我国人为源气态活性氮排放时空变动特征分析

随着粮食和能源需求的增加,农业生产和化石燃料燃烧带来的活性氮污染越来越成为影响我国环境和人民健康的重要因素之一.通过对2000、2005及2010年全国31个省(直辖市、自治区)的人为源气态活性氮排放总量、单位GDP及单位人均排放量的Moran's I指数和GetisOrd G*i指数进行空间分析,探讨了气态活性氮排放及其强度的时空变动特征.结果表明,全国的气态活性氮排放及其强度呈现明显的空间集聚特征.在空间分布特征上,全国活性氮排放表现为高值集聚分布,其热点主要位于华北平原和长江中下游平原地区;排放强度方面则为高值聚集和低值聚集兼备.通过对3个年份的冷热点比较分析发现,排放强度的冷点地区变化较小,热点地区变化较大.其中,单位GDP排放强度方面,冷点地区处于东南沿海地区,热点地区则由西北地区缩小到四川、甘肃两省;而单位人口排放强度方面,冷点地区范围有所缩减,热点地区则由分散转变为集中分布于京津冀及周边的山西、内蒙古和辽宁等.分析人为源气态活性氮时空分布格局和特征及其形成原因,可为评估和减缓气态活性氮排放对生态环境的影响提供科学基础.     

厦门市工业源VOCs排放清单及控制对策分析

根据收集厦门市所辖6个区的工业源活动水平数据和厦门市环境统计数据等相关资料,运用排放因子法计算得到2019年厦门市6个辖区的8个行业的工业源VOCs排放清单,分析了厦门市各辖区VOCs排放强度的空间分布格局.在工业源VOCs排放清单的基础上结合企业调研,分析排放清单企业VOCs污染处理技术情况并提出相应的控制对策建议.结果表明,2019年厦门市工业源VOCs产生总量为16027.88 t,排放总量为5514.58 t,其中厦门岛外的海沧区、同安区、翔安区和集美区VOCs排放量分别为1648.35、2111.13、667.52和750.48 t,岛内的湖里区和思明区VOCs排放量较少,分别为292.42 t和44.68 t.除了湖里区,厦门市排放强度呈现岛外大于岛内的空间分布特点.厦门市8个行业中,VOCs排放主要来自于涂装、印刷、化工和橡胶行业,分别占厦门市总排放量的51.21%、20.18%、13.63%和10.67%.厦门市VOCs废气处理工艺情况分析结果表明,从源头控制层面,企业使用低（无）产生VOCs的原辅材料,可有效地从源头控制VOCs产生和排放;从末端处理工艺层面,UV光解/光催化、吸附处理、低温等离子体和生物法的实际处理效率均低于80%,吸附与催化燃烧等组合工艺以及燃烧法的实际处理效率均高于90%.     

黄河流域农业生产活性氮排放的时空特征研究

黄河流域是我国的粮食主产区,流域生态保护和高质量发展是当前生态文明建设的核心内容.而活性氮排放是造成水体、大气及气候变化等环境问题的重要因素,已经严重威胁到人类的健康和安全.通过排放因子法对黄河流域2000、2005、2010年农业生产活性氮（Reactive Nitrogen,Nr）排放量进行核算,探讨其时空变动特征.结果表明：①3个年份黄河流域农业生产中活性氮排放总量分别为2185.24、2474.03、2239.96 Gg,其中,N₂O排放量分别为43.95、49.96、48.63 Gg,NH₃排放量分别为615.39、715.08、680.70 Gg,进入到水体的Nr（Nr-wp）排放量分别为1522.01、1704.95、1505.82 Gg,NO_x排放量分别为3.89、4.04、4.82 Gg;②Nr-wp、NH₃、N₂O、NO_x排放占总量的比重分别为67.23%~69.65%、28.16%~30.39%、2.01%~2.17%、0.16%~0.22%;③黄河流域活性氮年平均排放量最高的省份为河南,达到579.40 Gg,其他省份由高到低依次是陕西、山西、山东、甘肃、宁夏、内蒙古、青海、四川,其中,四川的年均排放量最低为94.41 Gg,呈中下游省份排放大于上游省份的分布态势;活性氮排放年均增长率以内蒙古最高,达4.78%,其他省份由高到低依次为宁夏、甘肃、四川、青海、河南、陕西、山东、山西,其中,山西年均增长率最低为-2.57%,年均增长率分布与年均排放量相反,呈中下游省份低于上游省份的格局;④各省份4种形态活性氮排放量的组成与黄河流域整体相似：山西4种形态活性氮排放量均呈下降趋势,山东NH₃、N₂O和Nr-wp排放量有所下降,其他省份均呈增长趋势;Nr-wp、NH₃年均排放量最大和最小的省份均为河南、四川;N₂O、NO_x年均排放量最小的省份均为青海,年均排放量最高的省份分别为河南、山西.通过分析黄河流域农业生产中活性氮排放的时空格局,可为协调黄河流域的人地关系提供科学基础,对黄河流域制定活性氮减排策略具有重要的参考意义.     

厦门市土地利用及氮负荷变化研究

高强度的人类活动改变了城市土地利用方式和城市内氮素循环,但城市土地利用变化如何影响城市氮负荷时空变化的研究仍缺乏.本研究以厦门市为例,基于物质平衡的城市氮流动估算方法,分析了2005—2010、2010—2015年两个时间段内厦门市土地利用及氮负荷的时空演变特征及土地利用变化对氮负荷的影响.结果表明:2005—2010、2010—2015年期间城市各土地利用类型中工业、居民区及交通用地面积增加最为显著,占总面积的比例从16.9%增加到30.3%,而林地和其他类型面积的比例从53.78%下降至38.01%.大量农林地转变为工业和交通用地,导致单位面积氮负荷强度分别增加了10倍和25倍.城镇居民用地、交通用地等氮排放强度较高的土地利用类型不断扩张,造成城市中活性氮排放增加了2.1倍.同时,土地利用的空间格局也影响着城市氮负荷的空间变化特征,氮排放热点在空间上逐渐向岛外扩张,且强度也随之增加.     

滇池流域高分辨率氮、磷排放清单

氮、磷富集是我国浅水湖泊水质恶化和水生态退化的关键原因之一,但以往流域尺度氮、磷排放清单不足以精确识别排放的空间异质性和满足地表过程数值模拟的分辨率要求.为了提高控源减排措施的针对性,以滇池流域为例建立其高分辨率氮、磷排放清单.通过现场调查、采样观测与资料收集,确定各污染源的活动水平和修正排放因子,基于GIS平台核算企业源(工业、第三产业)、生活源(城镇、农村)、城市源(暴雨径流)、农业源(种植业)等7种点源和非点污染源在110个子流域的氮、磷排放量(平均分辨率约5 km×5 km).主要结论包括:①2008年滇池流域氮、磷排放总量分别为10736 t和542 t,且以城镇生活点源为主,占72.7％和42.8％;②氮、磷排放空间异质性十分明显,子流域氮、磷排放总量分别为(97.6±291.7)t(1个标准方差)和(4.93±11.8)t,其中全流域70％的氮、磷排放量仅集中在占流域面积16.2％的10个子流域和37.9％的21个子流域,而排放量最大的是盘龙江上游(氮、磷分别占21.9％和20.2％);③各污染源的排放格局异质性也大,对于氮而言,除了滇池北岸城区和沿流域边界的外围子流域以城镇生活和种植业为最大污染源,东、南、西岸湖盆区大部分则以其他污染源为主;相比而言,磷排放的各子流域最大污染源差异性更大;④通过与传统分辨率结果的比较,高分辨率排放清单能够更为准确甄别排放格局异质性、污染类型等信息,更加有利于明确控源减排的措施、布局和规模.     

江苏省2019年S/IVOCs排放清单及分布特征

通过收集各类S/IVOCs排放源的活动水平数据,选取合适的排放因子和估算方法,建立了2019年江苏省半/中等挥发性有机物(S/IVOCs)排放清单,分析了江苏省各地市以及各排放源的排放特征.结果表明,2019年江苏省排放S/IVOCs约637.31 Gg,其中工业源排放最多,占比达到63.42%,其次为道路移动源(22.23%),非道路移动源占比最少(0.06%).江苏省13地市中,苏州市S/IVOCs排放量最高(161.86 Gg),占江苏省S/IVOCs排放总量的25.40%;单位面积排放强度苏州市最高(18.70 t·km^-2),而单位GDP排放强度连云港市最高(22.45 t·亿元^-1).江苏南部S/IVOCs的排放量较中部和北部地区高,各地市S/IVOCs总排放量、单位面积排放强度和单位GDP排放强度相差均较大.全省S/IVOCs排放量的不确定范围在-88.46%～224.38%,其中生物质燃烧源的不确定范围最大,为-96.40%～277.17%.     

广东省人为源氨排放清单及减排潜力研究

根据各类氨排放源活动水平数据,采用排放因子法,建立了2010年广东省人为源氨排放清单,在分析其排放特征的基础上探讨了氨的减排潜力.结果表明:2010年广东省人为源氨排放量为582.9 kt,畜禽和氮肥施用是排放贡献最大的人为源,分别占总排放量的44.2%和40.4%;茂名、湛江和肇庆依次是排放量最大的3个城市,共占广东省总排放量33.0%;在畜禽源中,肉猪排放量最大,占畜禽源排放总量44.4%,其次是肉鸡、母猪和黄牛,分别占16.0%、15.2%和6.5%;畜禽在畜舍、储存管理、农田施肥和放牧4个养殖阶段的氨排放量不同;控制农业源对NH3的减排起关键性作用,茂名、湛江和肇庆是广东省重点控制的3个城市,肉猪、母猪、肉鸡、黄牛和氮肥施用则为重点控制源,主要控制措施包括低氮饲料喂养、畜舍改造、粪便密封、粪肥注施、延长放牧时间和使用尿素替代物.     

2013～2017年江苏省人为源氨排放清单的建立及特征

根据江苏省各类氨排放源活动水平数据,采用合理的清单测算方法和排放因子,建立了2013～2017年江苏省人为源氨排放清单,对其历年来人为源氨排放量的变化趋势进行分析.利用Arc GIS软件对江苏省人为源氨排放量及排放强度的分布特征进行分析.结果表明,江苏省的氨排放量由2013年的624. 84 kt减少至2017年的562. 47 kt,年均下降率约为2. 6%.农业源一直是江苏省最主要的氨排放源,2017年时占江苏省氨排放总量的82. 4%;蛋鸡是畜禽养殖源中最大的氨排放源,占畜禽源氨排放量的49. 3%. 2017年江苏省氨平均排放强度为5. 3 t·km~(-2),其中盐城市和徐州市是江苏省人为源氨排放量和排放强度最大的两个城市,镇江市的氨排放量和排放强度最小.     

废弃物焚烧处理温室气体排放情景模拟与预测

为模拟废弃物焚烧处理过程中产生的温室气体排放,积极推动温室气体减排工作,早日实现碳达峰碳中和目标.基于系统动力学和IPCC温室气体排放计算方法,构建了以基准情景（BAU）为基础,从单一和综合技术类型减排情景出发的焚烧处理温室气体排放模型,并模拟预测了2010~2050年温室气体排放量（以CO_2e计,CO_2e为CO₂当量）的趋势变化、减排潜力以及空间分布.结果表明：①2010~2019年我国废弃物焚烧处理温室气体排放量呈增长趋势,于2016年后显著提升,年增速为18.61%.②2020~2050年,单一技术减排情景的中端改进情景（S2）和终端减排情景（S3）温室气体排放量分别于2043年和2036年达到峰值8410万t和6966万t.综合技术减排情景相较于单一技术减排情景较早达到排放峰值,综合技术减排情景中全过程减排情景（S7）采用多种减排技术协同控制温室气体排放,2050年累积排放量为205927万t,相对BAU情景减排了78.27%,排放达峰时间最早且减排潜力最大.③焚烧处理温室气体排放空间差异显著,排放量较多的省份主要分布在人口密集且经济发达的区域,江苏和广东省排放量最多,甘肃、吉林和宁夏等6个省份为排放低值区.     

中国水泥工业CO2排放现状及减排对策

水泥工业是中国制造业中温室气体CO2的主要排放源,因此,根据水泥生产的基本原理和工艺特点,建立了CO2排放的数学模型并确定排放强度,计算了2001—2010年中国水泥工业CO2的排放量,分析了影响CO2排放量的主要因素及其发展趋势,并提出水泥工业CO2减排对策.结果表明,中国水泥工业CO2排放总量逐年增长,与水泥产量和单位产品原料、燃料消耗定额呈线性关系;在CO2排放总量中,原料煅烧和燃料燃烧阶段的排放量分别占49%和51%;"十一五"期间单位水泥产品CO2排放强度由0.69t.t-1下降到0.65t.t-1.万元GDPCO2排放量呈下降趋势,2008年达到最低值为0.3054t,平均每年万元GDPCO2排放量下降10.69%,说明水泥工业10年间实施节能降耗、资源循环利用、提高经济效益等措施对于减少CO2排放具有明显效果.     

江苏省人为源挥发性有机物排放清单

掌握VOCs排放特征是研究区域大气复合污染特征和控制策略的前提. 对江苏省VOCs人为源进行系统分类,收集活动水平数据,应用国内外排放因子研究成果及江苏省行业调研结果,采用排放因子法建立了江苏省2010年分行业、分城市的人为源VOCs排放清单. 结果表明:江苏省人为源VOCs排放总量约为179.20×104t,其中化石燃料燃烧源、生物质燃烧源、工业过程源、溶剂使用源、移动源、油品储运源的排放量分别占排放总量的24.1%、3.3%、22.3%、25.3%、18.4%和6.6%,工业过程源中石油炼制、有机化工、医药制造是重点行业,溶剂使用源中机械装备制造、电子设备制造是重点行业. 南京、苏州、无锡、常州、南通5个苏南城市VOCs排放量明显高于苏北和苏中地区,占全省总排放量的60.0%,苏州、南京、无锡排放量居前3位. 各城市化石燃料燃烧源和移动源排放所占比例均超过10.0%,其他重点行业差异显著,其中南京市为石油炼制、有机化工,苏州市为有机化工、机械涂装,无锡市为有机化工、电子设备制造.      

河南省优先控制人为源VOCs关键物种及来源识别

为了解河南省人为源挥发性有机物(VOCs)的排放特征,识别以臭氧(O₃)污染治理为目的的关键VOCs物种及其排放源,以五大类人为源活动水平数据为基础,采用排放因子法建立了2019年河南省县级人为源VOCs组分化排放清单,并利用最大增量反应活性(MIR)估算其臭氧生成潜势(OFP),基于OFP识别O₃污染治理的关键VOCs物种及其排放源.结果表明：(1)河南省2019年人为源VOCs排放总量为175.62×10⁴ t,其中工艺过程源、移动源、生物质燃烧源、溶剂使用源和化石燃料燃烧源对VOCs排放总量的贡献率分别为28.6%、25.2%、20.8%、19.1%和6.3%.(2)空间分布显示,以郑州市为中心的豫北排放量远高于豫南,呈“一高三低”的空间分布特点,郑州市排放量最高,其排放量为27.7×104 t,漯河市、三门峡市和鹤壁市排放量最低,其排放量均小于5.0×10⁴ t.(3)芳香烃是排放量最高的化学组分,其排放量为47.5×10⁴ t,其次为烷烃(46.3×10^4<...     

长江经济带湖北省人为源VOCs排放清单及变化特征

以人为源挥发性有机物（VOCs）为研究对象,以5类源活动水平数据为基础,采用排放因子法建立了长江经济带湖北省2018年人为源VOCs排放清单,并进一步研究了2009~2018期间工艺过程源VOCs排放特征及变化趋势.结果表明,湖北省2018年人为源VOCs排放总量为6.52×10⁵ t,约占全国总排放量的6.41%;化石燃料固定燃烧源、工艺过程源、溶剂使用源、移动源和废弃物处理源对湖北省的贡献分别为3.26%、76.39%、4.54%、14.72%和1.09%.涉及9个行业45个子类的工艺过程源在VOCs排放中占比突出,其中武汉市和宜昌市的VOCs排放量较高.从经济水平和区域面积分别分析了各市州工艺过程源VOCs排放强度,天门市和神农架林区单位GDP的VOCs排放量较高,而武汉市、鄂州市和天门市单位面积VOCs排放量较高.2009年VOCs排放量从2.45×10⁵ t逐年递增,2015~2017年趋于稳定,最大排放量达7.01×10⁵ t,2018年VOCs排放量降至4.98×10⁵ t,与全国人为源VOCs排放趋势相同.化学原料及化学制品制造业、橡胶和塑料制造业是其变化的主要驱动力,10年间贡献分别为33.85%~51.55%和7.07%~38.13%.其中化学药品原药、化学农药原药生产在10年间对VOCs排放贡献占据重要优势,而泡沫塑料生产排放量变化大,在2015~2017年突增到2.00×10⁴ t以上.湖北省在国家及地方相关政策引导下,重点行业VOCs减排效果显著.     

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.     

浙江省人为源氨排放清单建立及分布特征

通过收集各类氨排放源的活动水平数据,选取合适的排放因子以及估算方法,建立了2017年浙江省人为源氨排放清单,分析各排放源的排放分摊率以及浙江省各市的排放情况,并利用ArcGIS对浙江省氨排放量和排放强度的空间分布进行分析.结果表明, 2017年浙江省人为源氨排放量为122.00 kt,以农业源排放为主,其中农田生态系统氨排放量最高,达到36.06 kt,并以氮肥施用贡献最大(87.12%);其次是禽畜养殖,占到人为源氨排放总量的29.44%.非农业源中废物处理和人体排放源贡献最大,分别占到非农业源氨排放量的44.07%和28.49%. 2017年杭州市氨排放量最高,占浙江省氨排放总量的17.83%;但嘉兴市的氨排放强度最大,达到3.82 t·km~(-2).从空间分布来看,氨排放量主要集中在浙江省北部和东南部,而浙江省北部和东北部的氨排放强度相对较高.     

城市废弃物处理温室气体排放研究:以厦门市为例

城市废弃物处理是城市人为活动产生温室气体的来源之一.参考IPCC国家温室气体清单指南2006推荐的方法建立了厦门市废弃物处理的温室气体排放计算模型,对厦门市2005～2010年废弃物处理的温室气体排放情况进行了估算,包括固体废弃物填埋、焚烧以及污水处理等过程.结果表明,2005年温室气体总排放量折合二氧化碳当量(CO2e)为406.3 kt,2010年温室气体总排放量(以CO2e计)达到704.6 kt,随着废水处理工艺的提高和城市生活垃圾量的迅速增长,主要排放源由废水处理转变为固体废弃物填埋.2005年填埋产生的温室气体排放占固体废弃物处理排放量的90%左右,2010年所占比例下降到75%.厦门市废水处理温室气体排放量2007年最高,以CO2e计达到325.5 kt,化学原料及化学品制造业从2005～2010年一直是厦门市CH4排放量最高的产业,占工业废水处理CH4排放总量的55%以上.     

浙江省2013~2020年人为源氨排放清单

采用排放因子法建立了浙江省2013~2020年人为源NH₃排放清单,利用ArcGIS软件对NH₃排放量进行空间分配,并与浙江省部分城市PM_2.5组分中的NH₄⁺浓度进行对比,探究了人为源NH₃排放对NH₄⁺浓度变化的影响.结果表明,2013~2020年浙江省人为源NH₃排放量呈逐年下降趋势,2020年人为源NH₃排放量为13.5万t,较2013年下降23.1%.人为源NH₃排放以农业源为主,2013~2020年占比分布在57.2%~69.6%,其中畜禽养殖和氮肥施用NH₃排放量占比较高,且2020年排放量较2013年下降最为显著,分别为34.5%、44.1%.从空间分布来看,NH₃排放较高的地区主要分布在浙江北部和金衢盆地地区,杭州市和嘉兴市年排放量位于全省前两位.NH₃排放量较高的城市NH₄⁺浓度也较高,部分城市NH₄⁺浓度下降趋势与NH₃排放量下降趋势较为一致.     

2015~2020年厦漳泉地区大气氨排放清单及分布特征

收集厦漳泉地区各类大气氨排放源的区县活动水平,基于排放因子法建立了2017年大气氨排放清单（1 km×1 km）,同时对2015~2020年大气氨排放趋势进行了分析.结果表明,厦漳泉2017年大气氨排放量为27.40 kt,其中畜禽养殖、农田生态系统、人体排放、燃料燃烧和废物处理占排放总量的比例分别为42.48%、22.04%、14.71%、7.08%和5.69%.大气氨排放密度顺序为：厦门（1.94 t ·km^-2）>泉州（1.07 t ·km^-2）>漳州（0.95 t ·km^-2）,高值区主要分布于人口集中的沿海城区和畜禽养殖业与种植业发达的内陆乡镇地区,氨排放量月度分布与温度变化规律一致.受不同地市经济结构和发展水平的影响,2015~2020年泉州市氨排放表现为下降,而厦门和漳州两市氨排放变化存在一定的波动,氨排放强度整体呈现随人均GDP上升而下降的趋势.