我国大气污染源排放清单发展历程和对策建议

为进一步推动我国大气污染源排放清单的发展,详细回顾了我国大气污染源排放清单的发展历程及面临的挑战.我国大气污染源排放清单起步于20世纪80年代,2000年之后尤其是2014年,原环境保护部发布了一系列大气污染源排放清单编制技术指南,使我国大气污染源排放清单工作得到了迅速发展.30多年来基本形成了结合我国实际情况的大气污染源分类、大气污染物排放系数、大气污染物排放量确定方法等大气污染源排放清单相关技术方法.但目前我国尚未建立起排放清单编制的规范化工作程序,国家、省级和城市级环保部门在大气污染源排放清单工作中的分工尚不明晰,清单编制没有融入日常环境管理工作中,现有排放清单工作和研究成果相对分散、缺乏系统性,排放清单对环境管理的支撑作用尚未得到充分发挥.在综合分析了我国大气污染源排放清单取得的进展和面临挑战的基础上,提出如下建议:进一步完善我国大气污染源排放清单技术体系,使排放清单工作制度化、程序化、规范化,明确国家、省级和城市级环保部门在大气污染源排放清单工作中发挥的作用,使大气污染源排放清单成为各级环保部门每年必须完成的工作;进一步推广结合网格化管理、基于区县和乡镇调研的城市大气污染源排放清单编制技术;加强排放清单校核和不确定性分析研究等.      

中国农田肥料N2O直接和间接排放重新评估

农田肥料(氮肥、复合肥、有机肥)是我国N₂O最大的排放源,其估计直接决定了排放总量的可靠性.为此,重新评估了中国农田肥料N₂O的直接和间接排放,选择2008年县域尺度活动数据、具有空间分异性的本土排放因子和参数来重新评估其排放规模、结构、空间格局及不确定性;通过与IPCC、EDGAR等国内外研究结果的对比分析,阐述该排放清单的可靠性和全面性.结果表明,2008年我国农田肥料N₂O排放总量为617.1 Gg(处于213.7~1149.2 Gg之间),其中,氮肥直接排放为458.8 Gg(74.5%),有机肥直接排放为121.0 Gg(19.6%),挥发沉降和淋溶径流造成的间接排放分别为28.0 Gg(4.5%)和9.3 Gg(仅占1.5%左右).排放集中在华北平原、东北的松辽平原、华中的淮河流域和四川盆地,以及华南的珠三角、雷州半岛和台湾地区的县(区、市、旗),主要分布在江苏(52.4 Gg)、四川(48.0 Gg)、湖北(43.2 Gg)、广东(40.8 Gg)、河南(39.6 Gg)、安徽(38.4 Gg)、湖南(31.6 Gg)、山东(28.9 Gg),其累积规模为全国总量的52%,其中,近50%的贡献源于164个县(区、市、旗).本排放清单具有更高的准确度和空间分辨率,而基于IPCC (2006)排放因子及参数的估计排放总量高估了约8.3%,对直接排放和间接排放则分别低估了12.5%和高估了330%.此外,在空间格局上还表现出高值区低估和低值区高估的特点,在491和1225个县(区、市、旗)的相对偏差超过了100%和50%,特别指出的是,间接排放在大部分县(区、市、旗)的相对偏差达到135%左右.     

流域社会经济的水环境效应评估新方法及在南四湖的应用

针对我国湖泊生态安全评估及“一湖一策”工作的需要,初步提出一种流域社会经济的水环境效应评估新方法,与以往思路不同的是,新方法体现了正向作用和逆向反馈、现状水平和未来演变趋势相结合的认知框架,并系统阐述了指标优选、评估标准确定、等级划分和不确定性评估方法.最后,选择水质良好的湖泊代表——南四湖开展案例解析.结果表明:通过当前水平和未来变化速率更能全面认识评估结果,也有利于确定流域社会经济系统调控战略的必要性及潜力、方向和阈值;南四湖评估指数从2000年的“Ⅳ级:较严重”提升到2010年的“Ⅱ级:较轻”,尤其是在2003年和2007年存在2个“跳跃式”提升,但若维持现状规模和高速发展速度,未来20年很可能呈现逐渐缓慢下降趋势,并长期处于“Ⅲ级:一般”水平;为了确保维持现状等级且稳中小幅度上升的趋势,到2030年,建议南四湖流域社会经济发展速度控制在过去11年平均增长速度的75％左右以下,环境响应措施力度可能需要提升到评估标准的Ⅰ级水平.     

华北平原农田硝态氮淋溶率和淋溶负荷估计

由于化肥过度施用且强度逐渐增加,华北平原氮淋溶问题日趋严重且造成了地下水污染风险.利用1991年以来公开发表的文献中290 组农田NO₃^--N 淋溶试验样本(淋溶率和10个影响因素),基于Bayesian递归回归树模型初步建立了华北平原农田NO₃^--N淋溶迁移过程统计模型.以2008年为例,基于华北平原县域合成氮肥、复合肥施用量和1 km×1 km的影响因素和土地利用(耕地)数据,最终得到1 km×1 km的华北平原农田NO₃^--N淋溶率和淋溶负荷及其不确定性水平.初步结果表明:①模型校准和验证R²分别达到0.832和0.829,模拟结果相对可靠;②华北平原耕地NO₃^--N的淋溶率具有显著的空间分异,其中位值为15.4%(R₅₀为12.6%~18.2%),其主要影响因素为土壤TN量、施N量、灌溉比例与降雨量的比值等;相应地,2008年淋溶负荷和淋溶量分别为995.1 Gg·a^-1(833.4~1156.7 Gg·a^-1);③NO₃^--N淋溶率较高的区域集中在太行山脉以东、黄河附近以及苏北的县(区、市),淋溶负荷贡献最大为河南(~37.7%)、江苏(~24.8%)和河北(~21.6%).     

基于复杂网络的中国臭氧拓扑特征

伴随着颗粒物浓度的快速下降,大气臭氧（O₃）污染呈快速上升和蔓延态势,已成为制约我国空气质量持续改善的瓶颈问题之一.因此,理清O₃浓度变化特征对于改善空气质量有重要意义.应用复杂网络方法,基于城市间O₃浓度的相关关系和其时滞,构建中国O₃浓度网络,并分析O₃浓度的关联结果和传输特征.结果表明,统计指标度、加权度和连边长度的概率密度函数遵循幂律分布,这说明O₃浓度的变化不是随机的,存在一定的规律性.加权度的空间分布分析表明,加权度的高值集中在京津冀和周边地区,与O₃浓度高值区分布一致.其中,北京、天津和河北东部（渤海湾沿线）城市向其他城市传输的能力较强.并且,冬季传输能力强于其它季节,主要是受到冬季风的影响.研究结果不仅有助于理解O₃浓度变化特征,也是复杂网络方法应用到大气环境中的有益尝试.     

长三角地区农田肥料总氮地表流失率和流失负荷估算

以长江三角洲为研究区域,利用2002年以来公开发表的文献中188组农田总氮(TN)地表径流试验样本,基于Bayesian递归回归树模型建立了长三角地区农田肥料部分(不包括土壤本底含量)总氮流失估算模型.同时,在ArcGIS平台上,估算了2008年长三角地区"三省一市"(上海、江苏、浙江与安徽)1 km×1 km农田肥料总氮地表流失率和流失负荷.结果表明:基于长三角地区化肥施用量、年降雨量、土地利用现状与水系等数据构建的长三角地区农田肥料TN地表流失率估算模型是有效的,模型校准和验证R2分别达到0.820和0.744,模拟结果相对可靠.长三角地区农田TN流失率具有显著的空间分异性,其中位值为3.36%(R50为3.09%~3.63%),主要影响因素为降雨量、土壤有机质含量、土壤粘粒比重、施N量等;相应地,2008年流失负荷为88.1 Gg·a-1(71.9~104.4 Gg·a-1,以N计).TN流失率较高的区域集中在淮河北部及江苏东部沿海区域,流失负荷贡献最大的市依次为盐城、徐州、阜阳、亳州,共占研究区域农田肥料TN流失负荷的41%.