不同排放控制策略的城市减污降碳协同效应及空气质量改善研究

减污降碳协同增效是我国促进经济社会发展全面绿色转型的重大战略举措,而城市重点排放源是碳和大气污染物排放的主要来源,因此探究重点排放源在不同控制策略下的城市减污降碳协同效应及空气质量改善效果具有重要意义。本文以湖南省湘潭市重点排放源为研究对象,并设置了8种不同排放控制策略情景,基于LEAP模型量化评估各控制策略的减污降碳协同效应;在此基础上,通过RSM-VAT系统模拟评估各控制策略情景的空气质量(PM_(2.5))实时响应浓度及其改善效果。对湘潭市的实证研究结果表明:①在各排放控制策略情景中,产业结构调整和能源效率提升单一控制策略情景(S1和S3)及其组合控制策略情景(S5)的减污降碳协同效应较好,而能源结构优化及其组合控制策略情景的协同效应较弱。②各排放控制策略对碳减排总量的影响呈能源结构优化>能源效率提升>产业结构调整的特征,其减排率分别为18.3%、6.1%、4.5%;而对大气污染物减排当量的影响呈能源效率提升>能源结构优化>产业结构调整的特征,其减排率分别为8.3%、6.6%、3.6%。③各项重点排放源控制策略对城市目标年空气质量改善均具一定效应,且组合控制策略情景优于单一控制策略情景。研究显示,城市大气污染重点排放源控制策略的制定实施对减污降碳协同增效和空气质量改善均具有显著的推动作用。

基于LEAP模型的西安市交通污染物排放预测分析

为了探讨交通运输部门的低碳发展方向,基于LEAP(longrange energy alternatives planning system)模型建立西安市道路交通运输部门运输能源与环境模型,模拟2021—2050年不同情景下交通运输部门的能源需求、CO_(2)和污染物排放变化趋势以及减排潜力。结果表明,低碳情景(LC)下能源消耗和CO_(2)排放在2031年左右达到峰值,2050年相对基准情景(BAU)的削减率分别为32.62%、30.21%,对CO、NO_(x)、PM_(10)减排效果较好,相对BAU削减率分别为33.88%、36.27%、40.33%;各子情景中,运输结构调整情景(TSA)节能减排贡献最大,其次为绿色汽车情景(GC)和技术性节能情景(TES);要实现交通运输部门碳减排和污染物的排放控制,需调整交通结构,淘汰老旧车型和大力发展公共交通,并不断完善相应的基础设施,提高新能源汽车的市占率。

基于不确定性排放交易模型的空气质量管理

点源造成的空气污染已经引起普遍的关注。针对空气质量管理系统存在的多重不确定性与复杂性,基于污染物排放交易规划,研究开发了一个区间随机排放交易(ISET)模型,并应用于空气质量管理问题。开发的ISET模型整合了区间线性规划(ILP)和随机数学规划(SMP)方法,能够处理表示为离散区间数和概率密度函数的多重不确定性以及反映系统复杂性。通过将ISET模型应用到一个假设的空气质量管理案例中,模型应用结果表明:污染物排放交易规划能够实现系统总成本的最小化以及污染物排放速率限值在不同生产企业间的再分配;同时,能够帮助不同生产企业选择合适的污染物控制措施,确定合理的污染物处理量和超标排放量以及污染物排放速率限值分配量,最终生成有效的空气质量管理决策。

基于STIRPAT模型的浙江省交通碳排放影响因素研究

为掌握浙江省交通运输碳排放总量变化趋势及主要作用因素,本文基于IPCC碳排放测算法核算了2010年至2020年浙江省交通运输(不含航空)碳排放量变化趋势,从需求、经济、技术三个维度选取了货运周转量、铁水周转量占比、行业生产总值等6个参数,分别构建营运交通碳排放影响因素模型和非营运交通碳排放影响因素模型,分析结果表明:铁水周转量占比与营运交通碳排放量呈负相关,相关系数表明其具有显著的减排效应,持续推进大宗货物公转水将有效减少全省营运交通的碳排放量。

基于LMDI模型的内蒙古交通碳排放驱动因素分析

内蒙古交通运输当前亟待进入高质量发展阶段,绿色、低碳、可持续交通运输体系的构建和发展是必经之路。本文利用IPCC移动源碳排放测算方法中的“自上而下”法,对交通运输能源消耗对内蒙古交通运输碳排放进行测算,并通过构建对数平均迪氏指数分解(Logarithmic Mean Divisia Index,LMDI)模型对内蒙古交通运输碳排放驱动因素及其驱动效果进行定量分析,提出内蒙古交通运输低碳发展的相关建议。研究结果表明,内蒙古交通运输能源消耗产生的碳排放量总趋势是不断上升的,其间出现先增后减的波动增长阶段。能源消耗结构因素、交通运输发展水平因素对内蒙古交通运输碳排放的增长具有正向的驱动效应;能源消耗强度因素、交通运输强度因素、人口规模因素对内蒙古交通运输碳排放的增长具有负向的驱动效应。

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。

基于组合预测模型的交通碳排放量预测研究

为了构建交通碳排放量的预测模型与方法,以扬州交通碳排放量为研究对象,基于组合预测模型理论,通过赋予灰色Verhulst模型、Logistic模型、Gompertz模型不同权重系数建立最优组合预测模型。结果显示:组合预测模型的预测精度和可靠性明显高于单项预测模型,具有明显的优越性,能够较为准确地预测交通碳排放量。

基于改进ASIF模型的内河港口碳排放预测方法

针对港口碳排放量中长期预测影响因素复杂、预测精度低等问题,提出了基于改进ASIF方法的内河集装箱港口碳排放量核算模型,旨在量化主要因素对港口长期碳排放量的影响,为针对性制定碳中和策略提供依据。将港口集装箱吞吐量、设备结构、能耗强度、排放因子等作为港口碳排放量影响因素,考虑集装箱运输链中“多过程、多设备”的特点,改进了ASIF(activity-modal structure-energy intensity-emission factor)模型,可实现从宏观到微观层面的碳排放量预测。基于改进ASIF模型的解释变量建立情景预测指标体系,并以长江干线某集装箱港口为例,对其基准情景(business-as-usual,BAU)和低碳情景(low-carbon,LC)下的吞吐量、设备构成、运输结构等进行预测和设定,进而核算船舶航行、船舶停泊、岸桥、内集卡、场桥和外集卡的碳排放量。采用单因素实验方法分析不同低碳发展策略下的减排潜力,结果表明:与现有核算模型相比,使用改进的ASIF模型计算案例港口碳排放量,偏差在10%以内;案例港口这2种预测情景下,随着集装箱吞吐量持续增长,基准情景至2060年碳排放尚未达峰,低碳情景下到2055年左右实现碳达峰;船舶排放控制、港机能效提升、港口能源结构优化、集疏运结构优化均为有效的低碳发展策略,但效果依次降低;采用上述方法减排,将在2020—2060年间分别可实现约19万、17万、14.4万及1.1万t的累计碳减排。

空气质量模型研究进展综述

近年来空气质量模型研究快速发展,空气质量模型被广泛应用于空气质量预测、环境影响评价、环境规划与管理等领域,已成为开展大气环境污染控制研究的重要手段。系统回顾了国内外空气质量模型的发展历程,重点总结了中小尺度模型(AERMOD模型、ADMS模型和CALPUFF模型)、综合区域尺度模型(CMAx模型、CMAQ模型、NAQPMS模型和WRF-Chem模型)和全球尺度模型(MOZART模型和GEOS-Chem模型)的特点与应用,最后对未来空气质量模型研究的方向进行了展望。

面向碳减排的城市交通微观仿真模型优化研究

为评估交通管控策略的环境效益,提出有效融合微观交通仿真模型和微观车辆排放模型的方法。利用VISSIM平台构建案例微观交通仿真模型,提出基于轨迹数据的不同速度区间的加减速特征,应用K-means聚类方法划分4种驾驶行为,通过驾驶特性标定仿真模型全局参数,描述了参数总敏感度以及参数之间相互作用的敏感度。利用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)聚类分析并标定局部参数值,优化了参数标定流程。计算仿真轨迹工况,本地化MOVES(motor vehicle emission simulator)微观排放模型,得到交叉口不同流向和不同驾驶行为下的HC、CO、NO_(x)、CO_(2)排放。研究表明:仿真模型优化效果显著,所提方法可精确识别高排放的空间位置,解析排放与驾驶行为之间的联系。应用DBSCAN聚类分析参数寻优值有助于实现自动化标定流程,全局参数标定将速度分布χ^(2)误差由0.6327降至0.1306,加速度分布χ^(2)误差由0.1441降至0.0528,对于环境视角下仿真模型构建至关重要。

基于VAR模型的城市交通拥堵对碳排放的影响研究——以江苏省为例

为探究城市交通拥堵与交通碳排放的关系,构建并测度了江苏省2005~2020年城市交通拥堵和交通碳排放量指标,建立了VAR模型检验二者的关系。格兰杰因果检验结果显示:在10%的显著性水平下拒绝“交通拥堵指数不是碳排放量的格兰杰原因”的原假设,即交通拥堵是交通碳排放的格兰杰原因;脉冲响应分析结果显示,当受到交通拥堵的冲击时,碳排放的增长当期会从0降到负向最低点,接着从最低点上升至第2期最高点,后期小幅度波动并趋于平缓,表明交通拥堵在初期对碳排放的增长具有负效应,后期产生正效应并且趋于稳定,一定程度上表明交通拥堵能够加剧碳排放量的增长。针对如何缓解交通拥堵和碳排放提出了可行性的治理措施:优化道路设施和通行设置,加大道路管护力度和投入;限购燃油汽车,推广新能源汽车;大力发展AI智慧交通,依托新科技提高通行效率。

基于公交分担率的公共交通与空气质量协整关系分析

文章构建了公共交通与健康城市空气质量协整分析模型,定量分析了公共交通对城市空气质量的影响,:选取二氧化硫浓度年均值、公共交通全方式分担率为定量分析指标,建立向量误差修正模型,分析公共交通和空气质量的协整关系,,对公交全方式分担率和二氧化硫指标的长期均衡关系采用JJ检验法进行协整检验和格兰杰因果关系检验,结果显示二者之间存在长期均衡关系,公交全方式分担率是二氧化硫浓度年均值的格兰杰原因,而后者不是前者的格兰杰原因。

可达性对城市群多模式交通碳排放的空间异质性影响

当前,在交通行业碳减排存在巨大挑战以及未来中国城市群交通发展长远规划双重背景下,如何通过改善交通可达性提高居民出行效率和减少碳排放是亟待解决的关键问题之一。本文基于城际出行手机信令数据,从居民出行的角度提出城际多模式交通客运碳排放量方法,并采用梯度提升决策树(GBDT)模型及多尺度地理加权回归(MGWR)模型探讨可达性对区域碳排放量的空间异质性影响。以关中平原城市群为例进行验证,结果表明:城际公路客运碳排放量远大于铁路,呈现沿交通基础设施线路分布的特征;在整体区域范围内,可达性指标对碳排放水平具有一定的正向边际效应;MGWR能够刻画碳排放与可达性指标关系的空间异质性及尺度差异;经济潜能可达性、介数中心性及接近中心性对城际碳排放具有显著的正向空间异质性影响,但影响尺度不同;公路客运碳排放对介数中心性及接近中心性要素较为敏感,经济潜能对碳排放的影响较为平稳;铁路出行可达性的提升对中心城市的影响效应低于周边区县城市。

中国省域交通碳排放空间关联格局的驱动特征

利用我国2003~2020年省级交通碳排放数据,基于模体结构分析和指数随机图模型对中国交通碳排放空间关联网络的宏观格局、微观连通和驱动特征进行研究.结果表明,中国交通碳排放空间关联网络呈现周期波动特征,等级均衡化发展和核心虹吸的空间分布,演化出少核心—多半核心—边缘新格局,碳转移路径表现出明显的空间惰性与时间惯性以及区域集中性;经纪属性在推动跨区域交通协同减排的经济活动中发挥重要作用;内生网络的互惠性、连通性、集聚性对交通碳排放网络形成具有重要驱动作用,行为者属性中发出、接收、抑制、互惠的驱动关系明显,外部网络的影响具有明显的地理邻近效应,呈现出地理距离衰减规律特征.由此提出短期重大项目驱动,推动绿色交通转型联动;中期提升协同水平,加强跨区域交通碳减排协调机制;长期顶层零碳设计,工业化-产业化-市场化全面协同等政策建议.

北方寒冷地区交通碳排放驱动因素分析

北方地区气候寒冷,交通工具燃油效率低、车内加热需求增加及路面积雪结冰等复杂道路条件导致交通碳排放增加。因此,有必要针对寒冷地区的交通碳排放驱动因素进行分析,识别关键因素,并有针对性地降低碳排放。以典型北方寒冷地区黑龙江省为例,采用Tapio脱钩测度模型及GDIM因素分解法对2006—2021年黑龙江省交通行业碳排放驱动因素展开分析,分解得到8个驱动因素并发现其脱钩状态呈现“强脱钩-扩张负脱钩-强脱钩”,其中交通产值碳强度和单位交通行业产值的能耗促进脱钩,交通行业总产值和总周转量阻碍脱钩;另外交通行业总产值、能源消耗量对碳排放有较强的促进作用,交通产值碳强度和单位交通行业产值的能耗对碳排放有较强的抑制作用。

中国华东地区旅游交通碳排放测度与驱动因素分析

不同于以往旅游业是绿色环保产业的固有认识,旅游业中交通部分的碳减排也成为实现“双碳”目标的重要组成.基于华东地区六省一市面板数据,提出分时段的不同交通方式碳排放系数,采用“自下而上”替代式系数法准确测度了华东地区各省份的旅游交通碳排放量;构建了包括出行距离和旅游资源禀赋度的驱动因素研究框架,并运用两级LMDI加法分解模型分析了10个驱动因素的影响效应.结果表明:①2001−2021年华东地区的旅游交通碳排放年均增速为2.94%,大致可分为2001−2012年的快速增长阶段、2013−2015年的转型调整阶段、2016−2019年的稳步发展阶段、2020−2021年的剧烈下降阶段.②华东地区旅游交通碳排放总量呈现北高南低的特征,人均旅游交通碳排放量呈中间高、南北低的特征;江苏省为第一大旅游交通碳排放区域,碳排放总量达35978.82×10^(4)t.③旅游规模是首要正向驱动因素,能源效率是首要负向驱动因素;2011年前后10年驱动因素影响效应变化趋势也间接揭示了人民群众的旅游目标从单景点目标转向多元散点的变化趋势.研究显示,华东地区旅游交通碳减排应聚焦在游客出发地与旅游目的地之间以及在旅游目的地期间的全过程,通过结构优化、技术创新和区域协作等方式共同推进节能减排提效.

船只排放物对欧洲空气质量及酸性沉降造成的影响

一个名为"STOCHEM"的三维拉氏化学传输模型被用于描述2000年气候条件下国际海运活动产生的SO_2、NO_x、VOCs和CO排放造成的欧洲大西洋沿岸区域性酸性沉降和臭氧空气质量影响的状况。该模型得出的从西南海域到不列颠群岛和布列塔尼水域国际海运活动产生的硫沉降总量高达200mg/m^2·a。夏季国际海运活动对表层臭氧浓度的影响在爱尔兰、布列塔尼和葡萄牙高达约6ppb。在欧洲,海运活动产生的排放物是一种对酸性沉降和臭氧空气质量造成影响的外部因素,并且如果要在将来达到严格的沉降及空气质量目标,就需要采取一系列控制措施。

北京市能源利用对空气质量的影响分析和预测

为评价能源消耗对未来北京市空气质量的影响,以2000年为基准年,2008年为目标年,建立了北京市城八区能源利用相关的一次PM10、SO2和NOx的排放清单,采用空气质量模型,模拟城八区内各污染物浓度的时空分布,分析其排放和浓度分布特征及行业分担率,并预测2008年的空气质量.结果表明,对于能源消耗排放的一次PM10和SO2,工业排放对其浓度的贡献率在40%以上;机动车排放对NOx浓度的贡献率在65%左右;按照现行的政策和发展趋势,2008年北京市城八区的空气质量将有所好转,与能源利用相关的一次PM10、SO2和NO2在各监测点的年日均浓度分别约为25,50,51μg/m3.

城市空气质量达标规划编制中的关键技术及其案例应用

本文结合重庆市空气质量限期达标规划编制案例,介绍了城市空气质量达标规划编制中的几个关键技术及其具体应用,包括本地化污染源排放清单编制、污染物来源解析、污染物排放形势预测与减排潜力分析以及大气环境容量核算等。本地化污染源排放清单是城市空气质量达标规划编制的基础,针对现有污染源制定科学合理的减排方案是达标规划的核心内容。分析不同区域的污染物组分浓度特征、污染源贡献以及未来污染排放形势预测,有助于识别出制约未来空气质量达标的关键因素及污染源。基于污染源减排潜力和污染传输矩阵制定的污染源减排方案更具合理性和可行性,应用空气质量模型估算大气环境容量可为规划目标可达性提供依据。

交通排放量化模型的建立与仿真实现

面对日益凸显的交通排放问题,设计用于定量计算的交通排放模型是制定和实施各项治理措施的前提,而如何反应由交通特征的微观变化引起的排放变化是目前交通排放模型建立的核心。基于此,首先利用车辆比功率(VSP)变量搭建了交通特征数据与机动车排放间的关系,在建立VSP-Bin分布率、VSP-Bin污染物排放率和车型分布三个数据库的基础上,建立了从交通特征微观变化出发的交通排放量化模型。然后,通过对ArcGIS进行二次开发,搭建了交通排放动态仿真平台。最后,结合北京市西三环RTMS(Remote Traffic Microwave Sensor,远程交通微波传感器)交通流量和浮动车速度数据对其及其周边主干路的交通排放进行动态的量化仿真和分析,为整个北京路网交通排放的量化仿真及节能减排政策的选择打下坚实的基础。