四川盆地大气氨与氮氧化物排放对细颗粒物污染的影响及减排潜力

基于IASI、OMI与TROPOMI卫星数据识别了2008~2019年四川盆地氨与氮氧化物柱浓度的变化趋势,并进一步采用空气质量模型CMAQ对2019年冬季四川盆地氨排放的大气环境影响进行了研究,评估了氨与氮氧化物单独减排及氨与氮氧化物协同减排情景下对四川盆地颗粒物污染的影响.结果表明：2008~2012年四川盆地氮氧化物排放逐年升高随后在2013~2019年迅速下降,而氨柱浓度在2008~2013年期间较为稳定,自2014年起迅速增长.四川盆地氨排放的高值区主要集中在人为活动强烈的成都及周边地区和川南城市群以及农业源氨排放主导的川西北地区.铵根离子在川南城市群的PM_2.5当中占比高达11.4%,而对川西地区城市的PM_2.5贡献较低.敏感性实验结果表明,氨与氮氧化物协同减排50%能有效降低大气中硝酸铵与硫酸铵的浓度,从而减少细颗粒物污染,改善四川盆地区域环境空气质量.     

减排措施与气象因子对2013—2019年中国大陆地区PM2.5浓度变化的贡献

利用地面气象观测站数据计算的大气自净能力指数（Atmospheric Self-cleaning ability Index，简称ASI）和环境监测站PM_2.5实测数据，评估了中国大陆地区2014—2019年相对于2013年（"大气国十条"实施初期）污染物总体排放率的相对变化，给出了PM_2.5浓度削减量中气象条件和减排措施的相对贡献.研究结果显示，2014年全国排放率总体已下降，2017年各地区全面实现减排，较2013年全国平均减排36.11%，2019年减排幅度进一步加大，至48.50%，其中中东部地区整体减排力度大于西部和东北部地区.2015和2016年秋冬，重点区域持续性重污染频发现象的出现是不利气象条件背景与减排略有放松共同作用的结果，但持续的减排措施对于遏制空气质量的恶化起到了积极作用.2019年，京津冀、汾渭平原、长三角等9个重点区域PM_2.5浓度相较2013年明显降低，高空气质量至少一半以上的原因来源于人为减排，气象因子的贡献相对较小，仅为3%~18%，一些区域气象因子对PM_2.5的改善甚至起到负作用.2013年"大气国十条"实施以来，全国各重点区域有效的污染排放控制确实对空气质量改善起到了决定性作用.本文研发的分离气象和减排措施对PM_2.5浓度变化中相对贡献的方法，使用的定量关系简单、明确，所使用的数据客观、可靠，有利于快速估算和决策.     

京津冀中南部污染气象贡献的时空变化特征

基于环境气象评估指数（EMI,environmental meteorology index）,以石家庄、邢台、邯郸、衡水四个京津冀中南部重点城市为研究对象,对2013~2018年的气象条件变化时空分布特征进行分析.结果显示：EMI指数与经过去趋势处理的PM_2.5浓度的相关系数达0.88,说明EMI指数具有较好的可靠性,能够可靠性地应用于大气环境评价和重污染天气过程评估业务;基于气象条件对PM_2.5浓度贡献的定量分析方法,计算得到2013~2018年月度气象条件对PM_2.5浓度变化的贡献率,定量分析不同月份的气象条件变化,可有效评价不同污染程度月份的气象条件影响.此外,该定量方法在重大活动期间气象条件和减排效果评估中得到有效应用;从冬季气象定量贡献的空间分布来看,在京津冀中南部的山前地区形成EMI正距平百分比高值区,除人为排放较高外,恶劣的气象条件是京津冀中南部颗粒物污染严重的重要原因.     

京津冀区域典型城市PM2.5污染特征及其成因研究

量化空气质量改善过程中气象条件和减排措施的相对贡献, 有助于科学评估减排措施的实施效果. 本文以2017—2019年京津冀区域13个城市PM_2.5质量浓度为研究对象, 采用主成分分析、系统聚类等方法客观确定各次区域的典型代表城市, 并基于环境气象评估指数（EMI）量化空气质量改善过程中气象条件和减排措施的相对贡献. 结果表明, 京津冀区域PM_2.5浓度整体呈南高北低特征, 高值区集中在河北省南部, 冬季区域PM_2.5浓度显著高于其他季节. 经旋转后的主成分分析可划分出2个主成分, 分别对应河北省中南部地区和京津冀北部地区. 系统聚类将京津冀区域分为3个次区域, 经相似性计算获得次区域典型代表城市为承德、唐山和邢台. 以2017年为基准年开展EMI评估, 结果显示2018年1月承德、唐山和邢台PM_2.5浓度下降, 减排和气象条件均有不同程度的贡献; 不利气象条件是2019年1月承德PM_2.5上涨的主要原因, 排放造成同期唐山PM_2.5浓度上升了52.8%,不利气象条件抵消了邢台减排的效果, 并造成其PM_2.5浓度小幅度增加. 京津冀区域各城市PM_2.5浓度的同步变化, 排放和气象条件对不同城市的贡献仍然存在很大差异, 在京津冀区域内划分次区域具有重要意义.     

廊坊市2015年燃煤锅炉改造成效评估分析

为改善京津冀地区空气质量,2015年北京市安排专项资金支持廊坊市大气污染治理工作。到去年底,廊坊市超额完成相关治理项目,淘汰改造燃煤锅炉1 315台,实现SO2年减排量6 799 t,NO_x减排3 547 t,烟尘减排5 178 t,为廊坊本地及京津冀地区空气质量改善做出了贡献。针对2015年廊坊市燃煤锅炉淘汰改造工作进行了环境经济效益分析及空气质量改善效果评估。结果表明:该项大气污染治理工作具有较大的环境效益及显著的污染削减效果,从长远角度有利于京津冀地区的大气污染防治工作顺利开展及区域空气质量的改善。     

京津冀及周边地区秋冬季大气污染物排放变化因素解析

基于大气污染源排放清单技术方法,定量分析2016~2017年秋冬季"跨年霾"至2019~2020年秋冬季"疫情霾"期间京津冀及周边地区主要大气污染物排放量变化,解析大气污染防治政策实施带来的减排和疫情造成的活动水平下降对主要污染物排放的贡献,并利用空气质量模型模拟分析不利气象条件下措施减排和疫情影响对空气质量改善的贡献.结果表明,从"跨年霾"（2016-12-16~2017-01-14）至"疫情霾"（2020-01-22~2020-02-14）该区域主要大气污染物排放量大幅下降50%左右,不利气象条件下,区域PM_2.5平均浓度可削减40%以上.措施减排主要来自火电、钢铁等重点工业行业提标改造和工业锅炉、民用燃煤等燃煤源治理,对SO₂和PM_2.5排放量的削减贡献较大,贡献率分别为67.1%和53.4%;疫情主要影响移动源和轻工业活动水平,对NO_x和VOCs排放量的削减贡献较大,贡献率分别为71.9%和68.2%.措施减排对区域空气质量改善贡献突出,有效抑制了重污染过程的强度和范围.在"跨年霾"的不利气象条件下,措施减排使区域PM_2.5平均浓度下降26%,重度及以上污染天数减少44%.受疫情影响,区域PM_2.5平均浓度继续下降24%,重污染持续时间和范围进一步缩减.     

北京与成都大气污染特征及空气质量改善效果评估

近年来我国空气质量持续改善,大气颗粒物浓度明显降低.为探究气象条件和减排措施对细颗粒物（PM_2.5）浓度的相对贡献,选取两个典型代表城市——北京和成都,对比分析两城市所处的地理环境条件、污染排放以及气象扩散条件.结果表明,北京与成都2013~2018年重污染天数及污染过程显著减少,SO₂和PM_2.5浓度降幅明显,与2013年相比,两城市2018年SO₂浓度的降幅分别为77.8%和70.9%,PM_2.5浓度分别降低了42.7%和48.5%.冬季PM_2.5浓度下降速率最大,每年分别以13.5μg·m^-3和14.1μg·m^-3的速率降低.2013~2018年成都较北京风速偏小,温度偏高约3℃,静小风日数偏多,冬季静小风频率高,混合层高度、大气容量指数以及通风系数明显偏小,大气扩散条件较差.综合静稳天气指数（SWI）和环境气象指数（EMI）结果表明北京大气扩散条件优于成都,但近几年的变化程度有所不同.2014~2018年两城市的EMI呈减小趋势,2018年成都地区EMI降幅最显著,气象条件明显好转.与2014年相比,2018年北京与成都全年大气污染减排对PM_2.5浓度的贡献分别为33.5%和24.0%,气象条件的贡献分别为7.2%和11.1%;冬季减排贡献分别为31.7%和32.5%,气象条件的贡献比全年的大.     

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.     

珠三角一次重空气污染过程特征分析及数值模拟

以珠江三角州地区(珠三角)2009年11月23─29日一次重空气污染过程为例,利用常规观测资料及中尺度气象模式(MM5)、污染源排放模式(SMOKE)和空气质量模式(CMAQ)的模拟,研究此次重空气污染过程的特征. 结果表明,造成此次重污染的主要原因有:①前期高压脊带来的稳定层结和静小风条件使得大气污染物逐日累积,难以扩散;②西太平洋台风向南海附近发展移动时,其外围下沉气流导致珠三角大气污染物向低层输送并积累. 珠三角区域污染分布特征表明,广州和佛山的本地贡献明显,而肇庆等地受外地源输送的影响更为显著.      

经济快速发展区六氯丁二烯的来源与分布特征

为解析长三角、京津冀和珠三角地区六氯丁二烯（HCBD）来源及分布特征,基于三大区域氯代烃生产水平及废水排放情况对三大区域HCBD排放来源及其在水体和土壤中的分布情况开展研究.结果表明,三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE）生产副产物以及污水处理厂污水污泥排放成为三大区域HCBD主要来源.2018年三大区域中来自TCE和PCE生产副产物的HCBD总排放量为498.46 t,其中来自TCE生产副产物的占比为66.9%.三大区域工业及生活污水处理厂HCBD排放量分别为628.9 kg和254.6 kg.长三角地区氯代烃生产及污水处理厂HCBD排放量显著较高,分别为497.8 t和648 kg,而京津冀地区两类源排放量为0.37 t和125 kg,珠三角地区为0.29 t和110.3 kg.长三角、京津冀和珠三角地区自然水体中HCBD平均质量浓度分别为0.35、0.25和0.64 μg·L^-1,饮用水中HCBD平均质量浓度为0.16、0.09和0.04 μg·L^-1.城市饮用水中HCBD的整体水平较低.工业土壤中HCBD含量显著高于农田土壤,含量分别为9.3~24.6 ng·g^-1和0.13~2.67 ng·g^-1.与水体中HCBD污染情况相同,长三角地区土壤中HCBD污染最为严重,这与长三角地区HCBD排放量显著高于京津冀和珠三角地区相关,亟需引起重视.     

气象和排放变化对PM2.5污染的定量影响

基于WRF-CMAQ模型系统定量分析了气象和排放因素对全国及重点区域PM_2.5污染影响程度.从年度特征来看,与2015年相比,2016年、2017年全国空气质量明显改善,PM_2.5年均浓度分别下降7%和14%;2016年气象条件总体转好,气象因素和排放因素变化导致全国PM_2.5年均浓度下降幅度分别为4%和3%;2017年全国气象条件与2015年相比基本持平,大气污染物排放量下降是PM_2.5污染减轻的决定因素.除汾渭平原外,京津冀及周边地区"2+26"城市、长三角、成渝地区空气中的PM_2.5年均浓度持续下降;珠三角气象条件变化对PM_2.5影响较大,2017年导致PM_2.5浓度上升了29%;除汾渭平原外,其他4个重点地区的污染物排放变化导致PM_2.5年均浓度下降且2017年的下降幅度进一步加大,说明污染管控措施的环境效益明显.从季节特征来看,气象影响值的区域性差异明显.本文分析方法可用于制定空气质量目标或者评估污染控制方案的环境效果.     

长江三角洲城市群霾的演变特征及影响因素研究

重建了长江三角洲1961~2007年霾气候数据序列,分析了霾日数的时空变化特征及城乡差异,并探讨了大气污染以及地面和近地层气象条件对霾发生的影响.结果表明,利用湿度—能见度指数参与霾气候序列重建的方法具有一定的合理性和科学性.过去47a间,长江三角洲霾日数总体上呈逐渐增多的趋势,并且四季霾日数都增加.空间上,整个长江三角洲霾日数基本上都呈增加趋势,并以杭州和南京增加最多.近30a来长江三角洲大城市、中等城市和城镇乡村站间霾日数变化具有明显差异.地面气象要素中风速和最长连续无降水日数与霾发生具有较好的对应关系.在霾天气过程和对应的清洁过程,近地层温度、位势高度和风场也都具有明显的差异.长江三角洲霾变化趋势与我国京津冀、珠江三角洲等地的变化一致.区域大气污染物排放量的增加,尤其是细颗粒物的增加是霾出现频率增加的可能原因,全球气候变化以及区域城市化造成的气象条件改变也有利于霾日的增加.     

基于污染损害指数的环境空气质量评价与分析

采用基于污染损害指数的普适公式,对粤港珠江三角洲区域2007年环境空气质量进行了评价,并对污染损害指数空间分布与时间变化进行了分析和探讨。研究结果表明,粤港珠江三角洲区域环境空气污染损害指数为5．79,环境空气质量为二级,属于轻污染,并且夏季优于秋冬和春季,与气象条件密切相关。粤港珠江三角洲区域首要污染物为PM10,其次为NO2。珠海、香港、深圳空气质量较好,东莞、佛山空气质量最差,这与污染源分布、污染物扩散条件以及城市间空气污染的相互影响有关。     

重点区域大气污染防治行动计划实施的社会经济影响对比

基于2007年中国投入产出表建立了包含产业内部关联波及效应和居民消费诱发效应的投入产出宏观闭模型.在此基础上测算大气污染防治行动计划（以下简称"计划"）完全实施所需投资对京津冀、长三角、珠三角三大重点区域GDP、就业的正负效应及重点区域不同行业的影响,并对不同地区社会经济影响结果进行了比较分析.结果表明:在五年期间项目实施将拉动京津冀地区GDP增加35.66×108元,增加就业岗位约40808个;拉动长三角地区GDP增长2782.03×108元,增加就业岗位约238285个;拉动珠三角地区GDP增长852.85×108元,增加就业岗位约74758个.在短期（2013-2017年）内,长三角地区所获总收益远大于珠三角与京津冀地区.从行业影响看,三大地区实施"计划"后受益的行业主要集中于交通运输设备制造业、通用与专用设备制造业等与"计划"直接关联的行业.京津冀与长三角地区服务业所获得的直接效益远大于珠三角地区,侧面反映出珠三角地区服务业水平要整体高于长三角及京津冀地区;而珠三角和长三角地区因对交通行业投资较大,故交通运输设备制造业所获得的经济效益也要远大于京津冀地区.研究显示,不同地区投资所获的效益受到当地产业结构的影响,在未来产业发展中,京津冀地区应大力发展第三产业,对金属冶炼及压延加工业应多考虑产业结构升级优化;长三角及珠三角地区应鼓励发展新能源汽车、环保装备制造等行业.      

我国经济快速发展区工业VOCs排放特征及管控对策

近年来随着我国经济快速发展,挥发性有机物（VOCs）作为雾、霾和臭氧前驱物日益受到关注,经济快速发展区VOCs污染情况尤为复杂.本文对京津冀、长三角和珠三角的12种典型工业行业及垃圾、废水处理厂与综合工业园区、居民区的VOCs排放特征与分布趋势进行系统分析.解析出制药、橡胶和油漆喷涂为12种典型工业行业中VOCs平均排放浓度最高的3个行业,得到平均浓度分别为541、499和450 mg·m^-3,应给予高度关注.对比分析发现长三角与京津冀地区平均排放浓度最高是制药行业,分别为112 mg·m^-3和1.00×10³ mg·m^-3;而珠三角地区油漆喷涂行业排放最高,平均浓度为1.04×10³ mg·m^-3.进一步对12种典型工业行业VOCs种类分布情况进行分析,发现毒性大的芳香烃与卤代烃分别在油漆喷涂与制药行业中排放占比最高,达到55.99%和26.57%.三大经济区中长三角地区居民区与综合工业园区附近VOCs浓度最低,京津冀地区浓度最高,与各地区工业排放分布情况一致.分析2002~2018年的数据发现居民区VOCs浓度整体呈现波动性下降趋势,尤其2016年后显著降低,反映出我国VOCs防治的相关政策、法律法规和标准及技术对现阶段VOCs控制起到了显著成效.     

珠三角区域空气质量指数(RAQI)的研究

区域空气质量指数(Regional Air Quality Index,RAQI)是粤港政府联合发布、反映珠三角区域内不同地区的空气质量状况的评级系统。虽然RAQI综合考虑了空气污染的总量水平,较我国空气污染指数(Air Pollution Index,API)系统增加了O3,一定程度地考虑了大气氧化性增高的问题,但其所表征的空气质量状况与实际空气污染水平和公众感受仍存在差异。对2006年珠三角和香港监测数据的研究表明,RAQI较API能更充分地体现空气质量的分级;小时RAQI能够实时准确地反映了环境质量的变化,较每日RAQI更具有实际意义;加入PM2.5或采用不同的O3、PM10和PM2.5环境质量标准,是影响RAQI的重要因素。PM2.5/PM10为0.7,比世界卫生组织推荐的PM2.5/PM10为0.5的比例更符合珠三角的实际情况。因此,增加细粒子污染物PM2.5,适当调严某些污染物的环境质量标准,增加RAQI的发布频次,可以使RAQI更全面、准确地反映区域空气污染状况,是RAQI改进的方向。     

淮海经济区核心区污染排放对重点区域城市PM2.5贡献研究

基于WRF-CMAQ空气质量模型，采用开关污染源排放的敏感性试验方法，定量分析了淮海经济区核心区污染排放对京津冀区域、"2+26 "大气污染传输通道城市、汾渭平原地区和长三角区域PM_2.5的贡献.结果表明，对京津冀区域，污染贡献比例最大值出现在10月份，同时对不同城市的贡献值在10%以内变化；对" 2+26"大气传输通道城市，影响的时空差异变化明显，其中对聊城市、菏泽市和济南市的贡献值均超过了10%；对汾渭平原地区的贡献总体较弱，最大贡献值低于5%；对长三角区域，贡献值在不同城市间的时空差异变化明显.考虑到淮海经济区地处京津冀和长三角过渡地带，且对京津冀和长三角区域PM_2.5影响较大，建议尽快将淮海经济区核心地区纳入国家大气污染重点控制区.     

大气环境分区管理:以广东省为例

从区域大气环境管理的角度出发,提出大气环境分区管理的理念.以广东省地区为例,利用空气质量数值模拟和卫星遥感反演分析相结合的方法,从气象要素模拟场、浓度要素模拟场和卫星图像解译中筛选出关键因子,形成大气环境管理分区指标体系,在此基础上,利用层次聚类分析法将广东省划分为严格控制区、持续改善区和协调发展区这3种大气环境管理分区类型.结果表明,广东省大气环境管理严格控制区、持续改善区和协调发展区分别占16.3%、28.0%和55.7%.严格控制区在珠三角、粤东、粤西和粤北所占的比例分别为27.9%、19.3%、4.4%和12.5%,区域内应实施最严格的大气环境管理政策以推动空气质量改善;持续改善区在珠三角、粤东、粤西和粤北所占的比例分别为34.4%、15.8%、7.8和34.5%,区域内应实施相对严格的大气环境管理政策以保障持续稳定达标;协调发展区在珠三角、粤东、粤西和粤北所占的比例分别为37.7%、64.9%、87.8%和53.0%,区域内应实施较为宽松的大气环境管理政策以保障相对良好的空气质量.总体而言,广东省大气环境管理压力主要集中在珠三角地区,粤北、粤东地区次之,粤西地区大气环境管理压力最小.     

以珠三角典型灰霾天气为例谈资料分析方法

分析处理复杂问题需要抓住主流,以珠三角地区发生的一次典型灰霾天气过程为例讨论了抽丝剥茧的资料分析方法.这次灰霾过程同期20日左右,中亚、蒙古国与我国北方发生了当年沙尘天气影响范围最广的一次强沙尘暴过程,冷空气前锋22日凌晨到达穗港地区,但穗港两地空气质量发生了相反的变化,香港空气质量急剧恶化,气溶胶浓度超过700μg/...     

大气自净能力指数的气候特征与应用研究

为了定量地评估污染气象条件对空气污染的作用并实现对空气污染潜势的预报,本文在城市大气污染数值预报系统（CAPPS）预报原理的基础上,定义了大气自净能力指数,并分别给出了采用气象站观测资料和通过数值模拟计算大气自净能力指数的方法.基于气象站观测资料的全国大气自净能力指数分析计算表明,全国大气自净能力最差的地区分布在四川盆地和新疆塔里木盆地,大气自净能力最强的地区分布在青藏高原、蒙古高原、云贵高原、以及东北平原和三江平原、山东半岛和海南岛;1961~2017年,京津冀、长三角和珠三角地区的大气自净能力指数呈下降的变化趋势,全年低自净能力日数呈上升的变化趋势.采用大气自净能力指数评估2014年北京APEC会议期间大气污染防控效果,表明在11月8~10日极端不利扩散气象条件发生时,减排措施使北京市空气质量AQI平均降低77%,使京津冀平原地区11个城市的空气质量AQI平均降低37%.基于国家气候中心月动力延伸气候预测模式（DERF2.0）的预报产品和中尺度模式（WRF）,建立了可以预测全国未来40d逐日大气自净能力指数的延伸期-月尺度大气污染潜势预测系统,回报实验表明,在大多数情况下可以提前15d预报出大气重污染过程;月尺度的大气重污染过程预报效果更大程度上取决于月动力延伸气候预测模式（DERF2.0）的预报准确率.