钢铁行业技术减排措施硫、氮、碳协同控制效应评价研究

随着我国污染减排形势的日趋严峻,在高污染行业采用协同控制措施实现多种污染物控制目标不仅十分必要而且非常迫切,而合理评价减排措施的协同控制效应是实施协同控制的基础.基于此,本研究从环境-经济-技术角度系统地提出了钢铁行业技术减排措施对硫、氮、碳的协同控制效应评价方法,包括:协同控制效应坐标系分析、污染物减排量交叉弹性(Elsa/b)分析和单位污染物减排成本评价,3种评价方法相互配合,可以从多角度检验不同减排措施的协同控制效应.协同控制效应坐标系和污染物减排量交叉弹性分析的结果表明,末端治理措施不具有协同控制效应或协同控制效应不佳,而绝大多数过程控制措施都具有较好的协同控制效应.单位污染物减排成本评价的结果表明,末端治理措施优先度排序靠后,而过程控制措施排序靠前,且针对不同污染物的排序结果有所不同.在进行钢铁行业协同减排方案设计和规划时,应根据决策需要选择适宜的评价方法,参考评价结果选择最为成本有效的措施.     

推广新能源汽车碳减排和大气污染控制的协同效益研究——以上海市为例

随着我国机动车数量的持续增长,交通运输行业已经成为仅次于工业部门的第二大能源消费部门,也是温室气体排放和空气污染物的主要贡献部门.为了支持低碳发展,自2009年起,中国便开始使用新能源汽车取代传统燃油汽车.通过上海市2016年纯电动和插电式混合动力的私家车、出租车和公交车的行驶情况、能源消耗和排放因子等数据,对新能源汽车运行过程以及所需电能生产过程中产生的大气污染物和CO₂的排放量进行了测算,利用协同控制坐标系评价和污染物减排量交叉弹性分析方法探讨了新能源汽车的协同减排能力与效果.基于协同效益潜力分析结果,对推广3类新能源汽车的协同效益进行了排序,结果表明纯电动公交车具有最佳的碳减排和大气污染控制协同效益,纯电动以及插电式混合动力私家车和出租车对CO、NO_x、NMHC、PM₁₀都具有协同效益,而插电式混合动力公交车不具备协同效益.     

北京市减污降碳协同控制情景模拟和效应评估

将能源、建筑、产业和交通作为减污降碳重点领域,设置了基准情景、政策情景和强化情景,以2020年为基准年,2035年为目标年,开展北京市大气污染物和CO₂减排潜力测算,并构建了一种协同控制效应分级评估方法,对政策情景和强化情景下大气污染和CO₂协同控制效应进行量化评估.结果表明,与基准情景相比,政策情景和强化情景下大气污染物减排率分别在11%～75%和12%～94%,CO₂分别为41%和52%.优化机动车结构对于NO_x、 VOCs和CO₂的减排贡献最大,政策情景下减排率分别达到74%、 80%和31%,强化情景下分别达到68%、 74%和22%;完成农村地区散煤清洁能源改造对SO₂的减排贡献最大,政策和强化情景下分别达到47%和35%;提升新建建筑绿色化水平对PM₁₀的减排贡献最大,政策和强化情景下分别达到79%和74%.优化出行结构和推动数字基础设施绿色发展的协同控制效应最佳;强化情景下,完成农村地区散煤清洁能源改造、优化机动车结构和...     

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.     

温室气体与大气污染物协同控制效应评估与规划

提出一套完整的温室气体与大气污染物协同控制效应评估与规划方法：首先,采用排放因子法分别计算减排措施（减排主体）对各类温室气体（全球污染物）和局地大气污染物减排量;其次,以《中华人民共和国环境保护税法》规定的污染物当量值、税额,以及碳排放权交易价格、IPCC发布的温室气体全球增温潜势（GWP）值等参数为依据,将全球和局地两类污染物归并为综合大气污染物排放量（Q_IAP）,或将2类污染物减排量归并为综合大气污染物协同减排量（ICER）,二者皆以综合大气污染物当量（IAPeq）计量;最后,采用协同控制效应坐标系、协同控制交叉弹性、单位污染物减排成本等评估指标和方法开展协同控制效应评估,绘制并依据边际减排成本曲线进一步开展协同控制成本-效果优化规划.应用此方法体系开展的钢铁、交通、电力等行业协同控制评估,城市协同控制规划,以及城市协同控制绩效评估的结果表明,该方法体系具有科学性、简明性和可操作性.     

Air quality management in China: Issues, challenges, and options

This article analyzed the control progress and current status of air quality,identified the major air pollution issues and challenges in future,proposed the long-term air pollution control targets,and ...     

基于LEAP模型的兰州市道路交通温室气体与污染物协同减排情景模拟

基于LEAP模型,构建了2015～2040年兰州市道路交通发展“零措施”的基准（BAU）情景以及低碳（LC）和强化低碳（ELC）这2个节能减排情景,模拟评估各项政策和措施下能源消耗情况和温室气体与大气污染物协同减排效果.结果表明,LC情景能源消耗和CO₂排放将于2026年达峰,ELC情景能源消耗和CO₂排放将于2020年达峰;两种情景下,NO_x、 CO、 HC、 PM_2.5和PM₁₀等污染物排放量于2015～2017年间开始出现大幅下降,下降趋势于2023年前后逐渐减缓.结合措施可行性和减排成本,LC情景可作为兰州市道路交通碳达峰减排情景：到2040年能源消耗量、 CO₂、 NO_x、 CO、 HC、 PM_2.5和PM₁₀排放相对于BAU情景的削减率分别达到-24.17%、-26.57%、-55.38%、-65.91%、-72.87%、-76.66%和-77.18%.兰州市道路交通当前应以公共...     

Government environmental control measures on CO2 emission during the 2014 Youth Olympic Games in Nanjing: Perspectives from a top-down approach

Strict air pollution control measures were conducted during the Youth Olympic Games（YOG） period at Nanjing city and surrounding areas in August 2014.This event provides a unique chance to evaluate the effect of government control measures on regional atmospheric pollution and greenhouse gas emissions.Many previous studies have observed significant reductions of atmospheric pollution species and improvement in air quality,while no study has quantified its synergism on anthropogenic CO₂...     

Emission source-based ozone isopleth and isosurface diagrams and their significance in ozone pollution control strategies

In the past decade, ozone (O₃) pollution has been continuously worsening in most developing countries. The accurate identification of the nonlinear relationship between O₃ and its precursors is a prerequisite for formulating effective O₃ control measures. At present, precursor-based O₃ isopleth diagrams are widely used to infer O₃ control strategy at a particular location. However, there is frequently a large gap between the O₃-precursor nonlinearity delineated by the O₃ isopleths and the emission source control measures to reduce O₃ levels. Consequently, we developed an emission source-based O₃ isopleth diagram that directly illustrates the O₃ level changes in response to synergistic control on two types of emission sources using a validated numerical modeling system and the latest regional emission inventory. Isopleths can be further upgraded to isosurfaces when co-control on three types of emission sources is investigated. Using Guangzhou and Foshan as examples, we demonstrate that similar precursor-based O₃ isopleths can be associated with significantly different emission source co-control strategies. In Guangzhou, controlling solvent use emissions was the most effective approach to reduce peak O₃ levels. In Foshan, co-control of on-road mobile, solvent use, and fixed combustion sources with a ratio of 3:1:2 or 3:1:3 was best to effectively reduce the peak O₃ levels below 145 ppbv. This study underscores the importance of using emission source-based O₃ isopleths and isosurface diagrams to guide a precursor emission control strategy that can effectively reduce the peak O₃ levels in a particular area.     

京津冀及周边地区“2+26”城市结构性调整政策的CO2协同减排效益评估

《打赢蓝天保卫战三年行动计划》（"三年行动计划"）明确提出,产业结构调整、能源结构调整、交通结构调整和用地结构调整是大幅减少大气污染物和CO₂排放的重要抓手,这种协同效应非常明显,但在城市群层面还未被量化研究.为此,采用京津冀温室气体-空气污染物协同控制综合评估模型（GAINS-JJJ）,构建了2017年京津冀及周边地区"2+26"城市群基础排放清单,定量分析了"三年行动计划"的实施带来的CO₂和主要大气污染物的排放变化情况.结果表明,与2017年相比,2020年政策情景下"2+26"城市的CO₂、一次PM_2.5、SO₂、NO_x和NH₃的减排量分别为29.1 Mt （相当于2017年排放量的2%）、203.8（21%）、281.8（27%）、485.5（17%）和34.3 kt （3%）,排放量较大的城市或部门都实现了较为明显的减排.碳协同减排效益结果显示,产业结构调整的一系列重大举措（淘汰落后产能、工业锅炉升级改造和散乱污企业综合整治等）取得了良好的CO₂和大气污染物协同减排效应,而不同污染物中NO_x的碳协同减排效应最高.     

太原市“十四五”规划大气污染防治政策的CO2协同效益评估

为量化评估太原市“十四五”大气污染防治政策的减污降碳协同效益,使用京津冀温室气体-空气污染相互作用与协同模型（GAINS-JJJ）,模拟评估13项大气污染防治措施的减排潜力,CO₂的协同减排效益.2025年政策情景下一次PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO_x、VOCs和NH₃分别减排1.8（5%,相对于基准情景减排比例,下同）、2.5（2%）、3.7（16%）、20.0（27%）、13.6（15%）和0.0 kt（0%）,CO₂减排9.0 Mt（13%）,CH₄排放增加203.3 kt（相对于基准情景增加25%）.SO₂、NO_x与VOCs减排主要发生在电力、工业燃烧与溶剂使用部门,CO₂减排主要发生在工业燃烧部门,CH₄排放量增加是由于煤矿开采活动水平升高.限制“双高”行业的能源消耗,严禁新增产能以及可再生能源发电比例提升措施的CO₂协同减排效益最高.VOCs具有优异协同减碳效益.建议太原市进一步推进终端电气化政策,同时需加大提升电力行业清洁能源比重和可再生能源发电的消纳能力.     

中国钢铁行业大气污染与温室气体协同控制路径研究

随着我国温室气体减排形势的日益严峻,以及大气污染物减排工作的日益深化,寻求能够同时削减温室气体和局地空气污染物的减排措施成为重要的研究方向。过去的减排工作经验教训表明,单一的末端治理措施难以实现多污染物控制目标。文章以我国钢铁行业为例,在协同控制理念指导下,构造大气污染物协同减排当量指标APeq评价某项技术措施对SO2、NOX和CO2的综合减排效果,并针对APeq、SO2、NOX、CO2,基于单位(边际)污染物减排成本和减排潜力估算,讨论协同控制分析方法和技术措施减排路径。结果表明,相比末端控制技术,前端和过程控制技术可实现3种污染物协同减排,因而单位(边际)污染物减排成本较低,优先度排序靠前,而末端治理措施缺乏协同性,单位(边际)污染物减排成本较高,优先度排序靠后。仅靠前端和过程控制措施,NOX减排目标能够实现,而SO2、CO2和APeq减排目标则难以实现,尚须实施部分成本较高的末端控制措施,或借助结构调整和规模控制手段。     

Long-term,consistent scenarios of emissions,deposition, and climate change in Europe

The aim of this study was to develop consistent scenarios of emissions, climate change and regional air pollution to enable an integrated analysis of the linkage between climate change and regional air pollution in Europe. An integrated modeling framework was developed for this purpose. The framework integrates state-of-the-art models and concepts from the area of climate change and regional air pollution and was supplemented by new modules (e.g. modeling long-term NH₃ emissions in Europe, modeling dispersion and transformation of air pollutants under climate change).Consistent climate and air pollution policies were derived, both driven by the desire to achieve certain environmental goals. According to an analysis of scenarios with various combinations of climate and regional air pollution policies the quantitatively most relevant interactions are the effect of climate change policies on the energy mix and the resulting air pollution emissions. In the long-term the global SO₂ emissions are expected to decrease (again), accordingly their effect on climate will be minor. Tentatively it can be concluded that for regional air pollution the development of the air pollutant emissions is more important than the effect of climate change on the dispersion and chemical transformation of air pollutants.     

基于WRF-Chem和EMI指数的新冠肺炎疫情期间沈阳市大气污染物浓度变化原因分析

利用2015—2020年沈阳市空气质量监测数据、地面气象观测资料、环境气象评估指数（EMI）产品、NCEP再分析资料及WRF-Chem数值模式,分析新冠肺炎疫情防控期间沈阳市主要大气污染物和气象要素的变化情况,研究空气质量对污染物减排和气象要素变化的响应.结果表明：疫情防控导致沈阳市PM_2.5、PM₁₀和NO₂质量浓度下降,但O₃质量浓度小幅增加;PM_2.5和NO₂对人为减排的响应更敏感;防控期内沈阳市气象条件有利于污染物的清除,气象条件使PM_2.5质量浓度下降16.37%,防控减排措施导致PM_2.5质量浓度下降22.96%;在疫情防控的背景下,不利的气象条件和污染物排放的突然增加共同造成重污染天气发生,其中不利气象条件的贡献大于排放增加的贡献;减排措施对防控期间重污染天气过程污染物峰值浓度有明显的削弱作用.     

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.     

基于燃料生命周期的中国铁路排放趋势

铁路运输是现代运输的主要方式之一,在空气质量改善和"双碳"目标的双重约束下,厘清铁路运输CO₂和污染物排放趋势,对于交通领域的减污降碳工作具有重要意义.基于燃料生命周期法分析了中国火车2001~2018年的CO₂和污染物排放特征,在此基础上,结合情景分析评估了2019~2030年的铁路排放趋势.结果表明,随着铁路电气化进程的推进、内燃机车新车投入使用和燃油标准的不断升级,铁路运输燃料生命周期的CO₂和污染物排放整体分别呈上升和下降趋势,而其上游阶段的排放占比逐年升高.2018年铁路运输的CO₂、NO_x、CO、BC和SO_x排放总量分别为3780.29万t、11.98万t、3.94万t、0.20万t和3.08万t.情景分析表明,加快电力结构改善和降低单位运输能耗分别是降低铁路CO₂、SO_x和NO_x、BC、CO排放的最佳单一控制手段.积极应对铁路减污降碳工作的综合情景下,CO₂、NO_x、CO、BC和SO_x的减排率可分别达35%、37%、39%、32%和45%.电力结构改革和铁路电气化进程的停滞均会造成铁路运输排放总量的显著增加,铁路减污降碳工作仍需高度重视.     

东莞市低碳路径下加速电气化对CO2和污染物协同减排影响

城市是能源消耗的中心，电气化可以整合城市能源结构，实现清洁能源高效利用，探究城市低碳路径下加速电气化的协同减排影响对实现城市减污降碳至关重要.基于长期能源替代规划模型(LEAP-DG),设置了基准情景、低碳情景和加速电气化情景等3类情景，评估电气化措施在不同电力结构下的减排潜力，量化重点部门的措施贡献，探讨广东省典型制造业城市东莞的协同减排效果.结果表明，电力结构优化促进了电气化措施的协同减排效果，低碳路径下加速电气化将进一步降低电力污染物排放强度，2050年，东莞市CO₂、 NO_x、 VOC和CO减排7.35×10⁶、 1.28×10⁴、 1.62×10⁴和8.13×10⁴ t, SO₂和PM_2.5消费侧减排量和生产侧增排量达到平衡.电气化渗透速率和电力结构优化协调发展是电气化措施实现减排效益的关键，工业和交通部门加速电气化将同时降低CO₂和大气污染物排放，交通部门得益于燃油车和电动车的高...     

厦门市能源消费对环境及公共健康影响研究

由能源消费排放的多种大气污染物对环境和公共健康的影响越来越严重.以厦门市为研究案例,应用LEAP模型、剂量效应（Doseeffective）和暴露-响应（Exposure-response）原理构建能源-环境-公共健康模型,计算厦门市不同情景下主要大气污染物PM10和SO2排放量和由这两种污染物引发的公共健康经济损失,...     

氢燃料电池汽车动力系统生命周期评价及关键参数对比

发展氢燃料电池汽车被认为是解决能源安全和环境污染问题的理想解决方案之一,为量化探究氢燃料电池汽车动力系统的化石能源消耗和排放情况,运用GaBi软件建模,以新能源汽车相关技术路线为参考,构建我国氢燃料电池汽车动力系统的数据清单并对其全生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值情况进行定量评价计算和预测分析,对不同类型的双极板、不同能量控制策略和不同制氢方式对环境的影响分别进行了对比研究,并对关键数据进行了不确定分析.结果表明,预计到2030年我国每台氢燃料电池汽车动力系统生命周期的化石能源消耗量（ADP_f）、全球变暖潜值（GWP,以CO₂ eq计）和酸化潜值（AP,以SO₂ eq计）分别为1.35×10⁵ MJ、9108 kg和15.79 kg.动力系统生产制造阶段的化石能源消耗和全球变暖潜值均高于使用阶段,主要原因是燃料电池堆栈和储氢罐的制造过程.金属双极板、石墨复合双极板和石墨双极板的制造工艺中石墨复合双极板的综合环境效益最好.能量控制策略的优化会使得氢能消耗降低,当氢能消耗降低22.8%时,动力系统的生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值分别降低10.4%和8.3%.相比于甲烷蒸气重整制氢,基于混合电网电解水制氢的动力系统生命周期全球变暖潜值高出53.7%[KG-*6],而基于水电电解水制氢降低39.6%.降低动力系统生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值的措施包括优化能量控制策略降低氢能消耗、规模化发展可再生能源发电电解水制氢产业和聚焦突破燃料电池堆栈关键技术实现性能提升.     

Developing China's roadmap for air quality improvement: A review on technology development and future prospects

Air pollution control policies in China have been experiencing profound changes, highlighting a strategic transformation from total pollutant emission control to air quality improvement, along with the shifting targets starting from acid rain and NO_x emissions to PM_2.5 pollution, and then the emerging O₃ challenges. The marvelous achievements have been made with the dramatic decrease of SO₂ emission and fundamental improvement of PM_2.5 concentration. Despite these achievements, China has proposed Beautiful China target through 2035 and the goal of 2030 carbon peak and 2060 carbon neutrality, which impose stricter requirements on air quality and synergistic mitigation with Greenhouse Gas (GHG) emissions. Against this background, an integrated multi-objective and multi-benefit roadmap is required to provide decision support for China's long-term air quality improvement strategy. This paper systematically reviews the technical system for developing the air quality improvement roadmap, which was integrated from the research output of China's National Key R&D Program for Research on Atmospheric Pollution Factors and Control Technologies (hereafter Special NKP), covering mid- and long-term air quality target setting techniques, quantitative analysis techniques for emission reduction targets corresponding to air quality targets, and pathway optimization techniques for realizing reduction targets. The experience and lessons derived from the reviews have implications for the reformation of China's air quality improvement roadmap in facing challenges of synergistic mitigation of PM_2.5 and O₃, and the coupling with climate change mitigation.