京津冀地区柴油移动燃烧源污染减排潜力预测

包含柴油车辆和柴油机械的柴油移动燃烧源是现阶段中国进一步持续改善空气质量的重点源。为探究京津冀地区柴油移动燃烧源的污染排放以及减排潜力,在估算2018年京津冀地区柴油车辆和柴油机械污染排放现状的基础上,设置基准情景和5种政策情景,预测2019—2030年不同情景下柴油燃烧源的污染排放趋势,对比分析不同地区、不同源的污染物减排潜力和不同减排措施对不同类型柴油燃烧源的减排效果。结果表明,京津冀地区2018年柴油燃烧源的CO、HC、NO_(x)和PM排放量分别为51.25、22.89、106.52和5.42万t。综合情景下,2030年CO、HC、NO_(x)和PM污染物排放量可分别比基准年减少52.03%、38.58%、71.88%和52.07%。淘汰高排放情景在短时间内的减排效果较好,而长期效果不佳,提升排放标准情景和推广新能源情景的减排潜力会逐年增加,对污染物有较好的减排作用,运输公转铁情景的减排潜力也较好,2030年能有效减少35.13%~45.81%的污染排放。综合情景下柴油车辆和柴油机械的最大减排潜力分别为91.55%和44.69%。此外,CO和NO_(x)的减排潜力主要来源于柴油车辆,而柴油机械对HC和PM的减排效果明显。与其他2个地区相比,天津市的污染减排效果较好,最大减排潜力为80.80%。分类型来看,柴油货车对污染物的减排贡献较大,尤其是重型货车。与工程机械相比,农业机械的污染减排贡献更大,尤其是联合收割机、农用水泵以及三轮车的减排贡献突出。研究结果可为制定柴油移动源的污染控制政策提供科学支持。

京津冀交通部门的碳排放及减排潜力预测研究

交通部门是除电力和工业部门之外能源消耗与碳排放第三大的重要产业。文章应用LEAP模型构建了京津冀交通部门(道路、铁路、航空、水路)的能源与环境排放模型,预测了2019-2060年不同情景下4类交通方式的能源消耗及CO_(2)排放状况,并对比分析了4个交通部门的减排潜力。结果表明,基准情景下交通部门CO_(2)排放呈明显上升趋势,预计2030年北京市、天津市和河北省排放量将分别增长61.7%、79.9%和56.8%,2060年将分别增长275.3%、229.7%和256.9%。综合情景下预计2030年北京市、天津市和河北省CO_(2)排放量相较于基准情景将分别减排62.8%、44.0%和65.8%,可达到2030年前碳达峰的目标;2060年CO_(2)排放量将分别减少97.3%、83.9%和94.6%。优化能源结构是最有效的碳减排手段,预计2060年CO_(2)排放将减少80%左右。

城市生态系统健康评价初探

采用生态系统健康的理论与方法来分析城市生态环境问题具有较强的理论意义和现实意义.着重探讨城市生态系统健康评价方法,提出完整的评价指标体系,建立模糊评价模型;并以广州市为例,北京、上海为参比城市,对3城市的生态系统健康状况进行了比较评价,明确广州市的生态系统健康状况及其制约因子,为广州城市生态规划提供可靠的背景状况和研究依据.

基于情景分析的北京市机动车污染排放控制研究

为了研究未来北京市机动车排放控制措施的减排效果,本文基于情景分析法,以2010年为基准年,通过设置3类控制措施情景,估算2011～2020年不同情景下北京市机动车常规污染物排放量,并在基准情景基础上,估算污染物减排量,分析控制措施对不同类型机动车的减排贡献.结果表明,尽管未来北京市机动车保有量会有较大增长,实施机动车排放控制措施仍可取得显著的减排效果.单一措施中,淘汰高排放车减排量最大.其中,淘汰轻型客车可有效减少CO的排放,减排贡献率为89.4%;淘汰重型客车可对NOx、HC和PM10达到有效削减,其贡献率分别为65.5%、55.8%、93.4%.实施新的排放标准对重型柴油车的排放也有明显控制效果,且4种污染物都能得到有效削减.综合实施各种措施的效果最为显著,2020年对CO、NOx、HC、PM10的削减效果分别达到46.4%、42.1%、8.6%和50.6%.

城市生态足迹计算与分析——以广州为例

生态足迹是近年来较为流行的定量测度人类对自然利用程度的新方法。生态足迹分析可定量反映城市人类活动对自然生态环境产生的压力和影响程度 ,为城市生态系统研究提供了新的思路和研究方向。本文以广州市为案例 ,估算 2 0 0 0年广州市的生态足迹 ,并分析了1 995～ 2 0 0 0年间广州生态足迹动态变化过程。结果表明 :2 0 0 0年广州市生态足迹为 2 5ha/人 ,当地生态承载力为 0 2ha/人 ,生态足迹是生态承载力的 1 2倍半 ;近 5年间万元GDP生态足迹逐年下降 ,但人均生态足迹略有上升。这说明广州市总体上经济发展方式正逐步由粗放型转变为集约型 ,但今后仍需注重提高其资源利用效率 ,提倡节约型的生产和生活消费模式 ,减少其生态足迹 ,逐步迈向生态城市 ,实现城市的可持续发展。

国内环境承载力研究进展

本文从环境承载力、区域环境承载力、环境要素承载力(特别是土地承载力 )三个方面阐述了环境承载力的概念、理论及定量化方法的研究现状 ,并在此基础上提出了对环境承载力研究的展望。

基于土地利用分析的区域生态风险评价——以北京市为例

以北京市为例,基于土地利用分析,采用了国内外较为认可的生态风险评价方法,从风险受体、风险源、暴露及生态易损性等几方面内容综合分析得出了城市生态风险值的大小,并做出相应的等级划分.在给出必要的不确定性分析的基础上,结合区域自身特点,提出了具体的生态风险管理对策.

北京城市生态安全评价研究

基于PSR(压力-状态-响应)模型构建城市生态安全评价指标体系,采用层次分析法确定各指标权重,对2001—2007年北京城市生态安全现状进行评价。结果表明,2001—2007年北京市处于"较不安全"状态,其主要影响因素为较大水资源压力和亟须改善的空气质量。评价结果与实际情况基本相符合,表明本研究建立的城市生态安全评价指标体系和评价方法可行。

城市可持续发展的生态学分析——以广州市为例

以广州市为案例 ,从城市生态学观点出发 ,通过对广州城市生态系统功能的辨识与评价 。

中国土地承载力计算方法研究综述

土地承载力是土地资源评价的重要指标。回顾总结了我国土地承载力计算方法研究进展 ,将目前的土地承载力的计算方法分为三类 :根据环境因子潜力结构计算土地生产潜力的方法 (包括环境因子逐段订正模型和气候因子综合模型 )、根据植被潜力结构计算土地生产潜力的方法和系统动力学方法 ,并讨论了各类方法的使用范围、优点及局限性。

生态系统健康效果——费用分析方法在广州城市生态规划中的应用

生态系统健康是应用生态学界近年来的研究热点和前沿,并且已被越来越多地应用到城市生态研究中。在广州城市生态规划研究中,尝试将生态系统健康评价方法应用到生态规划方案的评估与决策中。首先建立城市生态系统健康评价指标体系,然后对提出的生态规划方案进行费用效果分析,用以指导方案的选择与决策。在费用效果分析中,以方案所需投资作为费用,以方案实施后能促使城市生态系统达到的健康程度作为效果。本文采用5个要素,即活力、组织结构、恢复力、维持生态系统服务功能、对人类健康的影响等,来构建城市生态系统健康的评价指标体系。通过对这5个要素的进一步理解和分析,提出了初步的城市生态系统健康评价指标体系,包括12个类别,49个指标。为确保这些指标之间相互独立,搜集广州市1991-2000年间49个指标的样本数据进行主成分分析,筛选掉对总体贡献很小的指标,保留对总体贡献较大的指标,确定了最终的评价指标体系,同时也得出了各指标的权重。最后,通过测算规划方案中各类型的生态环境建设项目投资力度在变动±10%、±20%、±50%时,对生态系统健康状况改善的影响程度,以掌握各生态环境建设项目对于城市整体生态健康水平的重要性排序,为优先安排生态环境建设项目提供决策参考依据。

基于LEAP模型的京津冀地区道路交通节能减排情景预测

为了解决道路交通带来的能源消耗、温室气体及大气污染物排放问题,采用情景分析法,以京津冀地区为例,应用长期能源替代规划系统(LEAP)模型构建了京津冀地区道路交通部门的能源与环境排放模型,对不同情景下2015—2030年的能源消耗、CO_2及污染物的排放情况进行了预测分析.结果表明:京津冀地区各政策情景中,提高燃油经济性情景的节能效果明显,节能率为22.4%.高排放车的淘汰短期节能效果最佳,节能率为19.1%,但长期效果不明显.北京市新能源汽车推广情景的CO_2、NOx长期减排效果最佳,天津市、河北省提高燃料经济性情景的CO_2、CO、NOx、PM2.5减排效果最好.相对于基准情景,2030年综合情景下京津冀地区的节能率为37.1%,CO_2减排率可达到36.8%,其中对污染物CO、HC的减排效果最佳,减排率为45.7%、43.8%.

北京市交通扬尘对大气环境质量的影响

利用中尺度气象模式ARPS与空气质量模式Models-3/CMAQ的耦合模式,模拟2002年4个季节代表月份(1月、4月、8月和10月)北京市PM10浓度的时空分布。与监测数据对比分析表明,该耦合模式有很好的可靠性。设计了2种污染源情景方案,分析了北京市2002年4个季节代表月份交通扬尘对市区大气PM10的影响。结果表明,在4个代表月中,交通扬尘对北京市PM10的逐时贡献率波动较大,最高可达33%,最低为3%;交通扬尘对北京市大气PM10影响显著,4个月平均贡献率分别为16.73%、12.92%、18.56%和18.17%,平均贡献浓度分别为27.61μg/m3、32.80μg/m3、25.20μg/m3和24.40μg/m3。此外,依据模拟结果,结合交通扬尘污染特征与治理现状,提出了北京市交通扬尘的初步治理方案。

近周边电厂源对北京市采暖期间SO_2的贡献分析

应用中尺度气象模式(MM5)与区域多尺度空气质量模型(CAMx)的耦合模型系统,模拟研究了2005年采暖期间近北京地区电厂源排放对北京市空气质量的影响;采用SO2贡献来源识别技术筛选了对北京市空气质量影响大的区域电厂源.结果表明:近北京地区电厂源对北京市ρ(SO2)的影响从南到北呈递减趋势,其对北京城区、北京全市ρ(SO2)月均贡献值分别为6.97和6.40μg/m3;影响北京城区ρ(SO2)的电厂排放源主要来自张家口、唐山、天津、石家庄、廊坊和衡水等地区,占ρ(SO2)总贡献值的83.2%;为缓解北京采暖期间SO2污染压力,应首先控制和削减张家口、天津、唐山、石家庄地区SO2排放量大的电厂源.

SWAT模型在三峡库区流域非点源污染模拟的适用性研究

将SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型应用于库区大尺度流域的污染模拟研究,对其进行适用性评价及模拟应用分析。模型校验采用的是2002—2008年的水文月数据及水质水期数据,径流模拟效果最好,评价指标ENS（Nash-Suttclife Efficiency）均在0.9以上;泥沙模拟评价指标ENS在0.46~0.9;营养盐模拟评价指标ENS个别出现了〈0.36的情况,但总体模拟效果满足要求。应用SWAT模型对库区降水与地表产流、产沙、营养盐负荷进行了研究。结果表明：库区地表产流与降水的相关性趋势最好;地表产沙与产流、降水的总体趋势一致,但偶尔出现4、5月份地表产沙先于产流出现峰值的情况,这可能是由于春耕对地表扰动后又逢较强降水引起的水土流失;营养盐污染负荷尤其是TP的峰值趋势与地表产流相比,更接近地表产沙趋势。本文还对库区不同土地利用类型的污染负荷做了分析,得到各类土地利用类型的年均污染负荷总量排序及单位面积污染负荷,再次验证了SWAT模型在三峡库区流域的适用性。根据分析结果,库区耕地为非点源污染产出的主要源头,可将耕地耕种措施转变及土地利用类型转换作为库区非点源污染削减的重要手段。

基于SWAT模型的三峡库区大流域不同土地利用情景对非点源污染的影响研究

非点源污染对三峡库区流域的水环境污染起到主导作用。本文将SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型应用于库区大尺度流域的污染模拟研究中,以2005年土地利用现状为基准设定了6种土地利用情景,定量分析了不同土地利用措施对非点源污染的控制效果。首先采用三峡库区流域2002—2008年的水文、水质实测数据对建立的SWAT模型进行率定与验证,径流、泥沙、营养盐的评价指标ENS均达到令人满意的效果,表明SWAT模型应用于三峡库区流域是可行的。不同土地利用情景的非点源影响模拟结果表明,通过退耕还林措施将25°、15°、6°以上的耕地转化为林地可达到较好的非点源污染消减效果,考虑库区地处贫困山区,25°以上耕地退耕还林更为经济、可行;相同区域的草地转化为林地所产生的非点源污染要远远小于转化为耕地而产生的污染物,因此应严格控制自然植被退化为耕地的现象发生,否则会严重加剧库区污染状况;库区扩大林地范围的方案要有计划性、针对性,可在减少坡耕地的基础上进行,该措施能最大限度地减少库区非点源污染。本研究所得结论为政府科学合理的制定三峡库区流域非点源污染控制方案提供了重要科技支撑。

北京市施工扬尘污染与控制

为定量研究施工扬尘对北京市大气环境的影响并提出有效控制措施,应用中尺度气象模式ARPS和环境空气质量模式Models-3进行耦合,建立多层嵌套耦合模型系统.获取较详细的北京及周边污染源清单,并利用GIS系统对其进行空间网格化处理.在模型系统设计与污染源处理的基础上,对2002年1、4、8、10这4个月份的施工扬尘排放对空气质量的影响进行模拟研究.模拟结果显示,4个月份中施工扬尘对北京市PM_(10)空气污染的月均贡献率分别为8.82%、8.25%、12.14%和13.74%.在对污染控制现状进行调查研究的基础上提出了削减现有施工扬尘排放量的控制方案,实施后,北京市PM_(10)日均质量浓度值平均下降了8.48μg/m^3.

区域污染对北京市采暖期SO_2污染的影响分析

结合调查统计的2002年北京市及周边地区污染源排放资料,以GIS地理信息系统作为污染源数据库的可视化载体,利用美国EPA最新发展的区域空气质量模式Models-3/CMAQ,对2002年1月北京市SO2区域污染情况进行模拟,并在此基础上,研究区域污染对北京市采暖期SO2污染的影响。对比模拟结果和同期地面监测资料发现,两者具有较好的相关性,模式较好地反映了2002年1月北京市SO2污染的变化趋势。周边影响结果显示,2002年1月周边污染对北京市SO2月平均贡献率为9.8%,日均浓度超标(大于150μg/m3)天数内周边贡献平均为11.0%。采暖期北京SO2浓度周边地区贡献较少,主要来源于北京本地污染源。周边省市对北京SO2的月平均贡献率存在季节差异,分别为春22.3%、夏12.9%、秋17.2%、冬9.8%。但就总体而言,周边省市对北京市SO2浓度的贡献率普遍较低,这是因为SO2在大气中的生命周期较短,在长距离传输及扩散过程中不断发生化学转化,并通过干、湿沉降过程不断被清除。但考虑到周边省市SO2排放可能造成气溶胶粒子以及酸雨等二次污染问题,对北京市空气质量存在潜在危害,因此对外地源也应给予一定重视。

DNA-纳米金修饰玻碳电极用于水中甲醛的测定

利用纳米金的生物共容性和高电荷传递性能在玻碳电极表面构建纳米粒子生物活性界面，研究了DNA在其界面上对甲醛的电催化作用。通过电化学沉积方法制备了DNA-纳米金修饰的玻碳电极，并对该电极进行了形貌表征，发现平均直径为100nm的多面体纳米金均匀分布在电极表面。利用微分脉冲伏安法和安培法对甲醛进行了检测，优化了实验参数。结果表明：该修饰电极实现了对甲醛的灵敏测定，线性范围为1×10^-5～1×10^-3mol／L，检出限为1．0μmol／L。该电极表现出较好的稳定性，对实际水样的测定回收率为95％～103％.

基于SWAT模型的三峡库区流域污染物来源分析及重点控制区域识别

随着非点源污染逐步成为三峡库区流域污染的重要控制对象,将SWAT模型应用于三峡库区流域非点源模拟研究,以识别库区非点源污染来源关键区域.模型建立后采用2002—2008年水文、水质实测数据进行率定与验证,径流、泥沙、营养盐的评价指标ENS均达到令人满意的效果,表明SWAT模型应用于三峡库区流域是可行的.通过对三峡水库污染物的来源分析可知:三峡库区上游汇入为库区污染物的主要来源,贡献率平均为71.74%,库区流域非点源污染贡献率最高为33.03%,而库区点源污染贡献率较小,最高仅为4.17%.对库区单位面积污染负荷的模拟研究表明:三峡库区流域非点源污染物产生的关键区域主要集中在库区腹部,即小江、大宁河、汤溪河等支流流域.