我国大气煤基多环芳烃排放系统分析与时空模拟

发布时间：2020-09-24 20:58

　　 由于在未来相当长的时期内煤炭在我国的主体能源地位不会发生改变,由此带来的大气煤基多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)排放增长趋势在短时间内将不会得到缓解,加之各地区煤基PAHs排放情况不一,使其污染防治政策的有效实施受到阻碍。在这一背景的驱动下,本文从国家与地区两个层面对我国煤基PAHs排放的动态变化及其减排政策进行了研究。基于对影响煤基PAHs排放的相关经济、能源与环境因素的系统分析,利用系统动力学方法成功构建了我国31个省份的综合评估模型,定量设计了6种情景(即维持现状、产业结构调整、能耗结构调整、工业源控制、生活源控制和综合调控情景)以考察4种减排政策对各省份与全国煤基PAHs排放的单一和综合影响,同时结合地理信息系统(geographic information system,GIS)技术分析了未来10年我国煤基PAHs排放的时空变化过程,最后通过对4种政策减排效果的综合评估识别出了具有相似政策效果的省份。主要的研究结果如下:(1)在煤基PAHs排放的众多经济、能源与环境影响因素中,能源消耗煤炭占比、工业PAHs削减率、生活用无烟煤占比和第三产业GDP占比4个因素对我国31个省份的影响程度最大。(2)国家层面:在维持情景下,全国煤基PAHs排放的相对增长率为17.1%;能耗结构调整情景的相对增长率比维持情景减少了41.0%,其减排效果是4种单一政策情景中最好的。地区层面:4种政策的单独实施无法实现全部省份的共同减排,且其减排效果的优劣具有省份的差异性,故不同省份需考虑有针对性的综合减排政策。(3)产业结构-能耗结构-源排放特征的差异性发展使得4种减排政策的有效性因省份而异。为同时实现全国减排效果的最大化与不同省份的综合减排,各省份均应以能耗结构调整作为导向政策,并根据减排政策的有效性相应地补充工业源控制政策、生活源控制政策或产业结构调整政策。上述对我国31个省份煤基PAHs排放的系统性综合分析实现了系统动力学方法在非常规大气污染物研究上的成功应用,同时也为地方政府有效指导区域经济-能源结构-环境质量的协调发展提供了科学的参考依据与量化的政策建议。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X592
【部分图文】：

　? 个自治区与 4 个直辖市共 31 个省级行政单位（见图2-2）作为地区层面的研究对象，并对分省份经济发展、煤炭消耗及煤基 PAHs 排放等方面的发展现状进行介绍。图 2-2 位于我国大陆的 31 个省份Fig.2-2 The 31 provinces located in China mainland根据《中国2015年统计年鉴》数据，我国分省份的 GDP与产业结构现状分别如图2-5（a）和（b）所示。从经济总量来看，省份间 GDP 发展水平不一，且广东、江苏与山东 3 个省份的 GDP 发展水平明显高于其他省份，这可能与该 3 省的沿海地理区位（见图 2-2）与较大人口规模[65]等经济发展条件的优势有关。从产业结构来看，依据三次产业的构成特征可将 31 个省份分为两类：“二三一”发展类型和“三二一”发展类型，然而即使是前一类型的省份其第二产业 GDP 占比与第三产业的差异并不大。这一现象表明

图注：经济子系统、煤炭子系统和煤基 PAHs 子系统中各主要变量分别用粉色、蓝色和绿色标识。图 3-3 适用于 31 个省份煤基 PAHs 排放模型的系统流图Fig.3-3 The flow diagram of coal-related PAHs emission model for the 31 provinces不同类型变量的模型方程如表 3-1 所示。其中，通过回归分析法确定的速率/辅助变量的模型方程，其拟合优度（R2）的平均值在0.9以上且均在α=0.05的水平上显著；模型方程为表函数的速率/辅助变量，其数据处理方式为：2000-2015的数据采用经验值，2016-2025 年的数据通过历史统计数据的平均值来换算；模型中常量的参数值均来自统计资料或有效文献。表 3-1 各省份煤基 PAHs 排放模型中的主要变量与模型方程Table 3-1 Main valuables and model equations in the coal-related PAHs emission models for31 provinces子系统 变量 代号 类型*单位 模型方程

国动态变化计算文第二章中从国家与地区两个层面对我国经济发展、煤炭消耗和的分析发现，由于统计口径的差异，用省份口径数据计算得到的径数据的统计/计算结果存在不一致性。以煤炭消耗情况为例，份口径数据计算得到的历年全国煤炭消耗总量均大于全国口径数，为了保证各省份模型方程的效用性及分省份与全国模拟结果的 31 个省份模型模拟结果的加和来表达各变量在全国水平的整体式如下： ( ) = ∑ ( ) 煤基 PAHs 排放模型中的任一变量； 表示省份， = 1,2,…,31；一模型变量的全国整体水平。

【参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 武佳倩;汤铃;李玲;余乐安;;基于系统动力学的危险化学品水污染事件中城市供水危机应急策略研究——以2005年吉化爆炸引发哈尔滨水危机为例[J];系统工程理论与实践;2015年03期

2 田亚峻;;中国煤化工现状与发展思考——写在“十三五”之前[J];煤化工;2014年06期

3 范厚明;李佳书;丁钦;张丽君;;基于系统动力学模型的工业固废管理政策作用仿真[J];环境工程学报;2014年06期

4 蒋秋静;李跃宇;胡新新;卢彬;陶澍;王戎;;太原市多环芳烃(PAHs)排放清单与分布特征分析[J];中国环境科学;2013年01期

5 陈彬;鞠丽萍;戴婧;;重庆市温室气体排放系统动力学研究[J];中国人口.资源与环境;2012年04期

6 陈书忠;周敬宣;李湘梅;肖人彬;;城市环境影响模拟的系统动力学研究[J];生态环境学报;2010年08期

7 许姗姗,刘文新,陶澍;全国多环芳烃年排放量估算[J];农业环境科学学报;2005年03期

相关博士学位论文 前4条

1 王莉;中国西部兰州盆地多环芳烃大气污染特征及其健康风险[D];兰州大学;2017年

2 洪文俊;亚洲五国大气土壤中PAHs分布特征及健康风险评价[D];大连海事大学;2016年

3 董洁;煤热解过程中PAHs的形成及其催化裂解特性[D];太原理工大学;2013年

4 张子宜;吉林省典型城市大气颗粒物中PAHs分布特征研究[D];吉林大学;2012年

相关硕士学位论文 前3条

1 李海燕;济南大气中多环芳烃的分布及污染特征研究[D];山东大学;2017年

2 张丽;基于系统动力学的碳排放预测研究[D];华北电力大学;2014年

3 韩维峥;吉林西部受损草地生态系统修复方案的仿真优化研究[D];吉林大学;2008年

本文编号：2826268