长江三角洲地区秸秆露天焚烧大气污染物排放清单及其在空气质量模式中的应用

基于长江三角洲江苏、安徽、浙江和上海地区2008年粮食产量的统计年鉴,结合作物谷草比、排放因子等估算了上述地区2008年秸秆焚烧排放污染物清单,重点完善了各县级市污染物排放.结果表明2008年江苏、安徽、浙江和上海地区SO2、NOx、CO、CO2、PM2.5、BC、OC、NH3、CH4、NMVOC的排放总量分别为14.28、86.01、1 744.56、36 893.03、517.54、11.74、114.63、19.93、89.37和208.57 kt.江苏中部和北部、安徽北部地区秸秆露天焚烧污染物排放较多,而江苏南部和浙江地区污染物排放量较少.将建立的秸秆露天焚烧排放污染物清单应用于WRF-CMAQ空气质量模式,结果表明,考虑秸秆焚烧排放源后,对PM10、CO等大气污染物的模拟能力大幅提高,模拟浓度比使用原始排放源分别提高42%和28%,模拟浓度与实测浓度的相关系数分别提高0.25和0.17,模拟值较使用原始排放源更加贴近实测值.     

基于调查的中国秸秆露天焚烧污染物排放清单

基于2010年初农村能源消费情况的问卷调查,获得全国分省秸秆露天焚烧比例,在此基础上确定秸秆露天焚烧的活动水平,采用排放因子法建立中国秸秆露天焚烧的污染物排放清单. 结果表明,中国农村秸秆露天焚烧平均比例为20.8%. 2009年全国28个省区(不包括西藏自治区、天津市、上海市、港澳台地区,下同)秸秆露天焚烧的PM_2.5、BC、OC、SO₂、NO_x、CO、NMVOC、NH₃、CH₄和CO₂排放量分别138.1×104、6.4×104、41.1×104、8.7×104、41.8×104、594.6×104、94.4×104、8.0×104、44.2×104和14 355.4×104 t. 稻谷、玉米和小麦是露天焚烧的三大作物秸秆,其对污染物排放的贡献合计约为87%. 秸秆露天焚烧排放量最高的前3位分别为湖南省、河南省和安徽省, 秸秆露天焚烧比例分别43.1%、20.8%和39.7%. 污染排放的高值区主要集中在华北和华中地区. 95%置信区间下的不确定性分析结果显示,PM_2.5、BC、OC、SO₂、NO_x、CO和NMVOC排放的不确定性范围分别为-60%~83%、-78%~147%、-73%~135%、-48%~75%、-49%~78%、-91%~155%和-67%~94%. 2015年初对六省(湖南省、广东省、江苏省、河南省、黑龙江省和辽宁省)农村能源消费调查的结果显示,2014年江苏省、湖南省和广东省的秸秆露天焚烧比例较2009年均有下降,而辽宁省、黑龙江省和河南省则相对上升. 研究显示,秸秆禁烧政策已取得初步成效,建议国家有关部门进一步加大秸秆禁烧政策的推行力度,完善相关政策措施.      

基于WRF-CMAQ评估秸秆禁烧对区域空气质量的影响

基于本地化的秸秆露天焚烧主要大气污染物排放清单,采用空气质量模式WRF-CMAQ,定量评估秸秆禁烧管控对东北地区空气质量的影响.结果显示,2013~2020年东北地区秸秆露天焚烧污染物排放总量整体呈现先增加再降低的趋势,每年的秸秆焚烧集中期为春耕前（3月和4月）和秋收后（10月和11月）.2017年秸秆焚烧集中期内,秸秆露天焚烧对东北三省的CO和PM_2.5浓度的贡献率分别为24.01%和39.98%,农作秸秆露天焚烧是造成东北地区空气质量下降的重要因素;相同气象条件下,2019年秸秆焚烧集中期,秸秆焚烧对东北三省大气中CO和PM_2.5浓度的贡献率较2017年同期分别下降了9.58%和13.95%,表明2019年的秸秆禁烧政策有效改善了东北地区的空气质量.同时,若东北三省均实施吉林省2019年的秸秆禁烧管控政策,则东北地区的空气质量将会进一步改善.本研究结果可为区域大气污染联防联控政策的制定提供科技支撑.     

长三角地区秸秆焚烧污染物排放清单及其在重霾污染天气模拟中的应用

根据2008年长三角地区江苏、安徽、浙江3省各地级市及上海市水稻、小麦、玉米、油菜4种农作物的年产量,结合谷草比、秸秆焚烧比例及排放因子建立了长三角地区秸秆焚烧大气污染物排放清单.结果表明：长三角地区秸秆焚烧产生的PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、EC、OC分别为36.8×104、14.4×104、1.5×104、9.2×104、20.8×104、2.6×104、12.2×104t.秸秆焚烧污染物排放量较大的区域主要集中在江苏中北部和安徽北部.在区域大气环境模拟系统RegAEMS中考虑秸秆焚烧源的影响,针对2008年10月底江苏一次重霾污染天气事件进行模拟,发现考虑秸秆焚烧源后模拟结果有较大的改善.秸秆焚烧可以导致区域PM10、CO浓度上升30%以上,黑碳和有机物的消光贡献明显增强.区域输送研究表明,苏中地区、外省秸秆焚烧排放源对此次重霾污染的贡献分别达到32.4%、33.3%.     

我国空气污染物人为源排放清单对比

空气污染物排放清单是影响数值模式结果准确性的关键因子之一. 定义不同排放清单中同一污染物排放量最大值与最小值之差与平均值的比值为差异度,对比分析了4个国内外广泛应用的人为污染源排放清单(TRACE-P、INTEX-B、REAS1.1和REAS2.0). 结果表明:INTEX-B、REAS1.1和REAS2.0清单中给出的2006—2007年我国(不包括港澳台地区数据)SO₂排放量差异度为12%,而在SO₂排放量较大的省份(如山东、河北和河南等)差异度达30%以上; NO_x和NMVOC(非甲烷挥发性有机物)的排放量差异度分别为51%和30%,在山东、江苏、浙江、北京和上海等经济较发达地区的差异度达到20%~80%. 相对于2000年的排放清单,2006—2007年排放清单各污染物的排放量增长明显,SO₂、NO_x和NMVOC的排放量在INTEX-B、REAS1.1和REAS2.0清单中的平均值分别为TRACE-P清单的1.6、1.9和1.5倍. 近年来经济的高速发展、能源消耗的增长和空气污染控制技术的应用等都会影响人为活动水平和排放因子的选取,这也是造成排放清单间存在差异的主要原因.      

中国生物质燃烧大气污染物排放清单

根据2000-2007年各省市生物质燃烧消耗量和排放因子,估算了中国大陆生物质燃烧所导致的NOx、SO2、CO、CO2、CH4、NMHC、PM、BC排放量,并给出了分省区、分生物质类型的排放清单.研究表明,2007年中国生物质燃烧排放的NOx、SO2、CO、CO2、CH4、NMHC、PM和BC排放量分别为109万t,1...     

东北地区农业源一次颗粒物排放清单研究

采用自下而上的清单编制方法,搜集各农业环节(秸秆燃烧、整地、收割、谷物处理、化肥施用、农机排放、风蚀)排放因子、作物面积和耕作方式等信息,编制了2010年东北地区县级尺度的农业一次颗粒物(PM₁₀和PM_2.5)排放清单,并分析了农业源颗粒物排放的时空分布特征.结果表明:1)2010年东北地区农业源一次颗粒物PM₁₀总排放量54.6万t,PM_2.5总排放量35.6万t;2)东北地区农业源一次颗粒物PM₁₀排放量最大的农业活动环节是秸秆燃烧,占农业源总排放量的比例为60%,秸秆燃烧排放PM_2.5占PM_2.5农业源排放量的87%,整地环节是一次颗粒物排放的第2大农业排放源,对农业源排放PM₁₀和PM_2.5总量的贡献率分别是27%和6%; 3)PM₁₀和PM_2.5的排放强度空间分布表明,东北地区农业源颗粒物排放区域集中在黑龙江省东北部和中部地区,吉林省中部和辽宁省中部地区; 4)PM₁₀和PM_2.5排放的时间变化特征显示,PM₁₀农业源排放年变化曲线中,5月份和9、10月份是农业源排放一次颗粒物PM₁₀较多的月份,PM_2.5排放集中在9、10月份;5)本研究估算的污染物排放清单的不确定性为184.3%.未来的工作将侧重于典型农业区本土排放因子测定,从而有效减小排放清单的不确定性.     

长三角地区秸秆焚烧PM2.5排放量估算与分析研究

根据长三角地区的实际情况,对该地区两省一市的秸秆焚烧PM2.5排放量状况进行估算.通过长三角地区2002年-2012年主要农作物产量、草谷比、焚烧比例和PM2.5排放因子,估算了该地区内秸秆焚烧量,同时对由秸秆焚烧引起的PM2.5排放量进行了估算,并进行了分析.结果表明：长三角地区2002年-2012年秸秆焚烧量最高的为农业发达的江苏省,高峰都集中在每年的10月份前后,由秸秆焚烧引起的PM2.5排放量呈逐年上升趋势,2012年达到55 218.96 t,其中江苏省每年的PM2.5排放量占到该地区的75％以上,2012年占到80％.研究结果将为制定该地区污染控制政策,改善区域环境空气质量提供科学理论依据.     

天津市大气污染源排放清单的建立

通过调研天津市工、农业生产和居民生活的统计资料,研究分析文献报道的各种污染源排放因子,计算出天津市各行业、各区县NOx、SO2、NMVOC、CO、NH3、PM10、PM2.5等污染物的排放量,发展了天津市2003年排放源清单.结果显示,天津市2003年各类污染物质的排放量NOx为1.77×105t,SO2为2.59 ×105t,NMVOC为2.24×105t,CO为1.33×106t,NH3为7.40×104t,PM10为2.52×105t,PM2.5为1.10×105t.从排放源的行业分布来看,燃煤源、汽车移动源、秸秆燃烧源是天津市大气污染物的重要排放源,燃煤源对各污染物的贡献分别为NOx46%,SO284%,NMVOC 1%,CO 58%,PM1018%,PM2.5 24%.火电、水泥、钢铁、炼焦、原油加工等行业依然是重要的工业污染排放源,火电对SO2的贡献为13%,钢铁对SO2的贡献为24%,对CO的贡献为30%.2003年天津市区对NO,、S02、NMVOC、CO等污染物的贡献均高于其它区县,对PM10、PM2.5的贡献也很高;塘沽区对NOx、SO2、NMVOC、CO等污染物的贡献很大,蓟县、武清区、宝坻区对NH3、PM10、PM2.5的贡献很大.     

新疆农用拖拉机排放清单及特征研究

分别应用参数本土化的NON-ROAD模型和生态环境部发布的《非道路移动源大气污染物排放清单编制技术指南》估算了新疆1993—2018年农业生产用拖拉机PM₁₀、PM_2.5、HC、NO_x和CO等污染物排放清单.同时,结合NON-ROAD模型特性、排放清单和区域现状,从定量和定性2个维度剖析了2种排放清单编制方法的适应性和污染物排放演变态势.最后,基于3种不同方法对污染物排放的潜在影响因素进行分析.结果表明：①基于参数本土化的NON-ROAD模型在建立特定区域排放清单方面具有一定参考价值.②1993—2018年新疆农用拖拉机污染物排放呈现出平稳上升、波动、快速增长、平稳、下降等不同态势,总体上,1993—2017年污染物排放增加25156.69 t,但在2018年出现较大幅度下降,同时单位功率排放也明显下降,表明近年来采取的强有力排放控制措施在抑制大气污染物排放方面的成效明显.③2006年之后大中型拖拉机年均排放总量占比为70.9%,小型拖拉机年均排放占比为29.1%,短期内随着时间的推移两者的差距将越来越大,揭示大中型拖拉机是污染物排放控制的关键.④对污染物排放影响因素的定量分析结果发现,农业经济发展水平对区域污染物排放总量变化起决定性作用.本研究在建立污染物排放清单、污染物排放影响因素定量分析及区域污染物排放治理政策制定方面有一定参考价值.     

广东省秸秆燃烧大气污染物及VOCs物种排放清单

基于广东省粮食产量的统计年鉴,建立了广东省2008~2016年秸秆燃烧污染物排放清单和2016年广东省秸秆燃烧VOCs物种清单,并对VOCs臭氧生成潜势进行评估.结果表明,2013~2016年广东省秸秆燃烧各大气污染物排放量较2008~2012年有所降低.这主要是由于禁止秸秆露天燃烧政策的出台及农村生活水平的提高降低了秸秆燃烧比例.2016年各类大气污染物SO_2、NO_x、NH_3、CH_4、EC、OC、NMVOC、CO和PM_(2.5)的排放量依次为2 443.7、16 187.9、6 943.8、29 174.4、3 625.5、14 830.7、65 612.6、591 613.9和49 463.0 t.稻谷秸秆燃烧是最主要的秸秆燃烧污染物来源,占据了污染物总排放量的约68.55%.污染物贡献最大的5个市分别为湛江、茂名、梅州、肇庆和韶关,约占总排放量的58.63%.2016年广东省秸秆燃烧VOCs物种排放清单中,排放量贡献前10的物种分别为:乙烯、乙醛、甲醛、苯、乙炔、丙烯、乙烷、甲苯、正丙烷和丙醛,占总VOCs量的67.91%.在VOCs物种清单的基础上估算了其臭氧生成潜势(OFP),OFP贡献前10 VOCs物种分别为:乙烯、甲醛、乙醛、丙烯、1-丁烯、丙醛、甲苯、丙烯醛、异戊二烯和丁烯醛,占总OFP量的80.83%.     

基于全国城市PM2.5达标约束的大气环境容量模拟

基于第3代空气质量模型WRF-CAMx 和全国大气污染物排放清单,开发了以环境质量为约束的大气环境容量迭代算法,并以我国333个地级城市PM2.5年均浓度达到环境空气质量标准(GB3095-2012)为目标,模拟计算了全国31个省市区SO2、NOx、一次PM2.5及NH3的最大允许排放量.分析结果表明,以城市PM2.5年均浓度达标为约束,全国SO2、NOx、一次PM2.5和NH3的环境容量分别为1363.26×104,1258.48×104,619.04×104,627.71×104t.2010年全国实际SO2、NOx、一次PM2.5和NH3排放量分别超过环境容量的66%、81%、96%、52%.空气污染较严重的河南、河北、天津、安徽、山东及北京6省市4项污染物排放量均超过环境容量1倍以上,环境容量严重超载区域与PM2.5高污染地区具有显著的空间一致性.     

Local PM10 and PM2.5 emission inventories from agricultural tillage and harvest in northeastern China

Mineral particles or particulate matters(PMs) emitted during agricultural activities are major recurring sources of atmospheric aerosol loading.However,precise PM inventory from agricultural tillage and harvest in agricultural regions is challenged by infrequent local emission factor(EF) measurements.To understand PM emissions from these practices in northeastern China,we measured EFs of PM_(10) and PM_(2.5) from three field operations(i.e.,tilling,planting and harvesting) in major crop production(i.e.,corn and soybean),using portable real-time PM analyzers and weather station data.County-level PM_(10) and PM_(2.5) emissions from agricultural tillage and harvest were estimated,based on local EFs,crop areas and crop calendars.The EFs averaged(107 ± 27),(17 ± 5) and 26 mg/m~2 for field tilling,planting and harvesting under relatively dry conditions(i.e.,soil moisture 15%),respectively.The EFs of PM from field tillage and planting operations were negatively affected by topsoil moisture.The magnitude of PM_(10) and PM_(2.5) emissions from these three activities were estimated to be 35.1 and 9.8 kilotons/yr in northeastern China,respectively,of which Heilongjiang Province accounted for approximately45%.Spatiotemporal distribution showed that most PM_(10) emission occurred in April,May and October and were concentrated in the central regions of the northeastern plain,which is dominated by dryland crops.Further work is needed to estimate the contribution of agricultural dust emissions to regional air quality in northeastern China.     

农业残留物燃烧温室气体排放清单研究:以江苏省为例

通过问卷调查确定了江苏省农业残留物在不同时间阶段(1990～1995、1996～2000、2001～2005和2006～2008年)作为生活燃料和田间直接燃烧的比例,利用燃烧炉模拟秸秆燃烧试验确定了6种农业残留物(水稻、小麦、玉米、油菜、棉花和大豆)燃烧产生的CO2、CO、CH4和N2O的排放因子;基于此,结合江苏省不...     

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.      

西宁市生物质燃烧源大气污染物排放清单

本研究根据调查的西宁市生物质燃烧源活动水平数据,采用排放因子方法,建立了 2018年西宁市生物质燃烧源9种大气污染物的排放清单,并分析了清单的时空分布特征和不确定性.结果表明,西宁市2018年生物质燃烧源CO、NOx、SO2、NH3、VOCs、PM2.5、PM10、BC 和OC 的排放量分别为 11 718.34、604.41、167.80、209.72、1 617.97、2 054.04、2 135.04、281.07和 1 224.78 t.秸秆露天焚烧 CO、NOx、VOCs、PM2.5、PM10、BC 和OC 的排放对生物质燃烧源的排放贡献率最高;其中,秸秆露天焚烧NOx、VOCs和CO的贡献率分别为72.35％、63.94％和53.18％.户用生物质炉NH3和SO2的排放对生物质燃烧源的贡献率最大,分别为41.49％和42.05％.生物质燃烧源大气污染物排放地区分布不均衡,主要集中于大通县和湟中区.生物质燃烧源9项污染物的排放量在1、2、3、10、11和12月较大,占比在5％～33％.蒙特卡罗模拟结果表明,在95％置信区间下,不确定度最高的是森林和草原火灾的PM2.5排放,不确定度为-26.71％～29.78％.     

基于在线监测的江苏省大型固定燃煤源排放清单及其时空分布特征

大气污染物排放清单是了解各地区大气污染物排放及其时空分布,精确模拟该地区环境空气质量的最基础资料.现有大气污染物排放清单的粗时空分辨率,极大地限制了空气质量数值预报的准确性.本研究以江苏省大型固定燃煤源为例,以2012年为基准年,收集江苏省电力企业在线监控系统数据及江苏省大气核查核算表数据,结合相关文献的排放因子,分析了江苏省大型固定燃煤源主要污染物的总排放量和月变化特征.分析结果表明:1 SO2、NOx、TSP、PM10、PM2.5、CO、EC、OC、NMVOC、NH3等大气污染物的排放总量分别达到106.0、278.3、40.9、32.7、21.7、582.0、3.6、2.5、17.3、2.2 kt.2呈现2~3、7~8、12月排放量高,9~10月排放量低的月变化特征,可能原因是2~3月处于春节阶段,为保证节日供应,在此期间居民取暖、用电等都有可能增加;7~8月高温天气用电量增加,12月北方城市冬季燃煤取暖导致的煤炭消耗量增加.另外,由于部分污染物排放因子取自国内外相关文献,是本研究清单不确定性的主要因素.今后的工作可以在排放因子实测更新以及将排放清单纳入空气质量预报模式等方面进行更为深入的研究.     

北部湾经济区产业发展对大气环境的影响研究

 根据北部湾经济区2007年污染源普查数据和各市级地方政府提出的2005~2020年重点产业发展规划,得到该区域2015年和2020年主要大气污染物(SO2、NO2和PM10)的排放清单,在此基础上,利用CALPUFF模式模拟该区域2015年和2020年的空气质量情况.结果表明,2015年和2020年北部湾经济区污染物浓度增幅较大的地区多为各个市的经济开发区,工业区污染物的浓度增大和大项目的上马有直接关系;大部分城区的污染物浓度增幅较小,城区污染物浓度的增加与生活源的增加有关,同时也和工业区污染的输送有关.大部分城区和工业区2020年的浓度增幅与2015年的增幅相比有所回落.     

南方林区2000~2016年林火释放污染物动态变化研究

以南方林区为研究区域,基于林业统计年鉴和MODIS卫星火点数据,结合相关文献中不同林型各类污染物的排放因子数据,估算2000~2016年间研究区域各省森林生物质燃烧及污染物排放总量,并分析其时空变化情况.结果表明,南方林区森林火灾总体呈先升后降的趋势,林火空间分布较为分散.2000~2016年南方林区森林生物质燃烧总量4.79×10⁴kt.其中,温带常绿针叶林、温带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林、热带常绿阔叶林和灌木的燃烧比例分别为65.24%,17.45%,1.55%,1.10%和14.66%.CO、CO₂、NO_x、CH₄、VOCs和PM_2.5等主要污染物的排放总量均值依次为3.73×10³,5.87×10⁴,48.05,347.27,358.54和365.06kt.此外,各类污染物的时空分布差异性明显：福建、广东、广西全省,海南西部,以及江西和湖南南部是各类污染物网格排放高值区;江西和湖北各类污染物的排放呈显著下降,福建NO_x、VOCs和PM_2.5,以及广东CH₄和VOCs下降趋势显著,其余省份各类污染物排放下降但不显著.林火释放污染物占工业粉尘比例呈波动性上升,表明该地区森林火灾对大气环境的影响程度逐渐增加.     

中国生物质燃烧排放SO2、NOx量的估算

根据各地区生物质燃料消耗状况和SO2、NOx排放因子，估算了20世纪90年代中国生物质能源利用过程中的SO2、NOx排放量，并给出了分省区，分生物质燃料类型的排放清单，研究表明，中国生物质燃料消耗及其排放的SO2，NOx量分别从1991年的38.1万t和54.9万下降为1999年的33.2万t和45.3万t，在地区，燃料类型上分布不平衡；SO2和NOx排放量均较大的包括山东，江苏、河北，内蒙古，湖北等，其中，内蒙古SO2排放量最大而山东省NOx排放量最 ；秸杆是SO2和NOx排放的最主要来源，薪柴次之；牲畜粪便对SO2贡献率接近30%，而对NOx贡献率仅3%-4%。