黑龙江省秸秆露天焚烧污染物排放清单及时空分布

以黑龙江省为例,采用排放因子法计算了2016年秸秆露天焚烧污染物排放清单,分析了污染物的时空分布特征.结果表明,黑龙江省秸秆露天焚烧各污染物排放量为：CO₂ 1314.09万t、CO 41.92万t、CH₄ 3.77万t、NMVOCs 8.35万t、NH₃ 0.65万t、BC 0.44万t、OC 3.13万t、SO₂ 0.50万t、NO_X 3.28万t、PM₁₀ 8.81万t、PM_2.5 10.14万t.在95%的置信区间确定了排放清单的不确定性,不确定性范围为NO_X的±86%的低值到CO的±187%的高值.通过可靠性分析推断,本文的排放清单是合理的.玉米和水稻秸秆露天焚烧对同种大气污染物的贡献高于其他作物秸秆.大气污染物排放高值区位于黑龙江省西部和东部,污染物排放的时段在全年范围内具有明显的双峰特征.秸秆露天焚烧率的下降能有效促进大气污染物的减排,且农垦地区集约化和规模化的管理模式能有效控制秸秆露天焚烧.     

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.     

基于遥感数据的秸秆焚烧源排放清单及时空分布特征

分析秸秆焚烧事件引起的空气污染状况,常使用CMAQ、NAQPMS、WRF-CHEM等模型进行空气质量模拟,而污染源排放清单是模拟模型的关键输入.为满足模型清单输入要求,以2014年5月7日四川盆地内发生的一次由油菜秸秆焚烧引起的重污染事件为例,采用排放因子法进行污染物年排放量估算,结合卫星火点数据、土地利用数据对其进行空间特征分析,并使用Bluesky CONSUME模型估算了污染物的烟羽抬升,结合激光雷达获取了气溶胶消光系数以分析其时间特征.结果表明:以2013年为基准年,全年区域内CO、NO_x、SO₂、PM_2.5、PM₁₀及NMVOC（非甲烷挥发性有机化合物）的年排放量分别为5 791.022、193.842、43.268、574.602、1 495.350和1 495.350 t,成都市、德阳市、绵阳市、眉山市、资阳市各污染物排放量占比分别为13.90%、22.39%、31.81%、12.11%、19.79%.各污染物排放量均在地面层呈3个大值中心、2个空值带的分布趋势.采用环境1B卫星和MODIS火点数据结合提取焚烧火点分析发现,5月7日四川盆地内5个城市均存在不同程度的秸秆焚烧情况.经空间分配后发现,此次排放的重点在德阳市及绵阳市南部,污染物排放量最大值出现在德阳市中部,成都市秸秆焚烧火点最少,污染物排放量也最小.受当天大气边界层高度的影响,污染物垂直分布主要集中在35 m以下,并在30 m左右形成污染物极大层.另外,受秸秆焚烧管制影响,在16:00-翌日04:00排放量呈逐渐上升趋势,09:00-16:00排放量较少.研究显示,秸秆焚烧源排放清单与前人研究结果较为一致,排放清单的烟羽抬升结果与气溶胶消光系数的垂直分布较为吻合.      

西宁市生物质燃烧源大气污染物排放清单

本研究根据调查的西宁市生物质燃烧源活动水平数据,采用排放因子方法,建立了 2018年西宁市生物质燃烧源9种大气污染物的排放清单,并分析了清单的时空分布特征和不确定性.结果表明,西宁市2018年生物质燃烧源CO、NOx、SO2、NH3、VOCs、PM2.5、PM10、BC 和OC 的排放量分别为 11 718.34、604.41、167.80、209.72、1 617.97、2 054.04、2 135.04、281.07和 1 224.78 t.秸秆露天焚烧 CO、NOx、VOCs、PM2.5、PM10、BC 和OC 的排放对生物质燃烧源的排放贡献率最高;其中,秸秆露天焚烧NOx、VOCs和CO的贡献率分别为72.35％、63.94％和53.18％.户用生物质炉NH3和SO2的排放对生物质燃烧源的贡献率最大,分别为41.49％和42.05％.生物质燃烧源大气污染物排放地区分布不均衡,主要集中于大通县和湟中区.生物质燃烧源9项污染物的排放量在1、2、3、10、11和12月较大,占比在5％～33％.蒙特卡罗模拟结果表明,在95％置信区间下,不确定度最高的是森林和草原火灾的PM2.5排放,不确定度为-26.71％～29.78％.     

生物质露天焚烧及家庭燃用的多环芳烃排放特征研究

农村地区生物质燃烧排放是大气多环芳烃(PAHs)的重要来源之一.本研究利用建立的烟尘罩稀释通道采样系统,对我国典型的生物质燃烧方式—水稻、玉米、花生、大豆秸秆的家庭炉灶燃烧,并对水稻、玉米、花生秸秆以及荔枝树、大叶榕、小叶榕等落叶的露天焚烧进行实验室模拟,实测了秸秆野外焚烧、落叶野外焚烧、秸秆炉灶燃烧等3种典型生物质燃烧类型排放的气相及颗粒相PAHs的排放因子.结果表明,本研究生物质露天焚烧PAHs排放因子高于大部分已有实验结果,秸秆炉灶燃烧PAHs排放因子亦高于大部分排放清单采用值.3类燃料燃烧排放PAHs的谱分布相近,均以中低环PAHs为主,中高环(4~6环)PAHs比例为22.2%~28.8%.采用某单一数值作为某类源PAHs特征比的取值,并将其运用于大气PAHs的来源解析可能会造成偏差.     

基于WRF-CMAQ评估秸秆禁烧对区域空气质量的影响

基于本地化的秸秆露天焚烧主要大气污染物排放清单,采用空气质量模式WRF-CMAQ,定量评估秸秆禁烧管控对东北地区空气质量的影响.结果显示,2013~2020年东北地区秸秆露天焚烧污染物排放总量整体呈现先增加再降低的趋势,每年的秸秆焚烧集中期为春耕前（3月和4月）和秋收后（10月和11月）.2017年秸秆焚烧集中期内,秸秆露天焚烧对东北三省的CO和PM_2.5浓度的贡献率分别为24.01%和39.98%,农作秸秆露天焚烧是造成东北地区空气质量下降的重要因素;相同气象条件下,2019年秸秆焚烧集中期,秸秆焚烧对东北三省大气中CO和PM_2.5浓度的贡献率较2017年同期分别下降了9.58%和13.95%,表明2019年的秸秆禁烧政策有效改善了东北地区的空气质量.同时,若东北三省均实施吉林省2019年的秸秆禁烧管控政策,则东北地区的空气质量将会进一步改善.本研究结果可为区域大气污染联防联控政策的制定提供科技支撑.     

基于调查的中国秸秆露天焚烧污染物排放清单

基于2010年初农村能源消费情况的问卷调查,获得全国分省秸秆露天焚烧比例,在此基础上确定秸秆露天焚烧的活动水平,采用排放因子法建立中国秸秆露天焚烧的污染物排放清单. 结果表明,中国农村秸秆露天焚烧平均比例为20.8%. 2009年全国28个省区(不包括西藏自治区、天津市、上海市、港澳台地区,下同)秸秆露天焚烧的PM_2.5、BC、OC、SO₂、NO_x、CO、NMVOC、NH₃、CH₄和CO₂排放量分别138.1×104、6.4×104、41.1×104、8.7×104、41.8×104、594.6×104、94.4×104、8.0×104、44.2×104和14 355.4×104 t. 稻谷、玉米和小麦是露天焚烧的三大作物秸秆,其对污染物排放的贡献合计约为87%. 秸秆露天焚烧排放量最高的前3位分别为湖南省、河南省和安徽省, 秸秆露天焚烧比例分别43.1%、20.8%和39.7%. 污染排放的高值区主要集中在华北和华中地区. 95%置信区间下的不确定性分析结果显示,PM_2.5、BC、OC、SO₂、NO_x、CO和NMVOC排放的不确定性范围分别为-60%~83%、-78%~147%、-73%~135%、-48%~75%、-49%~78%、-91%~155%和-67%~94%. 2015年初对六省(湖南省、广东省、江苏省、河南省、黑龙江省和辽宁省)农村能源消费调查的结果显示,2014年江苏省、湖南省和广东省的秸秆露天焚烧比例较2009年均有下降,而辽宁省、黑龙江省和河南省则相对上升. 研究显示,秸秆禁烧政策已取得初步成效,建议国家有关部门进一步加大秸秆禁烧政策的推行力度,完善相关政策措施.      

长三角地区秸秆焚烧污染物排放清单及其在重霾污染天气模拟中的应用

根据2008年长三角地区江苏、安徽、浙江3省各地级市及上海市水稻、小麦、玉米、油菜4种农作物的年产量,结合谷草比、秸秆焚烧比例及排放因子建立了长三角地区秸秆焚烧大气污染物排放清单.结果表明：长三角地区秸秆焚烧产生的PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、EC、OC分别为36.8×104、14.4×104、1.5×104、9.2×104、20.8×104、2.6×104、12.2×104t.秸秆焚烧污染物排放量较大的区域主要集中在江苏中北部和安徽北部.在区域大气环境模拟系统RegAEMS中考虑秸秆焚烧源的影响,针对2008年10月底江苏一次重霾污染天气事件进行模拟,发现考虑秸秆焚烧源后模拟结果有较大的改善.秸秆焚烧可以导致区域PM10、CO浓度上升30%以上,黑碳和有机物的消光贡献明显增强.区域输送研究表明,苏中地区、外省秸秆焚烧排放源对此次重霾污染的贡献分别达到32.4%、33.3%.     

四川省2008-2014年水泥行业大气污染物排放清单及时空分布特征

根据收集的四川省水泥行业活动水平数据及排放因子,建立了四川省2008-2014年水泥行业大气污染物排放清单,分析其年际变化趋势,识别时间分布特征,并利用GIS建立了高分辨率的网格化清单.此外,对水泥行业污染物排放的不确定性范围进行了定量估算.结果表明,2008-2014年水泥行业SO₂和NO_x排放显著增长,而PM₁₀和PM_2.5排放呈下降趋势;成都及周边地区以及川东北地区是水泥污染排放的主要贡献地区,大部分城市的污染变化与全省的情况基本一致;新型干法水泥产量比重由2008年的41%增长至2014年的88%,随之各污染物排放占比也显著增长,2014年约达到90%;水泥NO_x排放对空气NO₂质量浓度有一定影响,变化趋势较为一致,相比而言,PM₁₀质量浓度受水泥排放影响较小;水泥产量月变化特征不明显,年初1、2月份产量较低,下半年产量高于上半年;在空间分布上,污染物排放主要集中在德阳-绵阳、眉山-乐山及内江-自贡等地;水泥行业排放清单的不确定性主要来源于污染物去除效率及排放因子的选取,其中,PM_2.5不确定性范围较大,约为-64%~103%,SO₂的不确定性范围较小,为-45%~45%.     

辽宁省人为源大气污染物排放清单及特征研究

为全面评估辽宁省关键大气污染物排放状况,系统收集和整理全省基础活动水平信息,采用排放因子法建立了该省2012年人为源大气污染物排放清单.结果显示,2012年辽宁省SO_2、NO_x、CO、PM10、PM_(2.5)、BC、OC及NH_3排放总量分别为1434.8×10~3、1632.3×10~3、6682.9×10~3、1529.9×10~3、1087.8×10~3、74.5×10~3、176.1×10~3t及880.4×10~3t.BC和OC最大贡献源为生物质燃烧源,排放集中分布在辽宁中、西部;NH_3主要来自畜禽养殖与化肥施用,排放高值区位于辽宁中部农业畜牧业发达地区;其他污染物主要来自固定燃烧源和工艺过程源,集中分布在辽宁中部城市群以及大连金州区、甘井子区和普兰店区.大连、沈阳是SO_2、NO_x、NH_3和颗粒物主要排放城市,鞍山和本溪由于钢铁行业发达,成为CO排放量最大的城市.基于卫星观测获得的NO_2垂直柱浓度对NO_x排放空间分布进行评估,两者相关性系数为0.57(p0.01).辽宁省级排放清单与国家尺度排放清单在一定程度存在差异,主要原因在于采用的活动水平和污染物控制效率的不同,基于详细本地化污染源信息建立的省级排放清单可以较好地反映实际情况.建议完善点源排放特征信息并加强本地化测试,进一步降低省级排放清单不确定性.     

广东省秸秆燃烧大气污染物及VOCs物种排放清单

基于广东省粮食产量的统计年鉴,建立了广东省2008~2016年秸秆燃烧污染物排放清单和2016年广东省秸秆燃烧VOCs物种清单,并对VOCs臭氧生成潜势进行评估.结果表明,2013~2016年广东省秸秆燃烧各大气污染物排放量较2008~2012年有所降低.这主要是由于禁止秸秆露天燃烧政策的出台及农村生活水平的提高降低了秸秆燃烧比例.2016年各类大气污染物SO_2、NO_x、NH_3、CH_4、EC、OC、NMVOC、CO和PM_(2.5)的排放量依次为2 443.7、16 187.9、6 943.8、29 174.4、3 625.5、14 830.7、65 612.6、591 613.9和49 463.0 t.稻谷秸秆燃烧是最主要的秸秆燃烧污染物来源,占据了污染物总排放量的约68.55%.污染物贡献最大的5个市分别为湛江、茂名、梅州、肇庆和韶关,约占总排放量的58.63%.2016年广东省秸秆燃烧VOCs物种排放清单中,排放量贡献前10的物种分别为:乙烯、乙醛、甲醛、苯、乙炔、丙烯、乙烷、甲苯、正丙烷和丙醛,占总VOCs量的67.91%.在VOCs物种清单的基础上估算了其臭氧生成潜势(OFP),OFP贡献前10 VOCs物种分别为:乙烯、甲醛、乙醛、丙烯、1-丁烯、丙醛、甲苯、丙烯醛、异戊二烯和丁烯醛,占总OFP量的80.83%.     

Estimating emissions from crop residue open burning in China based on statistics and MODIS fire products

With the objective of reducing the large uncertainties in the estimations of emissions from crop residue open burning, an improved method for establishing emission inventories of crop residue open burning at a high spatial resolution of 0.25°× 0.25° and a temporal resolution of1 month was established based on the moderate resolution imaging spectroradiometer(MODIS) Thermal Anomalies/Fire Daily Level3 Global Product(MOD/MYD14A1). Agriculture mechanization ratios and regional crop-specific grain-to-straw ratios were introduced to improve the accuracy of related activity data. Locally observed emission factors were used to calculate the primary pollutant emissions. MODIS satellite data were modified by combining them with county-level agricultural statistical data, which reduced the influence of missing fire counts caused by their small size and cloud cover. The annual emissions of CO_2, CO, CH_4,nonmethane volatile organic compounds(NMVOCs), N_2O, NO_x, NH_3, SO_2, fine particles(PM2.5),organic carbon(OC), and black carbon(BC) were 150.40, 6.70, 0.51, 0.88, 0.01, 0.13, 0.07, 0.43,1.09, 0.34, and 0.06 Tg, respectively, in 2012. Crop residue open burning emissions displayed typical seasonal and spatial variation. The highest emission regions were the Yellow-Huai River and Yangtse-Huai River areas, and the monthly emissions were highest in June(37%).Uncertainties in the emission estimates, measured as 95% confidence intervals, range from a low of within ±126% for N_2O to a high of within ± 169% for NH_3.     

四川省2012年人为源氨排放清单及分布特征

根据收集到的各类人为氨源的活动水平数据,采用合理的估算方法和排放因子,建立了四川省2012年人为源氨排放清单,并分析了氨排放的空间分布特征.结果表明:四川省2012年人为源氨排放总量为994.8×103t,排放强度为2.12 t·km-2;畜禽养殖为最主要的排放源,分担率达62.31%,其次为氮肥施用,分担率为23.14%;生猪和牛是畜禽养殖中主要贡献者,共占畜禽排放总量的64%;成都市和达州市为氨排放量较大的城市,均占四川省排放总量的10%;空间分布特征显示排放量较大的网格主要集中在四川省东部,且多来自于城市周边区县.     

华东地区2000-2014年间秸秆燃烧排放PM2.5时空动态变化

秸秆燃烧释放大量细小颗粒物（Fine Particulate Matter）,对大气环境、生态系统和人类健康有重要影响.该研究基于2000-2014年中国华东地区农作物产量统计数据,估算各区域秸秆产量及室内外农作物秸秆燃烧总量.并运用排放因子法,估算15年间华东地区农作物秸秆燃烧PM_2.5排放总量.研究结果表明,华东地区秸秆产量及燃烧总量分别为：2033.2 Mt和32678.59 Wt,PM_2.5的排放总量为851.95 Wt.此外,PM_2.5排放在时间和空间上不均衡.卫星火点监测数据显示,农田秸秆燃烧密集区域主要分布在山东南部、安徽北部、江苏和浙江东北部及上海市大部分地区;单位网格PM_2.5最大的排放量多集中在山东、安徽北部、江苏中部和北部、浙江东北部和上海区域.时间序列上,山东、江苏和安徽呈显著增长趋势,上海、福建和浙江呈显著降低趋势.稻谷、小麦、玉米、豆类和油菜秸秆燃烧对污染物PM_2.5的贡献率分别为32.45%、30.18%、18.95%、3.77%和14.65%.农作物秸秆燃烧释放PM_2.5与工业粉尘的排放比变化趋势表明山东、安徽和江苏总体呈上升趋势;上海、福建和浙江总体保持平稳趋势.通过对华东地区农作物秸秆燃烧释放PM_2.5的时空变化研究,为更好的揭示秸秆燃烧对区域环境的影响提供数据支持.     

Influence of fuel mass load, oxygen supply and burning rate on emission factor and size distribution of carbonaceous particulate matter from indoor corn straw burning

The uncertainty in emission estimation is strongly associated with the variation in emission factor (EF),which could be influenced by a variety of factors such as fuel properties,stove type,fire management and even methods used in measurements.The impacts of these factors are complicated and often interact with each other.Controlled burning experiments were conducted to investigate the influences of fuel mass load,air supply and burning rate on the emissions and size distributions of carbonaceous particulate matter (PM) from indoor corn straw burning in a cooking stove.The results showed that the EFs of PM (EFPM),organic carbon (EFOC) and elemental carbon (EFEC) were independent of the fuel mass load.The differences among them under different burning rates or air supply amounts were also found to be insignificant (p > 0.05) in the tested circumstances.PM from the indoor corn straw burning was dominated by fine PM with diameter less than 2.1 μm,contributing 86.4%±3.9% of the total.The size distribution of PM was influenced by the burning rate and air supply conditions.On average,EF PM,EF OC and EF EC for corn straw burned in a residential cooking stove were (3.84±1.02),(0.846±0.895) and (0.391±0.350) g/kg,respectively.EF PM,EF OC and EF EC were found to be positively correlated with each other (p < 0.05),but they were not significantly correlated with the EF of co-emitted CO,suggesting that special attention should be paid to the use of CO as a surrogate for other incomplete combustion pollutants.     

基于大数据分析的杭州市农业源高分辨率氨排放清单研究

基于实地调查并辅以统计的方法获得大数据,采用排放因子法,估算了杭州市2015年农业源氨排放清单,并选取经纬度坐标、土地类型和人口等数据作为权重因子,建立1 km×1 km高精度网格化空间分布,研究了该地区农业排放源氨排放空间分布特征.结果表明:杭州市2015年农业源NH3排放总量为54787.9 t,其中畜禽养殖和农田种植是最主要的氨排放来源,分别占农业源总排放量的86.7%和12.8%.在畜禽养殖各主要环节的氨排放过程中,圈舍固态粪便的氨排放贡献量最大,占总氨排放量的52.8%;其次是存储固态,占总氨排放量的35.1%.氮肥施用主要集中在萧山区、建德市、临安市和余杭区.秸秆堆肥和秸秆焚烧与秸秆综合利用率高低密切相关,两者氨排放量占有率不高,占杭州市农业源氨排放总量的1%以下.