生和油菜6种农作物秸秆采用不同燃烧状态(阴燃和明燃)进行实验室模拟燃烧,分析PM_(2.5)的排放因子及其碳质组分和水溶性离子之间的差异.研究结果表明,不同燃烧状态对秸秆PM_(2.5)的排放因子、碳质组分和水溶性离子的排放均具有显著影响.不同农作物秸秆PM_(2.5)排放因子范围在阴燃和明燃时分别是11.45~23.84 g·kg^(-1)和4.51~12.15 g·kg^(-1).有机碳(OC)、元素碳(EC)的排放因子范围阴燃时分别是5.03~11.04 g·kg^(-1)和0.94~2.70 g·kg^(-1),明燃时分别是1.55~6.02 g·kg^(-1)·kg^(-1)和1.04~2.11 g·kg^(-1),阴明燃具有显著差异且阴燃高于明燃.此外,OC/EC、OC/PM_(2.5)和EC/PM_(2.5)在不同燃烧状态均具有显著差别,可作为区分阴明燃的指标.PM_(2.5)中水溶性离子的主要组分阴燃时为K+(1.011 g·kg^(-1))、Cl^-(0.712 g·kg^(-1))、F^-(0.182 g·kg^(-1)g)和SO_4^(2-)(0.166 g·kg^(-1)),明燃时为K+(0.457 g·kg^(-1))、Cl^-(0.271 g·kg^(-1))、SO_4^(2-)(0.086 g·kg^(-1))和F^-(0.048 g·kg^(-1)),且阴燃条件更有利于离子的排放.此外,水溶性离子的相关性也因燃烧状态的不同而有较大的差异.