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佛山市是珠江三角洲乃至全国范围内中小型城市发展的缩影,其大气环境问题正历经工业型污染转向以机动车尾气污染的阶段。当前佛山主要排放来源于陶瓷企业排放和机动车尾气,本文以这两类污染源为主要研究对象,建立了“构建排放分析方法与体系—排放分析与管理平台研发—排放分析方法在减排上的应用”的研究链条,研究了大气环境污染分析系统的关键技术,并将研究成果应用在“亚运空气质量保障”上。
首先,建立了基于生产过程的陶瓷窑炉排放模型和基于路网的机动车尾气排放计算体系。前者运用物料平衡原理以及有限反应速率模型为理论基础,根据陶瓷窑炉结构、生产特点,并兼顾实际工程条件,建立起了一套适用于工程性范围内的陶瓷窑炉大气污染物排放量预测方法,并将该方法应用在佛山禅城区一家陶瓷企业的生产线上,结果表明,无论在燃重油还是在以天然气为燃料的生产线上,预测精度均在80%以上。后者是一套适用于佛山的、考虑全局路网和实际交通状态的佛山机动车尾气排放计算体系。该体系主要从实际路况出发,即考虑实际路况中的交通流量、车速和机动车技术水平特征、佛山机动车排放因子等因素。
其次,围绕着排放分析方法与体系开展应用研究。主要以模型和体系的算法为核心,分别开发了陶瓷企业排放监控系统和佛山机动车尾气排放计算管理系统。前者不仅为陶瓷企业生产提供指导作用,还可为环保部门对陶瓷行业排放管理和周边空气质量控制提供协助。后者主要可计算佛山不同车型、不同道路上的尾气排放量,可为环保部门提供全市各个区域、各车型、各道路的机动车尾气状况和分布特征,为各种尾气排放措施制定和评估提供科学的依据和支持。
接下来将基于路网的机动车尾气排放计算体系应用于佛山机动车尾气排放量分布特征的研究上。首先研究了佛山机动车排放因子,并根据体系中的方法,对佛山109条道路上的流量进行实地调查和统计分析,获得佛山各区域的交通流量、速度分布等,再采集了其他技术水平参数,从而计算了佛山CO、Nox、VOC和PM的机动车尾气年度排放总量和各排放分担率。分析结果表明,佛山机动车尾气排放主要集中在主干道上;CO和VOC主要来源于摩托车和汽油车,排放总量比重超过了90%,Nox和PM主要来源于重型柴油车;黄标车对Nox、PM的排放贡献大,排放贡献率均超过了40%。且佛山机动车尾气排放呈现明显的空间分布不均匀性。
最后,基于上述研究,将研究结果应用在禅城区机动车尾气污染控制策略的研究上,并对主要控制措施进行了效果分析。控制策略将从城市交通建设、车辆排放水平提升、政策与制度建设和车辆限行四个方向着手。城市交通建设是指发展公共交通和开展智能交通的建设,而发展公共交通,主要目的是提升其出行效率;车辆排放水平提升是指低排放标准车辆和摩托车的专项治理等,主要通过分时段、分区域限行和分阶段淘汰的方式来实现;车辆限行措施包括重大活动日的单双号限行和黄标车限行等;政策与制度建设包括合理控制小轿车增长等。不同的控制措施预计产生不同程度的减排效果。