NOx和VOC自然源排放及其对中国地区对流层光化学特性影响的数值模拟研究

利用Williams等和Guenther等的模型估计中国地区NO_x和VOC的自然源排放.所得清单显示土壤NO_x排放总量（以N计）为225.75 Gg;植被VOC年排放总量（以C计）为13.23 Tg,其中异戊二烯、单萜烯、其它VOC分别为7.77、1.86、3.60 Tg;排放有明显季节变化和空间变化.运用中尺度气象模式MM5以及光化学模式Calgrid研究这些排放在不同季节对对流层化学的影响.结果表明,O₃、NO_x、HNO₃和PAN的全国平均浓度在土壤NO_x排放影响下分别增加15.3%、15.7%、25.5%和6.5%;在植被VOC排放影响下改变5.6%、-4.9%、-19.3％和142.3％;在两者综合影响下增加26.1%、8.8%、4.3%和177.9%;浓度变化在夏季明显强于其它季节.自然源对中国地区光化学污染物空间分布有不同程度的影响,这种影响同区域气象条件、源排放和NMHC/NO_x比值等因素有关.NO_x和VOC的自然源排放对光化学特性影响显著,在光化学模拟过程中不容忽视.     

2种气溶胶排放源对模拟中国地区气溶胶分布的影响

利用意大利国际理论物理研究中心(ICTP)发展的耦合了气溶胶模块的最新版区域气候模式RegCM4/Aerosol,选用全球大气研究排放源(EDGAR)和亚洲区域排放源(REAS)分别对中国地区进行了1 a的数值积分,分析了上述2种气溶胶排放源对模拟中国地区气溶胶光学厚度(AOD)、浓度和干湿沉降分布的影响。结果表明,2种排放源对硫酸盐气溶胶(SO2)量级和分布的模拟基本一致。在西南和华北2个源区,2种排放源模拟的SO2浓度均高达100μg/m3。由于EDGAR排放源中黑碳(BC)和有机碳(OC)排放量级较小,模拟的中国地区BC和OC浓度均比REAS排放源模拟值偏小50¹00倍左右,对应其模拟的BC和OC干(湿)沉降通量也比REAS排放源模拟结果偏低50100倍左右,对应其模拟的BC和OC干(湿)沉降通量也比REAS排放源模拟结果偏低50¹00倍左右。东亚气溶胶模拟中,REAS排放源优于EDGAR排放源。     

一种热力型NOx生器的设计和数值模拟

针对研究NOx性质和排放控制的各种实验过程中NOx气体的生成问题,基于热力型NOx生成机理,设计了一种实验室用NOx生成装置.该装置利用乙炔和氧气发生燃烧反应所产生的高温温度场,使随同空气一起进入燃烧室的氮气与氧气发生反应生成N0x.数值模拟表明:设计方案是可行的.调控乙炔喷口气流速度是调节燃烧室出口NOx浓度的主要手段,在乙炔喷口气流速度为3～5m/s时,燃烧室出口的NOx平均浓度变化范围为2064～4297mg/m3;在一定的乙炔喷口气流速度下,调节空气入口速度也可在小范围内调节燃烧室出口NOx浓度.从而可以满足实验过程中对NOx浓度的不同要求.     

区域高时空分辨率VOC天然源排放清单的建立

将中尺度气象模式MM5应用于估算VOC天然源排放的研究,建立了高时空分辨率VOC天然源排放清单的估算方法.根据方法需要,确定了我国部分树木排放异戊二烯和萜烯的标准排放因子,各植被类型排放各种VOC的标准排放因子,以及各植被类型季节平均的叶生物量密度.应用该方法估算了华南地区满足区域空气质量数值模拟要求的高时空分辨率VOC天然源排放清单.结果表明,华南地区夏季典型日的VOC天然源排放总量约1.12×10⁴t,VOC排放速率具有明显的时空分布,其中地理分布取决于植被类型及其分布,日变化规律则依赖于太阳辐射和温度的高低.并讨论了VOC天然源排放估算过程中误差的来源     

西安市加油站挥发性有机物排放及其影响的数值模拟研究

目前,挥发性有机物（VOC）对臭氧等大气污染的贡献持续受到关注,各地陆续出台包括限制加油站排放在内的VOC管控举措.西安市作为汾渭平原特大城市,机动车保有量大、加油需求量大,加油站排放的VOC污染不容忽视.为更科学地了解加油站VOC排放对臭氧、二次有机气溶胶的影响,为加油站管控和治理方案提供科学依据,本文在调研的基础上结合稀疏矩阵排放模型SMOKE构建了网格化的西安市加油站VOC排放源,并采用空气质量模式WRF-CAMx敏感性数值模拟试验研究了加油站VOC排放对夏季臭氧、二次有机气溶胶浓度的影响.结果表明：（1）考虑加油站VOC排放后,敏感性控制试验所模拟的2018年7月臭氧（O₃）、二次有机气溶胶（SOA）浓度略高于无加油站VOC排放的基准情景试验模拟结果;（2）与基准情景试验类似,考虑加油站VOC排放控制试验模拟的2018年7月O₃浓度日变化呈单峰型分布特征;二次有机气溶胶（SOA）浓度的日变化特征为上午浓度较高且出现浓度峰值,而下午浓度水平整体降低,在晚上浓度又逐渐攀升;（3）敏感性数值试验结果表明,仅考虑西安市加油站排放VOC对空气质...     

火电厂大气污染物排放标准实施效果的数值模拟研究

建立了2010年火电厂大气污染物排放清单,在此基础上设计了实施2003版标准和实施新版标准的模拟情景,运用Models-3/CMAQ模型系统分别预测其到2015年和2020年的NO2、SO2、PM2.5浓度以及氮、硫沉降量,探讨新版火电排放标准对我国大陆地区空气质量的改善.研究表明,新版火电标准的实施能够有效地改善我国的空气质量状况,相比于实施2003版标准情景,到2015年和2020年全国NO2浓度超过国家二级标准的面积分别减少了53.9%和55.2%;SO2浓度超过国家二级标准的面积均减少了40.0%;氮沉降强度超过1.0 t·km-2的面积分别减少了75.4%和77.9%;硫沉降强度超过1.6 t·km-2的面积分别减少了37.1%和34.3%.     

广东省气象与源排放因素对PM_(2.5)浓度影响的数值模拟研究

为更好地区分大气污染物浓度变化中气象与源排放因素的影响,使用中尺度气象模型WRF和三维空气质量模型CAMx,通过固定源清单的方法模拟研究了广东省各地区不同时期气象因素对PM_(2.5)浓度变化的影响,并结合实测的PM_(2.5)浓度变化,计算出源排放因素对PM_(2.5)浓度的贡献。结果表明:相对于2014年,2015年广东省夏季的气象条件不利于PM_(2.5)浓度的下降,春季和秋季的气象条件有利于PM_(2.5)浓度的下降,就全年各季度平均而言,珠江口附近地区气象条件较有利于PM_(2.5)浓度的下降;源排放变化对肇庆市、韶关市和揭阳市等城市PM_(2.5)浓度变化有较强的削减作用,可使其浓度下降30%以上,显示这些城市的减排工作较为有效,深圳市、珠海市、东莞市、中山市与顺德区等市(区)PM_(2.5)污染改善主要是由于有利的气象条件的影响,源排放变化对珠海市和湛江市等城市污染起加剧的作用,表明不利的源排放变化抵消了部分有利气象条件对PM_(2.5)污染的改善作用,应加强对这些地区源排放的控制。     

中国人为源VOC排放清单不确定性研究

针对采用"排放因子法"构建的中国人为源VOC排放清单,开展了不确定性研究工作.基于排放清单输入信息的准确性和可靠性,构建了活动水平和排放因子的不确定度评估系统,获得了清单输入信息概率密度分布函数.利用Monte Carlo模型将输入信息的不确定度传递到清单的输出值,计算了2005年我国人为源VOC排放概率密度分布函数....     

稻壳混煤燃烧对NOx排放的影响

本文利用循环流化床实验平台分析稻壳混煤燃烧对NOx排放的影响。结果表明,贫煤混合稻壳后燃烧,当燃烧温度恒定时,NOx的排放量随着燃料中稻壳所占比重增加而降低;当燃料中稻壳所占比重恒定时,NOx的排放量随着燃烧温度的升高而增加。     

生物源挥发性有机化合物排放及其在空气质量模式的应用研究

综述了近30年来国内外关于生物源挥发性有机化合物（ BVOCs ）排放及其应用的研究进展,包括BVOCs排放的化学组成、影响排放的主要环境因素和排放模式的建立及其应用等。重点探讨BVOCs排放在空气质量模拟应用中的重要性,提出一些值得注意的关键点。最后从BVOCs排放模式机理、基础数据和大气化学输送模式对BVOCs排放处理等方向进行了展望。     

Review on the applications of Tropospheric Emissions Spectrometer to air-quality research: Perspectives for China

The Tropospheric Emissions Spectrometer (TES) aboard the National Aeronautics and Space Administration’s (NASA’s) Aura satellite launched in July 2004 is the first satellite instrument to provide simultaneous retrievals of ozone (O₃) and carbon monoxide (CO) throughout the Earth’s lower atmosphere. This paper briefly reviews the TES instrument, the retrieval of O₃ and CO profiles, and the validation of the retrievals. The applications of TES O₃ and CO products include mapping the vertical and horizontal distribution of tropospheric O₃ and CO and their correlations, examining the regional and continental outflow, and analyzing the variability of the two species associated with certain weather and climatic conditions, such as El Ni?o and the Asian monsoon. TES retrievals of O₃ and CO offer an important new source of satellite data over China with good spatial and temporal coverage that can provide evaluation and constraints on the performance of chemical transport models in simulating the general features of ozone pollution over China. Special observations have been conducted and requests may be submitted to the TES team to make geographically focused observations of O₃ and CO over China.     

船舶室外涂装过程中挥发性有机化合物排放量的确定

挥发性有机化合物（VOCs）是修造船厂排放的最主要的大气污染物之一,主要来源于船体涂装操作,尤其是室外涂装操作。提出了船舶室外涂装工程中挥发性有机化合物产生量的计算方法,根据船舶不同涂装部位的涂刷面积、涂料性质等要素,可计算不同时间尺度下的VOCs的产生速率和产生量,为船舶修造企业排污量预测和对周边大气环境影响的源强估算提供了更准确的办法。相关调查结果表明,根据涂装过程工艺水平和要求不同,单位船体外表面涂装过程中VOCs平均产生量为120g／m^2-250g／m^2。     

美国氮氧化物排放交易经验及启示

综述了美国氮氧化物排放交易项目的演进过程,总结其实践经验,并探讨美国经验对中国氮氧化物排放控制的借鉴意义。     

中国油气系统甲烷逸散排放估算

为实现碳达峰碳中和目标,中国正致力于推动能源低碳化转型,这促进能源由煤炭向油气资源的转变.因此,中国石油和天然气系统（油气系统）的甲烷（CH₄）排放日益受到关注.逸散排放包括设备泄漏、排空和火炬燃烧,涉及油气资源的开发、生产、运输、储存和分配等过程.但目前油气系统CH₄逸散排放缺乏统一的核算方法,逸散排放量亦未被纳入国家温室气体清单统计之中.基于相关方法,评估了1980~2020年中国油气系统的CH₄逸散排放.结果表明,油气系统的CH₄逸散排放随着油气资源的生产和消费增长而快速增加,由1980年不足60万t增长至2020年的超过260万t.石油系统和天然气系统在2020年的CH₄逸散排放分别达到约60万t和200万t,是1980年的1.38倍和16.6倍.油气系统的CH₄逸散主要源于天然气生产、石油生产、天然气分配、天然气运输和储存,分别占总排放的41%、20%、18%和13%.天然气管道是主要的逸散设施.相比于常规油气资源开发,非常规油气资源开发的排放强度更高.研究完善了CH₄逸散排放清单,可为CH₄减排提供重要科学数据支持.     

机动车排放车载实验及模型模拟研究

研究机动车的排放特征及获得排放因子,是建立机动车排放清单和制定相应控制策略的基础,而路上的机动车排放车载测试被认为是实验室台架测试的一个重要补充.本研究利用AVL DiGas 4000 light五气分析仪,在澳门典型路段上对7辆汽油轿车样本开展了尾气排放车载实验.研究发现安装电喷加三元催化转化系统的车辆(以下称电喷车)在气态污染物排放上比旧的化油器车有显著降低,化油器车HC、CO和NO排放的体积浓度平均值分别为227×10^-6、1.57%和1477×10^-6,而电喷车则分别为33×10^-6、0.21%和131×10^-6,约是前者的1/11～1/7.但电喷车在冷启动阶段会出现高排放;对电喷车的CO和NO排放浓度做算术平均,其绝对值主要由出现频率少的高浓度值所贡献.研究进一步估算了汽油轿车的排放因子,同时利用MOBILE5模型计算了澳门2000年汽油轿车的平均排放因子,模型计算值和实验数据估算结果的比值在59%～139%之间,如果仅比较年平均排放因子,这个比值则在68%～132%之间.结果表明,车辆采用电喷加催化转化系统,对控制污染物排放的作用显著,但催化设备存在冷启动时起燃缓慢的问题;对电喷车的技术改进,减少其在行驶过程中出现高浓度的污染物排放,将能进一步大大降低平均排放水平;应用修正的MOBILE5模型计算澳门地区汽油轿车的排放因子,结果是比较可信的.     

中国植被VOC排放清单的建立

应用《1:1000000 中国植被图集》数据,按照 Guenther 等提出的最新算法,结合土地使用情况,对中国植被 VOC 的排放情况进行了比较全面和系统的研究.结果表明,全国植被 VOC 的年总排放量约为 17.1TgC,其中异戊二烯为 4.85TgC,单萜烯为 3.29TgC,其它 VOC(OVOC)为8.94TgC.植被 VOC 的排放量分布情况与中国植被的分布情况有一定的相关性,并且 VOC 的排放情况具有明显的季节依赖性.     

中国省际农业碳排放的时空分异特征及关联效应

文章选择1997-2015年数据测算了中国31个省(市、区)农业碳排放量,从时空2个纬度分析了其空间分布规律,利用探索性空间数据分析方法(ESDA)分析了农业碳排放的空间关联效应。结果显示:(1)中国农业碳排放总量波动的趋势呈现出"波动上升-快速下降-缓慢上升"3阶段特征,且波动幅度较大。(2)农业碳排放总量及其强度空间分布存在明显的非均衡性,有集聚的趋势,集聚的区域层次分明,有明显的地域特征。(3)农业碳排放呈现出较强的空间相关性,高-高型集聚区域为青藏高原地区,低-低型集聚区域是以河北和江苏为中心的2个集聚区域,但区域面积非常有限。据此,提出农业"碳减排"要实行差异化的政策;考虑邻近区域政策等要素的负溢出性,在高-高型集聚区域,要实行联防共治,避免农业碳排放的此消彼长,实现多赢。     

生物质燃烧对东南亚及中国南方对流层臭氧含量影响的模拟研究

利用区域气候和大气化学模式系统,对2000年春季生物质燃烧排放影响东南亚及中国南部地区对流层臭氧含量进行模拟研究.结果表明,春季东南亚和南亚的生物质燃烧不仅影响源区对流层臭氧含量,而且对处于环流下游的中国南部地区也有显著作用;燃烧源区主要影响对流层低层,下游地区则影响对流层中低层.在源区引起的对流层臭氧总浓度增加达2.1×10^-1g/m²,对下游的中国南部地区增加量为9.0～12.0×10^-2g/m²;源区大气低层1000～900hPa的臭氧含量可增加36×10^-9m³/m³ 以上,而在中国南部750～700hPa高度上空的增加达15×10^-9m³/m³.