京津冀和珠三角地区二氧化硫减排成本评估及政策启示

本研究选取京津冀和珠三角作为案例地区,试图通过揭示这两个区域内二氧化硫减排成本异质性的差异来探讨在两区域内推行排污交易政策的经济合理性。首先我们评估了二氧化硫控制技术的成本。结果显示,钢铁行业内,脱硫技术的SO_2去除技术单位成本范围为2245元/t到23829元/t,大部分大于5000元/t;电力行业内,脱硫技术的SO_2去除技术单位成本范围为965元/t到6268元/t之间,大部分小于5000元/t。然后在技术评估基础上,该研究构建了两个区域钢铁和电力行业的边际减排成本曲线,并通过情景分析探讨了两个区域分别实施排污权交易政策(钢铁和电力行业之间进行交易)所带来的成本节约。模型显示,当各区域减排任务达到92%时,允许排污权在钢铁和电力行业间交易均可使区域内SO_2减排总成本降低,并且京津冀地区比珠三角地区开展SO_2排污权交易存在更大的成本节约空间。这表明在京津冀的钢铁和电力行业之间开展排污权交易比在珠三角实施更能体现该政策的经济效果。该研究对政策的启示是,中国应该在审慎评估减排成本和成本节约潜力的基础上制定和推行排污权交易政策。     

京津冀地区钢铁行业协同减排成本-效益分析

京津冀地区是我国钢铁行业布局最集中的区域,也是大气污染治理的重点区域之一.分析京津冀地区钢铁行业各类治污手段中长期减排的成本-效益,对于选择最经济有效的减排路径、加快推动该地区大气环境质量达标意义重大.基于能源环境、环境分布、人群健康效益评价等模块构建多模型耦合方法,以2015年为基准年,以每5 a为时间节点,设计了京津冀地区钢铁行业规模-结构、规模-技术、规模-末端治理、综合减排4种协同减排情景,计算各情景下2015—2030年京津冀地区钢铁行业主要污染物(SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、CO₂)的减排成本与效益,比较获取治污减排的最优路径方案.结果表明:①基于减排成本计算,规模-末端治理减排情景成本最低,分别为规模-结构、规模-技术减排情景投入的15.18%、23.94%;综合减排情景下治污减排潜力最大,但综合成本最高.②基于环境税效益评价方法、人群健康效益评价方法计算显示,人群健康效益评价方法计算的减排效益高于环境税效益评价方法,表明污染减排的潜在人群健康效益更高;基于两种减排效益方法,4种协同减排情景中综合减排效益分别为10.78×108、76.14×108元,高于规模-结构、规模-技术、规模-末端治理减排情景效益.③基于环境税效益评价方法,4种协同减排情景的效益-成本比表现为规模-末端治理减排情景(0.46) >规模-技术减排情景(0.24) >综合减排情景(0.15) >规模-结构减排情景(0.10);基于人群健康效益评价方法4种协同减排情景的效益-成本比依次为规模-末端治理减排情景(8.35) >综合减排情景(1.07) >规模-结构减排情景(0.57) >规模-技术减排情景(0.65),表明规模-末端治理减排情景的减排路径最优.研究显示,京津冀地区钢铁行业应基于环境质量底线目标要求,综合考虑减排潜力、减排成本与收益,以规模-末端治理为主要途径,选取协同减排的最优路径.      

工业VOCs经济手段和工程技术减排对比性分析

挥发性有机物(VOCs)污染已经同二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等成为目前我国重点城市群的主要大气污染物.工业领域是挥发性有机物的主要排放部门,工程技术减排是重要的控制措施之一."十二五"期间,我国计划投资400亿元建设重点行业挥发性有机物污染治理项目,年减排量计划为60.5万t·a-1.技术减排被提到了一个新的高度,表明了国家对工程技术减排的重视.本研究采用宏观经济学可计算的一般均衡模型,对工程技术减排与经济手段(环境税)进行政策模拟,进行比对性分析,探讨了两种减排方法的优劣.研究认为,当前经济条件下,相同减排量下,考虑宏观经济损失,环境税减排的成本远高于技术减排.结合目前我国实际情况,为鼓励工程技术减排,建议政府给予企业约为7 500元·t-1的财政补贴.     

基于WRF-Chem的长三角地区PM2.5和O3污染协同控制研究

以PM_2.5和O₃浓度超标为表征的区域性大气复合污染已成为当前我国大气污染的主要问题,严重影响到经济的发展和社会的和谐,探究PM_2.5与O₃的协同控制近年来成为大气污染防控的热点.本文基于WRF-Chem模式,结合气象、大气污染物观测数据及MEIC排放清单等数据,依据不同比例的NO_x和VOCs减排量,设计了36组减排情景,模拟了长三角地区PM_2.5和O₃复合污染时段的空气质量状况.同时,利用综合经验动力学(CEKMA)方法,综合考虑NO_x和VOCs减排的边际效益成本和环境健康效益,评估了长三角地区NO_x及VOCs减排对PM_2.5和O₃大气污染控制的影响.最后,定性并定量地研究两者的协同关系及协同减排效果,给出了该区域在复合污染情景下的先侧重VOCs、后侧重NO_x减排的协同优化路径,采取先减少NO_x排放约7...     

中国钢铁行业CO2减排技术及成本研究

钢铁行业是我国主要的能源消费及CO₂排放行业,推动钢铁行业低碳绿色发展已成为实现我国碳达峰、碳中和的重要环节。为此,研究围绕能源结构调整、工艺结构优化、节能减排技术推广和CCUS技术应用4方面,通过设置基础情景、稳定发展情景和强化减排情景3类情景,利用边际减排成本曲线对我国钢铁行业34项减排技术的减排成本和减排潜力进行分析。结果表明:在稳定发展情景下,我国钢铁行业平均减排成本为433元/tCO₂,所有技术的总减排成本为2100亿元,总减排潜力为4.9亿t。在各项减排技术中,废铁-电弧炉炼钢具有较高的减排经济效益,其以较低的单位减排成本贡献了钢铁行业近50%的碳减排量。未来,我国应加快推进长流程炼钢向短流程炼钢的发展,推动钢铁行业生产工艺的结构性调整。     

超低排放改造推广及NH3减排对京津冀冬季环境效益研究

为量化京津冀（BTH）地区超低排放（ULE）改造推广应用潜在的环境效益,基于GEOS-Chem大气化学模型,设计了2个全国情景和6个区域情景,从区域大气输送、超低排放改造在燃煤电厂（CPPs）、工业燃煤（ICB）推广及控制NH₃排放等方面进行研究.结果表明：（1）全国燃煤电厂完成ULE改造,使得京津冀地区2015年1月PM_2.5浓度下降3.2%(2.4μg·m^-3),如只是京津冀地区燃煤电厂完成ULE改造,可使京津冀地区PM_2.5浓度降低1.1%(0.8μg·m^-3),可知区域联防联控对雾霾的治理具有重要意义;（2）在京津冀地区燃煤电厂完成ULE改造的基础上,工业燃煤完成ULE改造、NH₃排放减少30%和50%,可使得京津冀地区PM_2.5浓度分别降低5.4%(3.5μg·m^-3)、4.7%(4.0μg·m^-3)和7.7%(5.7μg·m^-3),可知工业燃煤的ULE改造和...     

基于SOA和O3生成潜势的杭州市PM2.5和O3协同控制

2019年3月1日～2019年5月31日期间采用Syntech Spectras GC955在线气相色谱仪对杭州市大气环境中挥发性有机物（VOCs）进行了在线连续监测,分析了VOCs体积分数的组成特征、 PM_2.5和O₃协同控制的优控VOCs物种和VOCs特征污染物比值.结果表明,烷烃是VOCs体积分数中最重要的组分,贡献了62.40%. C2～C6的烷烃、苯系物、乙烯和乙炔是VOCs关键物种.烯烃和芳香烃是OFP的主要贡献组分,贡献率分别为41.35%和37.50%.芳香烃是SOA的主要贡献者,贡献率超过90%.低碳的烷烃、低碳烯烃和苯系物是OFP的关键贡献物种,控制好甲苯、间/对-二甲苯和邻-二甲苯这3种苯系物,是O₃和PM_2.5协同控制的关键.采样点大气中VOCs除了受机动车尾气的影响外,溶剂使用等工业排放的影响也较为显著.     

典型中部地区南阳市VOCs污染特征及对O3生成影响

为研究我国中部地区臭氧(O₃)污染成因和挥发性有机物(VOCs)污染特征及来源,于2022年对河南省南阳市的VOCs进行了为期一年的在线观测,并探究了其对O₃生成的影响.南阳市占地面积大、人口多,是我国中部地区典型代表城市,本研究将2022年南阳市环境空气中O₃月均浓度较高的月份(5-9月)定义为O₃污染频发月,其余月份定义为非O₃污染频发月,研究了南阳市O₃污染成因及VOCs污染特征和来源.结果表明：(1)南阳市非O₃污染频发月TVOCs (总挥发性有机物)体积分数为32.1×10^-9±13.2×10^-9,比O₃污染频发月(19.4×10^-9±5.9×10^-9)高65.5%.但O₃污染频发月的OVOCs (含氧挥发性有机物)的体积分数比非O₃污染频发月增加了5.3%,表明二次生成可...     

上海市PM2.5和臭氧复合污染期多路径减排效果评估

为探究大气PM_2.5和臭氧(O₃)复合污染期间的污染物浓度削峰方案,以上海市2018年4月27—30日PM_2.5和O₃复合污染时段为研究对象,结合区域多尺度空气质量模型(CMAQ模型),建立上海市O₃日最大8小时滑动平均值(MDA8 O₃)以及PM_2.5浓度与人为源排放的NO_x和VOCs之间的响应关系,获得了EKMA (empirical kinetics modeling approach,经验动力学建模方法)曲线.在此基础上,探讨上海市MDA8 O₃和PM_2.5对前体物排放的敏感性,并进一步量化了本地减排、提前减排和区域减排等不同情景下PM_2.5和MDA8 O₃的浓度变化.结果表明：(1)上海市PM_2.5和O₃复合污染期间MDA8 O₃的峰值率(PR)为0....     

中国石化和化工行业二氧化碳减排技术及成本研究

石化和化工行业是我国经济发展的支柱性产业,但同时也是高耗能、高排放行业。平衡石化和化工行业发展与碳达峰、碳中和之间的关系,制定科学、合理的减排措施,是实现石化和化工行业低碳绿色发展的重要措施。为此,研究围绕石化和化工重点行业,利用专家型和基于模型的边际成本曲线对我国石化和化工行业的关键减排技术及减排成本进行分析。研究结果显示,我国石化和化工行业平均减排成本为298元/tCO₂,2035年累积碳减排量为4.4亿t,约占行业碳排放总量的30%。与节能减排措施相比,能源替代手段具有较高的减排成本,但也同时具有较高的减排潜力。2035年,能源替代的减排潜力占到总减排潜力的62%。未来,应着力推动传统煤化工行业能源利用向可再生、清洁能源的转变,助推石化和化工行业碳达峰、碳中和目标的实现。     

基于连续排放监测数据的水泥工业NOx达标判定方法研究

现行大气污染物排放标准中的达标判定多以手工监测数据为基础,为研究制定基于连续排放监测系统(Continuous Emissions Monitoring System,CEMS)监测数据的达标判定方法,以我国水泥工业2017年957条生产线排放NO_x的CEMS监测数据为基础,根据数据有效性原则筛选出553条生产线的CEMS监测数据作为研究对象,分析研究我国水泥工业排放NO_x的小时浓度(CEMS监测数据)、日均浓度的统计特点,通过变化因子比值法和曲线拟合法建立小时浓度与日均浓度限值之间的关系. 结果表明:①筛选出的553条水泥生产线的NO_x小时浓度对数值与累积频率正态值的相关系数均大于等于0.6. ②NO_x小时浓度与日均浓度限值之间存在关联,曲线拟合法和变化因子比值法得出二者之间的倍数关系无显著差异. ③当要求90%的生产线达标时,NO_x小时浓度限值为日均浓度限值的1.5倍;当要求95%的生产线达标时,NO_x小时浓度限值为日均浓度限值的1.6倍;当要求99%的生产线达标时,NO_x小时浓度限值为日均浓度限值的1.7倍. 研究显示,基于水泥生产线排放的NO_x小时浓度(CEMS监测数据)的统计分析,通过变化因子比值法和曲线拟合法可以确定小时浓度、日均浓度定量比例关系,建立基于CEMS监测数据的达标判定方法.      

京津冀区域人为源VOCs排放特征及管控策略

挥发性有机物(volatile organic compounds, VOCs)是细颗粒物(PM_2.5)与臭氧(O3)的重要前体物,对我国城市复合污染的形成有重要影响,京津冀区域大气污染问题严峻,VOCs排放源类别复杂,且排放量基数大,亟需形成有效的VOCs管控策略.因此选取京津冀区域人为源VOCs排放为研究对象,建立2018年分行业分物种VOCs排放清单,并基于实测与文献调研的行业VOCs成分谱数据,获取各排放源臭氧生成潜势(ozone formation potential, OFP)与二次有机气溶胶生成潜势(secondary organic aerosol formation potential, SOAP),同时构建VOCs排放源优先控制分级技术方法,计算各排放源分级指数,明确优先控制排放源目标.结果表明：(1)京津冀区域2018年人为源VOCs排放总量为214.0×10⁴ t,其中芳香烃、烷烃与含氧有机物为主要物种.(2)小型客车、工业防护涂料、重型货车、焦化行业是OFP与SOAP的最主要来源.(3)工业防护涂料、小型客车、重型货...     

邢台氨减排对京津冀PM2.5改善的溢出效益

氨减排会对周边大气PM_2.5污染改善带来潜在的溢出效益,但尚缺乏对其规律的探究.利用WRF-CAMx-PSAT模型模拟量化了典型城市(邢台)NH₃减排对周边地区大气PM_2.5浓度降低的溢出效益,探究了其在不同季节与不同NH₃减排比例下、对PM_2.5及其二次无机化学组分随距离变化的响应规律.结果表明：(1)NH₃减排在不同减排比例下对周边城市的PM_2.5及其二次组分均存在溢出效益,其效益随周边受体城市与减排城市相对距离的增加呈显著的指数下降的趋势;(2)在1月的溢出效益远高于7月,1月在不同减排比例下京津冀PM_2.5浓度下降值约为7月的7.4倍;(3)各组分溢出范围随着减排比例的增加不断扩大,NH₄⁺和SO₄^2-的溢出最远距离呈指数趋势上升,NO₃^-的溢出最远距离呈线性趋势上升;(4)...     

淄博市涂装行业VOCs排放水平及减排潜力

为了评估淄博市涂装行业的挥发性有机物（VOCs）排放水平和减排潜力,对3个具有代表性的涂装行业：汽车制造涂装行业、木制家具涂装行业和金属表面涂装行业的8个典型企业展开实地调研;在此基础上采用实测法、物料衡算法和排放因子法核算企业的VOCs排放量,建立本地化排放因子,并与包括AP-42在内的国内外其他研究进行对比,评估企业排放水平;基于物料衡算法核算减排潜力;并采用显著性差异分析法研究各环节管控的影响程度.结果表明,淄博市汽车制造行业VOCs的排放因子为4.38 kg ·辆^-1,木制家具涂装行业的排放因子（以涂料计）为212.52 g ·kg^-1,金属表面涂装行业的排放因子（以涂料计）为42.79 g ·kg^-1;家具企业C的源头减排潜力及金属G和F的过程减排潜力能够达到50%以上;各环节管控的影响程度从高到低依次为：源头>过程>末端.     

京津冀地区典型印刷企业VOCs排放特征及臭氧生成潜势分析

本研究在京津冀地区选取23家典型印刷企业进行调研,并对其中具备采样条件的企业通过气袋采样-GC-MSD/FID采集及分析系统,获得48组分析结果,定量分析了京津冀地区印刷企业VOCs的排放特征,并估算其臭氧生成潜势.结果表明,各企业排气筒有组织排放的VOCs(以非甲烷总烃表征)浓度差异很大,包装印刷企业VOCs排放浓度范围为29. 9～755. 0 mg·m~(-3),出版物印刷企业VOCs排放浓度范围为3. 3～99. 0 mg·m~(-3);各企业车间印刷工位中,包装印刷企业VOCs排放浓度在129. 7～958. 4 mg·m~(-3)之间,出版物印刷企业VOCs排放浓度范围为19. 1～113. 7 mg·m~(-3);包装印刷企业排放的VOCs浓度普遍高于出版物印刷企业,这与其使用溶剂型油墨有关. VOCs组分构成方面,包装印刷和出版物印刷企业印刷工位排放的VOCs中,含氧VOCs均为首要VOCs种类,占比在32. 6%～99. 4%之间,其次是烷烃.臭氧生成潜势方面,印刷企业臭氧生成潜势(OFP值)平均值为505. 5 mg·m~(-3),其中包装印刷企业为564. 1 mg·m~(-3),出版物印刷企业为52. 9 mg·m~(-3);臭氧生成系数(SR值)平均值为1. 24 g·g-1,其中包装印刷企业为1. 70 g·g-1、出版物印刷企业为0. 89 g·g-1.从OFP值和SR值可以看出,包装印刷企业应作为未来京津冀地区印刷行业VOCs管控的重点.     

卫星遥感在NOx总量控制中的应用

基于美国Aura卫星臭氧观测仪(OMI)提供的对流层NO_2垂直柱浓度数据,分析2015年北京世界反法西斯战争胜利70周年纪念活动期间和2016年杭州G20峰会期间NO_2柱浓度变化趋势,发现NO_2柱浓度能灵敏地捕捉到地面NO_x排放量的变化状况.因此,本文利用OMI NO_2柱浓度评估"十二五"期间及"十三五"初期我国NO_x排放量的变化状况,结果表明,"十二五"期间我国NO_2柱浓度降幅为24.98%,NO_x减排取得显著成效."十三五"初期,2016年全国NO_2柱浓度相比2015年下降3.18%,NO_x排放量继续下降.     

京津冀典型城市冬季人为源减排与气象条件对PM2.5污染影响

本研究基于采样分析与WRF-CAMx-PSAT模式分析了2018年1月北京和唐山PM_2.5的组分特征、传输特征和来源解析.结果表明,2018年1月北京和唐山水溶性无机离子占PM_2.5质量浓度的49.59%和39.13%,两地NO₃^-/SO₄^2-分别为2.02和1.51,均受移动源主导,北京和唐山PM_2.5外来贡献分别占总浓度的48.74%和30.67%,除此之外主要受到邻近局地、西北通道和西南通道这3个方面的污染输送.在污染日时段,两地受西南通道污染贡献分别上升9.65%和15.02%.北京PM_2.5污染浓度贡献最大的是移动源和扬尘源,二次离子受区域输入影响较为明显,唐山则以移动源和工业源为主,且一次颗粒物和SO₄^2-的本地贡献十分显著.与2013年相比,水溶性离子主导组分由SO₄^2-向NO₃^-转变,主要污染源由燃煤源和工业源向移动源和扬尘源转变,同时2018年气象条件对于污染的缓解也比2013年更为有利,其中二次离子的气象影响变化与这两年的相对湿度变化差异紧密相关.     

基于LEAP模型的京津冀地区钢铁行业中长期减排潜力分析

京津冀地区是我国钢铁行业集中布局的地区,也是大气污染最突出的地区.分析京津冀地区钢铁行业各类治污工具的中长期减排影响,对于选择最优减排措施、加快推动该地区大气污染治理意义重大.构建基于LEAP模型的京津冀地区钢铁行业模型,以2015年为基准年,以每5 a为一个时间节点,结合规模减排、结构减排、技术减排、末端治理4种减排措施,模拟计算了4种单一政策情景及4种组合政策情景下2015-2030年京津冀地区钢铁行业主要污染物（SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、CO₂）排放量及相应的减排影响.结果表明:在单一政策情景下,规模减排情景对5种污染物减排效果均十分显著.在组合政策情景下,4种减排措施叠加的综合减排情景效果最好,在该情景下京津冀地区钢铁行业到2030年SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、CO₂排放量将分别削减27.73×104、17.85×104、42.94×104、27.35×104、23.15×107 t;在规模-末端治理情景下,除CO₂外其余污染物减排效果仅次于综合减排情景;规模-结构减排情景对PM₁₀和PM_2.5的减排效果相对明显;规模-技术减排情景对CO₂、SO₂、NO_x的减排效果相对明显.研究显示,京津冀地区钢铁行业需要在大力淘汰落后过剩产能、缩减产量等源头治理措施的基础上,持续加强末端治理、提高废钢比例、提升节能减排技术水平等协同治理能力,以提高治污减排效果.      

京津冀地区钢铁行业污染物排放清单及对PM2.5影响

以京津冀地区为研究区域,采取自下而上的方法,建立京津冀地区钢铁行业细化至焦化、烧结和球团、炼铁、炼钢、轧钢等工序的多污染物排放清单.清单估算结果显示,2015年京津冀地区钢铁行业SO₂、NO_x、TSP、PM₁₀、PM_2.5、CO、VOC的排放量分别为38.82、27.23、79.19、53.15、38.68、823.38、26.53万t,其中烧结和球团工序是最主要的污染物排放工序（17.0%~72.0%）,其次为炼铁工序（4.6%~42.4%）和轧钢工序（3.5%~35.7%）.采用具有污染物来源示踪功能的双层嵌套气象-空气质量模型系统（WRF-CAMx）耦合模型模拟京津冀地区钢铁行业污染物排放对区域大气PM_2.5浓度的影响.模拟结果显示：钢铁行业在春夏秋冬这4个季节对京津冀地区PM_2.5浓度贡献率分别达到14.0%、15.9%、12.3%、8.7%.各地市中,钢铁行业对唐山市PM_2.5影响最大,年均PM_2.5浓度贡献率高达41.2%,其次为秦皇岛市、石家庄市、邯郸市,年均PM_2.5浓度贡献率分别达到19.3%、15.3%、15.1%.