北京建筑施工裸地时空变化及扬尘污染排放

近年来北京城市格局逐步调整,伴随城市扩张与功能疏解,大规模建设工程使建筑施工裸地广泛分布于城市内部,施工扬尘带来的颗粒物污染已经成为影响空气质量的重要因素.选取北京平原区为研究区域,遥感反演了2013~2017年的建筑施工裸地,并分析了其时空分布特征.结合地面颗粒物浓度进行相关性分析,探讨城市建筑施工裸地对空气质量的影响.在此基础上,估算北京平原区2013~2017年建筑施工裸地的扬尘排放量.结果表明,北京建筑施工裸地沿中心城区向四周辐射,呈现出环形的带状分布,以城乡结合部最为集中.2013~2017年建筑施工裸地面积呈现先减后增的变化趋势,2015年后重心向东南偏移,逐步呈现出不均衡的分布特征.建筑施工裸地面积与PM10呈正相关,23个地面自动监测站点的相关系数均在0.80以上.2017年北京平原区建筑施工裸地颗粒物排放量核算结果如下:TSP排放量为39.5×10~4t、PM10排放量为19.4×10~4t、PM_(2.5)排放量为4.0×10~4t.单元网格的建筑施工裸地颗粒物排放强度向两级化发展,建筑施工裸地的局部集中导致高污染单元网格排放强度进一步增大.以标准化的PM10网格排放量为依据,将北京平原区分为低污染排放区、较低污染排放区、中污染排放区、较高污染排放区及高污染排放区5个级别,分级管控可以更有效地减轻扬尘污染影响.     

西安市建筑施工扬尘排放的模型估算

作为我国大气污染治理重点区域汾渭平原的重点城市,西安正处于城市建设迅速发展阶段,建筑扬尘排放量大,极大地影响了西安的空气质量.本研究基于西安市建筑和市政施工工程的调查资料,结合两套由不同机构测量的我国北方典型城市排放因子,估算获得了西安市2017年建筑施工扬尘PM_(10)、PM_(2.5)的排放量及排放强度,构建了西安市区县级别建筑扬尘排放颗粒物清单,并分析其空间分布特征.结果表明:①引用中国环境科学研究院依据建筑扬尘产生类型测定的排放因子,估算获得2017年西安市建筑施工扬尘PM_(10)、PM_(2.5)排放总量分别为6.8×10~4、1.4×10~4 t,其中,作业施工扬尘排放量占总排放量的74%,风蚀扬尘占26%;②引用北京市环境保护科学研究院构建的建筑扬尘季节性排放因子,估算西安市建筑施工扬尘PM_(10)、PM_(2.5)排放总量分别为10.8×10~4、2.2×10~4 t,建筑扬尘排放量存在着明显的季节差异,夏季、秋季、冬季的扬尘排放量明显低于春季,但冬季略高于夏季、秋季;③综合两套排放计算结果表明,估算的建筑扬尘排放量存在50%的差异,西安2017年建筑扬尘PM_(10)排放量约为6.8×10~4～10.8×10~4 t,PM_(2.5)排放量约为1.4×10~4～2.2×10~4 t;④空间分布上,主城区建筑施工扬尘排放量大,约占总排放量的72%;主城区建筑施工扬尘排放强度高,约为郊区县的29倍.     

北京市建筑施工扬尘排放特征

颗粒物是北京市首要空气污染物,其排放控制是大气污染防治的重要内容,施工扬尘是北京市大气颗粒物的重要来源.由于人口增长及经济的发展,住宅及办公场地的需求不断增加,使得北京市房屋建筑施工面积居高不下,建筑施工扬尘污染受到越来越多的关注,但有关量化施工扬尘排放量及其对北京市空气污染贡献的研究相对较少.本文建立一套建筑施工扬尘排放量的估算方法,采用本地化排放因子估算了北京市2000~2015年建筑施工扬尘排放量,识别施工扬尘的排放特征和规律,并定量了排放量的不确定性范围.采用WRF/CMAQ模式系统模拟量化建筑施工扬尘对空气质量的影响,提出施工扬尘污染控制对策和建议,为环境决策提供参考.结果表明,多年来北京市建筑施工扬尘排放量呈波浪式上升,近年来施工面积有所回落,但仍处于高位,颗粒物排放量仍然较大,需要引起足够的重视;在时间分布上,夏季和秋季的施工扬尘排放量较大,在空间分布上,施工扬尘主要集中在城市功能拓展区和近郊区,与人类活动的外延和城镇化的逐步向外发展有关.建筑施工扬尘对全市环境空气中PM_(10)和PM2.5浓度贡献可达31.3μg·m~(-3)和9.6μg·m~(-3).通过污染控制情景设置和分析,本研究认为要使2030年施工扬尘排放得到较好地削减,应执行更加严格的绿色施工管理规程和加强施工环境监管.     

呼和浩特市工业料堆扬尘排放清单研究

颗粒物污染是影响中国城市空气质量的首要因素。工业料堆扬尘是城市大气颗粒物污染的主要来源之一。本文通过对呼和浩特市建成区内典型行业风蚀、作业及交通运输扬尘进行采样分析,应用美国AP-42提供的模型,以2006年作为基准年,建立了呼和浩特市工业料堆排放清单。研究结果表明:呼和浩特市建成区内工业料堆扬尘排放量为TSP:5 305 t/a,PM10:1 012 t/a,PM2.5:267 t/a。从空间分布看玉泉区工业料堆扬尘排放量最大,其次是赛罕区。行业分布上排放最大的行业是建材工业,其次是电力热力工业,最少的是化工工业。在各行业类别的工业料堆排放量中,交通运输扬尘排放量是最大的。     

呼和浩特交通扬尘排放清单研究

颗粒物污染是影响中国城市空气质量的首要因素,交通扬尘是城市大气颗粒物污染的主要来源之一,排放清单及排放特征研究是进行环境影响分析、控制措施成本效益分析、控制方案制定以及进行环境管理的基础。本文对呼和浩特城区典型道路路面尘负荷进行采样分析,现场调研不同类型道路车流量和车辆构成,应用AP-42排放因子计算典型道路交通扬尘排放因子,建立了基于G IS的排放清单数据库。结果显示:胡同的PM10排放因子最大,其次分别为环城路、支路、次干道和主干道;环城路的PM10排放强度最大,其次为主干道、次干道、支路和胡同;基准年2006年呼和浩特城区交通扬尘PM10排放量为22 715 t;从空间分布看,环城路以内网格排放源强较高,中心城区排放强度最大。     

北京平原区城乡结合部燃煤散烧及污染物排放量估算

利用2013年秋季(8─10月)多景镶嵌的高分辨率遥感卫星数据,解译得到2013年北京市平原区居住平房的空间分布及面积,并结合典型区实地调查,细化平房面积. 在此基础上,利用调查统计数据(包括平房面积、散煤与蜂窝煤用量等指标)估算了居住平房区散煤和蜂窝煤用量,并结合相关文献调研的无烟煤排放因子,测算北京平原区平房燃煤PM、SO₂、NO_x、PAHs、BC(黑碳)和OC(有机碳)的排放量. 结果表明:2013年在北京城市发展新区,居住平房分布较为集中,并且燃煤总量最大,达到225.3×104 t,特别是房山、顺义和通州,三者均在3.5×105 t以上;在城市拓展区,居住平房密度相对较小,但燃煤总量相对较大,为79.4×104 t. 北京市平原区(不包括核心区)居住平房燃煤消耗共排放PM、SO₂、NO_x、BC、OC、PAHs分别为 4 882.1、14 200.0、7 614.9、18.0、132.3和0.5 t. 位于北京西南、东南部的房山、大兴和通州等地大气污染排放水平较高,其中房山区的PM和NO_x排放量最高,分别达到760.5和1 162.6 t. 针对城市发展新区和生态涵养区每年高达3.0×106 t的高用煤量和3 000 t以上颗粒物的高排放量,应加快煤改气和集中供热建设,进一步推广清洁能源.      

北京市平原区裸露地风蚀扬尘排放量

以北京市平原区为研究对象,基于美国国家航空航天局（NASA）的陆地卫星（Landsat系列）遥感资料,设计算法批量提取裸露地信息,并结合通用扬尘排放模型,计算估计北京市平原区的裸露地风蚀扬尘源中PM₁₀、PM_2.5的排放系数及年排放量,建立了北京市各区的裸露地风蚀扬尘排放清单.研究表明,1987~2016年间北京市平原区裸露地面积减小了约600km²;风蚀扬尘最严重的地区为大兴区,其次为通州区;以气候年均值为参数计算获得,2016年北京平原区裸露地由于风蚀扬尘效应产生的PM₁₀年排放量为7591.7t,这一排放量与前人研究估算的北京裸地风蚀扬尘PM₁₀排放量较为接近.在此基础上,进一步引入月和季度尺度气候参数,并对模型进行改进,探讨了逐月和季度累计的扬尘排放结果.进一步的研究表明：北京市平原区裸露地面积具有显著季节变化特征,2月裸露地面积最大,可达4500km²,8月最小为500km²;基于月气候参数和季度气候参数结合每月卫星资料反演获得的裸地面积估算,逐月累计的PM₁₀年排放量可达55175t,分季度累计PM₁₀年排放量为39294t.这说明当前常采用的裸地扬尘估算方法,由于扬尘排放模型的气候参数采用年均值,忽视了风蚀过程的季节差异,将会导致裸地风蚀扬尘的极大低估.     

我国钢铁工业一次颗粒物排放量估算

针对我国钢铁工业生产工艺以及颗粒物控制技术的分类,建立了一个细化到排放节点的自下而上的颗粒物排放模型.结合我国钢铁工业各地区活动水平以及颗粒物控制技术分布的历史变化趋势分析,利用此模型计算了2006—2012年我国钢铁工业一次颗粒物的排放系数和排放量.模型计算结果显示,2006年以来,我国钢铁工业颗粒物控制水平不断提高,PM_(2.5)、PM_(2.5)~10和PM10的排放系数分别降低了21.2%、19.3%和19.0%.钢铁工业一次颗粒物排放量在2006—2011年间持续增长,2011年TSP排放量为602×104t,PM10排放量为200×104t,PM_(2.5)排放量为124×104t;2012年排放量出现下降,TSP排放量为561×104t,PM10排放量为187×104t,PM_(2.5)排放量为116×104t.2012年我国钢铁工业一次PM_(2.5)排放量中的有组织排放占39.5%,无组织排放占60.5%;除加严有组织源管控之外,减少颗粒物无组织排放,对于钢铁工业颗粒物排放控制也非常重要.我国钢铁工业颗粒物排放量分布不均衡,河北、山东、江苏、辽宁、山西5个省的排放超过全国总排放的50%.     

北京机动车尾气排放特征研究

近年来随着机动车保有量的快速增加,北京市机动车排放污染受到越来越多的关注。本研究应用COPERTⅣ模型计算了北京不同类型机动车排放因子,根据保有量和年均行驶里程等基础数据计算了2009年机动车尾气污染物排放量;调查了北京典型道路车流量和车辆运行速度等参数,计算机动车尾气排放强度,得出了典型道路不同污染物的综合排放因子;应用COPERTⅣ模型分析了车速对不同污染物排放的影响,将基于G IS的机动车活动强度、行驶速度和排放因子结合在一起,得到了北京机动车尾气排放网格分布清单。结果表明:CO排放量为71.58×104t,HC排放量为7.95×104t,NOx排放量为8.77×104t,PM排放量为0.38×104t。北京城区高峰小时CO排放量为143.9 t/h,HC排放量为18.6 t/h,NOx排放量为12.5/h,PM10排放量为1.14 t/h。     

深圳市裸土地扬尘污染治理成效与提升对策

基于深圳市卫星遥感影像数据,采用卫星遥感解译技术,结合现场核查手段,对深圳市裸土地扬尘污染治理成效进行调查分析,并采用环保部《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南》推荐的估算方法,对深圳市裸土地扬尘源颗粒物排放量进行估算。结果表明:2018年底深圳市裸土地总面积为45.8 km~2,同比下降了29.2 km~2,各区裸土地面积均呈现不同程度的下降,深圳市裸土地主要分布于西部和东北部;2018年深圳市裸土地扬尘源PM_(10)和PM_(2.5)排放量分别为8202.2t/a和2723.2t/a,同比下降率均达到38.9%;裸土地扬尘污染治理工作成效明显,但仍存在一定的问题。针对深圳市裸土地扬尘污染治理中存在的问题提出对策和措施。     

城市道路行道树树池裸地扬尘排放特征

本研究以北京市西城区为例,研究城市道路行道树树池裸地(以下简称树池裸地)扬尘排放特征.利用GIS技术获取西城区分道路类型里程空间分布,对展览路街道树池裸地进行全口径调查,得到西城区道路树池裸地活动水平,采用便携式风洞(PI-SWERL)实测各种道路树池裸地扬尘PM2.5排放因子,估算西城区2016年树池裸地扬尘排放清单.结果表明:(1)快速路辅路、主干路、次干路和街坊路单位面积树池裸地扬尘PM2.5年排放因子分别为47.9、7.9、14.9和29.9 g·(m2·a)-1,2016年降水过程对树池裸地PM2.5排放因子的削减率为30.3%;(2)快速路辅路、主干路、次干路、支路和街坊路单位里程树池裸地扬尘PM2.5年排放因子分别为2.57、2.33、4.04、7.31和5.44 kg·(km·a)-1,支路是街坊路、次干路、快速路辅路和主干路的1.3、1.8、2.8和3.1倍,以次干路为例,冬季排放因子分别是春夏秋季的1.3、7.3和8.7倍;(3)北京市西城区树池裸地全年PM2.5排放量为1.60 t·a-1,排放清单的不确定性范围为-143%~184%,冬季排放量为0.68 t·a-1,分别是春夏秋季的1.1、4.2和5.1倍,快速路辅路、主干路、次干路、支路和街坊路占总排放量的5.6%、8.7%、23.2%、4.1%和58.4%.建议尽快对全市树池裸地采取不影响树木生长的覆盖措施,减少风蚀扬尘排放.     

我国大气颗粒物来源及特征分析

我国大气颗粒物来源复杂,呈现大气复合型污染特征,对主要污染源进行识别和定量,是制定城市空气质量改善措施的基础。本研究总结了2000年以来我国近30个城市大气可吸入颗粒物PM10源解析研究,结果表明我国大气颗粒物PM10主要来自六类源:扬尘(土壤尘、道路尘、建筑尘);燃煤;工业排放;机动车排放;生物质燃烧;SO2、NOx、VOCs氧化产生的二次颗粒物。研究还表明,不同地区不同季节大气颗粒物主要来源和相对贡献存在差异。近年来随着大气颗粒物控制措施的实施,城市PM10污染状况已明显改善,大气细颗粒物PM2.5越来越受关注,在制定空气质量达标方案时,各类燃烧源和二次颗粒物的重要性将进一步上升。     

基于技术的水泥工业大气颗粒物排放清单

针对我国水泥工业的生产技术及生产过程中的大气颗粒物排放控制技术分类,建立了一个基于技术、自下而上的大气颗粒物排放模型.通过分析我国水泥工业不同生产工艺所占比重的历史变化趋势,以及不同时期水泥工业大气颗粒物控制标准的影响,利用此模型计算了1990-2004年全国水泥工业大气颗粒物的排放系数和排放量.我国水泥工业的大气颗粒物的排放系数由1990年的27.9 kg·t-1水泥下降至2004年的8.05 kg·t-1水泥;大气颗粒物排放量自1990年起逐年增加,于1997年达到最高值l 044×104t,其中PM10排放量为716 X 104 t,PM2 5排放量为436×104t;此后逐年降低,到2001年后又有缓慢增加.我国水泥工业大气颗粒物排放量的地理分布很不均衡,山东、广东、河北、江苏、浙江和河南的排放量超过了全国总排放量的50%.新型干法水泥生产线替代立窑生产线的进程以及2004年<水泥工业大气污染物排放标准>的颁布将很可能大幅降低我国水泥工业的大气颗粒物排放量,从而在很大程度上影响我国的大气颗粒物污染特征.     

基于监测统计的昆明PM_(2.5)主要来源与污染气象因素分析

统计了昆明市2013年全年每日PM2.5浓度和气象参数。分析表明昆明城区PM2.5的污染主要与气象条件和建筑施工扬尘两个重要因素有关,影响PM2.5的污染气象因素为气温、风速、雨量、湿度、气压等;大拆大建的施工扬尘,是昆明市PM2.5和空气污染的主要来源,其他则来源于工业排放、交通扬尘、汽车尾气排放。昆明市PM2.5的污染防治,应以建筑施工扬尘的污染防治为重点。     

基于监测统计的昆明PM2.5主要来源与污染气象因素分析

统计了昆明市2013年全年每日PM2.5浓度和气象参数。分析表明昆明城区PM2.5的污染主要与气象条件和建筑施工扬尘两个重要因素有关,影响PM2.5的污染气象因素为气温、风速、雨量、湿度、气压等;大拆大建的施工扬尘,是昆明市PM2.5和空气污染的主要来源,其他则来源于工业排放、交通扬尘、汽车尾气排放。昆明市PM2.5的污染防治,应以建筑施工扬尘的污染防治为重点。     

成都市铺装道路扬尘排放清单及空间分布特征研究

对成都市城区和郊区不同等级铺装道路共采集了96个道路扬尘样品,通过调研得到了不同等级道路车流量、平均车重和道路长度等有关活动水平数据,采用AP-42法估算该地区不同等级道路扬尘排放因子和排放量,并利用Arc GIS软件得到了道路扬尘PM10和PM2.5排放量的空间分布图。结果表明:成都市城区道路和郊区公路积尘负荷平均值分别为0.50,0.94 g/m2;郊区等外级公路的PM10和PM2.5的排放因子最大,分别为2.59,0.63 g/VKT,城区支路的PM10和PM2.5的排放因子最大,分别为1.15,0.28 g/VKT;基准年2012年道路扬尘PM10和PM2.5的排放总量分别为48 745.46,11 793.26 t。从空间分布看,中心城区每一网格道路扬尘PM10和PM2.5排放量最大,分别达到300,70 t以上。     

基于遥感监测的工地和裸地扬尘排放与管控

以北京市昌平区为研究对象,基于遥感监测并结合排放系数法,分析了工地和裸地扬尘源分布、扬尘排放特征和管控情况.结果表明,不同规模工地总面积相差不大,其中小型工地数量占绝对优势,大、中型工地防尘到位率高于小型工地.与工地相比裸地总面积大、数量多、单位面积小,管控难度相对更大,防尘到位率最低.北七家镇和沙河镇工地面积占全区工地总面积的40%,城市建设由回天地区向北发展.回天地区和与之相邻的沙河镇、北七家镇防尘到位率较高,百善镇、崔村镇及北部的三个山区镇防尘到位率较低.昌平区2021年工地和裸地扬尘TSP排放量分别为48285,2756t,裸地扬尘仅为施工扬尘的6%.与无管控措施的理论值相比,工地和裸地扬尘均减排了25%,其中回天地区工地和裸地扬尘管控成效优于其他地区.本研究将本地化排放模型和遥感解译综合应用于扬尘排放量估算,可以解决采用非本地化排放因子对排放量的低估问题,为促进工地和裸地扬尘测算本地化、提高时空精度和更新效率提供了一种思路.     

北京南口风口对中心城区空气质量的差异化影响与关联性分析

南口地区位于北京城区西北强风通过带,这里空气干燥,极易扬沙起尘,是对北京中心城区空气质量影响最大的上风口。特别是处于南口地区核心位置的马池口西部,不仅是各大沟口风带的交汇区,还是各种污染源群落的聚集区,这一区域的风口扬尘和污染排放成为北京城区空气颗粒物污染的重要来源。由于气候条件、地理环境以及下垫面等因素的不同,本地风口颗粒物污染与高原高空沙尘在输送方式、污染物成分和季节变化等方面有显著的不同。北京颗粒物污染浓度与西北风口冬春季节的大风天气具有显著的相关性,说明本地风口扬尘和污染排放对北京空气质量具有重要影响,亟需采取措施进行规划治理。     

京津冀地区高空间分辨率土壤扬尘清单构建及动态化方法

土壤扬尘是我国北方地区广泛存在的颗粒物污染来源,由于其分布广、数量大,活动水平获取困难,难以系统构建区域层面的高时空分辨率排放清单,不利于土壤扬尘源的影响评估与管控策略的制定.以2017年为基准年,通过对Landsat 8卫星的30 m分辨率遥感影像解译获取高空间分辨率的土壤扬尘源活动水平,结合空间差异化的土壤质地与气象资料,构建了京津冀地区2017年各季节高空间分辨率土壤扬尘排放清单,结合气象参数,将各季节清单结果合理分配至逐月,并与环境受体观测数据印证了结果的可靠性.结果表明:①京津冀地区土壤扬尘排放源面积比例呈冬季>春季>秋季>夏季的特征,分别为65%、59%、57%与33%.就全年平均而言,张家口市和承德市较高,分别为64%与58%;北京市和天津市较低,分别为42%与43%;其余城市差异不显著.②京津冀地区2017年土壤扬尘排放PM_2.5、PM₁₀和TSP分别为6.5×104、31.0×104和103.4×104 t.③季节尺度上,土壤扬尘排放量呈春季>冬季>秋季>夏季的特征;城市尺度上,邢台市、邯郸市、张家口市及承德市的全年排放较高,廊坊市和秦皇岛市全年排放较低.全年单位面积排放较高值出现在张家口市以及邯郸市和邢台市的西部地区.研究显示,京津冀土壤扬尘排放具有较大时空分布差异,逐月分配清单可为扬尘重点管控月份提供数据支撑,土壤扬尘清单较高的空间分辨率也为城市重点区域差异化管理提供基础.      

沈阳市夏秋季节大气细颗粒物元素浓度及分布特征

为获得沈阳市不同功能区细颗粒物元素的浓度和分布特征,于2007年8月21~9月6日,用安德森分级撞击式采样器在沈阳市4个采样点进行大气颗粒物分级采样,并用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对PM1中50种元素进行分析.通过富集因子和经验正交函数分析,讨论了沈阳市夏秋季节细颗粒物中元素的组成及来源.结果表明,沈阳市夏秋季节PM1浓度明显比冬季低,且低于广州、北京等国内城市的浓度,但比青藏高原冰川区的浓度高1个量级以上,也高于意大利热那亚和佛罗伦萨等城市.沈阳市不同功能区PM1的污染程度为铁西工业区>气象局商业居民区>科研所交通餐饮区>棋盘山风景区;富集因子和经验正交函数分析表明,除自然源外,各功能区污染来源有所不同,交通运输、道路扬尘、餐饮业和工业的排放均对PM1有重要贡献.