城市碳排放的评估方法——影响要素和过程研究

城市碳排放对全球碳循环和气候变化产生了深远的影响。论文在国内外城市碳排放研究基础上,从城市化的碳排放效应、城市碳排放估算和影响要素、碳排放观测、碳循环和碳代谢过程等方面系统归纳总结了碳排放评估方法、要素和过程。评述了Kaya恒等式、LMDI方法、CGE模型、混合分析法、清单编制法、UE模型、FFDAS模型、STIRPAT模型、格网模型、综合分析法(Four-part Methodology)、建筑碳排放模型、物质代谢法、EC碳通量观测等代表性碳排放估算和观测方法。研究焦点正在从宏观模式转向微观机理,从自然、人文单一过程转向人文-自然耦合过程,热点区域从发达国家城市转向发展中国家城市,从单一数据源转向遥感、实验观测等多源数据。基于上述特点,当前研究应从城市公平发展和低碳城市出发,建立城市公共利益能源研究框架,根据城市职能类型和发展水平,综合涡度通量观测、计量模型、生态模型、遥感和GIS技术,构建高精度城市碳排放账户,建立城市代谢存量和流量标准分类系统,发展和完善碳排放估算模型,提高城市碳排放计算结果精度和城市间的可比性。     

现实工况下挖掘机尾气排放特征分析

为量化挖掘机在实际施工作业中尾气排放特征,研究选取成都市不同建设工地在用的8台挖掘机,利用便携式尾气测量系统对其进行现实工况下的尾气排放测量,测试按挖掘机的不同作业特点分怠速、行走和作业进行.测量的尾气排放污染物包括CO、HC、NO和PM_2.5.结果表明,挖掘机的尾气排放随工况的不同而不同,怠速时NO排放平稳,行走和作业时排放速率波动较大.满足不同尾气排放标准的挖掘机,其尾气排放也有所不同,例如,国Ⅱ阶段的挖掘机与国Ⅰ阶段的挖掘机相比,其在怠速、行走、作业工况下尾气排放的NO分别减小8%、35%和5%,PM_2.5分别降低88%、87%和80%.另外,本研究中挖掘机尾气排放的实测结果与我国非道路机械尾气排放因子技术指南中推荐的用于排放清单估算的排放因子相比,也均有显著不同.这说明,开展非道路机械尾气排放现实工况下的测量,对于提高尾气排放清单精准度具有重要作用.     

光谱特征法辨识不同污染景观河道中溶解性有机物的组分与来源

利用三维荧光光谱（EEMs）结合平行因子分析方法（PARAFAC）及紫外-可见光谱技术（UV-vis）,对苏州古城区内不同污染状况的景观河道中溶解性有机物（DOM）的光谱特征和来源进行解析.结果表明,苏州古城区内景观河道水体总体上表现为氮、磷营养盐污染.水体中的DOM解析出4种荧光组分,分别为自源类色氨酸C1（λ_Ex/λ_Em=235（290） nm/349 nm）、陆源类腐殖质C2（λ_Ex/λ_Em=250（315） nm/403 nm）、类色氨酸和酪氨酸的混合物C3（λ_Ex/λ_Em=230（275） nm/319 nm）和UVA类腐殖质C4（λ_Ex/λ_Em=240（350） nm/459 nm）.相关性分析表明各个组分之间具有同源性,荧光组分与氮类营养盐和叶绿素a （Chl a）存在显著相关性,说明DOM与氮营养盐迁移转化、藻类活动有关.景观河道DOM中类蛋白类物质含量最多,类蛋白类物质的总荧光强度比例为66.36%~76.84%,类腐殖质荧光强度比例为23.15%~34.74%.在4种污染类型水体中,组分C1和C4含量没有明显差距,组分C2和C3含量差距较大,有机主导型水体中C2含量最大,无机主导型水体C3含量最大.同时分析了水体中DOM的荧光指标和吸收光谱指标,发现各种表观污染类型水体中荧光指数FI、自生源指数BIX均较大,且腐殖化指数HIX小于3.5,腐殖化程度弱,主要为内源;有机主导型水体中吸收系数a₂₅₄最大,芳香性最强.各种类型水体中吸收系数比值E2/E3均小于3.5,E2/E4较大,光谱斜率比值S_R大于1,DOM相对分子量较小,河道水体DOM的来源中内源贡献较大.     

IVE机动车排放模型应用研究

对IVE模型进行了系统分析和介绍,以北京市为研究对象给出了模型的主要输入参数的确定方法和思路,运用IVE模型对北京市不同车型车队的排放进行计算。结果显示：公交车和卡车的排放因子明显较高,特别是颗粒物排放因子,分别为普通轻型车的14和44倍。北京市机动车的CO、VOC、NOx和PM的平均日排放总量分别为2767.4、182.5、353.8和7.1t。对于CO和VOC,普通轻型车的分担率分别为42.0%和34.7%;对于NOx和PM而言,卡车的贡献率最高,分别达到66.3%和83.0%。此外,比较了IVE模型与MOBILE6模型的方法和计算结果,讨论了IVE模型在我国的主要应用优势。     

氧化亚氮在森林和草原中的地-气交换

采用箱式法,建立了一套完整的测定森林草原土壤Ｎ２Ｏ排放方法,并对我国北方的自然环境中Ｎ２Ｏ排放作了观测,得出其最大排放通量为２３μｇ／（ｍ＾２·ｈ）。并发现森林草原土壤当温度低于１５℃时对Ｎ２Ｏ有吸收行为,其最大吸收通量为１８．９８４μｇ（ｍ＾２·ｈ）。     

性能退化对民机巡航阶段污染物排放的影响研究

发动机性能退化将会影响污染物排放,以往污染物排放估算模型未充分考虑性能退化对排放量的影响.因此本文对原有污染物估算模型进行修正,将民机实际运行中表征发动机健康状态的主要参数EGT作为特征量融入到污染物排放估算模型中,提出改进的形成氧化法以及P3-T3方法,定量估算性能退化对污染物排放的影响.使用GE90-115B发动机历史QAR数据,计算航空发动机处于不同健康水平下的巡航阶段污染物排放特性.研究结果表明：航空发动机性能退化将会显著影响巡航阶段污染物排放特性.其中,性能退化严重时航空发动机CO、UHC以及黑碳的巡航阶段平均排放指数较健康状态时分别升高87.52%、247.76%以及19.68%,而NO_x的平均排放指数则下降55.33%.因此在对性能退化的发动机进行污染物评估时必须考虑性能退化的影响.     

珠江口西岸冬季海陆风背景下羰基化合物的初步研究

于2008年12月7~9日对珠江三角洲新垦的大气环境进行连续加强观测,采用DNPH-HPLC/UV分析方法测量了冬季海陆风条件下大气挥发性羰基化合物的组成及浓度水平,研究了污染特征和来源.结果表明,新垦大气中共检测到17种挥发性羰基化合物,浓度变化范围为7.78′10-9~31.78′10-9,大多数物质地面浓度高于楼顶.其中浓度最高的污染物是丙酮,其次是甲醛和乙醛,三者占总羰基化合物浓度的比例高于70%.大气挥发性羰基化合物的浓度分布呈现出以12月8日为代表的受城区污染物长距离输送影响的变化规律,以及以12月7日和12月9日为代表的受海陆风影响的变化规律.甲醛/乙醛和乙醛/丙醛的特征比值及各成分相关性分析表明它们主要来自城区人为污染源的排放,其组成和含量的变化与污染物长距离输送过程和海陆风影响有密切关系.大气光化学反应生成的二次产物和当地植被排放亦是重要来源.     

机动车VOCs排放特征和排放因子的隧道测试研究

为了得到真实道路交通状态下的城市机动车排放因子,选取广州珠江隧道,进行了机动车VOCs排放特征和排放因子的隧道实验.实验得到隧道机动车平均排放因子为(0.52±0.07)g·km-1·辆-1,其中轻型车排放因子为(0.32±0.14)g·km-1·辆-1,重型车排放因子为(0.26±0.33)g·km-1·辆-1,摩托车排放因子为(1.16±0.26)g·km-1·辆-1.机动车排放的VOCs中烷烃占39.7%,烯烃和炔烃占35.3%,芳香烃占25.0%.排放物质居前三位的排放因子分别为乙烯(52.9±7.4)mg·km-1·辆-1、异戊烷(41.5±7.0)mg·km-1·辆-1和甲苯(31.7±5.5)mg·km-1·辆-1.隧道实验得到的排放因子与机动车台架实验的结果基本吻合.     

中国燃煤汞排放清单的初步建立

建立中国分省燃煤汞排放清单,对于研究汞的大气化学转化、迁移和沉降,制定中国汞污染控制对策具有重要意义.本研究按经济部门、燃料类型、燃烧方式和污染控制技术将排放源划分为65种不同类型,根据各类型的煤炭消费量、燃料汞含量和汞排放因子计算汞排放量,最终建立了分省燃煤汞排放清单.用2组原煤汞含量数据资料计算的2000年中国燃煤大气汞排放量分别为161.6 t和219.5 t,其中绝大部分汞排放来自工业、电力和生活消费,分别占46%、35%和14%.Hg⁰、Hg²⁺和Hg_p在中国燃煤大气汞排放中所占的比例分别为16%、61%和23%.中国燃煤汞排放在各地区间有较大差异,排放量较大的省份有河南、山西、河北、辽宁和江苏,均超过10t/a.     

汽车零配件涂装过程VOCs排放特征与案例分析

VOCs（挥发性有机物）现已被列为我国大气环境领域的核心污染物.随着汽车零配件制造行业减排要求的提出,于2018年6月选取典型汽车零配件制造企业,采用美国TO-15方法分析VOCs物种,采用FID（氢离子火焰检测器）对NMHC（非甲烷总烃）进行实测,分析汽车零配件涂装过程的VOCs排放特征.结果表明:①由于分析方式的不同,有组织排放的ρ（NMHC）比ρ（VOCs）高1.3~1.9倍,其中末端未安装VOCs处理设施的排气筒排放的ρ（NMHC）最高.②汽车零配件涂装过程排放的主要VOCs物种质量浓度占比范围分别为46.72%~98.33%（芳香烃）、1.20%~52.90%（含氧VOCs）,其中ρ（二甲苯）、ρ（苯系物）超标（DB 31/933—2015《大气污染物综合排放标准》）情况较为严重.③未进入VOCs处理装置前的VOCs物种组成与原辅料中VOCs物种组成一致,二者主要VOCs物种的质量分数大致相同,说明生产工艺的不同对VOCs的排放组成影响较小.④比较RTO（蓄热式热力燃烧装置）和活性炭吸附装置处理VOCs前、后废气组成的差异发现,活性炭吸附装置处理对VOCs排放的组成基本无影响,经RTO处理后排放物种以芳香烃和含氧VOCs为主,但是w（芳香烃）和w（含氧VOCs）变化不一致,说明RTO对芳香烃和含氧VOCs处理效率不同.研究显示,为满足国家对汽车零配件制造行业VOCs的减排要求,源头使用高固分涂料或水性涂料替代溶剂型涂料,优化过程收集系统,增强末端处理技术的净化效果、安全性和稳定性,是实现汽车零配件制造行业全过程减排的重要手段.