中国碳排放强度的时空演进及跃迁机制

面对气候变化所带来的生存危机以及环境治理的复杂状况,对中国碳排放强度时空演进的动态监测与预警治理的研究是实现碳排放强度下降目标的关键。文章测算1997—2015年中国大陆30个省区碳排放强度的空间面板数据,采用探索性时空数据分析(ESTDA)方法对中国碳排放强度的空间相关性、集聚特征及其时空跃迁进行空间统计分析,借助分位数回归与时空跃迁嵌套模型,揭示在时间和空间推移的双重作用下中国各省区碳排放强度的时空跃迁机制。研究结果表明:(1)中国30个省区的碳排放强度在时空分布上并不是完全随机状态,各个省区碳排放强度之间具有显著的空间相关性特征,碳排放强度的变动趋势会受到其相临近省区碳排放强度的影响,省域间的碳排放强度在空间分布上呈现"集聚"与"分异"并存的时空演进特征。(2)中国碳排放强度空间集聚趋势增强,具有高度的凝固性和较低的流动性,10个高碳排放强度省区碳排放强度的稳定性将成为制约中国碳排放强度整体跃迁的重点省区,相关省区的跃迁性将成为驱动中国碳排放强度整体跃迁的关键省区。(3)各省区的碳排放强度空间集聚过程中存在时空跃迁的驱动模式和制约模式,分位数回归模型能够很好地解释各驱动因素对碳排放强度时空跃迁的驱动机制,不同响应阶段的驱动因素的分位数与碳排放强度时空跃迁类型之间具有很强的嵌套性。(4)根据各省区碳排放强度时空演进及其跃迁机制的分析结果,进一步提出加强对关键省区碳排放强度的有效监测与治理,加大碳排放的约束力度等差异化的碳减排调控措施。     

技术进步路径选择与中国制造业出口隐含碳排放强度

本文采用考虑反馈性出口隐含碳的MRIO模型,测算了2000—2011年中国14个制造业行业出口隐含碳排放强度;在此基础上,基于全球价值链(GVC)分工地位的视角,理论分析并实证检验了不同技术进步路径对中国制造业出口隐含碳排放强度的影响。研究发现:中间品进口、自主研发、模仿创新显著降低了中国制造业出口隐含碳排放强度,而国外技术引进和外商直接投资(FDI)对中国制造业出口隐含碳排放强度的影响不显著;提升中国制造业在GVC中的国际分工地位能够显著降低其出口隐含碳排放强度。进一步研究发现,不同技术进步路径对中国制造业出口隐含碳排放强度的作用效果受到制造业在GVC中的国际分工地位的影响,并表现出明显的门槛特征,即只有中国制造业在GVC中的分工地位越过门槛值后,技术进步路径才能显著降低中国制造业出口隐含碳排放强度。此外,将制造业分为知识密集型、资本密集型和劳动密集型三类,发现不同技术进步路径对中国制造业出口隐含碳排放强度还存在着显著的行业差异。因此,中国制造业应充分发挥中间品进口、自主研发、模仿创新在降低中国制造业出口隐含碳排放强度中的作用,在引进FDI和国外技术的过程中,优先考虑引进发达国家的先进低碳制造技术和清洁生产技术。同时,中国制造业还应积极培育自身竞争优势,构建自我主导的国内价值链和区域价值链体系,主动嵌入全球创新链,提升中国制造业在GVC中的国际分工地位。此外,政府应根据技术创新和引进政策在不同制造业行业中的执行效果,有所侧重地制定和实施相关政策。     

中国工业碳排放达峰的情景预测与减排潜力评估

实现2030年碳排放达峰不仅是中国为应对全球气候变化向国际社会做出的郑重承诺,也是中国未来经济结构转型与可持续发展的必然选择。基于中国实现2030年碳排放达到峰值的宏观目标为背景,本文以中国碳排放的主要行业工业为研究对象,首先运用拓展的STIRPAT模型对工业及其9个细分行业的碳排放达峰进行了情景预测,然后基于公平和效率的双重视角对工业细分行业的减排潜力进行评估。研究表明:(1)仅有低碳情景和抑制排放情景2可以实现中国碳排放2030年达峰,低碳情景是实现中国工业碳排放达峰的最佳发展模式,达峰时间最早(2030年),峰值最低(140.43亿t)。激进排放情景则是最差的发展模式,达峰时间最晚(2036年),峰值也最高(150.09亿t)。(2)工业内部各细分行业碳排放的最优达峰情景差别较大。建材和纺织制造业能够实现提前达峰,可以在这类行业率先实施达峰管理措施,使其带动其他行业陆续达峰。(3)最具减排潜力的行业是石油制造业,其次是电力行业,这些减排潜力较大的行业应该成为国家节能减排的重点对象。(4)基于工业各细分行业在减排公平性和效率性上的差异将工业9个细分行业分为四类。其中,石油、钢铁制造业和电力行业属于"高效高公平行业";化工、建材制造业属于"低效高公平行业";采掘业属于"高效不公平行业";纺织、轻工和机电制造业属于"低效不公平行业"。中国应针对不同类型的行业制定出相应的减排战略,将减排重点放在各行业最具潜力的方面。最后,文章对实现中国工业碳排放达峰管理提出了几点政策建议。     

基于入口NOx质量浓度修正的脱硝系统多模型预测控制策略及其应用案例

建立不同锅炉工况下基于欧式距离聚类的总给煤量长短期记忆神经网络预测模型,对入口处的NO_x质量浓度数据进行修正,其验证集上的均方根误差为3.53 mg·m^-3。该结果优于常见的回归方法深度神经网络与随机森林回归的预测结果。以此为基础,研究了基于入口NO_x质量浓度修正的多模型预测控制(MMPC),设计并进行了脱硝系统仿真。仿真结果表明,与原有控制条件相比,基于入口NO_x质量浓度修正的MMPC策略使脱硝系统出口NO_x质量浓度波动幅度减小了63.7%,并能满足出口质量浓度指标为40 mg·m^-3时的控制要求,实现卡边控制。现场工程应用结果表明：在高、中、低负荷正常运行的工况条件下,入口修正-MMPC策略可将出口NO_x质量浓度波动分别控制在±10.6 mg·m⁻³、±5.5 mg·m⁻³、±4.9 mg·m⁻³,以标准差来衡量波动幅度即分别减小了53.4%、74.7%、64.6%,此控制水平优于原有控制效果;在出口NO_x质量浓度易超标并出现高浓度氨逃逸的快速变负荷工况下,升、降负荷出口NO_x质量浓度波动分别控制在±6 mg·m⁻³、±5 mg·m⁻³,此控制水平仍优于原有控制效果。本研究的入口修正-MMPC控制策略可实现不同负荷、工况下的喷氨控制,减小出口NO_x波动幅度,降低后续设备低温腐蚀的风险,从而提高SNCR/SCR联合脱硝系统运行的经济性和安全性。     

典型涂料制造企业VOCs排放量核算与排放特征分析

采集了上海地区8家不同类型的涂料制造企业中不同生产环节有组织排放的废气样本,分析其VOCs组分特征和活性VOCs物种,并应用3种实际排放量核算方法计算企业的VOCs年排放量,分析了其与排污许可排放量的关系。结果表明：1)涂料制造行业排放废气的特征组分为芳香烃、OVOCs、卤代烃,占全部VOCs质量浓度的56.2%~99.1%,乙酸乙酯、乙酸丁酯、4-乙基甲苯、间/对二甲苯、甲苯、甲乙酮是涂料制造行业VOCs排放的典型物种;2)基于MIR值法的计算结果,芳香烃和OVOCs是涂料制造行业排放VOCs的主要活性组分,累计OFP贡献率达36.0%~99.8%,其中,4-乙基甲苯(52.1%)、氯乙烯(48.1%)、乙酸丁酯(47.9%)、乙酸乙酯(42.6%)、间/对二甲苯(41.3%)是各类涂料工艺废气中OFP贡献率最高的物质,除苯系物、乙酸酯类化合物外,氯乙烯、甲乙酮、四氢呋喃也是涂料制造过程中值得关注的活性物质;3)涂料制造企业车间的有组织废气VOCs排放量占全厂VOCs排放量的75.0%以上,其次是实验室废气,VOCs排放量为3.5%~16.8%。在VOCs实际排放量核算中,使用实测法的核算结果与物料衡算法接近,且计算简便,在正常运行时均低于许可排放限值;而产污系数法所核算数值较许可排放限值更高,在现阶段可作为一项惩罚性计算方法。     

华中地区某污水处理厂低碳运行措施及效果

以华中地区某污水处理厂 (设计规模：25×10⁴ m³·d⁻¹) 为例,分析城镇污水处理厂的节能降碳的有效措施。该厂在2021年底实施了系列节能高效运行和工艺优化创新措施,取得显著降碳效果。措施包括：采用节能高效设备、生化池按需曝气、光伏发电等节约电耗措施,以及强化生物除磷、优化化学除磷、多点配水节约碳源、智能加药等。对比分析该污水处理厂2022年的运行数据与2019—2021年的数据。年平均吨水电耗、吨水消耗碳源、吨水消耗除磷剂分别由0.192 kW·h·m⁻³、5.010 mg·L⁻¹ 、4.199 mg·L⁻¹降至0.161 kW·h·m⁻³、0 mg·L⁻¹、2.980 mg·L⁻¹。污水处理厂年消耗电费、药费等直接运行成本节约39.6%, 间接碳排放强度减少20.3%。相关举措可为类似污水处理厂的从运行管理角度实现减污降碳协同增效提供参考。     

A PCE groundwater plume discharging to a river: influence of the streambed and near-river zone on contaminant distributions

An investigation of a tetrachloroethene (PCE) groundwater plume originating at a dry cleaning facility on a sand aquifer and discharging to a river showed that the near-river zone strongly modified the distribution, concentration, and composition of the plume prior to discharging into the surface water. The plume, streambed concentration, and hydrogeology were extensively characterized using the Waterloo profiler, mini-profiler, conventional and driveable multilevel samplers (MLS), Ground Penetrating Radar (GPR) surveys, streambed temperature mapping (to identify discharge zones), drivepoint piezometers, and soil coring and testing. The plume observed in the shallow streambed deposits was significantly different from what would have been predicted based on the characteristics of the upgradient plume. Spatial and temporal variations in the plume entering the near-river zone contributed to the complex contaminant distribution observed in the streambed where concentrations varied by factors of 100 to 5000 over lateral distances of less than 1 to 3.5 m. Low hydraulic conductivity semi-confining deposits and geological heterogeneities at depth below the streambed controlled the pattern of groundwater discharge through the streambed and influenced where the plume discharged into the river (even causing the plume to spread out over the full width of the streambed at some locations). The most important effect of the near-river zone on the plume was the extensive anaerobic biodegradation that occurred in the top 2.5 m of the streambed, even though essentially no biodegradation of the PCE plume was observed in the upgradient aquifer. Approximately 54% of the area of the plume in the streambed consisted solely of PCE transformation products, primarily cis-1,2-dichloroethene (cDCE) and vinyl chloride (VC). High concentrations in the interstitial water of the streambed did not correspond to high groundwater-discharge zones, but instead occurred in low discharge zones and are likely sorbed or retarded remnants of past high-concentration plume discharges. The high-concentration areas (up to 5529 microg/l of total volatile organics) in the streambed are of ecological concern and represent potential adverse exposure locations for benthic and hyporheic zone aquatic life, but the effect of these exposures on the overall health of the river has yet to be determined. Even if the upgradient source of PCE is remediated and additional PCE is prevented from reaching the streambed, the high-concentration deposits in the streambed will likely take decades to hundreds of years to flush completely clean under natural conditions because these areas have low vertical groundwater flow velocities and high retardation factors. Despite high concentrations of contaminants in the streambed, PCE was detected in the surface water only rarely due to rapid dilution in the river and no cDCE or VC was detected. Neither the sampling of surface water nor the sampling of the groundwater from the aquifer immediately adjacent to the river gave an accurate indication of the high concentrations of PCE biodegradation products present in the streambed. Sampling of the interstitial water of the shallow streambed deposits is necessary to accurately characterize the nature of plumes discharging to rivers.     

公交车燃用B5生物柴油的非常规污染物排放特性及对区域大气污染物减排的作用

为推行区域大气污染联合防治并推广使用B5生物柴油,基于重型底盘测功机,采用C-WTVC循环,对比研究满足国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的柴油公交车分别燃用国Ⅴ柴油、京Ⅵ柴油和B5生物柴油时的非常规污染物排放特性。结果表明：相比京Ⅵ柴油在采用B5生物柴油后,在不同耐久里程下的所有样车整体上的1,3-C4H6排放因子平均降低20.53%;C6H6排放因子平均降低7.67%;C7H8排放因子平均降低11.22%;HCHO排放因子平均降低14.92%;SO2排放因子平均降低6.09%。实验证明城市公交车在燃用B5生物柴油后的非常规污染物排放均降低。城市公交车推广使用B5生物柴油可有效净化大气质量,对区域大气污染物减排有着重要意义。     

高氨废水自养半亚硝化过程N2O释放特性

接种普通活性污泥,以人工配制高氨废水为基质。在SBR中通过逐步提高进水氨氮浓度并控制低溶解氧的方法,经过58 d连续运行使出水NO2--N/NH4+-N维持在0.88~1.25,成功实现了半亚硝化的启动。通过对典型周期内氮素转化及N2O释放特性的考察表明:周期内DO浓度基本维持在0.4 mg/L以下,NH4+-N浓度由410.46 mg/L下降至257.26 mg/L。NO2--N浓度由162.90 mg/L升高至295.80 mg/L,NO3--N浓度由27.01 mg/L逐渐升高至50.16 mg/L。pH先由7.94升高到8.01后缓慢降至7.96,溶解性N2O浓度基本维持在0.07 mg/L。初期(0~20 min)气态N2O浓度由0.13 mg/L迅速升至1.13 mg/L后急剧下降到0.34 mg/L,随后缓慢升至0.54 mg/L。初期N2O的平均释放速率高达0.84 mg/min,这主要是上周期沉淀阶段产生并附着在污泥中的N2O受曝气吹脱所致。     

乙醇汽油对减少机动车污染排放的机理研究与分析

以93#国Ⅲ乙醇汽油(E10)、93#国Ⅲ普通汽油和93#国Ⅳ普通汽油为实验对象,对GB18352.3-2005中要求限定的CO、HC和NOx,以及颗粒物(PM)和CO2等主要污染物的排放进行了测量和对比研究,并对CO、HC、PM、NOx、CO2和苯系物等污染物的形成原因和减排机理进行了分析。和93#国Ⅲ普通汽油相比,93#国Ⅲ乙醇汽油(E10)排放的尾气中:CO降低了19.7%,HC降低了16.4%;和93#国Ⅳ普通汽油相比,93#国Ⅲ乙醇汽油(E10)排放的尾气中:CO降低了1.8%,HC降低了12.9%, CO2降低了2.4%。研究表明,乙醇汽油在减少CO、HC、NOx、颗粒物和苯系物等有毒物质排放方面具有显著功效,使用乙醇汽油可以减少环境污染物的排放,显著改善空气质量。