焦化行业高污染排放对中国空气质量的影响

为了解焦化行业对中国大气的影响,以地级市为单位收集产焦量等活动水平数据,采用排放因子法建立了我国2020年焦化行业大气污染物的排放清单,并对2021年焦炭产量在1000万t及以上的省份焦化区和非焦化区6种常规污染物的浓度、超标率、作为首要污染物出现的频率和空气质量指数等情况进行了对比分析.结果显示,焦化行业大气污染物的高排放区主要集中在我国山西、陕西、河北、内蒙古、山东等省份(自治区),陕西省榆林市排放量最高.焦化区PM_2.5和PM₁₀的年均浓度(37.7μg·m^-3和82.7μg·m^-3)、超标率(9.78%和9.26%)和作为首要污染物出现的频率(17.82%和35.97%)均高于非焦化区的年均浓度(32.0μg·m^-3和64.6μg·m^-3)、超标率(7.46%和6.74%)和作为首要污染物出现的频率(17.00%和22.33%),SO₂在两个地区均未超标,O₃仅在焦化区的夏季超标,而NO₂     

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。     

北京市空气质量分析

整理2014—2018年北京市主要大气污染物排放数据,分别从年际间、交通流量较大的监测点间的污染物浓度指标变化分析空气质量.结果表明:2014—2017年,除O3外,PM2.5,PM10,SO2,NO2,CO浓度指标值均呈下降趋势,2018年各指标变化不明显;2014年、2015年奥体中心空气质量相对较差,2016年、...     

北京市机动车污染分担率的研究

研究建立了以GIS为平台的北京市机动车排放清单,获得了北京市规划市区内分车型以及分区域的机动车排放分担率.在此基础上,采用修正的ISCST3模型模拟了1995年规划市区CO和NO_x浓度的时空分布情况,并分析了机动车排放对北京市大气浓度的贡献率.结果表明,1995年北京市规划市区CO和NO_x的年排放分担率分别达到了76.8%和40.2%;相应的年浓度分担率则分别为76.5%和68.4%,在城市中心区以及道路边2种污染物的浓度分担率则更高.因此,在北京市对机动车排放污染实施控制是有效削减CO和NO_x的主要途径.     

北京市与呼和浩特市空气质量对比分析

为了对比北京市和呼和浩特市空气质量,探讨其差异性成因及防治对策,收集2市2014—2019年的空气质量常规监测数据,对空气污染物浓度、首要污染物变化及空气质量指数等特征进行分析。结果表明：北京和呼和浩特2市空气中PM₁₀、PM_2.5、SO₂、NO₂、CO这5种污染物浓度表现出相似的季节变化特征,空气质量冬季最差,夏季最好;2市空气中污染物都是以颗粒物为主,其中北京市以PM_2.5为主,呼和浩特市以PM₁₀为主;长期监测数据显示,2市在经济社会快速发展的同时,污染物浓度大多呈持续下降的趋势,但O₃浓度有所增加。从2市各经济指标和污染物浓度变化的相关性看出,城市高质量发展越来越受到城市空气质量的约束,而改善城市经济结构在空气污染防治中具有极大作用。

     

北京市2020年春节期间空气质量影响因素分析

2020年春节期间由于新冠肺炎疫情的大范围暴发,包括北京在内的多个城市经济社会活动较长时间处于低水平状态。但是在此期间,北京市出现了两次(农历正月初二至初六、正月十六至十九)污染水平不逊于往年的重污染天气,成为社会各界关注的焦点。本文以北京市2016-2020年春节期间的空气质量为研究对象,首先运用多元线性回归法判断了气象因素以及经济和社会活动因素对四类污染物(PM_2.5、PM₁₀、NO_2和SO₂)的影响程度,进一步研究了在2020年春节期间的两次重污染时段内各个因素对PM_2.5的影响程度,最后运用双重差分法评估春节期间的疫情管控措施对北京市空气质量产生的影响。多元线性回归结果显示在2016-2020年春节期间:(1)气象因素对北京市的PM_2.5、PM₁₀、NO₂和SO₂四类污染物浓度的影响占主导地位,其中温度、湿度与四类污染物浓度变化均显著正相关,气压和降水与四类污染物浓度变化均显著负相关;(2)经济活动水平与NO₂浓度水平有显著正相关关系,说明随着经济活动水平强度的降低和交通流量的下降,NO₂浓度呈现出降低趋势,而PM_2.5、PM₁₀和SO₂与经济活动水平分别有正相关、正相关和负相关关系,但并不显著;(3)从社会活动来看,燃放烟花爆竹会增大PM_2.5、PM₁₀和SO₂浓度,同时假期变量对PM_2.5和SO₂的浓度变化也存在显著正向影响。对于2020年春节期间的两次重污染过程来说,气象依然是主要影响因素,但是各因素的贡献值有所不同;春节期间经济活动水平对正月初二至初六重污染过程的贡献较小(2%),而对正月十六至十九有明显的负影响(-20%)。双重差分法评估结果显示,疫情管控对PM₁₀和NO₂有缓解效果,而对PM_2.5和SO₂未见明显影响,这表示疫情管控措施对空气质量施加了影响。本文不仅识别出了春节期间气象因素、经济社会活动与北京市四类污染物浓度之间的关系,有助于厘清各因素对空气质量产生影响的方式,而且对进一步改善北京市及京津冀地区的空气质量具有重要启示意义。     

全国火电行业大气污染物排放对空气质量的影响

基于WRF-CAMx空气质量模型,定量模拟了火电行业主要大气污染物排放对全国城市环境空气质量的影响.结果表明,火电行业对全国城市SO₂、NO₂、PM_2.5、硫酸盐、硝酸盐及一次PM_2.5年均浓度平均贡献率分别为15.6%、19.6%、8.5%、11.7%、12.0%和5.2%,并呈现空气污染越重地区,火电行业污染贡献率越低的总体特征.其中,京津冀鲁豫、长三角、以武汉城市群及长株潭城市群为中心的两湖平原地区、成渝地区中大部分空气污染最为严重的区域,火电行业对PM_2.5年均浓度的贡献率低于8%.因此,火电行业对环境空气质量的影响总体较小,在深化火电行业污染减排的同时,必须强化非电力行业多污染物协同控制.     

北京市控制大气污染四期紧急措施环境有效性分析

对北京市控制大气污染的四期紧急措施进行量化,分别计算出各项控制措施实施后的排放削减量,建立排放清单.采用空气质量模型,模拟了紧急措施实施的各阶段市区内一次大气污染物SO₂、NO_x和PM10浓度的时空分布情况,分析和评价了四期紧急措施的环境有效性.结果表明,四期紧急措施对SO₂和NO_x的控制效果较好,PM10的环境浓度下降不明显.     

北京市燃气工业锅炉NO_x排放及空气质量影响分析

多年来北京市一直致力于改善能源结构,推行燃煤锅炉清洁能源改造等举措,不断提高天然气使用比例,天然气占一次能源的比例从2000年3.1%上升到2012年的16.7%,燃气锅炉的数量、总蒸吨数初具规模。相对燃煤工业锅炉,燃气工业锅炉的主要环境问题是NOx排放,NOx又是二次污染物O3和PM2.5的前体物,从而对空气质量产生影响。该研究选择典型燃气锅炉,对其NOx实际排放浓度进行监测,获取排放因子。结合活动水平,采用排放因子法估算排放量,利用WRF-CMAQ模拟其对空气质量的影响。结果表明:北京市燃气工业锅炉NOx排放因子为2.19 g/m3天然气,采用排放因子法估算全市燃气工业锅炉NOx排放量为9 339 t。对于空气质量影响,不同季度略有差异,全年NOx浓度上升明显,贡献7.2%NO2平均浓度,二次转化为PM2.5不明显,而且夏季由于气温较高,在光化学反应作用下二次转化成臭氧趋势明显。     

冬季电力行业对长江中游城市群空气质量影响

为分析长江中游城市群电力行业对区域冬季空气质量的影响,本研究基于自下而上建立的高分辨率排放清单,以污染最严重的典型月份1月为模拟时段,采用WRF-CAMx-PSAT模型模拟现状下电力行业对长江中游城市群的空气质量影响,并另设置关停小机组和大机组替代小机组两种减排情景,对区域空气质量影响进行评估.结果表明,电力行业小机组对区域污染物浓度贡献占整个电力行业对区域污染物浓度贡献比例较大.关停小机组和大机组替代小机组情景下,SO2、NOx和PM_(2.5)的区域浓度贡献相对于关停前削减了36.2%~39.8%、30.5%~33.5%和25.9%~30.7%,且两种减排情景的效果相近.鄂西北地区、湘西地区、襄荆宜经济带和江淮城市群四个地区的小机组污染物排放对区域电力行业污染物贡献影响最为明显,两种减排情景下污染物贡献率相对于现状情景降幅在40%~70%.因此,冬季小机组对长江中游城市群的区域影响较为明显,应加强对长江中游城市群小机组的管控.     

Analysis and prediction of the influence of energy utilization on air quality in Beijing

This work evaluates the influence of energy consumption on the future air quality in Beijing, using 2000 as the base year and 2008 as the target year. It establishes the emission inventory of primary PM₁₀, SO₂ and NO_x related to energy utilization in eight areas of Beijing. The air quality model was adopted to simulate the temporal and spatial distribution of each pollutant concentration in the eight urban areas. Their emission, concentration distribution, and sectoral share responsibility rate were analyzed, and air quality in 2008 was predicted. The industrial sector contributed above 40% of primary PM₁₀ and SO₂ resulting from energy consumption, while vehicles accounted for about 65% of NO_x. According to the current policy and development trend, air quality in the eight urban areas could become better in 2008 when the average concentrations of primary PM₁₀, SO₂ and NO₂ related to energy utilization at each monitored site are predicted to be about 25, 50 and 51 μg/m³, respectively. Translated from China Environmental Science, 2005, 25(6): 746–750 [译自: 中国环境科学]     

同化反演方法在污染源清单更新中的应用

污染源同化反演方法是利用观测数据对污染源进行“自上而下”约束更新,可为大气污染源清单提供一种快速校验和更新的方法,还可为“自下而上”的污染源清单补充更多时空分布信息。综述了质量平衡法、集合卡尔曼滤波法和四维变分法等同化反演方法的基本原理及在污染源清单反演优化中的应用方法;介绍了观测数据、初始污染源清单的获取和其不确定性的计算方法以及污染源与观测数据之间关系的获取方法;总结了污染源同化反演方法优化在不同尺度污染源清单反演中的应用,以及在国内外的应用情况。采用集合卡尔曼滤波法或四维变分法并利用伴随模式或去耦合直接法确定污染源与观测数据的关系,可在一定程度上避免模式中的非线性问题,但提高污染源同化反演效果仍需在观测数据质量和模式模拟性能方面进一步改进。     

长江三角洲地区秸秆露天焚烧大气污染物排放清单及其在空气质量模式中的应用

基于长江三角洲江苏、安徽、浙江和上海地区2008年粮食产量的统计年鉴,结合作物谷草比、排放因子等估算了上述地区2008年秸秆焚烧排放污染物清单,重点完善了各县级市污染物排放.结果表明2008年江苏、安徽、浙江和上海地区SO2、NOx、CO、CO2、PM2.5、BC、OC、NH3、CH4、NMVOC的排放总量分别为14.28、86.01、1 744.56、36 893.03、517.54、11.74、114.63、19.93、89.37和208.57 kt.江苏中部和北部、安徽北部地区秸秆露天焚烧污染物排放较多,而江苏南部和浙江地区污染物排放量较少.将建立的秸秆露天焚烧排放污染物清单应用于WRF-CMAQ空气质量模式,结果表明,考虑秸秆焚烧排放源后,对PM10、CO等大气污染物的模拟能力大幅提高,模拟浓度比使用原始排放源分别提高42%和28%,模拟浓度与实测浓度的相关系数分别提高0.25和0.17,模拟值较使用原始排放源更加贴近实测值.     

河北省2013~2020年大气污染治理进程中的减污降碳协同效益

当前,我国面临着大气污染治理与碳减排的双重挑战,\"减污降碳\"成为了社会经济绿色转型的重要抓手.大气污染物和CO₂排放清单是\"减污降碳\"工作的基础支撑,但已有研究存在着物种覆盖不全、源类体系不一、时间范围较窄等问题.基于统一的源分类体系与源排放表征技术,建立了河北省2013~2020年排放清单,据此分析了排放的总量趋势、结构演变、变化驱动、协同效益和区域分布.研究期内,河北省取得了社会经济发展与人为源排放控制的双赢,SO₂排放在\"大气十条\"期间下降速度较快,VOCs和NH₃排放在\"蓝天保卫战\"期间减排效果更好,NO_x和PM_2.5排放的下降速度相对稳定,CO₂排放略有上升.燃煤治理有效削减了大气污染物和CO₂排放,重点行业超低排放改造降低了SO₂、NO_x和PM_2.5排放,但VOCs治理力度有待提升.电力源和民用源实现了大气污染物与CO₂的协同减排,散煤治理从源头优化了能源结构,使得民用源具有更高的减排协同度.河北省\"减污降碳\"的重点区域为石家庄、唐山、邯郸、保定和廊坊.研究提出的方法与结论可为区域\"减污降碳\"工作提供技术借鉴与决策参考.     

海峡西岸地区人为源大气污染物排放特征研究

采用以\"自下而上\"为主的方法建立了2007年海峡西岸地区的人为源大气污染物排放清单.计算结果显示,海西地区人为源SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5、VOCs和NH3排放总量分别为69.5×104、96.1×104、413.1×104、93.9×104、40.6×104、85.0×104和28.5×104 t.电厂和工业燃烧设施分别占SO2排放的48%和39%,以及NOx排放的51%和25%.水泥、砖瓦等制造过程贡献了约51%的PM10排放和36%的PM2.5排放.秸秆燃烧、加油站和涂料等VOCs面源分别占到其排放总量的27%、15%和4%.NH3的主要排放源为畜禽养殖和氮肥施用等农业部门,占到总排放量的89%.海西地区的单位面积大气污染物排放量仅相当于长三角地区的25%左右,略高于全国平均水平.该地区人为源和天然源VOCs排放比重分别占56%和44%,人为源VOCs排放比重低于全国大部分地区.海西大气污染高排放地区主要集中在沿海一带,以泉州、潮汕、福州和温州等地区为主,建议\"十二五\"发展过程中,重点关注上述高排放地区,限制重点排放源的发展,开发低耗能、低污染的发展模式.     

城市隧道源排放清单建立方法

提出了城市隧道源的概念,城市隧道源像是一个地面下水平放置的烟囱,排放高度低,排放浓度大.提出了城市隧道源排放清单的建立方法,包括排放因子法和在线监测法.对广州珠江隧道的研究表明,广州珠江隧道源NO_x年总排放量、年增量排放量分别为18.8,16.6t,CO年总排放量、年增量排放量分别为22.7,16.8t,SO₂年总排放量、年增量排放量分别为0.39,0.22t,城市隧道源对城市局地、小尺度大气环境的影响不能忽视.     

江苏省二氧化碳减排政策对空气质量改善增益

碳排放达峰和空气质量达标是当前大气环境研究的热点问题.利用排放因子法建立2010~2019年江苏省城市级温室气体排放清单,进一步结合温室气体-大气污染物协同关系分析和WRF-Chem空气质量模型模拟,量化不同碳减排情景下空气质量改善的协同增益.结果表明,2010~2019年江苏省CO₂年均排放量为701.74~897.47 Mt,其中苏州、徐州和南京排放量最高（91.19~182.12 Mt ·a^-1）,扬州、宿迁和连云港排放量最低（13.19~32.54 Mt ·a^-1）,大部分城市CO₂排放呈持续上升趋势.能源活动为CO₂排放的主要来源,贡献率占比近90%,工业生产过程贡献率约10%.依据减排侧重点的不同设计3类CO₂减排情景,分别为全部门协同减排、优先能源减排和优先工业减排,每类减排情景包含不同的CO₂减排力度（10%、20%和40%）.情景模拟结果指出,以2017为基准年,全部门协同、优先能源和优先工业减排中PM_2.5年均浓度下降幅度分别为6.7~21.1、3.1~12.0和3.4~14.3 μg ·m^-3.全部门协同减排对PM_2.5污染改善最为显著,在全部门减排情景为40%下,除徐州和宿迁外其它城市PM_2.5年均浓度值均能达到国家Ⅱ级标准（35 μg ·m^-3）.PM₁₀、SO₂、NO₂和CO的变化响应与PM_2.5类似,但O₃污染在优先能源和优先工业情景下呈现出不同程度的上升趋势.     

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。     

中国钢铁行业大气环境影响

本研究基于2015年在线监测等数据,分析中国钢铁行业主要工序(烧结和球团)排口烟气浓度情况,自下而上建立了2015年中国高时空分辨率钢铁行业大气污染物排放清单(HSEC, 2015),使用CAMx模型,定量模拟钢铁行业排放对区域大气污染物浓度贡献.结果表明, 2015年中国钢铁行业共排放SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、PCDD/Fs、VOCs、CO、BC、OC、EC和F分别为37.48万t、 72.05万t、 33.48万t、 15.03万t、 1.91 kg、 84.29万t、 3 478.85万t、 0.64万t、 0.83万t、 0.08万t和0.77万t.从区域角度:上海和天津钢铁行业单位面积污染排放强度最大,对区域大气污染贡献比例较高.从工序角度:2015年烧结和球团烟气排口月平均浓度降低.从污染物角度:2015年钢铁行业排放NO_x对区域污染物浓度贡献最大,NO_x具有较大的减排潜力.