化繁为简-小模型解决大问题综合空气质量管理

化繁为简—小模型解决大问题

综合空气质量管理问题TheProblemProblems：在多数开展中国家，城市空气污染引起健康、生活质量和经济开展的问题Regulators：当须要整合政策、技术、经济和体制，制定多方面综合性政策时，管理者常常丢了头绪Organizations：相关机构和部门缺乏有效的协调和合作机制Base：根底数据缺乏、分散或不存在Limited：单个部门的职能和财力有限Everyone：模型太多，且大都复杂，数据要求高Multi-sectoralstakeholderperspectives：如何表达多方立场城市化的开展………每周城市人口增加1,000,000人目前已有23个超级城市(在全球2%的土地上)–到2021年达36个;2025年300个城市人口过百万亚洲9个，2021年达13个政府工业司法研究机构国际组织社区团体清洁空气非政府组织媒体综合空气质量管理要素污染源空气质量影响综合空气质量管理政策方案技术方案目标：关注重点污染物

(如，小颗粒物)重点污染源排放、环境水平和环境影响的关系确定重点管理方案系统分析替代战略/方案经济方案知识根底气象交通网络机动车密度地区点源人口健康影响管理方案、本钱、效益…多数与空间分布有关，需要GIS进行充分分析研究地区公路网点源和其他污染源••••••气象排放排放 输入总燃料用量

–煤、石油、汽油、天然气、其他替代品

工业燃料使用量

电力需求机动车数量(车龄/车型)

车行里程

增长趋势道路网输出

按排放源分摊

空间分布

不同情况下的预测关键污染物控制/预算

…输入扩散模型关键污染物排放估算研究地区道路网排放特征••••••关键污染物排放因子

–PM10，二氧化硫，氮氧化物，二氧化碳点源位置、排放量排放控制方案排放因子:排放率以类似污染源为基准不如实际测量值准确出版物:世行URBAIR系列出版物会议EF模型EPAMobile6,VAPIS计算/估算建立排放清单聚集各类污染源排放数据:点源面源非道路移动源道路移动源清单扩散输入排放清单气象数据环境浓度数据各种情况/方案地图/GIS信息输出环境浓度不同情况下预测值空间分布形式暴露水平

…输入暴露模型单位：mg/m3PM10排放环境浓度的空间分布研究地区道路网排放特征••••••气象扩散模型大气模型硫臭氧颗粒物氮氧化物地理信息系统〔GIS〕信息的使用:

网格分辨率的影响1ºx1º10’x10’30’’x30’’.5ºx.5º上海周边二氧化硫排放概况北京2000年二氧化硫排放和源分析

〔自下而上的分析〕CRAES,Beijing,2004成都2002年PM10来源分摊分析

〔自上而下的分析〕CRAES,Beijing,2004上海2000-2001年PM10来源分摊分析

〔自上而下的分析〕SAES,Shanghai,2004

秋季冬季春季夏季年平均WD煤锅炉34434CD煤锅炉710899重油锅炉64565PP锅炉2824231522水泥窑55786炼铁厂66897炼焦厂21121路面浮沉22333移动源1716191216风尘00121海洋尘2428213126AQM管理方案类型政策：监督工业划区住宅交通管理公共交通非机动交通〔NMT)土地使用经济：税收补贴定价收费罚款可交易排放许可技术：燃油清洁技术末端控制清洁生产制度、法律排放标准能源效率燃油标准制度、法律排放标准能源效率燃料标准操作限制检查和维护工业守约能力建设环境意识经济分析输入在不同情况/方案下对健康及其他损害的估价不同方案的本钱输出各种方案的本钱-效益分析各种方案的净效益…输入到决策支持模型各种管理方案的经济分析$$$有用的工具普遍使用的软件

(如微软的Excel电子表格等)提高意识数据管理地理信息系统

(GIS)和遥感新兴科技互联网概要决策支持系统遥感纯粹数据来源趋于低廉的价格不断改善的分辨率本底数据用于道路、车辆甚至空气质量一场严重的沙尘暴

中国〔1998年4月16日〕案例：石家庄和长沙的酸雨和空气污染控制分析不同硫污染控制策略对健康和农业生产率的环境影响比较不同减少硫污染方案的本钱提出使地方实现环保目标的策略建议提供低硫煤强制要求市内出售的煤的含硫量小于1%鼓励从山西省周边地区引进更多低硫煤的工程以天然气取代煤气化局部中心城区中央供暖把气体燃料在燃料组合中的比例从目前的3%增加到至少10%以小型燃煤锅炉和窑为重点取消所有1吨以下的燃煤锅炉用DHS取代700个用于冬季取暖的小型锅炉脱硫使用水幕脱硫，将循环流化床燃烧技术引入火力发电站石家庄市方案一：控制方法石家庄市

方案一：分析结果

控制方法减少的二氧化硫排放量（吨）控制成本（百万元）低硫煤19,000225以天然气替代煤13,000513以小型锅炉为重点3,000100脱硫1,000150在该方案下，城市地区到达空气二氧化硫标准的比率提高了50%。石家庄市

方案二：分析结果

二氧化硫SO4

注：假设背景浓度为7.5mg/m3〔fromRAINS-Asia〕低硫煤以市内大型点源为重点〔减排量=2,500吨〕市外来源〔减排量=20,700吨)大长沙地区总人口:580万城市人口:130万GDP(1997):545亿元2000年硫总排放量200,100吨〔市内来源〕长沙：72,200吨湘潭：51,200吨株洲：76,700吨长沙三角洲地区——基线分析

硫湿沈降

二氧化硫浓度其中湖南省来源

三市城市空气中二氧化硫变化图〔1991~2000〕三市城市空气中氮氧化物浓度变化图〔1991~2000〕三市城市降水酸度变化图〔1991~2000〕三市城市空气中酸雨频率变化图〔1991~2000〕低硫煤的供给在长沙和株洲建立煤处理中心增加气体燃料的使用对长沙、湘潭、株洲的天然气供给管道液态石油气〔LPG〕和空气混合物的供给〔长沙〕易散性气体煤收集〔湘潭〕燃煤锅炉和窑的排放控制处置小型燃煤锅炉〔长沙〕中型锅炉湿式除尘器〔长沙〕易散性排放控制〔株洲〕锅炉烟尘控制〔湘潭〕水蒸气供给集中化〔长沙、湘潭〕大型点源的脱硫在株洲发电厂和湘潭肥料厂使用脱硫技术在株洲炼制厂引进TOPSPE方法，将二氧化硫转化为工业用硫酸——预计2003年投产长沙三角洲地区方案一：控制方法长沙和湘潭预计减排量为34％和37%由于扩大电站规模，株洲的减排量可能只有10%长沙三角洲地区方案一：控制方法控制方法二氧化硫排放减少量（吨）控制成本（百万元）低硫煤8,400330使用气化燃料31,6001,635锅炉和窑的排放控制15,000325LPS脱硫22,600250农业损失=4千万美元石家庄市总结石家庄的硫污染主要来源为中央供暖锅炉和大型点源二氧化硫最高年平均浓度为180µg/m3仅对健康的影响就足以抵消当地GDP的约10％减少硫污染预期90％来自使用污染小的燃料——工业和电站的锅炉：低硫煤；家庭烹饪、取暖和小型工业锅炉：天然气石家庄第十个五年方案的预期硫控制方案很有可能达不到国家环保总局的空气污染标准额外的减排仅发电站一项就足以确保到达TCZ要求将对健康的影响降低到当地GDP的约0.2％从临近山西省调入更多低硫煤是本钱—效用比最高的选择大长沙地区总结大长沙地区硫污染中国酸雨的热土，以大型工业炼制厂和电站为主大型电站和炼制厂周边地区年平均二氧化硫污染水平超过300µg/m3农业损失估计为6800万美元〔2000年初数据〕硫减排方案增加工业锅炉的天然气和低硫煤使用通过工业更新改造投资减排在株洲的〔仅〕一家炼制厂安装污染控制设备通过实施第十个五年方案中的硫控制提议，大长沙地区很有希望到达国家环保总局设置的硫减排目标。然而该地区由酸雨造成的环境损失将依然很高。额外减排难以实现关闭当地生产高硫煤的煤矿受到限制由于市区旁方案中将要新建的燃煤电站结论空气污染对健康和经济产生严重的不良影响在中国，空气污染可能抵消GDP的5%不同的控制方法将产生不同的净