基于不确定性优化模型的空气质量管理

针对空气质量管理系统存在的多重不确定性与复杂性,基于区间线性规划（ILP）、随机数学规划（SMP）和模糊可能性规划（FPP）方法,研究开发了区间随机模糊可能性规划（ISFPP）模型以实现有效管理政策的制订。开发的ISFPP模型不仅能够处理多重不确定性,而且能够反映系统复杂性。同时,ISFPP模型能够分析不同置信水平下的管理情景。ISFPP模型应用到一个假设的空气质量管理案例中,结果表明,置信水平的变化,可能导致系统总成本、污染物处理量及超标排放量发生相应的变化;在不同的置信水平下,不同生产企业能够选择合适的污染物控制措施,确定合理的污染物处理量和超标排放量。因而,模型结果能够用于生成决策方案,进而帮助决策者制订有效的管理政策。     

京津冀地区细颗粒物污染来源实时预报系统的构建和初步应用

基于区域空气质量数值模型和源示踪技术,构建污染来源预报系统,实现了京津冀地区污染来源的实时预报。针对预报中最迫切的时效限制,在系统的源排放预处理、污染物来源贡献计算方案、业务化运行等方面进行特别的设计,主要包括：开发出快速源排放前处理技术;通过试算确定了分区域和行业的污染来源追踪方案;采用目前2种主流的并行计算方式混合编译区域空气质量模型并运行;设计了业务化运行中多任务的分布式计算方案,以充分利用计算资源。这些优化措施有效地缩短了预报时间。目前系统已处于业务化运行阶段,每天08：00之前,预报出未来3 d的区域空气质量,同时给出关注区域主要污染物分区域和行业的来源贡献状况;系统已应用在庆祝抗战胜利70周年阅兵期间空气质量保障后评估,以及2015年11月底—12月初京津冀重污染预警等应急工作中。     

厦门市空气污染的空间分布及其与影响因素空间相关性分析

基于空间信息技术、克里格插值与空间相关矩阵,研究厦门市SO2、NO2、PM10和PM2.5污染浓度空间分布特征。通过提取人口密度、道路面积比重、建设用地比重、地表温度及植被指数等空气污染影响因素的空间分布数据,划分研究区为生态区、居住区与工业区,定量评价了污染物浓度与影响因素的空间相关性,并识别出各污染物的主要影响因素。结果表明:污染浓度分布总体上呈现出工业区-居住区-生态区递减的空间特征,其主要受工业排放和机动车排放的影响;SO2与除地表温度外的其他影响因数均有较强空间相关性,PM10和PM2.主要与道路面积比重、建设用地比重具有较强相关性,NO2则与道路面积比重的相关性最强,污染浓度与影响因数空间相关性呈现出工业区-居住区-生态区递增趋势;与按照行政区的划分相比,工业区、居住区、生态区的划分显得更为合理。     

贵金属催化剂活性组分分布对催化湿式氧化处理非达霉素提炼废水的影响

采用均匀型和蛋白型Ru/TiO₂催化剂为湿式氧化催化剂,应用于催化湿式氧化非达霉素提炼废水,以出水COD和TOC去除率作为指标来评价2种催化剂的催化活性差异;采用实验室连续评价装置对柱状颗粒催化剂在不同pH、不同废水流量和不同温度下处理非达霉素提炼废水进行了优化评价。结果表明：在265 ℃、pH=4.1、废水流量为10 mL·h⁻¹时,催化剂的催化活性最高,故确定此条件为该废水处理的最优条件;同时对比均匀型和蛋白型2种催化剂,蛋白型催化剂具有更高的催化效率;结合SEM及N₂-物理吸附结果,推断蛋白型催化剂活性组分集中分布在催化剂颗粒的较浅层,有利于降低反应过程中的扩散阻力,提高贵金属活性组分的利用率,进而提高催化剂的催化活性。以上结果对开发高效湿式氧化催化剂,充分利用贵金属活性组分降低催化剂成本具有十分重要的意义。     

基于长光程差分吸收光谱原理的污染物监测系统在化工区的应用

应用一种基于长光程差分吸收光谱(LP-DOAS)原理的仪器,对上海市典型化学工业区进行了长期自动监测。该测量系统搭建于化工区西北方向边界上,一旦污染物浓度超标就会报警,起到边界围栏的作用。选取同站点GC-FID系统测量的甲苯数据与LP-DOAS系统测量的甲苯数据进行了比对分析,2台仪器日均浓度值的拟合系数R²为0.87,验证了长光程测量系统数据的有效性。结合西北边界监测站点的气象数据对测量的HCl数据进行日均、月度平均分析,发现HCl的浓度变化主要与化工区的排放有关。采用基于拉格朗日传输、扩散模式的HYSPLIT_4模式分别对2017—2019年中每年6月份和2017年全年进行污染物追迹分析,发现2017—2019年中每年6月份有95%左右的污染物扩散时会经过上海城区,对上海地区造成影响。进一步分析表明,2017年,夏季化工区排放的污染物对上海城区的影响最大,秋季对上海城区的影响最小。上述研究结果可为上海市大气环境监测及治理提供参考。     

基于专利视角的中国大气环保产业技术创新能力研究

根据2000—2018年中国大气污染治理技术专利数据,采用专利分析法,从产出趋势、领域分布、空间分布、申请人等方面研究中国大气环保产业技术创新能力。结果表明:中国大气环保产业技术创新能力稳步提升,尤其是《大气污染防治行动计划》等规划和政策的实施有力推动了大气环保产业技术创新;近年来,袋式除尘、室内空气净化、有机废气处理等行业技术产出能力增势明显;大气环保产业技术创新能力呈东高西低的分布格局,技术创新产出主要集中在长江三角洲、珠江三角洲等地区;大气环保产业技术创新主体是企业,但技术创新能力明显不及美国、日本、德国的巨头企业。提出推动我国大气环保产业技术创新能力提升的对策建议,即形成大气环保产业技术创新政策驱动力,扶持大气环保民营企业,促进产学研深入协作。     

我国生态环境预警研究进展

通过回顾国内生态环境预警研究历程,系统分析、总结了生态环境预警研究基本原理、研究内容与研究方法,指出国内生态环境预警研究视野涵盖生态环境要素与生态系统、人居生活与产业经济、流域与不同级别行政区等众多领域,但由于基础理论及关键技术研究成果积累有限,研究内容设置欠合理、研究技术方法体系不健全,难以支撑国家及地方生态安全保障需求;提出今后生态环境预警研究亟须强化基础理论建设,补充生态安全问题辨识、诊断及其产生发展、驱动机制等重要研究内容,重视不同类型生态风险在时间上延续、空间上扩展的发展特征,并采用多尺度研究技术获取全面的数据信息充实研究细节、提高生态环境预警精准度,进而健全生态环境预警研究体系,切实为区域生态环境管理提供支撑。     

基于三维空气质量模型的广东省臭氧生成速率分析

使用WRF/CAMx模型及化学过程分析(CPA)模块,系统研究了广东省夏、秋季的臭氧生成敏感性与生成速率。夏季,广州与东莞等珠三角中部地区臭氧生成主要对VOCs敏感,郊区的臭氧生成速率较大,珠江口地区是重要的臭氧生成源区,夏季白天(08:00—17:00)平均净臭氧生成速率可达37μg/(m³·h),位于珠三角东北部的天湖白天平均净臭氧生成速率约为25μg/(m³·h)。秋季,珠江口西岸臭氧生成主要对VOCs敏感,秋季臭氧生成速率显著低于夏季。夏、秋季珠三角大部分地区臭氧生成敏感性从早上对VOCs敏感逐步过渡到下午对NO_x敏感,广东其他大部分地区则全天均为NO_x敏感,一般在VOCs敏感区中的臭氧生成速率与化学消耗速率均较大。中心城区的臭氧生成弱,臭氧净化学消耗强。     

长三角空气质量区域预报准确性评估方法研究

根据长三角空气质量区域预报工作的实际需要,对分区文字预报和落区图预报两种方式分别制定了不同的空气质量指数级别预报准确性评估方法。分区文字预报根据设定的预报准确性判定方法计算预报评分,落区图预报按区域内预报准确城市占比进行准确率统计。分区文字预报结果显示,2017年长三角区域的预报准确天数占比为62. 2%,预报评分为70. 2,区域预报评估效果良好。落区图预报评估结果显示,预报级别偏差具有地域性差异,安徽北部、江苏北部和江西中北部预报等级偏高,长三角中南部沿海城市预报等级偏低。该套评估方法可为区域空气质量预报偏差成因分析提供依据,为区域预报工作的改进提供定量参考。     

联网激光雷达的观测性能综合平行比对

激光雷达以其高精度的探测能力在大气污染研究中得到了广泛应用。由于生产厂家和反演算法等的差异,激光雷达观测数据的质量参差不齐。笔者利用2013年11月和2014年3月2种不同型号激光雷达(高频激光雷达和微脉冲激光雷达) 532 nm波段的气溶胶消光系数和气溶胶自动观测网(AERONET)光学厚度数据,对2部雷达在不同空气质量下的观测性能进行综合对比。结果表明:2部雷达在不同空气质量条件下探测效果不同,空气质量为优和良时,2部雷达的消光系数比较一致,偏差主要在1 km以下;随着污染加剧,2部雷达在1 km以下的偏差先减小后增大,1 km以上的偏差随高度增大。与AERONET的光学厚度相比,高频激光雷达在轻度污染和严重污染时相对误差较小(3. 23%和26. 75%);微脉冲激光雷达在良和轻度污染时相对误差较小(40. 00%和25. 81%)。2部雷达设备的差异和重污染时不利的气象条件是影响雷达表现的重要原因。该研究作为全国激光雷达联网的前期工作,为全国激光雷达数据的综合应用提供了参考。