中国环境管理丨 2015 年第 2 期丨 Vol.7 No.2 响人群之多, 在全球均属罕见, 引起了国内外的高度关注 [3-4] 为了改善空气质量和保护公众健康, 新一届政府采取了史上最严格的大气污染治理措施, 于 2013 年 9 月 12 日正式发布了第一个国家大气污染防治行动计划 (201

Size: px

Start display at page:

Download "中国环境管理丨 2015 年第 2 期丨 Vol.7 No.2 响人群之多, 在全球均属罕见, 引起了国内外的高度关注 [3-4] 为了改善空气质量和保护公众健康, 新一届政府采取了史上最严格的大气污染治理措施, 于 2013 年 9 月 12 日正式发布了第一个国家大气污染防治行动计划 (201"

笞岑
5 years ago
Views:

1 丨 2015 年第 2 期大气污染防治行动计划实施环境效果模拟薛文博, 王金南 *, 杨金田, 雷宇, 付飞, 宁淼 ( 环境保护部环境规划院, 北京 ) 摘要本研究利用 2010 年污染源普查数据和 MEIC 排放清单建立全国大气污染物高时空分辨率排放清单, 在此基础上利用 2012 年环境统计数据对其进行修订建立 2012 年全国大气污染物高时空分辨率排放清单 ; 结合大气污染防治行动计划 ( 以下简称计划 ) 研究工作, 测算了计划实施后在污染源综合治理落后产能淘汰能源结构调整方面对 SO 2 NO x 颗粒物 VOCs 的减排量, 同时对污染物新增量进行了预测, 建立了计划实施后全国大气污染物高时空分辨率排放清单 ; 利用 CMAQ 空气质量模型模拟分析了计划实施的空气质量改善效果结果表明 : 计划实施后, 将可以减少 641 万吨 SO 万吨 NO x 547 万吨颗粒物 ( 不含扬尘污染控制 ) 627 万吨 VOCs, 全国京津冀长三角及珠三角区域 PM 2.5 年均浓度将分别比 2012 年下降 22.08% 33.99% 23.98% 24.04% 如果计划要求全部落实, 可以实现空气质量改善目标关键词大气污染防治行动计划 ; 大气污染 ;PM 2.5 ;CMAQ 中图分类号 :X51 文献标识码 :A 文章编号 : (2015) Environmental Effect Simulation of Air Pollution Prevention and Control Action Plan Xue Wenbo,Wang Jinnan *, Yang Jintian, Lei Yu, Fu Fei,Ning Miao (Chinese Academy for Environmental Planning, Beijing ) Abstract: This study established the national high spatial and temporal resolution emission inventory based on the national pollution source census data of 2010 and the 2012 Multi-resolution emission inventory for China, and revised the emission inventory with the environmental statistic data of 2012.Combined with the research of the Air Pollution Prevention and Control Action Plan, the emission reduction of SO 2, NO x, PM, VOCs by controlling pollution source, eliminating backward productivity and adjusting energy structure were calculated while the future increment of pollutants emission were predicted, then the national high spatial and temporal resolution emission inventory was established according to the reduction.environmental effect simulation was conducted by applying the CAMQ air quality model, the results indicated that if the action plan was implement completely the emission reduction of SO 2, NO x,pm, VOCs is t, t, t, t, the annual average PM 2.5 concentration of China, Beijing- Tianjin-Hebeiregion, Yangtze River Delta, Pearl River Delta will decline 22.08%, 33.99%, 23.98%, 24.04% respectively as compared to 2012, the goal of air quality improvement can be acquired. Keywords: Air Pollution Prevention and Control Action Plan; Air Pollution; PM 2.5 ; CMAQ 前言随着我国经济快速发展和城市化的快速推进, 特别是以重化工为特征的产业发展模式煤炭为主的能作者简介 : 薛文博,(1981 ), 男, 陕西宝鸡, 农工党员, 副研究员, 环境保护部环境规划院大气部环境模拟与评估研究室主任, 主要从事大气环境容量空气质量模型污染源排放清单环境卫星遥感及大气污染控制对策等领域的科研与实践工作 * 王金南为通讯作者源结构以及快速的机动车增长, 我国主要污染物排放量均已升居世界第一, 结果造成了严重的空气污染和公众健康威胁中国大气污染呈现出多污染源多污染物叠加城市与区域污染复合污染与气候变化交叉等显著特征, 其治理难度远大于发达国家, 是一项长期艰巨的任务 [1-2] 尤其是 2013 年 1 月的灰霾污染, 其持续时间之长, 覆盖范围之广, 污染程度之高, 影 25

2 中国环境管理丨 2015 年第 2 期丨 Vol.7 No.2 响人群之多, 在全球均属罕见, 引起了国内外的高度关注 [3-4] 为了改善空气质量和保护公众健康, 新一届政府采取了史上最严格的大气污染治理措施, 于 2013 年 9 月 12 日正式发布了第一个国家大气污染防治行动计划 ( ) [5-6], 要求到 2017 年, 全国地级及以上城市 PM 10 浓度比 2012 年下降 10% 以上, 京津冀长三角珠三角等区域 2017 年 PM 2.5 浓度分别比 2012 年下降 25% 20% 15% 以上, 其中北京市 PM 2.5 年均浓度控制在 60μg/m 3 本研究结合大气污染防治行动计划研究工作, 模拟分析了计划实施的污染减排潜力基于减排的空气质量改善效果 1 数据与方法首先基于 2010 年全国污染源普查数据 [7-8], 结合清华大学 MEIC 排放清单 [9], 建立了覆盖全国涵盖 SO 2 NO x PM VOCs 及 NH 3 等多种污染物的高时空分辨率排放清单, 并在全国多污染物高时空分辨率排放清单基础之上, 结合 WRF-CMAQ 空气质量模型 [10-11], 建立了国家大气污染减排与空气质量改善响应模拟平台其次基于 2012 年环境统计数据对 2010 年排放清单进行更新, 建立 2012 年排放源清单,2017 年排放清单依据大气污染防治行动计划 SO 2 NO x 烟粉尘和 VOCs 减排潜力测算最后利用国家大气污染减排与空气质量改善响应模拟平台分别模拟了 2012 年及和 2017 年全国各省份及各城市的 PM 2.5 污染状况, 分析了计划实施后全国重点区域及各省份 PM 2.5 年均浓度相比 2012 年的下降幅度 1.1 污染减排潜力测算削减量分析计划实施后, 预计到 2017 年通过工业企业综合治理将减排 315 万吨 SO 万吨 NO x 247 万吨颗粒物 460 万吨 VOCs, 移动源污染治理将减排 303 万吨 NO x 38 万吨颗粒物 167 万吨 VOCs, 以上综合治理措施将累计实现减排 315 万吨 SO 万吨 NO x 285 万吨颗粒物 627 万吨 VOCs; 通过淘汰落后产能, 全国电力钢铁水泥焦炭电解铝等重点行业将累计减排 138 万吨 SO 2 71 万吨 NO x 127 万吨颗粒物 ; 通过调整能源结构, 使用清洁能源 ( 天然气 ) 替代燃煤将减排 99 万吨 SO 2 43 万吨 NO x 35 万吨颗粒物, 煤炭清洁利用将减排 41 万吨 SO 2 62 万吨颗粒物, 实行集中供热将减排 48 万吨 SO 2 15 万吨 NO x 38 万吨颗粒物, 能源结构调整措施累计实现减排 188 万吨 SO 2 58 万吨 NO x 135 万吨颗粒物综上所述, 计划中多污染源综合治理落后产能淘汰与能源结构调整等主要措施合计将产生 SO 2 减排量 641 万吨 NO x 减排量 859 万吨颗粒物减排量 547 万吨 ( 不含扬尘污染控制 ) VOCs 减排量 627 万吨 [6,12] 新增量预测预计年, 全国 GDP 仍将保持 7.5% 的年均增长速率, 燃煤消耗总量将在 2012 年的基础上增加 7 亿吨, 汽车保有量增加 1 亿辆, 煤电装机容量增加 2.5 亿千瓦, 原油加工能力增加 2 亿吨, 水泥熟料增加 1 亿吨在此情景下, 到 2017 年年底全国将新增 SO 2 排放量 253 万吨 NO x 排放量 247 万吨颗粒物排放量 175 万吨 VOCs 排放量 413 万吨 [6,12] 净削减潜力分析综合减排量与新增量预测两个方面的结果, 预计 2017 年 SO 2 NO x 烟粉尘和 VOCs 排放量分别为 1730 万吨 1727 万吨 906 万吨 2486 万吨, 分别比 2012 年下降 18.3% 26.6% 29.1% 和 7.9% [6,12] 1.2 空气质量模拟方法空气质量模型系统本研究采用的国家大气污染减排与空气质量改善响应模拟平台主要由空气质量模型 CMAQ 和中尺度气象模型 WRF 组成 CMAQ 模型主要由边界条件模块 (BCON) 初始条件模块(ICON) 光分解速率模块 (JPROC) 气象化学预处理模块 (MCIP) 和化学输送模块 (CCTM) 构成化学输送模块 (CCTM) 是 CMAQ 的核心, 污染物在大气中的扩散和输送过程气象化学过程气溶胶化学过程液相化学过程云化学过程以及动力学过程均由 CCTM 完成, 其他模块的主要功能是为 CCTM 提供输入数据和相关参数 CCTM 模块可输出多种气态污染物和气溶胶组分的逐时浓度以及逐时的能见度和干湿沉降 CMAQ 模型所需气象数据由 WRF 模型模拟, WRF 模型输出结果经气象化学预处理模块 (MCIP) 处理后作为 CMAQ 模式的输入气象场 1.CMAQ 模型参数模拟时段 : 模拟时段为 2012 年 1 月和 2012 年 7 26

大气污染防治行动计划实施环境效果模拟丨薛文博等月两个典型月, 输出结果时间间隔为 1 小时, 用两个典型月模拟结果的平均值代表全年模拟结果模拟范围 :CMAQ 模拟区域采用 Lambert 投影坐标系, 中心经度 103, 中心纬度 37, 两条标准平行纬度为 25 和 40 水平模拟范围为 X 方向 (-2682 ~2682 km) Y 方向 (-2142 ~2142 km), 网格间距

3 大气污染防治行动计划实施环境效果模拟丨薛文博等月两个典型月, 输出结果时间间隔为 1 小时, 用两个典型月模拟结果的平均值代表全年模拟结果模拟范围 :CMAQ 模拟区域采用 Lambert 投影坐标系, 中心经度 103, 中心纬度 37, 两条标准平行纬度为 25 和 40 水平模拟范围为 X 方向 (-2682 ~2682 km) Y 方向 (-2142 ~2142 km), 网格间距 36km, 共将模拟区域划分为个网格, 研究范围为中国全部陆域范围模拟区域垂直方向共设置 9 个气压层, 层间距自下而上逐渐增大化学机制 : 模型采用 CMAQ 版本, 化学机制为 CB05 气相化学反应机制和 AERO5 气溶胶反应机制 2.WRF 气象模型参数模拟时段 :WRF 模拟时段与 CMAQ 模型相同, 为 2012 年 1 月和 7 月两个典型月模拟范围 :WRF 模型与 CMAQ 模型采用相同的空间投影坐标系, 但模拟范围大于 CMAQ 模拟范围, 其水平模拟范围为 X 方向 (-3582 km~3582 km) Y 方向 (-2502 km~2502 km), 网格间距 36km, 共将研究区域划分为个网格垂直方向共设置 (a) SO 2 (b)no x (c) PM 2.5 (d) VOCs 图 1 全国 36 公里分辨率主要大气污染物排放清单表 1 大气污染物排放清单数据来源污染物 SO 2 NO x VOC s PM 2.5 NH 3 其他来源污染源普查污染源普查 MEIC MEIC REAS MEIC 27

4 中国环境管理丨 2015 年第 2 期丨 Vol.7 No.2 (a)1 月份 (b)7 月份 (c) 年均图 2 计划实施年均 PM 2.5 浓度降幅模拟结果表 2 重点区域 PM 2.5 年均浓度降幅情况区域统计城市数 / 个 1 月降幅 7 月降幅年均降幅长三角 % 26.20% 23.98% 珠三角 % 23.27% 24.04% 京津冀 % 35.02% 33.99% 全国 % 23.02% 22.08% 表 3 全国各省份 PM 2.5 年均浓度降幅情况省份统计城市数 / 个 1 月降幅 7 月降幅年均降幅北京 % 37.35% 36.88% 天津 % 35.86% 35.98% 河北 % 34.54% 33.20% 山西 % 21.18% 19.30% 内蒙古 % 19.98% 18.23% 辽宁 % 17.31% 17.70% 28

5 大气污染防治行动计划实施环境效果模拟丨薛文博等续表省份统计城市数 / 个 1 月降幅 7 月降幅年均降幅吉林 % 21.81% 19.31% 黑龙江 % 19.99% 18.85% 上海 % 24.73% 24.12% 江苏 % 26.84% 24.77% 浙江 % 25.03% 22.42% 安徽 % 22.21% 20.84% 福建 % 14.63% 17.13% 江西 % 20.15% 19.74% 山东 % 27.72% 26.66% 河南 % 23.48% 21.54% 湖北 % 21.56% 20.85% 湖南 % 20.93% 20.56% 广东 % 23.15% 23.48% 广西 % 18.00% 20.27% 海南 % 14.00% 18.49% 重庆 % 19.65% 19.37% 四川 % 20.89% 20.23% 贵州 % 19.61% 19.80% 云南 % 16.86% 17.79% 西藏 % 3.16% 1.04% 陕西 % 20.76% 19.08% 甘肃 % 19.90% 18.80% 青海 % 19.17% 18.84% 宁夏 % 19.78% 18.68% 新疆 % 16.57% 16.67% 全国 % 23.02% 22.08% 28 个气压层, 层间距自下而上逐渐增大气象数据 :WRF 模型的初始输入数据采用美国国家环境预报中心 (NCEP) 提供的 6 小时一次 1 分辨率的 FNL 全球分析资料排放清单 [13] CMAQ 模型所需排放清单的化学物种主要包括 SO 2 NO x 颗粒物(PM 10 PM 2.5 及其组份 ) NH 3 和 VOCs( 含多种化学组份 ) 等多种污染物其中 SO 2 NO x 排放数据采用 2010 年污染源普查更新数据, 人为源颗粒物 ( 含 PM 10 PM 2.5 BC OC 等 ) VOCs( 含主要组份 ) 等排放数据采用 2010 年清华大学 MECI 排放清单, 生物源 VOCs 排放数据源于全球排放清单 GEIA [14],NH 3 排放数据源于 REAS [15] 排放清单本研究通过整合区域排放清单 (MEIC REAS GEIA) 与中国本地化排放数据 ( 污染源普查 ), 采用自上而下与自下而上相结合的方法, 经空间分配时间分配化学分解三个技术环节, 建立了 CMAQ 模型所需的高空间分辨率高时间分辨率高化学分辨率排放清单 2010 年大气污染物排放清单数据来源如表 1 所示,SO 2 NO x PM 2.5 及 VOCs 国家尺度排放清单如图 1 所示 2 环境效果分析 CMAQ 模型模拟结果表明 ( 表 2), 计划中拟定的各项污染减排措施落实后, 全国京津冀长三角及珠三角区域 PM 2.5 年均浓度将分别比 2012 年下降 22.08% 33.99% 23.98% 24.04%, 可以实现计划提出的 PM 2.5 年均浓度下降目标, 计划拟定的空气质量可达 PM 2.5 降幅最大的地区主要集中在北京天津石家庄等重污染城市周边, 其次为整个京津冀地区 ; 此外以北京三门峡上海为顶点构成的污染三角区及珠三角地区 PM 2.5 降幅较大 PM 2.5 浓度降幅较大的地区与 PM 2.5 高污染地区在空间上高度重合, 体现了空间差异化的控制要求, 具体见图 2 从各地 PM 2.5 改善效果来看, 北京天津河北 29

6 中国环境管理丨 2015 年第 2 期丨 Vol.7 No.2 降幅最大,PM 2.5 年均浓度降幅超过 30%; 山东江苏上海广东浙江河南湖北安徽湖南广西及四川 PM 2.5 年均浓度降幅均超过 20%; 其他省份 PM 2.5 年均浓度降幅均低于 20%, 西藏 PM 2.5 基本不发生变化, 具体见表 3 通过对年全国 PM 2.5 监测数据进行对比分析表明, 计划颁布实施以来, 除承德大连厦门银川 4 个空气质量相对较好的城市 PM 2.5 年均浓度略微下降以外, 其他开展 PM 2.5 监测的城市 PM 2.5 年均浓度均有不同程度下降由于部分省份开展 PM 2.5 监测的城市少, 不足以代表各省总体情况选取河北山东山西广东浙江江苏 6 个开展 PM 2.5 监测城市数较多的省份以及北京天津上海重庆 4 个直辖市进行分析, 得出以下结果 :PM 2.5 年均浓度降幅较大的省 ( 直辖市 ) 为山西山东上海, 降幅分别为 17.9% 17.3% 16.1%; 降幅较小的省 ( 直辖市 ) 为江苏重庆北京, 降幅分别为 8.9% 7.1% 3.4%; 重点区域中, 京津冀长三角珠三角 PM 2.5 年均浓度分别下降 12% 24% 11% 按照目前下降比例推测, 计划所制定的 2017 年空气质量下降目标总体能够实现, 但是从目前北京市下降比例来看, 要实现 2017 年 PM 2.5 年均浓度控制在 60μg/m 3 存在较大困难 3 结论 (1) 如果计划得以完全实施, 将可以减少 641 万吨 SO 万吨 NO x 547 万吨颗粒物 ( 不含扬尘污染控制 ) 627 万吨 VOCs, 预计 2017 年 SO 2 NO x 烟粉尘和 VOCs 排放量分别为 1730 万吨 1727 万吨 906 万吨 2486 万吨, 比 2012 年分别下降 18.3% 26.6% 29.1% 和 7.9% (2) 如果计划得以完全实施, 全国京津冀长三角及珠三角区域 PM 2.5 年均浓度将分别相比 2012 年下降 22.08% 33.99% 23.98% 24.04%, 计划所制定的目标将能够实现 (3) 北京天津河北降幅最大,PM 2.5 年均浓度降幅超过 30%; 山东江苏上海广东浙江河南湖北安徽湖南广西及四川 PM 2.5 年均浓度降幅均超过 20%; 其他省份 PM 2.5 年均浓度降幅均低于 20%, 西藏 PM 2.5 基本不发生变化参考文献 [1] Chan C K, Yao XH. Air pollution in mega cities in China [J]. Atmospheric Environment, 2008, 42(1): [2] 贺克斌, 杨复沫, 段凤魁. 大气颗粒物与区域复合污染 [M]. 北京 : 科学出版社, [3] 程念亮, 李云婷, 张大伟, 等年 1 月北京市一次空气重污染成因分析 [J]. 环境科学, 2015, 36(4): [4] 李璇, 聂腾, 齐珺, 等年 1 月北京市 PM2.5 区域来源解析 [J]. 环境科学, 2015, 36(4): [5] 环境保护部, 国家发展和改革委员会, 财政部. 重点区域大气污染防治十二五规划 [Z]. ( ). htm. [6] 国务院. 大气污染防治行动计划. [EB/OL]( ). [7] 第一次全国污染源普查资料编纂委员会. 污染源普查技术报告 [M]. 北京 : 中国环境科学出版社, [8] 第一次全国污染源普查资料编纂委员会. 污染源普查数据集 [M]. 北京 : 中国环境科学出版社, [9] Multi-resolution Emission Inventory for China. meicmodel.org/. [10] National Center for Atmospheric Research. WRF USERS PAGE [EB/OL].. [11] CMAS. CMAQ Operational Guidance Document[EB/ OL].( ). guidance_4.7.1/index.cfm,. [12] 王金南, 雷宇, 薛文博, 等. 大气污染防治行动计划环境效果及其成本效益模拟分析 [R]. 重要决策信息参考, 2013, (20). [13] National Center for Atmospheric Research. CISL Research Data Archive [EB/OL]. [14] Emissions of Atmospheric Compounds and Compilation of Ancillary Data (ECCAD). Emissions of Atmospheric Compounds and Compilation of Ancillary Data [EB/Z] [15] Atmospheric Composition Research Program. Regional Emission inventory in Asia[EB/OL]. ( ). ( 责任编辑 : 李晨曦 ) 30

National and Provincial Life Tables Derived from China’s 2000 Census Data

National and Provincial Life Tables Derived from China s 2000 Census Data Yong Cai Department of Sociology University of Utah Salt Lake City, UT 84112-0250 yong.cai@soc.utah.edu Feburay 21, 2005 Data available