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近年来,中国NOx排放量持续快速增长,NOx的排放及污染控制已成为国内外的研究重点和热点问题之一。本研究以现状年和历史年份相关活动水平为基础,结合各种燃烧及工艺设备的NOx排放因子,采用“自下而上”的排放因子法估算了2007年中国分省、分部门、分燃料类型的NOx排放量,并进一步探究中国区域范围内NOx排放的部门和时空分布特征;在OMI卫星观测NO2柱浓度资料的基础上,考察了中国NOx污染的地区及时间变化特征,并结合排放、地形、气象等因素,深入分析研究中国NOx重污染区的成因;进而针对不同地区、不同行业部门提出因地制宜的NOx排放控制重点及对策建议,可为中国NOx的排放和污染防治提供科学依据。主要研究内容包括:
⑴2007年,中国除西藏外的30个省、市、区NOx排放总量估算为2296.04万t,其中,电厂排放量为713.11万t,占总排放量的比重最高,约为31.1%;工业源排放608.95万t,排放分担率为26.5%;机动车尾气NOx排放513.44万t,排放分担率为22.4%;非道路柴油机械排放248.13万t,排放分担率为10.8%;生物质燃烧及秸秆焚烧排放108.28万t,排放分担率为4.7%;生活源、能源加工与转换、其他部门NOx排放量分别为26.88万t、27.10万t和50.15万t,排放分担率均较小,分别约为1.2%、1.2%和2.2%。
⑵NOx高排放强度地区主要集中在中国的中东部,西北、西南地区排放强度较低。总起来看,高排放强度地区主要包括:北京-天津-河北地区,广东省为代表的珠三角地区,江苏-上海-浙江为代表的长三角地区,贵州-成都-重庆地区,吉林-辽宁-内蒙古东部为代表的东北地区,以及太行山东麓一线地区。
⑶中国NOx污染主要集中在经济活动频繁、能源消耗量大、人口稠密的东部地区。全国的NO2浓度高值区主要包括:京津唐地区,长江三角洲,珠江三角洲,四川盆地,以及太行山东麓地区。其中,太行山东麓地区的NO2柱浓度年均值最高,明显高于其他城市群和三角洲区域。
⑷太行山东麓地区的近地面气象流场分析表明,不利的地形条件和气象风场特征加剧了该地区的NOx污染程度。NO2高浓度值通常出现在静风、东北风(EN)和辐合风控制条件下。当主导风向为EN时,风场模拟可明显观察到从北部的北京-天津-唐山地区向下风向太行山东麓地区的NOx传输影响,尤其是当风速较大时更为显著。
⑸排放清单和NO2污染分布特征表明,电力和工业部门应作为多数省区NOx排放的控制重点,同时机动车尾气污染排放控制对改善城市环境空气质量和区域复合型大气污染至为关键。未来十年,火电厂仍将是中国的NOx排放大户,但随着电厂烟气脱硝技术、法规、标准、政策等的实施和逐步完善,火电行业的排放相对较容易得到有效控制。机动车排放控制下一步的工作重点应放在重型柴油车尾气NOx的排放控制上。与火电厂和机动车相比,中国工业源的种类繁多、数量庞大,隶属关系复杂,目前大多尚未采用有效的NOx排放控制措施和设备,且排放基数不甚明确,因此工业源将是未来中国NOx排放控制工作的难点。