大气复合污染区域调控与决策支持系统研究

随着经济社会的快速发展和农业现代化、新型工业化、城镇化建设进程的不断加速,我国环境空气呈现复合型、区域性、压缩性污染特征,大气复合污染已经成为我国城市群区域经济可持续发展的制约因素。以基于方案的DSS框架与设计技术为指导,构建并研发了大气复合污染区域调控与决策支持系统,该系统具备区域基本信息管理、区域污染状况评估、动态目标构建、协同控制方案设计、方案优化、各类方案分析评估等功能,并在珠三角进行了示范性应用,对解决我国区域大气复合污染问题、改善环境空气质量具有很强的科技支撑作用。     

基于CMAQ与前馈神经网络的区域大气污染物浓度快速响应模型

建立大气污染可控源排放-复合污染水平的函数关系,实现给定排放情景下环境污染物浓度的实时响应,是大气污染物浓度预测与减排效果评估等的重要技术前提.本研究对污染物浓度影响因子变化空间进行拉丁超立方采样,使用CMAQ区域多尺度空气质量模型的预测值作为输入数据,通过前馈神经网络模型构建基于统计机器学习的长三角区域污染物浓度快速响应模型.结果表明经过模型结构选择与参数调整,基于前馈神经网络的快速响应模型能够快速准确还原出不同减排情景下长三角区域PM_(2.5)浓度的预测值.外部验证情景下相关系数CORR达到0.999以上,MB与ME均值达到了-0.046μg·m~(-3)和0.6162μg·m~(-3),实现了比RSM更加快速与准确的预测,不同时段与不同污染物浓度的准确预测则验证了其普适性.     

大气环境容量理论的再思考和总量控制

大气环境容量理论在我国的空气污染控制政策研究和管理实践中一直作为重要的基础理论之一,但长期以来其概念定义和理论模型一直存在模糊之处,也未能建立公认的数学规划模型和算法.基于大气环境容量理论发展和应用回顾,对大气环境容量的定义和内涵进行了探讨,并对其理论和计算方法的实用性与局限性进行了分析.该研究基于不同的大气环境容量定义,提出了绝对大气容量、广义大气容量和狭义大气容量3种概念的区分,提出大气环境容量规划的主要理论困难是大气规划空间的开放性以及由此带来的空间边界定义和规划区外约束缺失问题,指出除一次空气污染物在局地尺度夜间边界层或山谷特殊地形等条件下可获得广义大气容量解以外,其他大部分情形往往并不能获得确定的广义大气环境容量解;指出因臭氧、二次细粒子复合污染存在二次污染物与前体物排放的非一一对应及非线性关系,传统的单物种大气环境容量理论和单目标线性优化规划方法不再适用.空气质量问题,特别是区域尺度空气污染问题并不一定是排放量超出大气容量所致,大气环境容量理论并不是一个普适理论.针对区域性复合空气污染控制问题,建议在全国或大区域尺度,基于排放状况与经济、技术可行性,采用空气质量模式情景分析与影响评估的规划方法,优化确定区域排放总量;长远可探讨建立包含技术、经济、社会变量的多物种和多目标规划方法.      

我国区域性土地利用总体规划模式探讨

在中外对比分析的基础上,构建了适应我国社会主义市场经济体制的区域性土地利用总体规划模式。这一模式以＂划定用途分区、制定分区用地规则与耕地警戒性指标相结合＂为核心内容,并由＂区域土地利用战略构成的宏观控制层、用途分区及分区用地规则与耕地警戒性指标构成的基本控制层和公益性土地利用规划构成的实施控制层＂共同组成逻辑控制体系。     

局地区域大气污染物氯乙烯总量控制实例研究

污染物总量控制是实现地区可持续发展的有效措施。该文在对天津市某局地区域大气氯乙烯污染现状及污染源调查的基础上,提出了大气氯乙烯总量控制目标和总量负荷分配方案,并对该地区大气氯乙烯环境目标值的可达性进行了分析论证。      

长三角区域大气重污染应急减排效果评估

为评估长三角区域大气重污染应急减排方案的效果,依据上海市环境科学研究院编制的2015年长三角区域高分辨率大气污染源排放清单设计了3级减排方案,利用本地化的WRF-CMAQ模式对长三角区域一次重污染过程进行了模拟验证,并评估了各减排方案的效果.结果显示:①如各城市单独进行减排,在一级、二级和三级减排方案下ρ（PM_2.5）分别降低0~7.2、0~20.6和0.1~34.8 μg/m3,降幅分别为0~11.7%、0~19.5%和0.2%~28.0%,长三角区域空气质量优良率未见明显上升.②如进行区域协同减排,在一级、二级和三级减排方案下ρ（PM_2.5）分别降低0.5~10.0、2.7~30.2和4.3~51.8 μg/m3,降幅分别为1.8%~12.8%、9.3%~23.5%和14.7%~37.0%.对于多数城市,区域协同减排效果比单独减排效果显著,其中舟山市、连云港市和常州市的区域协同减排效果最突出.在三级减排方案下的区域协同减排会使空气质量优良率明显提升,空气质量优良的城市从6个升至10个,中度以上污染城市从12个降至2个.③工业源减排是应急减排的重点,其减排效果可占整体减排效果的50.0%~93.0%.研究显示,要在重污染期间达到较好的减排效果,需要进行区域协同减排,但针对不同城市需要协同进行污染控制的范围具有明显差异,因此,为实现精准管控,未来在开展重污染应急区域协同控制时,需根据实际情况进行协同控制关系的预测.      

异戊二烯生成二次有机气溶胶概述

为应对区域大气复合污染的严峻态势,亟需了解天然源排放对二次生成颗粒物的贡献。异戊二烯是最重要的天然排放源。综述了国内外异戊二烯生成二次有机气溶胶的研究概况,以期为制定大气污染控制目标或措施提供参考。     

城市群区域生态环境空间管制分区与发展指引

本文紧密结合我国新型城镇化不断加快的形势需要,从生态环境空间管制分区类型确定、管制分区特征识别与内涵界定、管制分区综合评价、分区方案确定等环节,选取乌鲁木齐城市经济圈作为典型案例区,系统构建了城市群区域生态环境空间管制分区方法,制定了乌鲁木齐城市经济圈生态环境空间管制分区方案,提出了不同分区的发展指引。     

浅论大气环境管理重心由总量控制向质量改善转型

我国目前公众对大气环境污染问题的敏感度较高,全面改善空气环境质量业已成为重要的民生问题,并日益紧迫,为此必须在政策顶层设计上制定出科学合理的大气环境管理技术路线和系统有效的对策措施。本文在总结我国大气环境管理成功经验和分析未来大气环境质量面临的形势与挑战的基础上,提出我国大气环境管理重心必须由总量控制向质量改善转型以及相关对策措施:突破我国目前大气复合污染这一城市群社会经济发展的瓶颈,从环境管理体制等方面看,应重点做好以下工作:第一,在管理机制方面,构建"统一规划、统一监测、统一监管、统一评估、统一协调"的区域联防联控工作机制;第二,推行区域主要大气污染物排污权有偿使用与交易机制等制度;第三,建立起以空气质量改善为核心的总量控制方法,实施SO2、NOx、颗粒物、VOCs等多污染物的协同减排;第四,探索有利于联防联控的新机制和新模式。     

用“P”值法推算SO_2排用放源最大允许排放量

在适应区域环境污染控制和综合防治中,首先要确定的是污染物控制目标及环境容量。环境容量的确定多采用总量控制的方法来求取污染源的环境约束量。在个旧市鸡街区域环境综合防治研究中,对大气污染物的容量控制除用总量控制方法来求取大气污染源的环境约束量外,还用制定SO_2排放标准的技术方法(简称“P”值法)计算了SO_2最大允许排放量。本文介绍了“P”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.     

基于STIRPAT模型天津减污降碳协同效应多维度分析

基于STIRPAT模型,从排放总量、减排量和协同效应系数这3个维度定量分析了天津市减污降碳协同效应.结果表明,天津市大气污染物和温室气体的主要排放源均为工业源,大气污染物和温室气体的Pearson相关系数为0.984;人口总数、城镇化率、地区生产总值、能源强度和二氧化碳排放强度是影响天津市减污降碳协同效应的重要因素;天津市2011年和2012年大气污染物和温室气体协同增排,协同效应系数分别为0.18和0.17;2013~2014年和2018~2023年大气污染物减排且温室气体增排,协同效应系数均小于0,减污降碳不具有协同效应;2015~2017年和2024~2060年大气污染物和温室气体同时减排,协同效应系数范围为2.74~8.76.天津市具备在2024年进入减污降碳协同增效阶段的条件,天津市推动减污降碳协同增效最关键的是严格控制温室气体排放总量,持续推动能源强度和二氧化碳排放强度的下降,合理控制人口总数、城镇化率和地区生产总值.     

基于环境投入产出的多视角全球二氧化硫排放

国际贸易的迅速发展是贸易隐含污染物排放转移的主要驱动因素,排放转移的出现将排放责任的研究从生产者视角贡献逐渐引向了消费者视角贡献.合理的排放责任界定成为区域减排的重要参考.本研究利用多区域环境投入产出模型,以当前社会广泛关注的大气污染物二氧化硫为载体,详细分析了2007年全球各地区基于生产者视角、生产链末端视角、消费者视角、考量区域减排努力的改进的消费者视角的大气污染物排放贡献,并对各个视角下的区域排放进行比较和分析.结果表明:西欧、北美、日澳新等地区生产者、生产链末端、消费者视角的排放依次升高,而南亚、东亚地区的排放依次减小.大量的二氧化硫排放从西欧、北美随着国际贸易供应链转移到东亚地区.全球各地区二氧化硫排放强度的差异和全球贸易导致的生产格局的变化均为排放转移的原因.本研究是贸易引致环境问题研究的重要补充,为区域乃至全球从贸易角度降低区域大气污染问题提供了科学依据.     

青岛市主要污染物减排分析研究

在分析主要污染物（COD和SO2）排放现状的基础上,结合经济社会发展情况,采用产污系数法和排放强度法2种方式,科学分析和定量预测了青岛市未来3年主要污染物的排放趋势和新增量,从产业结构调整、工程治理、监督管理3个层面合理分析了主要污染物减排量,将减排目标层层分解,并结合主要污染物存量、新增量,对未来3年中青岛市主要污染物的排放情况进行了预测。     

中国减污降碳协同效应的时空特征及其影响机制分析

我国环境污染防治面临减污降碳协同推进的新挑战,为实现减污降碳协同增效的总目标,深入打好大气污染防治攻坚战,研究减污降碳协同效应的时空特征及其影响机制,对因地制宜制定经济社会发展全面绿色转型的政策具有重要现实意义. 本文以2011—2019年我国30个省(自治区、直辖市)为研究对象,分析大气污染物和碳排放的时空特征(不包括港澳台及西藏自治区的数据,下同);同时,运用耦合协调模型计算碳减排与大气污染物控制系统的耦合协调度,进一步分析减污降碳协同效应在全国、八大经济区和各省份的时空特征;并利用时空地理加权回归模型(GTWR),揭示了减污降碳协同效应影响因素的空间演化规律和作用机制. 结果表明:①2011—2019年我国碳排放量缓慢增长,污染物排放当量自2014年开始明显下降;大气污染物和碳排放主要集中在东北、北部沿海和黄河中游经济区. ②2011—2019年我国减污降碳的协同效应整体上明显提高,不同经济区和省份的减污降碳协同效应存在明显的时空差异. ③能源消费总量、能源消费强度和能源消费结构是减污降碳协同效应的主要影响因素,能源消费总量、能源消费结构、能源消费强度、产业结构和进出口贸易总额等因素对减污降碳协同效应的影响存在显著的空间异质性. 鉴于此,本文从制定差异化的减污降碳协同策略、推动能源结构优化转型、加强地区和部门间的协同治理等方面提出了减污降碳协同增效的对策建议.      

基于不同电力需求的中国减污降碳协同增效路径

当前我国同时面临改善生态环境质量和实现碳达峰碳中和两大战略任务,协同推进减污降碳已成为我国经济社会发展全面绿色转型的必然选择,电力部门在转型过程中将发挥重要作用.面向不同的电力需求情景,构建低成本实现碳达峰、碳中和的多目标模型,求解得出减污降碳协同增效最优路径方案.结果表明,在如期实现碳达峰、碳中和目标的前提下,减污和降碳协同性较好,两者协同控制可高效助力低碳转型的实现;优化电力部门发电结构是实现减污降碳协同增效的关键措施,研究期火电占比不断下降,清洁电力占比超过92.5%;不同电力需求下二氧化碳和主要大气污染物排放量有明显差异,其中二氧化碳排放量受电力需求影响最大,低电力需求、中等电力需求和高电力需求情景下峰值二氧化碳排放量分别为94.16亿、 104.09亿和107.46亿t,主要污染物二氧化硫、氮氧化物和颗粒物的排放同样表现出在低电力需求、中等电力需求和高电力需求情景下依次递增的趋势.电力需求的提高仅增加了电力部门内部发电结构调整的压力,未影响到其他部门的产量和活动水平,即电力需求导致的电力部门减排压力未表现出部门间传递的趋势.     

长江经济带水污染物减排的空间效应及驱动因素

构建2011~2015年水污染物排放及社会经济数据库，选取COD、氨氮2项指标，解析“十二五”时期长江经济带水污染物的减排过程与时空特征，并采用空间计量模型定量解析减排空间效应及驱动因素.研究发现：5年间长江经济带水污染物减排过程的集聚特征显著，高排放-高减排区主要位于长江三角洲地区，而环境效益趋差的高排放-低减排区仍然存在.空间效应对长江经济带水污染物减排具有一定影响，本地排污增加不利于邻地减排.人口规模、城镇化水平和农业经济份额是驱动长江经济带水污染物排放的主导因素，到2015年，人口规模和农业经济份额因素的驱动力均有不同程度下降，但城镇化水平的驱动力仍在提升.外商直接投资和工业化水平分别对COD和氨氮排放呈正向驱动，需警惕外资流入和快速工业化进程给相应特征污染物造成的减排压力.亟需推动本地和邻地就排污标准与减排总量达成规制共识，协同建立环境准入、污染付费等深层次减排模式；工程减排的同时共抓结构减排，针对长江经济带驱动因素与污染排放的空间耦合性，从源头倒逼产业结构、消费结构、种植结构、资本结构等向清洁化转变.     

汽车4S店表面涂装有机废气监测的研究

汽车4S店表面涂装有机废气排放现已成为城市重要的污染排放源之一,中国目前暂未针对该行业废气排放制定相关标准.对汽车4S店有机废气的监测情况及国外、国内地方相关标准做了简单的介绍,对表面涂装工艺和污染治理提出一些对策.对多家汽车4S店的监测情况进行了概述,建议加强汽车4S店表面涂装大气污染物排放控制和管理,改善区域大气环境质量,促进表面涂装工艺和污染治理技术的进步,尽快规范相应管理措施,才能有效控制汽车表面涂装大气污染物的排放.     

成渝地区工业大气污染物排放的时空演化格局及关键驱动因素

为摸清成渝地区工业大气污染的时空变化规律和关键影响因素,构建了2013—2019年成渝地区社会经济和工业大气污染物排放数据库,运用空间自相关分析和冷热点分析方法,解析了工业大气污染物排放的时空演化格局,并采用对数平均迪氏(LMDI)分解模型探究关键驱动因素. 结果显示:①成渝地区工业大气污染物排放整体呈明显下降趋势,高排放城市减少,低排放城市增多,高排放区由大面积圈层式分布逐渐向成都平原经济区南部区域和川南经济区北部区域零星式分布转变. ②成渝地区工业大气污染物排放呈现明显的空间集聚状态,空间溢出效应显著,且空间关联程度呈增大趋势. 工业大气污染物排放的空间分布趋于极化,且呈现明显的“西热-东冷”分异格局. ③经济发展始终是不同阶段工业大气污染物排放增量的首要驱动因素,生产技术进步与能源利用效率提升是减排的主要控制因素,高排放-低减排城市需注重工业生产技术和末端治理技术的提升. 产业结构调整对减排的贡献受区域产业发展政策的影响,工业内部结构效应对大气污染物的排放具有促进作用,与近年来钢铁、水泥、玻璃、陶瓷等传统重工业行业在工业增加值中的比重逐年提升有关.