大气污染排放格局优化方法及案例

目前改善空气质量的方法包括末端治理、产业结构调整、能源结构调整以及交通结构调整等,鲜见大气排放空间格局优化的方法.因此,本研究团队基于自然环境、人体健康、污染物传输能力和气象扩散条件等多种因素,使用阈值、自然间断点分级和空间擦除等方法划定大气环境布局适宜区;并据此优化调整大气排放格局,实现空气质量改善;再以广东省为例,校验空气质量改善效益以及探讨大气环境分区对排放格局优化的引导应用.结果表明,广东省环境空气质量一类区面积占全省9%;人口密集区占3%;国控站点敏感区占15%;污染物积聚区占22%;大气环境布局适宜区占60%,主要分布在粤西.通过推动广东省非火电工业源移入大气环境布局适宜区,可以使全省PM_2.5平均改善4%,城市最大改善10%.排放格局优化是空气质量持续改善方法中的一种创新性辅助支撑技术,在实际应用中,可以结合能源与产业结构调整、污染控制技术提升和跨区域联合防控,综合制定最可行的空气质量改善方案.     

近20年来广东省农业面源污染负荷时空变化与来源分析

广东省农业面源污染负荷产生量大,对区域生态环境造成严重影响.采用清单分析法分析了近20年(1999～2019年)广东省农业面源污染负荷时空变化特征,探讨了农业面源污染的来源情况,并分析了农业生产投入强度、农业面源污染负荷和农业面源污染指标的关系.结果表明,近20年广东省农业面源污染总负荷下降6.08%,其中化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的污染负荷增幅分别为-11.88%、 4.99%和26.17%,耕地化肥和农药投入强度分别上升112.19%和60.38%.珠三角地区是广东省农业面源污染负荷最高的地区,其次分别是粤北、粤西和粤东地区.畜禽养殖是COD的主要来源,化肥和畜禽养殖是TN的主要来源,畜禽养殖和水产养殖是TP的主要来源,且水产养殖污染物排放占比呈现出明显上升趋势.不同区域的污染物来源存在一定差异,粤西、粤北和粤东地区COD和TP主要来源是畜禽养殖,TN的主要来源是化肥;珠三角地区水产养殖业成为TN和TP污染负荷的主要来源.广东省面源污染负荷总量下降主要源于城镇化水平的提高和农村人口比例减少.总体而言,广东省面源污染存在时间阶段性变化与空间差异,应当采取全面治理...     

广东省臭氧污染特征及其来源解析研究

使用广东省近年大范围长期连续臭氧观测数据分析了珠三角与广东省的臭氧污染特征,并使用NAQPMS模型研究了广东省与典型城市不同季节的臭氧来源情况.结果表明:2014—2016年广东省的臭氧污染局部在改善.珠三角的臭氧浓度水平总体高于粤东西北地区,广东省臭氧总体上呈现出珠三角中南部和粤东东部部分地区较高、粤西污染相对较轻的分布态势.广东省的臭氧夏秋季浓度较高,冬春季浓度较低.广东省臭氧主要来源于本地排放,夏季占比为57%,其余季节约占40%,臭氧的跨省输送特征明显.珠三角西南部春夏季臭氧本地贡献约为50%,但秋冬季仅占19%~28%.若要减轻广东的臭氧污染,建议实施臭氧消峰行动,即在夏秋季节严控珠三角地区的臭氧前体物排放,特别是珠三角中部广州、佛山与东莞等城市的排放要重点控制.同时,强化粤东西北地区与周边省份的协同减排.     

基于碳源汇模式系统Carbon Tracker的广东省近地层典型CO2过程模拟研究

利用瓦里关全球本底站和番禺气象局站地面观测的CO2浓度资料对改进的Carbon Tracker-2010(CT-2010)模式系统进行了验证.结果显示,CT-2010能较好地反映近地层CO2浓度的分布状况,在瓦里关地区,模拟值与观测值的决定系数(R2)为0.584,残差为4.49μmol·mol-1,相对误差为1.18%;在珠三角地区,上述3个参数值分别为0.430、13.89μmol·mol-1和3.63%.利用CT-2010模式对广东地区近地层典型CO2过程及其影响因素进行了模拟和分析研究.结果表明:在典型高、低浓度CO2过程中,以广州为中心的珠三角区域始终为CO2浓度高值区,从东北至西南方向的梅州、河源、广州、肇庆和云浮等区域存在明显的CO2聚集带.在典型高浓度CO2过程中,珠三角和粤北区域的CO2浓度上升最明显,而粤东和粤西地区的CO2浓度变化较小;在典型低浓度过程中,珠三角、粤北及粤东的CO2浓度波动明显小于过程前和过程后,而粤西地区的CO2浓度波动较大.这些变化主要是受到了风场、下垫面植被、相对湿度及气温等因子的显著影响.     

武定县大气环境和水环境空间管控研究

以武定县作为研究区域,开展了大气环境和水环境空间管控划定工作,明确了大气环境管控分区和水环境管控分区。划定结果表明,武定县大气环境优先保护区、重点管控区、一般管控区面积占国土面积比例分别为3. 6%、22. 41%和73. 99%;水环境优先保护区、重点管控区、一般管控区面积占国土面积比例分别为0. 6%、12. 62%和86. 78%。根据大气环境、水环境管控分区特点,有针对性的提出分区管控策略和产业布局调控建议,为武定县基于大气环境保护和水环境保护要求的产业布局和规模提供参考依据。     

基于卫星遥感的广东地区对流层二氧化碳时空变化特征

利用瓦里关全球本底站和番禺气象局地面观测的CO2浓度资料对SCIAMACHY反演得到的对流层CO2产品进行验证.结果显示:SCIAMACHY产品能较好地反映对流层CO2的分布状况,在珠三角地区反演和观测的残差为1.29×10-6,相关系数为0.69,可用于分析区域对流层CO2的时空分布特征.利用2003~2009年SCIAMACHY观测资料分析研究显示:广东地区对流层CO2柱浓度最高值出现在春季,最低值出现在夏季,浓度年均值和年增长率分别为384.84′10-6和1.53′10-6/a,大于全球和我国同期的观测结果;粤东、粤西、粤北和珠三角地区的浓度均在春、冬季显著高于夏季、秋季 ,相同季节内各区域之间的差异不显著;粤西地区CO2柱浓度的年增长率最高,为1.82′10-6/a,珠三角和粤东地区的年增长率相当,分别为1.65,1.64′10-6/a,粤北地区的年增长率最低,为1.61′10-6/a.     

广东省春节期间空气质量特征及预报方法研究

2017年春节期间广东省环境空气质量自动监测站的数据分析结果表明:春节假期广东省空气质量等级变化较大.除夕全省空气质量为良;初一,全省以良和轻度污染为主,粤东出现重度污染,粤西和粤北出现中度污染,可能与除夕夜烟花爆竹燃放有关;初二起,全省空气质量逐渐转为优良.首要污染物以PM2.5和O3为主.现有的NAQPMS和CMAQ空气质量预报模型在污染相对严重的初一表现较差,主要是因为数值模型未能考虑到烟花爆竹燃放等排放源的输入.     

粤东北地区秋季PM_(2.5)组分模拟与来源分析

珠三角是广东省传统的空气污染区,但随着全省实施空气质量新标准,发现粤东北地区空气污染也比较严重。通过对梅州PM_(2.5)浓度及组分的模拟与分析,发现秋季粤东北部PM_(2.5)中硫酸盐占比达17%,而铵盐与硝酸盐分别占7%和4%。元素碳(EC)占PM_(2.5)质量浓度的4%,一次有机气溶胶(POA)占13%,二次有机气溶胶(SOA)占比仅为2%,而其他物种则占了53%。梅州的二次污染并不严重,各组分占PM_(2.5)质量分数日际波动不明显。秋季粤东北PM_(2.5)主要由本地排放贡献,大部分时候本地排放贡献大于80%,广东省其他城市的贡献接近0,而外省的贡献一般低于20%,个别时候可接近30%,要减轻粤东北部的污染应主要以控制本地一次细颗粒物的排放为主。     

地方传真

珠三角空气质量持续改善香港特区政府环境保护署日前与广东省环保厅共同发布粤港珠江三角洲区域空气监控网络2012年的监测结果报告。数值显示,监控网络自2006年启动至今,区内多种空气污染物浓度均已明显下降,反映珠三角区域的空气质量近年持续改善。与2006年相比,监控网络在2012年录得的二氧化硫、二氧化氮及可吸入颗粒物的年均值分别下降62%、17%和24%,     

宜昌市大气环境红线研究

本文通过WRF-CALMET气象模式模拟分析了宜昌市2011年1、4、7、10四个典型月份1km分辨率气象场,利用CALPUFF空气质量模型识别了大气环境布局敏感区、聚集脆弱区、受体重要区。基于源头敏感区、聚集脆弱区及受体重要区划定宜昌市大气环境红线。结果表明,宜昌市大气环境红线区主要包括城区及各区县的上风向等地区,三峡库区沿岸等不易扩散地区,中心城区、各区县建成区等人口聚集区、森林公园、自然保护区、风景名胜区等大气环境一类功能区,大气环境红线区面积共计3537.59km2,占市域面积比例16.65%。     

2006~2020年广东省大气甲醛排放演变特征

大气甲醛（HCHO）是臭氧（O₃）和细颗粒物（PM_2.5）二次组分的关键前体物,在大气光化学反应和二次污染形成过程中扮演着重要角色,并存在致癌性.然而,当前对大气HCHO排放来源认识存在不足,制约了二次污染形成机制研究和污染防控策略制定.采用排放因子和成分谱结合方法,建立2006~2020年广东省HCHO排放趋势清单,识别了广东省主要HCHO排放来源和排放时空演变特征.结果表明,2006~2020年期间广东省HCHO排放量在3.9~5.6万t区间波动,整体呈现极微弱的下降趋势;生物质燃烧源是广东省重要HCHO排放源,而受到管控措施的显著影响,其排放量占比从2006年的58%降至2020年的27%;溶剂使用源的HCHO排放则逐渐突显,2020年占比增长至28%,并成为广东省首要排放源,其中塑料制品和沥青铺路是主要贡献行业.移动源中以柴油作为燃料的工程机械和货车也是HCHO重要排放来源;虽然珠三角和非珠三角地区对广东省HCHO排放量贡献相当,但空间分布结果表明HCHO排放热点区域分别集中于珠三角中心区域和非珠三角的东西两角,这是由于珠三角主要来源为溶剂使用源和移动源,而非珠三角主要受生物质燃烧源影响.因此,未来应进一步加强珠三角中心区域的工业和移动源减排以及粤西地区的生物质燃烧监管.     

广东火电厂排放的大气污染物分布特征

随着电力需求的急剧增长,火电厂排放的气态污染物成为大气污染的一个重要来源。本文估算了广东省2003年火电厂二氧化碳、多环芳烃和二恶英类的排放量,并引入经济、人口和区域面积进行空间分析。结果表明,广东省2003年火电厂共排放二氧化碳31 14.17万t,多环芳烃8 035.61 kg,二恶英11.46 g毒性当量;火电厂单位面积、人均、单位GDP二氧化碳排放量变化范围分别是0-2 102 t/km20、-3 417 kg/人和0-98 g/元;珠三角地区火电厂这三类大气污染物排放量占广东省排放总量的70%以上;珠三角火电厂单位GDP二氧化碳排放量低于全省平均水平。     

珠江三角洲典型灰霾过程的边界层特征

2014年1月初珠江三角洲(以下简称珠三角)地区出现严重的灰霾天气.利用广东省城市空气质量资料、中国气象局番禺大气成分站逐时PM10、PM2.5、PM1以及能见度数据、广东省946个自动站风向风速数据、广州基本站风向风速数据、2013~2014年东莞佛山大气边界层观测试验资料等,研究了珠三角2014年1月1~8日典型灰霾过程的边界层特征.结果表明:大陆冷高压变性出海是这次灰霾过程发生的主要天气系统.其使得珠三角地区受静稳天气控制,造成微风或静风状况以及低的边界层和逆温结构;6日珠三角主要城市空气质量呈现不同的变化,其原因主要是区域内风向的变化,5日上午珠三角为弱的偏北风,整个珠三角都为灰霾天气,而5日下午风向由偏北风转为偏南风,珠三角东南部地区空气质量改善,北部(内陆)地区的空气质量恶化;后向轨迹分析发现所有气流呈明显下沉作用,且5日20:00的后向轨迹簇来自陆面,6日20:00的后向轨迹簇来自海面,两者对珠三角的空气质量具有不同的影响.     

广东省土地覆盖变化对植被净初级生产力的影响分析

理解土地利用/覆盖变化对植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）的影响对于全球碳循环和粮食安全具有重要意义。论文采用优化的CASA（Carnegie-Ames-Stanford Approach）模型估算广东省2000、2005和2010年NPP,分析NPP的空间格局和土地覆盖的时空动态,研究土地覆盖变化对NPP的影响。结果表明：1）广东省NPP空间分布不均,形成一系列高值区和低值区;总体上是粤中区最高,珠三角区最低。2）2000—2010年广东省土地覆盖变化程度增强,城市用地和耕地变化最大,主要集中在珠三角区和粤中区。3）在气候变化条件下,以城市扩张为主导的广东省土地覆盖类型变化整体上造成NPP的损失,损失量主要来自林地和耕地向低生产力土地覆盖类型的转换,尤其是被城市用地占用;不同生态区NPP损失差异显著,珠三角区和粤中区NPP损失较为严重;2005—2010年珠三角区NPP损失量有所降低,其他生态区均有所增加,体现了城市扩张对NPP影响的复杂性。     

肇庆市一次典型污染天气的污染物来源解析

利用污染物及气象观测数据对肇庆市2018年12月17～23日大气污染过程进行了分析,采用了CMAQ-ISAM模型以及混合受体模型对本次大气污染来源进行了解析研究.结果表明,12月19～21日肇庆地区受近地面弱气压影响而形成的较为不利的污染物扩散条件,是肇庆大气污染过程的诱导因素;在本次污染发生前的清洁时段,肇庆污染主要来自于本地及清远,其贡献率分别为19. 2%和10. 7%,而受江西、湖南、湖北以及陕西等地的远距离污染物传输作用影响约为64. 5%;在污染时段,随着地面高气压场南移,肇庆地区受珠三角主要城市和粤东城市的区域传输贡献明显,肇庆、佛山、东莞、广州和惠州贡献率依次为25. 5%、14. 8%、9. 8%、9. 5%和5. 3%,河源、梅州、汕尾、揭阳、汕头和潮州这6个广东省东部城市贡献率共计13. 7%,而受福建、江西以及长江三角洲等地的远距离污染物传输作用影响约为32. 9%,且经过海上通道传输的污染物贡献更为显著.因此,输送到海面上的气溶胶颗粒经吸湿增长后回到陆地,是本次肇庆污染天气的主要成因之一.     

恩平市2006年生态足迹计算与分析

位于广东省西南部的恩平市,是珠江三角洲经济较为落后的地区,生态环境较好,为珠三角起着生态屏障、后花园的作用。应用生态足迹理论对恩平2006年的生态足迹进行了实证计算和分析,结果表明,恩平市的人均生态足迹需求为1．5632hm2／cap,生态承载力在扣除12％后为0．32032hm2／cap,人均生态赤字为1．2429hm2／cap。表明该地区的资源利用效率较低,现有的消费量已超出了自然系统的再生产能力,针对恩平实际情况,需要调整产业结构、提高能源利用效率,树立科学发展观等。     

广东省非道路移动机械排放清单及不确定性研究

随着工业源和机动车等重点污染源减排空间的下降,非道路移动机械排放已成为大气污染防治领域的研究热点之一.本研究通过资料收集与实地调研,初步构建了广东省非道路机械基于机型的活动水平数据集、综合排放因子及时空分配因子,采用自下而上的排放因子法,建立了广东省2014年非道路移动机械排放清单.并利用蒙特卡洛方法定量评估清单结果不确定性.结果表明,广东省2014年非道路移动机械的SO_2、NO_x、PM_(10)、PM_(2.5)、VOCs和CO排放总量分别为4.9、61.1、4.8、4.5、11.6 kt和45.1 kt.其中,农业机械排放以四轮农用运输车和小型拖拉机为主,贡献率分别为38.4%和18.0%,主要分布在非珠三角的农村地区;工程机械排放以建筑运输车和挖掘机为主,贡献率分别为40.1%和33.9%,主要分布在珠三角地区.此外,不确定性分析结果显示VOCs和PM_(2.5)排放结果不确定性较大,不确定性范围分别为-25.2%~41.7%和-23.4%~32.8%.NO_x不确定性较小,不确定性范围为-15.2%~17.5%.     

基于变点识别的区域河川径流量特征值变异研究

基于变点原理,运用最大似然比和西沃兹信息标准方法,对广东省4种径流量序列进行均值变点和方差变点的识别,研究存在变点的河川径流量序列、时间位置、空间分布及变点后的特征值变化状况,以揭示广东省河川径流量时空变异特点。结果发现:广东省河川年径流量和汛期径流量序列的一致性较好,而枯期径流量和最小月径流量序列的特征值变点具有普遍性,年均值明显增加,年际离散程度增大,时间位置主要为1972-1973年和1981年两个时间段。枯期径流量序列均值变点的典型地区主要为东江流域,方差变点的典型地区主要为北江流域、韩江流域、粤西地区和珠江三角洲;最小月径流序列主要为均值变点,典型地区有东江流域、韩江流域;而北江入珠江三角洲的河川径流量变异尤其典型,4种径流序列均存在均值变点和方差变点。     

Heavy metals in oysters,mussels and clams collected from coastal sites along the Pearl River Delta,South China

Concentrations of 8 heavy metals:cadmium(Cd),copper (Cu),zinc(Zn),lead(Pb),nickel(Ni),chromium (Cr),antimony (Sb) and tin(Sn)were examined in 3 species of bivalves (Perna viridis,Crassostrea rivularis and Ruditapes philippinarum)collected from 25 sites along the Pearl River Delta coastal waters in the South China Sea from July to August 1996.In general,Cd,Cu,Zn and Sn concentrations in the three bivalve species collected from the Estuarine Zone were significantly higher than those collected from the Western and Eastern Zones of the Pearl River Delta,which are related to the existence of various anthropogenic activities in the catchment of the Pearl River Delta.The Western Estuarine Zone is mainly impacted by Cr,Ni and Cu contamination.In Victoria Harbor,heavy metal contamination is mainly due to Cu and Pb.Cd,Cu and Zn concentrations in oysters were significantly higher than those in mussels and clams.This could be explained by the fact that oysters live mainly in the Estuarine Zone of the Pearl River Delta which receives most of the polluting discharges from the catchment of the Delta.During turbid condition,heavy metals(soluble or adsorbed on suspended particulates)discharged from the Delta are filtered from the water column and subsequently accumulated into the soft body tissues of oysters.Heavy metal concentrations in the three bivalve species were compared with the maximum permissible levels of heavy metals in seafood regulated by the Public Health and Municipal Services Ordinance,Laws of Hong Kong, and it was revealed that Cd and Cr concentrations in the three bivalve species exceeded the upper limits.At certain hotspots in the Delta, the maximum acceptable daily load for Cd was also exceeded.     

珠三角区域空气质量指数(RAQI)的研究

区域空气质量指数(Regional Air Quality Index,RAQI)是粤港政府联合发布、反映珠三角区域内不同地区的空气质量状况的评级系统。虽然RAQI综合考虑了空气污染的总量水平,较我国空气污染指数(Air Pollution Index,API)系统增加了O3,一定程度地考虑了大气氧化性增高的问题,但其所表征的空气质量状况与实际空气污染水平和公众感受仍存在差异。对2006年珠三角和香港监测数据的研究表明,RAQI较API能更充分地体现空气质量的分级;小时RAQI能够实时准确地反映了环境质量的变化,较每日RAQI更具有实际意义;加入PM2.5或采用不同的O3、PM10和PM2.5环境质量标准,是影响RAQI的重要因素。PM2.5/PM10为0.7,比世界卫生组织推荐的PM2.5/PM10为0.5的比例更符合珠三角的实际情况。因此,增加细粒子污染物PM2.5,适当调严某些污染物的环境质量标准,增加RAQI的发布频次,可以使RAQI更全面、准确地反映区域空气污染状况,是RAQI改进的方向。