ArcGIS在大气污染源排放清单建立中的应用研究

以重工业城市唐山为例,在收集已有排放源数据的同时,结合唐山市环境空气质量状况,利用地理信息系统(ArcGIS)对污染企业的位置及污染物排放量、浓度参数建立网格模型,采用反距离权重法及区位商法对污染源及污染物的空间分布进行估算分析,形成准确完善的多尺度、高时空分辨率大气污染源排放清单.为京津冀地区区域大气污染联防联控及2020年大气污染物区域消减计划打下数据基础.     

中国PM2.5跨区域传输特征数值模拟研究

基于CAMx空气质量模型的颗粒物来源追踪技术(PSAT)定量模拟了全国PM2.5及其化学组分的跨区域输送规律,建立了全国31个省市(源)向333个地级城市(受体)的PM2.5及其化学组分传输矩阵.基于此传输矩阵,从区域、省、城市3个空间尺度解析了PM2.5及其主要组分,包括一次PM2.5、硫酸盐、硝酸盐和铵盐的空间来源.结果表明,跨区域传输对重点区域、省及京津冀典型城市的PM2.5污染均有显著贡献,其中京津冀、长江三角洲、珠江三角洲区域及成渝城市群PM2.5年均浓度受区域外省市的贡献分别达到22%、37%、28%、14%;海南、上海、江苏、浙江、吉林、江西等省PM2.5年均浓度受省外源贡献超过45%;北京、天津、石家庄PM2.5年均浓度受省外源影响分别达到37%、42%、33%.     

苏州市大气污染区域传输特征分析

为探究长三角典型城市大气细颗粒物污染的区域传输特征,应用气象模式WRF耦合空气质量模式CAMx对苏州市2018年1月、7月PM2.5区域传输污染贡献情况进行分析.结果表明,2018年PM2.5模拟值与监测值变化趋势基本一致,模拟效果较好.尽管本地排放影响占PM2.5浓度大部分,但仍具有较为明显的区域污染传输特征,201...     

京津冀地区钢铁企业大气污染影响评估

利用京津冀钢铁行业高分辨率排放清单,结合区域具体淘汰产能设备名单,采用空气质量模式CAMx模拟并分析现状和化解产能情景下京津冀地区钢铁行业大气污染物对区域空气质量的贡献情况.结果表明,现状情景下,冬季钢铁企业对整个区域PM_(2.5)、SO_2、NO_x最高浓度贡献比例分别为14.0%、28.7%、43.2%,夏季分别为13.1%、28.7%、53.4%.化解产能情景下京津冀钢铁行业SO_2、NO_x、烟粉尘、PM_(2.5)与2012年排放现状相比,排放量分别下降了10.75%、10.65%、9.75%、9.75%,排口数量下降了11.74%,钢铁企业对京津冀各城市PM_(2.5)、SO_2、NO_x浓度贡献比例均有减少,冬季贡献比例最多减少了1.4%、2.5%、3.1%,夏季贡献比例最多减少了0.9%、2.0%、3.5%.     

贵阳市二氧化硫和酸沉降污染来源及控制战略

采用一个综合区域空气质量/酸沉降模型,对典型气象条件下贵阳市、贵州省和整个西南地区不同尺度的SO₂控制情景进行模拟.数值模拟结果表明,贵州全省大点源排放是贵阳市酸沉降的最主要贡献者;贵阳市内的大电厂对贵阳市的SO₂污染有一定的贡献,但对硫酸盐浓度和酸沉降贡献则较小.在此基础上,提出了贵阳市酸沉降和SO₂污染的控制对策.      

WRF-Chem与ADMS对城区尺度大气污染精细化模拟的比较

精细化模拟对城市大气污染预报、朔源和管控具有重要意义.本文以南京市江宁区为例,利用中尺度数值模式WRF-Chem和三维高斯型模式ADMS,针对典型污染个例,开展城区尺度大气污染高分辨模拟,并对其结果进行比较分析.此外,探讨了WRF-Chem中不同城市冠层方案的模拟效果以及ADMS中不同街道峡谷特征对街道内污染扩散的影响.结果表明,WRF-Chem和ADMS都可以合理模拟内外源对关心区域的影响,实现对城区尺度大气污染的高分辨和高效率模拟;相对SLAB、BEP城市冠层方案,WRF-Chem中的UCM方案表现更好,且其模拟性能较ADMS略优;ADMS模拟街道峡谷效应时,街道和建筑尺度参数对模拟结果有较大影响,街道越窄、建筑越高,越不利于街道内污染物的扩散.综合而言,对于城区尺度的大气污染精细化模拟,使用UCM方案的WRF-Chem和ADMS都具有一定的模拟能力,可以根据计算效率和分辨率的要求选用不同模型开展研究.     

京津冀地区典型月O_3污染输送特征

基于空气质量模型CAMx的臭氧溯源技术(OSAT),对2015年7月京津冀13个城市O_3污染及传输规律进行定量模拟,建立了京津冀13个城市间的O_3相互影响矩阵,并分析了北京、天津、石家庄3个典型城市O_3污染逐日输送特征.研究表明,京津冀13个城市O_3污染受传输贡献显著(80%),而受本地源贡献相对较小,仅占6.9%(廊坊)~19.7%(北京),传输贡献中由京津冀区内城市间互相输送(区内传输)贡献范围为10.3%(沧州)~32.2%(廊坊),区外传输贡献约为37.3%(承德)~60.7%(秦皇岛),边界场BC贡献为14.4%(邯郸)~23.1%(张家口).典型城市O_3逐日传输矩阵证明传输贡献占主导,尤以区外贡献最为突出,本地贡献相对较小,但在O_3超标日,本地贡献明显上升.     

城市小区气象条件与污染扩散精细预报研究

从城市小区气象条件与污染扩散精细预报的科研需求和城市大气环境应急响应的应用需求出发,利用新一代全球/区域同化预报系统、城市小区尺度气象和污染扩散模式以及城市尺度污染扩散模式,对城市小区气象条件与污染扩散进行了精细预报试验,并进一步研究了城市小区尺度气象和污染扩散的精细模拟对城市尺度污染扩散模拟的影响.初步建立了城市小区气象条件与污染扩散精细预报方法,即:气象部分由全球到小区逐级单向嵌套、污染部分由小区到城市逐级单向嵌套的方法.预报试验结果表明,这种方法是合理可行的.小区尺度精细模拟对城市尺度污染扩散模拟的影响较大,但其模拟效果还有待利用观测资料进一步验证.     

基于数值模拟对西安地区冬季一次重污染过程PM2.5区域来源解析

西安是关中盆地经济发展的核心城市,特殊的地形和工业发展导致冬季细颗粒物（PM_2.5）污染严重,制定科学合理的治理措施迫切需要明确PM_2.5的来源.本文基于空气质量模式CAMx（Comprehensive Air Quality Model with extensions）、颗粒物源解析模块PSAT（Particulate Source Apportionment Technology）及融入多种来源数据后建立的排放清单来量化西安地区本地及区域传输贡献.在本文研究的重污染过程中,模式的模拟精度合理,模拟与观测值相关系数为0.78,FAC2达到95%.PSAT模块在本次重污染过程中对西安PM_2.5的来源解析结果显示：在城区,西安本地为最大的排放源区,日均贡献率均大于60%,其次为咸阳8%,省外的传输为6%;在郊区,西安本地的贡献减少,传输贡献增加,其中阎良区传输贡献达到83%.对西安城区的一次细颗粒物面源排放量减少50%模拟后,城区和郊区来自周边区域渭南或咸阳的贡献率有6%~8%的增长.该研究结果表明需要从本地排放管控和区域联防两方面来改善西安地区的空气质量.     

长三角地区典型PM2.5污染过程和跨区域传输对宁波污染贡献评估模拟

利用WRF模式和嵌套网格空气质量模式（NAQPMS）对长三角地区2015年1月一次典型PM_2.5区域重污染事件进行数值模拟.结果表明,NAQPMS模拟再现了长三角地区PM_2.5重污染的发展过程,外来区域污染输送是导致长三角地区发生重污染的一个重要因素,主要受3条通道传输影响：内陆（河南-安徽-江苏）通道、沿海（京津冀-山东-江苏）通道和海洋（京津冀-山东-黄海-江苏）通道.以宁波为对象评估污染跨区域输送贡献的解析结果表明：污染发生阶段以沿海通道输送为主,外来区域输送江苏贡献率较大（36.51%）;重污染阶段以内陆通道和海洋通道为主,主要外来区域贡献为浙江北（25.55%）、安徽（12.33%）和海洋（16.92%）;污染消散主要受海洋通道影响,外来输送主要为江苏（14.74%）和海洋（31.43%）.     

城市医疗废物处置设施空间选址评价

以地域分异规律和吸引力模型为理论基础,提出基于GIS的城市医疗废物处置设施选址的空间评价模型,利用第三代GIS地理数据库模型Geodatabase实现了该方法.以珠江三角洲某城市为例,将该市划分为46个镇级基本单元,应用情景分析方法生成了医疗废物集中处置的2个空间选址方案并进行了空间评价;为了进行对比分析,还构建了传统的费用模型进行了评价,两者结果一致.进一步的空间分析表明,该市医疗废物数量空间分布和密度空间分布和较优方案具有空间相关性.     

上海迎世博轨道交通快速发展的碳减排效益

为研究2007年以来上海轨道交通建设提速带来的温室气体减排效益,对上海市内出行结构与碳排放量历年变化进行了分析,并进一步采用情景分析法,对实际情景(轨道交通加速发展)与基准情景(轨道交通常速发展)下市内出行碳排放进行了对比.结果表明,2007年以来轨道交通吸收了全市客运增长量的50%,不仅缓解了个体机动车迅速增长带来的拥堵和污染等问题,也使得整个上海市内客运交通在客运量迅速攀升的同时,碳排放总量增长速度却有了明显放缓.与基准情景相比,2007年1月初至2010年10月底世博会结束这段时期内,实际情景下上海轨道交通的快速发展使市内出行碳排放总量相对减排了78.9万tCO2当量.     

Uncertainty analysis on aquatic environmental impacts of urban land use change

Uncertainties hamper the implementation of strategic environmental assessment (SEA). In order to quantitatively characterize the uncertainties of environmental impacts, this paper develops an integrated methodology through uncertainty analysis on land use change, which combines the scenario analysis approach, stochastic simulation technique, and statistics. Dalian city in China was taken as a case study in the present work. The results predict that the Fuzhou River poses the highest environmental pollution risk with a probability of 89.63% for COD in 2020. Furthermore, the Biliu River, Fuzhou River, Zhuang River, and Dasha River have 100% probabilities for NH₃-N. NH₃-N is a more critical pollutant than COD for all rivers. For COD, industry is the critical pollution source for all rivers except the Zhuang River. For NH₃-N, agriculture is the critical pollution source for the Biliu River, Yingna River, and Dasha River, sewage for the Fuzhou River and Zhuang River, and industry for the Dengsha River. This methodology can provide useful information, such as environmental risk, environmental pressure, and extremely environmental impact, especially under considerations of uncertainties. It can also help to ascertain the significance of each pollution source and its priority for control in urban planning.     

Bus fleet emissions: new strategies for mitigation by adopting natural gas

Energy consumption is related to local, regional and global impacts. Thus, by comparing different replacement scenarios of diesel vehicles with compressed natural gas, this article estimates pollutants and greenhouse gases emission in the city of São Paulo, Brazil. The calculation of fuel consumption is based on fleet characteristics, in terms of vehicle age, the average annual distance travelled by bus depending on the year and average fuel consumption. These values served as a basis to develop scenarios considering that a percentage of new vehicles that will be phased out and replaced with ones running on natural gas. Results show that the total avoided emissions can range from 579 thousand tons to 1.375 million tons of carbon dioxide (CO₂₎ over 20 years, depending on the scenario. For particulate matter, accumulated avoided emissions vary from 251 thousand to 584 tons over 20 years. The replacement of diesel buses with natural gas-fuelled buses presents favourable results, in comparison with the tendency scenario for CO₂ and particulate matter. Thus, a public policy for fuel replacement in largest cities, such as Sao Paulo, has an important global impact, especially when allowing the introduction of a renewable energy source, such as biogas. It will benefit from the natural gas previous infrastructure, which is largely available in Brazil. As recommendations, we explain the need to review the city of Sao Paulo Climate Change Law to allow the use of natural gas. Fuel replacement should be integrated with a public policy/public policies and operational strategies to promote citizens´ health as well as historical, cultural and heritage conservation for the city and its future generations.     

基于情景分析的浙江沿海地区环境污染防治战略研究

运用情景分析方法研究了浙江沿海地区经济发展方式对环境产生的压力.首先以COD、氨氮、二氧化硫和氮氧化物这4种污染物的排放量为基准,筛选了某典型城市的18个重污染工业行业.其次以重污染工业行业为对象,设计了情景分析模型和辅助程序,以2008年为基准年,目标年2015年重污染工业行业4种污染物的排放量须在基准年基础上下降一定比例作为约束条件,分析在基准情景、产业结构调整情景、工业结构调整情景、清洁生产技术情景、综合情景、可持续发展6种情景下,目标年该市18个重污染行业4种主要污染物的排放量.目的是明确人均GDP已突破70 000元的沿海经济发达城市如何转变发展方式,使经济发展的同时,污染物排放量有所减少,以期为优化工业行业发展结构提供决策参考.基于情景分析结论,提出了进一步发展建议,包括经济适度增长(GDP增长7%左右),加大力度调整产业结构,控制重污染行业发展速度,加强重污染行业的结构调整,加强源头控制,加大力度推进清洁生产技术,大幅削减污染物产生量,同时加强治污设施运营监管,提高污染物去除效率.通过上述措施在目标年可控制重污染行业的COD、氨氮、二氧化硫和氮氧化物分别在基准年基础上下降10%、10%、5%和15%.     

资源型城市复杂因素耦合的系统动力学分析

针对煤炭型资源城市转型及其如何可持续发展问题,建立了资源型城市系统动力学模型,该模型主要由人口、经济、资源以及环境4部分耦合组成,通过调整煤炭回采率等9个控制变量,进而预测了城市的4种发展情景;最后,以抚顺市为例,验证了模型的真实性。研究表明,资源型城市是人口、经济、资源和环境等因素耦合的复杂系统;该资源型城市系统动力学模型的平均相对误差在8%以内;综合分析各种发展情景,情景Ⅳ在人口、经济、资源和环境方面均具有较好的综合表现;预计到2015年该情景下,抚顺市人口总量、工业和服务业增加值、耕地面积、原煤资源总量、废气污染量分别将达到219.536万人、1103.310亿元、788.813亿元、89 579 hm²、1926亿t以及8.321×102、1926亿t以及8.321×10⁷万Nm7万Nm³。     

低冲击发展模式下水源地保护的新路径

中国水源地保护与城镇发展矛盾较为突出。在现有水源保护区分级管理制度下,仅对排污口控制,不足以保障水源地安全。在污染物排放破坏水源地环境的表象下,水源地城镇的功能布局和建设方式是影响水源地安全的本质原因,而相关的管控措施十分缺乏。低冲击发展模式是城市与自然和谐相处的一种发展模式,它有利于保障水的健康循环,减轻水污染及保护水源地生态环境,是从根本上保护水源地安全的规划途径之一。因此,水源地保护应在全流域视角下,采取低冲击发展模式对建设进行合理引导。     

辽宁省典型城市道路尘PM2.5成分谱研究

为构建辽宁省典型城市道路尘源成分谱，分别采集了鞍山市和盘锦市道路尘样品，分析了其化学组分特征，用富集因子法和比值法分析了其主要来源，用分歧系数法分析了两个城市成分谱的相似度.结果表明：盘锦市和鞍山市道路尘PM_2.5中的化学组成以有机碳组分（OC）和地壳类元素（Al、Ca、Mg、Fe和K）为主.除Cu和V元素外，其余元素均表现为鞍山市的富集因子大于盘锦市.由比值法可得，盘锦市和鞍山市OC/EC分别为（13.20±6.26）和（3.94±0.63），均存在二次污染现象；NO₃^-/SO₄^2-的均值分别为（0.52±0.55）和（0.46±0.13），说明其道路尘PM_2.5受固定源影响更大.盘锦市与鞍山市道路尘成分谱分歧系数为0.354，说明两个源成分谱可能相似.     

济源“创模”中节能降耗方案情景分析初探

河南省济源市于2006年提出创建国家环境保护模范城市（简称“创模”）的申请,但是其规模以上单位工业增加值能耗指标过高、不能满足“创模”要求。基于济源市政府提出三年内“创模”成功要求,本文在综合分析济源市能耗现状和能耗高原因的基础上,借助情景分析法,对该指标分别从节能技术、城市工业发展规模、城市工业内部结构调整、城市工业增加值变化等不同发展途径下的演变趋势进行情景分析并定量预测。在上述分析的基础上,通过经济效益和环境效益的综合比较,推荐济源市最佳节能方案,以满足城市“创模”考核要求。     

系统动力学在空港区域规划环境影响评价中的应用

作为机场与城市间的过渡区,空港区域具有经济-社会-环境发展影响因素众多、变化快的特征.针对此,本文基于空港区域系统动力学模拟模型,结合类比法和情景分析法,用于空港区域不同发展方案的经济、社会、环境影响预测和评价.具体步骤包括:发展分析-影响识别-模型构建-零方案/规划方案模拟-替代方案设计-减缓措施,各步骤间动态反馈.对郑州航空港区进行案例研究,结果表明,相较于零方案,规划方案具有经济社会发展优、污染排放少的优点,但仍无法满足环境容量要求;设计了3种替代情景方案,据此提出产业结构优化、能源结构调整等减缓措施.