结合在线监测和自动识别系统分析东海沿岸船舶排放特征

海运排放大气污染物对空气质量和气候具有重要影响,但是由于船舶类型及其运行工况的复杂性,人们对船舶排放特征的认识仍然不足.东海沿岸是全球航运活动最为密集的地区之一,汇集了各种国内国际运输船只.选取宁波舟山港作为研究地点,使用在线仪器长时间测量主要的环境大气气体和颗粒污染物,并利用自动识别系统（AIS）,获得每种船舶的速度.根据后向轨迹区分出：1受船舶排放影响主导的时期（夏季风,由处于完全运行或停泊的船舶占主导地位）;2受内陆气流影响主导的时期（冬季风）.结果表明二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NO_x）和黑碳气溶胶（BC）的排放与高速运行的船舶相关,而一氧化碳（CO）可能与较低的运行速度的船舶有关,总颗粒物（PM）与船舶速度没有显著相关关系.主要污染物在巡航工况下的排放增强因子约为怠速工况1~4倍.研究通过对直接环境背景下船舶排放进行原位观测,为评估船舶排放清单提供重要参考.     

基于船舶实时排放和烟羽在线监测的燃油硫含量识别方法研究

船用燃油超标识别方法的建立和技术发展是进行船舶排放控制区(Domestic Emission Control Areas,DECA)政策执行的重要保障.本研究建立了基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据的船舶排放实时计算模型和岸基环境观测相结合的技术方法,选取...     

大连海域远洋船舶排放清单

为准确评估船用柴油机实际排放,利用船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)采集远洋船舶的船速、航行时间、地理位置信息等实时航行数据,采用动力法对2012年大连港远洋船舶的排放清单进行计算. 结果表明:2012年大连港远洋船舶PM₁₀、NO_x、SO_x、CO、HC、CO₂总排放量分别为5 785(包括4 628 t PM_2.5)、51 451、49 437、4 677、2 010及2 885 388 t. 在4种运行工况中系泊工况排放量最大,受船舶类型和污染物种类影响,系泊工况污染物排放所占比例有所不同,但其分担率均在75.0%左右. 船舶排放污染物的空间分析表明,船舶系泊停靠的港口区域是污染物排放最密集的区域. 从船舶类型来看,散货船、集装箱船、邮轮和油轮是污染物主要排放船型,在整个船舶排放清单中,这4类船舶对DPM(柴油机颗粒物)、NO_x、SO_x、CO、CO₂的排放分担率之和分别为90.9%、91.4%、91.9%、91.5%、91.9%. 在船舶的主机、辅机和锅炉3种排放源中,主机是主要排放源,集装箱船和滚装船的主机分担率为90.0%,货船和邮轮的辅机排放分担率达到40.0%.      

基于AIS数据的渤海湾地区海运排放测算

将船舶活动状态分为港口邻近区域的机动操纵工况和停泊工况以及海上航路的定速巡航工况;采用基于船舶活动的方法,建立了区域性海运排放测算模型.根据中国船级社船舶数据库,确定了不同类型船舶主、副机标定功率和设计航速与船舶总吨之间的关系;通过对船舶自动识别系统(AIS)船舶流量轨迹图的统计分析,得到了2014年渤海湾地区船舶流量数据;基于所确定的模型参数,计算得到了渤海湾地区海运排放清单.结果表明,2014年渤海湾地区海运NO_x、CO、HC、CO₂、SO₂和PM排放量分别为173808、14436、6144、7208919、120748和15292t;货船、危险品船和客船对海运排放的贡献占比分别约为73%、21%和6%;海上航路定速巡航工况对海运排放的贡献占比约为90%;其中,成山头至老铁山水道和老铁山水道至渤海中部航路排放之和约占海上航路排放的50%;天津港和大连港分别约占港口邻近区域排放的30%和20%.基于AIS统计数据的自下而上方法对区域性海运排放的测算具有可操作性.     

青岛市船舶废气排放清单及应用

基于AIS的数据基础运用动力法编制了2016年青岛市港口船舶废气排放清单,并分析了其空间排放特征、不同船舶类型排放特征及不同工况下的排放特征;基线内加基线外12海里以内船舶SO_2、NO_x、PM_(10)、PM_(2.5)、HC、CO排放量分别为1.56、2.34、0.21、0.18、0.09、0.17万t。船舶排放各污染物排放强度最高的区域集中在主航道、港口以及锚地。排放占比较大的船舶类型依次为集装箱船、渔船和油轮。船舶在巡航和停泊工况下的污染排放占比最高,分别为40%～44%和23%～46%;而机动操作状态时的排放占比较低,达到14%～37%。运用WRF-CMAQ模式模拟分析了青岛港船舶废气排放对市环境空气质量的影响,基线内加基线外12海里以内船舶排放对青岛市SO_2、NO_2、PM_(2.5)的贡献比例分别达到15.96%、12.47%、4.09%,贡献浓度分别为3.12、4.02、1.84μg/m~3。     

深圳市船舶排放清单与时空特征研究

为分析深圳市船舶排放特征,本研究以劳氏船级社数据库(Lloyd's register of shipping,LR)以及船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)为基础,收集整理深圳市各主要船舶类型及其活动水平的本地化参数,使用基于引擎功率和燃料消耗量的排放因子法,估算深圳市2010年船舶排放清单,并利用船舶AIS活动轨迹建立1 km×1 km空间分配因子和时间特征谱.结果表明,2010年深圳市各类船舶排放的SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5和VOCs总量分别为13.6×103、23.3×103、2.2×103、1.9×103、1.7×103和1.1×103t,全槽格式集装箱船为最大贡献船型,靠泊模式排放比例最大.船舶排放的高峰期集中在白天时段,但不同船舶的具体峰值有所不同;船舶排放量的空间分布呈面状及带状分布交错,高值排放区为西部港口群、东部大鹏湾海域及主要水运航道.     

基于工况变化的港作拖轮排放特性

利用便携式排放测试系统(PEMS)对一艘港作拖轮船进行了在变工况航行作业下的排放试验,研究了该船舶CO、碳氢化合物(THC)和NOx的瞬态特性、颗粒物粒径分布特性、主机在不同工况下的排放因子.结果 表明:拖轮主机在日常航行工况和不同发动机负荷下,颗粒物排放粒径呈单峰或双峰分布,第一峰值粒径在30～40nm之间,第二峰值...     

城市尺度高空间分辨率VOCs组分排放清单构建方法与应用

挥发性有机物(VOCs)是影响大气复合污染形成的关键前体物,来源众多且化学组成差异较大. 为满足城市尺度VOCs精准管控需求,本文基于“自下而上”的人为源活动水平数据与植被遥感资料,并与文献调研和实测VOCs源谱信息相耦合,采用排放因子法构建了城市尺度高空间分辨率VOCs组分清单的编制方法,并以河南省驻马店市为研究区域开展应用. 结果表明:①本文构建的清单编制方法能够获取城市尺度高空间分辨率的VOCs组分排放清单,根据现阶段可获取的活动水平分辨率,清单分辨率可在1 km×1 km及以上. ②驻马店市烯烃组分排放量最高,其次是烷烃和含氧VOCs (OVOCs),其中排放量较高的物种为异戊二烯、苯乙烯和乙酸乙酯等;对于臭氧生成潜势(OFP),烯烃和OVOCs是主要贡献者,OFP贡献较高的物种为异戊二烯、乙烯、乙醛和甲醛等;在空间分布上,研究区域VOCs排放空间分布呈明显差异,林地茂密、工业企业密集、人口和路网密度较大的区域VOCs排放量较高. ③将清单结果与受体模型解析结果对比发现,二者在主要源类的识别上基本一致,印证了所构建清单的可靠性. 对比PMF解析因子谱和清单参考源谱发现,清单参考源谱中燃烧源以及工艺过程和溶剂使用源适用性较好,移动源谱适用性较低. 研究显示,驻马店市VOCs总量及组分排放空间特征明显,高空间分辨率清单可为城市差异化管理提供基础.      

泄漏检测与修复(LDAR)建档方法研究及应用进展

泄漏检测与修复(LDAR)是石化和化工行业挥发性有机物(VOCs)无组织排放管控的重要抓手.项目建档作为LDAR实施的第一步同时也是最关键的一步,其科学性、完整性和准确性决定着LDAR的整体实施质量.通过对LDAR建档方法及应用情况的调研,归纳总结了不同建档方法的优缺点,并采用问卷方式对国内建档方法应用现状进行了调查分析,展望了建档技术的未来发展趋势.结果表明:①当前国内外在用的建档方法主要包括传统挂牌法、PID图标识法、拍照标识法、GPS定位法、条形码/二维码挂牌法、无线射频挂牌法等.②美国、欧盟目前仍以传统挂牌法为主,加拿大除传统挂牌法外,拍照标识法的应用也较为广泛.③我国应用最多的为拍照标识法,其次为传统挂牌法,调查对象中采用过这两种方法的LDAR服务商占比分别为90.0%和50.0%,此外PID图标识法、条形码/二维码、其他方法的应用占比分别为30.0%、17.5%和5.0%,整体上我国建档方法比美欧国家更加多样化.④我国现代科技的迅猛发展为LDAR建档技术的创新与变革提供了契机,未来建档技术将向更智能、更便捷、更高效的方向发展.研究显示,国内尚未形成统一的LDAR建档技术标准体系,建议今后应尽快加强相关标准建设,保障LDAR的实施质量与效果.      

北京市农业机械排放因子与排放清单

利用车载排放测试技术对典型的联合收割机、拖拉机、农用运输车和农田建设机械实际工况下的尾气进行测试,建立了实际工况下农业机械的排放因子和2017年北京市农用机械排放清单.结果表明,不同的工作状态对农业机械尾气排放有较大的影响,怠速和行走时CO、NO_x、HC和PM排放趋于平稳;而切地和翻地模式下的波动较为明显.根据各类机械的分类和排放标准对排放因子进行细化,建立了较为完整的实际工况下的排放因子.根据农业机械排放因子和燃油消耗量计算出2017年北京市CO、NO_x、HC和PM的排放量分别是2 566.60、 1 239.29、 563.08和538.32 t.拖拉机、运输机械和联合收割机的污染物总量占CO、NO_x、HC和PM这4种污染物总量的98%、 95%、 95%和98%.因此,农用拖拉机、运输机械和联合收割机在农业机械污染减排中应作为重点控制对象.     

基于CiteSpace的城市空间形态与碳排放关系研究进展

城市空间形态与碳排放的关系是低碳城市建设的理论依据。基于WOS和CNKI数据库,采用CiteSpace软件对1991—2022年城市空间形态与碳排放的关系进行了综述。从发文趋势、合作网络、突现词探测、关键词分析等角度,分析了该领域的发展动态、研究热点,并通过关键词聚类对文献相关内容进行综合解析。结果表明：（1）1991—2022年该领域发文量总体呈上升趋势,在国际重要事件节点上,发文量有大幅上升。（2）中国是该领域发文最多的国家,发文量达34.03%,美国发文中心性最高,为0.48,且国家、机构合作紧密。（3）关键词共现表明探究城市形态对碳排放的影响一直是学术界关注的热点;突现词探测表明研究重心逐渐从与交通碳排放相关的城市空气质量转移到与城市形态和碳排放有关的内容上来。（4）从关键词聚类标签来看,国内外将城市碳排放测算作为重中之重,并通过指标量化城市空间形态分析城市形态对碳排放的驱动作用;通过建立模型定量探讨城市空间形态与碳排放的关系是未来的研究趋势。未来应编制规范的城市层面碳排放清单以提高测算精度、拓宽城市形态与碳排放关系的研究尺度、深入挖掘三维城市空间形态与碳排放的关系。     

基于GIS的海洋底栖生物栖息密度空间插值方法

在地理信息系统即GIS的支持下,分别采用反距离加权(inverse distance weighted,IDW)、普通克里格(ordinary krig-ing,OK)、规则样条(regularize spline,RS)和张力样条(tension spline,TS)4种插值方法对2006年7月获得的大连湾底栖生物栖息密度的数据进行空间插值处理,并对插值结果的精确度进行交叉验证,分析和比较不同插值方法获得的分布图。结果表明,插值精确度普通克里格>反距离加权>张力样条>规则样条;4种方法均能较客观的模拟出底栖生物栖息密度的分布趋势,但是在整体趋势和局部趋势两方面的综合考虑下,普通克里格的表现效果更好。文章进一步指出,在确定站位数量及分布前提下,插值结果的精确度可以通过选择空间插值方法得以改善,但其根本还是取决于站位布置的数量和其分布合理性。     

基于实测的船舶辅机大气污染物排放量估算

于2017年3月—2018年5月在广州市南沙港区选取不同吨位的5艘船舶进行登船实测,建立了基于燃油消耗的排放因子.结果表明,船舶辅机CO₂排放因子为(3085±439)~(3195±121) g·kg^-1,CO排放因子为(5.50±1.33)~(26.10±8.90) g·kg^-1,TVOC排放因子为(0.29±0.02)~(1.68±0.06) g·kg^-1,PM_2.5排放因子为(0.56±0.09)~(12.50±3.11) g·kg^-1,NO_x排放因子为(19.20±4.12)~(83.30±11.80) g·kg^-1,基于燃油消耗量,估算2017年广州港船舶停泊工况辅助发动机SO₂、CO、TVOC、PM_2.5和NO_x排放总量分别为736、(794±209)、(46.40±2.39)、(223.0±49.4)和(3237±698) t.船舶引擎功率对排放CO、TVOC和PM_2.5影响显著,引擎功率较低的船舶以上3种大气污染物排放因子更高.从吨位而言,≥10000总吨的船舶对SO₂、CO、TVOC和NO_x 4种大气污染物的排放分担率均超过50%,≤2999总吨的船舶则对PM_2.5的排放分担率最高.从船舶类型而言,分担率最高的是集装箱船,分别占SO₂、CO、TVOC、PM_2.5和NO_x排放总量的43.8%、30.8%、41.4%、16.3%和40.9%,此外,散货船、其他货船、顶推拖船和油船对排放量的分担率也较高,以上5种船舶占到了各类大气污染物排放总量的90%.     

基于PSO-BP神经网络的山西省碳排放预测

山西作为能源使用和碳排放大省,推动“双碳”战略对全国具有重要示范意义。基于IPCC（政府间气候变化专门委员会）排放系数法测算山西省2000—2020年的碳排放量,运用Tapio脱钩模型分析碳排放与经济发展之间的脱钩关系,利用LMDI法对影响碳排放变化的因素进行分解,采用PSO-BP神经网络模型对山西省的碳排放量进行模拟和预测。结果表明：2000—2020年山西省碳排放量呈增长趋势,碳排放强度呈下降趋势,脱钩系数为0.585,整体处于弱脱钩状态。经济增长是碳排放量增长的决定因素,而产业结构与能源强度的优化调整是抑制碳排放的主导因素。引入PSO（粒子群优化算法）有效提高了BP神经网络的预测精度。预测结果显示,在基准情景、低碳情景和强化低碳情景下,山西省碳排放分别于2032年、2029年和2027年达峰。针对预测结果,提出了相关政策建议。

     

河口生态系统恢复评价指标体系研究及其应用

建立了退化河口生态系统恢复评价指标体系.指标体系综合考虑河口生态系统对全流域及人类生活的影响,分别从生态系统的环境部分、生物部分以及对人类的影响等3方面,采用集水面积、人口密度、入海量、河口断流时间、水质、生物多样性指数和生物量等7项指标对河口生态系统状况进行评价.指标体系在海河流域主要河口生态恢复评价中得到应用.     

基于 LCA 的市域尺度稻田系统温室气体排放评估方法及实证：以台州市为例

开展稻田温室气体排放量化评估,明确稻田温室气体（greenhouse gases,GHGs）排放的构成、分布及其变化趋势,是推进农业绿色可持续发展的重要前提。基于生命周期评价法（life cycle assessment,LCA）,筛选集成稻田CO₂、CH₄、N₂O排放评估模型,提出市域尺度稻田GHGs排放核算框架,并量化分析2001—2017年台州市不同类型水稻GHGs排放的构成、分布及其变化趋势。结果表明：（1）水稻单位面积碳足迹呈现上升趋势,单位产量碳足迹呈下降趋势;单季稻单位面积碳足迹最高（8467 kg∙hm⁻²,以CO₂计,余同）,连作晚稻单位产量碳足迹最高（1.28 kg∙kg⁻¹）。（2）2001—2017年台州市水稻田GHGs排放总量呈下降趋势,从1110.52 Gg（以CO₂计,余同）降至557.23 Gg;2017年水稻GHGs排放主要集中于温岭市（131.39 Gg）、临海市（121.64 Gg）,玉环市排放量最低（9.37 Gg）,早稻和连作晚稻GHGs排放主要集中在温岭市,单季稻GHGs排放集中于临海市。（3）在农资投入碳足迹构成中化肥占比最大（50.46%）,单位面积碳足迹结构中CH₄占比最大（75.26%）。通过展开在市域尺度上水稻GHGs排放的核算过程,旨在为农田系统的碳排放提供更加精细化的计算方式,并为寻找更有效的碳减排路径及农田系统的可持续发展提供科学支撑。