东北地区大气污染物源排放时空特征：基于国内外清单的对比分析

基于国内外4类常用的污染源排放清单数据（EDGAR：全球大气研究排放数据库；CEDS：社区排放数据系统；MIX：亚洲排放清单；PKU-FUEL：全球燃料排放数据），对东北区域5类人为排放源（工业源、能源、交通运输源、生活民用源和农业源）的8种污染物（PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO_x、NMVOCs、NH₃、OC和BC）从排放总量、来源贡献和时空分布特征等方面进行对比分析。结果表明：东北污染物排放主要以SO₂、NO_x和NMVOCs为主，工业、能源和交通运输为主要贡献源；PM_2.5和PM₁₀主要来自生活民用源和工业源，贡献率前者大于后者。辽宁省污染物（除NH₃外）排放最大，其次为黑龙江省、吉林省和内蒙古东四盟市，冬季排放强度明显高于其他季节。NH₃主要来自农业源，排放峰值发生在5~7月；各清单间排放总量和来源贡献差异明显，EDGAR和PKU清单对NH₃估算差异度为170.3%；SO₂、NO_x、BC和OC的排放差异度均在30%以上。不同活动水平和排放因子的使用是造成清单差异的主要原因。本研究可以掌握东北污染状况，了解清单差异，为本地化清单工作开展提供研究方向，同时也可为模式模拟合理选择清单数据提供参考。     

中国各省甲烷排放量初步估算及空间分布

CH₄是除CO₂以外的最重要的温室气体,是大气中含量最丰富的有机痕量气体。估算我国甲烷排放量对控制温室气体的排放有着重要的意义。采用2006年IPCC清单指南推荐的温室气体清单编制方法,结合国内外研究成果,选取适合我国的排放因子,利用官方统计数据对2000～2005年我国各省煤炭开采、废弃物管理、生物质燃烧、水稻种植、牲畜反刍、粪便管理等排放源的排放量分别做了估算,并得到空间分布状况。结果表明:与1994年相比,我国甲烷排放总量有所增大,1994年排放总量为34287Gg(1Gg=10⁶kg),至2005年增加到41493Gg,主要是煤炭开采甲烷排放量增加趋势最为明显,但是与我国GDP增加速度和能源使用量增加速度相比,我国的甲烷排放还是有所控制的。在空间分布上来看,各省排放量地区差异明显,CH₄排放量较大的区域主要集中在我国的东北、华北以及西南地区,西北地区和部分直辖市排放量较低,另外各省排放源的配置也各不相同,主要与各区域排放源的变化有关。     

温室气体清单编制方法研究进展

温室气体清单反映了温室气体排放和吸收的状况,是制定与衡量应对气候变化政策和措施的基础。虽然联合国规定了国家清单采用生产者责任方法编制,但很多研究认为该方法存在“碳泄漏”,容易造成发达国家转移减排责任等问题,并提出了其他清单编制方法。本文对已有的温室气体清单编制方法研究进行了总结,将其归纳为3大类:生产者责任方法、消费者责任方法和生产—消费者共同责任方法,并进一步总结了3大类方法下的多种估算方法;通过图表、数据等方式分析了各类方法的原理、优点及局限性。通过已有的研究分析推断,未来一段时间内生产者责任方法仍将是推荐的国家温室气体清单编制方法。最后展望了我国国家和省级温室气体清单编制研究方向。     

博台线作为中国区域发展均衡线的佐证分析——以城市温室气体排放为例

国际政治经济形势正在发生深刻变化,实现区域协调均衡发展对于形成以国内大循环为主的新发展格局至关重要。方创琳于2020年2月提出垂直于胡焕庸线的博台线可以表征中国区域发展的均衡格局。本文通过对中国338个地级市的温室气体排放水平进行分析,旨在论证博台线作为中国区域发展均衡线的合理性和可能性。结果显示：① 2015年二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）和含氟温室气体总量以博台线为界呈南北对称的空间分布格局,且博台线两侧各类温室气体的排放强度和人均排放量分布基本均衡,各产业部门CO₂排放强度和人均排放量的区域差异均较小;② 博台线西南半壁和东北半壁内各类温室气体排放在GDP和人口维度上总体呈均衡分布态势,且各部门CO₂排放强度和人均排放量的空间分布也较为均衡。总体而言,博台线两侧表征人类活动强度的温室气体排放水平较为均衡,一定程度上反映出其作为中国区域发展战略均衡线的科学性与合理性。     

区域尺度陆地生态系统固碳速率和潜力定量认证方法及其不确定性分析

区域尺度陆地生态系统固碳速率和潜力定量认证的方法及其不确定性分析是国家应对气候变化的重要基础工作。目前国内外对于陆地生态系统碳汇以及增汇潜力计量方法已经开展了大量的研究,提出了温室气体排放清单的计量方法,CDM（清洁发展机制）造林再造林项目碳汇的计量方法,以及土地利用变化碳汇计量等方法,国家温室气体清单的方法仅适用于国家范围的碳汇计量,对于区域碳汇计量却十分粗略。CDM造林再造林项目仅局限于森林管理等项目,而未涵盖将来可能列入碳汇目标的其它生态系统增汇管理措施。目前,关于森林、草地、农田等区域尺度生态系统碳汇计量还没有形成统一的、标准化的方法体系。本文对IPCC国家尺度的碳排放和陆地增汇技术评估方法体系、土地利用对陆地碳源汇影响的评价方法、以及人为管理措施下陆地生态系统增汇效应计量方法进行了详细的阐述,并对每种计量方法的不确定性进行分析,期望为中国陆地生态系统固碳速率、增汇潜力的计量、报告、认证和核查方法论和技术体系的建立提供依据。     

湿地生态系统碳储存和温室气体排放研究

湿地生态系统是地球上重要的有机碳储库, 湿地植被和土壤碳储量丰富、碳密度高。湿地还是CO₂、CH₄和N₂O等温室气体的源和汇。近百年来,由于土地利用,特别是农业开发和泥炭开采,导致大面积湿地被排干,并排放大量温室气体。多项研究表明湿地保护和恢复能促进碳积累和减少温室气体排放,通过对国内外有关文献的分析,针对近年来科学界普遍关注的湿地生态系统碳储量、碳平衡和土地利用对温室气体排放的影响、湿地与全球气候变化关系等方面的问题进行了初步探讨。     

中国能源领域温室气体排放现状及减排对策研究

自工业革命以来,随着化石燃料的广泛应用,能源领域的温室气体排放逐渐成为其主要的人为排放源,能源、环境和经济发展之间的矛盾也日益成为各国政府共同关注的焦点。如何有效地进行能源活动中温室气体的减排已经成为涉及环境、经济、政治、外交等多方面的全球性科学问题。文章对中国能源开发利用现状和主要温室气体二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)能源排放源进行了简要分析,并对适合中国国情的温室气体减排与能源可持续开发与利用"双赢",实现"发展型减排"的有效途径进行了初步的探讨。     

大兴安岭多年冻土区森林土壤温室气体通量

多年冻土温室气体排放对全球气候变化有重要影响。采用静态暗箱—气相色谱法,于2016—2017年生长季（5—9月）,对大兴安岭多年冻土区兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）通量进行野外原位观测,对比分析温室气体通量的动态变化特征及其关键影响因子。结果表明：3种林型土壤CO₂通量范围为65.88~883.59 mg·m^-2·h^-1;CH₄通量范围为-93.29~-2.82 μg·m^-2·h^-1;N₂O通量范围为-5.31~45.22 μg·m^-2·h^-1。整个生长季兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤均表现为CO₂、N₂O的排放源、CH₄的吸收汇,土壤CO₂和CH₄通量在不同林型和年际间差异显著。3种林型土壤CO₂通量与5 cm、10 cm和15 cm土壤温度呈极显著正相关（P < 0.01）;CH₄通量受土壤含水量和10 cm、15 cm土壤温度的影响较大（P < 0.05）;兴安落叶松林和樟子松林土壤N₂O通量与气温呈显著正相关（P < 0.05）,而白桦林土壤N₂O则与15 cm土壤温度呈显著负相关（P < 0.05）。基于100 a时间尺度计算温室气体全球综合增温潜势,3种林型土壤温室气体的排放对气候变暖具有正反馈作用。     

大气CO2浓度变化与全球气候变化关系初步探讨

2007年IPCC公布的第四次评估报告AR4指出：过去50a观测到的地球平均温度升高很可能（90％以上）是由人类活动引起的,其中主要是人类活动引起的温室气体排放的增加．而地质气候记录证明,早在人类排放能够影响大气以前的CO2浓度变化均不同程度地滞后于气温变化．地质时期CO2浓度的波动是跟随气候变化而变化,是被大气温度驱动的结果,而非相反的CO,驱动温度变化．将现在全球变暖完全归因于人类排放CO2的增加,无法解释1940-1978年的降温事件．通过更长尺度的对比研究可以发现,现在气候是处于全新世变干变冷的大趋势之中,即使现在全球略有变暖,也只是处于变干变冷大趋势中的次级变暖波动．将近代全球气候变暖片面夸大归因于人类活动排放温室气体,而忽略了自然因素的贡献,其依据显得缺乏科学说服力,其做法不免有些令人担忧．     

陕西省碳足迹时空变化研究

为了解近年来陕西省碳足迹的状况,采用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和中国《省级温室气体编制指南》推荐的方法测算了陕西省及其各市的碳足迹。结论如下：1995~2009年,陕西省碳足迹从4 129.38×10⁴t上升到22 460.23×10⁴t,增加了443.91%。从空间上全省碳足迹可分为3类：陕南始终为负值;陕北和渭南市较高;关中除渭南市以外的地区较低。14 a间全省人均碳足迹由1.18 t增加到5.95 t;各市人均碳足迹,陕北较高,关中较低,陕南为负值。全省碳足迹密度从2.00 t/hm²增高到10.90 t/hm²。陕西省的人均和单位面积的碳足迹远高于应对全球气候变化的目标,但空间上差异很大。以2009年为例,全省人均碳足迹是应对全球气候变化目标的2.98倍,而陕北则超过10倍,高于美国;关中为1.29~4.57倍。全省2009年碳足迹密度是应对全球气候变化目标的4.89倍;渭南、咸阳、西安3市高达9.63~16.95倍;榆林、铜川、延安和宝鸡4市为3.54~7.10倍;陕南植被的固碳作用消除了当地的碳排放外,还有剩余碳汇,但尚不能抵消陕北及关中的较高的碳足迹,因此总体看,对气候变化有负面影响,陕西的碳减排任务仍较重。     

国内外碳排放核算方法研究进展

近年来,碳排放研究已被世界广泛重视,其核算方法直接影响到碳排放数据的可靠性。文章针对近年来碳排放领域的核算研究,从理论上讨论了IPCC和中国关于碳排放项目清单,对比分析了排放因子法、质量平衡法和实测法3种主要碳排放核算方法的优缺点及适用对象;从实践上将核算清单项目与方法细化到国家/省区、城市、住区、单体建筑和家庭5个空间尺度单元。在总结现有研究成果的基础上,概括出了碳排放研究的范式与框架。综述发现：1）碳排放研究已形成以IPCC为主导、各方积极参与的局面,目前已发展成为一个范式清晰、方法成熟、使用范围广泛、与时代紧密结合的研究领域;2）IPCC提出的排放清单与核算方法在各空间单元尺度开展实践,并在解决城市问题过程中产生新的学科增长点;3）碳排放核算仍然存在尺度关注不均衡,中观尺度研究较少,以及核算方法的自身缺陷,数据获取的外部限制等问题;4）中国形成了适合本国的碳排放清单,在历史碳排放、碳排放区域差异以及自然系统碳排放等方面取得了一些进展,但存在理论创新少、方法探索不多、数据获取受限等问题。     

农业源非二氧化碳温室气体排放及情景模拟

控制农业源非二氧化碳温室气体排放对中国落实温室气体减缓政策具有现实意义,对于推动农业绿色转型、实现乡村振兴具有指导价值。本文基于IPCC系数法核算了2000—2019年中国省际农业源非二氧化碳温室气体排放,刻画了农业源非二氧化碳温室气体排放强度时空演化规律;基于STRIPAT模型,解析了各地区农业源非二氧化碳温室气体的影响机理,模拟了不同情景组合下农业源非二氧化碳温室气体排放未来演变趋势。结果表明：(1)动物肠道发酵甲烷排放是中国农业源非二氧化碳温室气体最主要的来源,中国农业源非二氧化碳温室气体排放逐渐由东部沿海向西部内陆地区转移。(2)“胡焕庸线”是单位农业增加值排放强度与单位农地面积排放强度高值区的分水岭,农牧交错带是中国单位农业增加值排放强度的高值区。(3)中国农业源非二氧化碳温室气体排放与人均GDP之间存在倒“N”型的EKC曲线关系,华北、东北和华中地区仍面临一定的减排压力,各区域农业源非二氧化碳温室气体排放影响机理存在显著差异。有效减少动物肠道发酵CH4排放,根据区域发展特征制定因地制宜的减排政策是未来中国农业源非二氧化碳温室气体减排的关键。     

城市CO2排放结构与低碳水平测度——以京津沪渝为例

在科学设计城市CO₂排放、城市低碳水平数理模型基础上,结合BP神经网络法,综合考虑各种不确定因素的影响,通过1995~2008年京津沪渝4市CO₂排放结构和低碳水平测度以及BP神经网络模型预测,可以发现:4城市CO₂排放量逐年递增,但存在较大差异;城市CO₂排放量和发展态势取决于4城市CO₂排放结构及变化;低碳水平测度结果表明4城市的经济增长仍然依赖于碳基能源消耗,但产业结构的优化升级对提高低碳水平的作用是显著的;基于BP神经网络法的短期预测比传统预测法更为合理和精确。     

Monthly estimates of carbon dioxide emissions from fossil-fuel consumption in Brazil during the late 1990s and early 2000s

Detailed understanding of global carbon cycling requires estimates of CO ₂ emissions on temporal and spatial scales finer than annual and country. This is the first attempt to derive such estimates for a large, developing, Southern Hemisphere country. Though data on energy use are not complete in terms of time and geography, there are enough data available on the sale or consumption of fuels in Brazil to reasonably approximate the temporal and spatial patterns of fuel use and CO ₂ emissions. Given the available data, a strong annual cycle in emissions from Brazil is not apparent. CO ₂ emissions are unevenly distributed within Brazil as the population density and level of development both vary widely.     

中国县域碳排放的时空演变及影响因素

县域是实现新型城镇化的重要平台和关键地域单元,揭示县域碳排放的时空格局演变及其驱动因素对于完善中国新型城镇化战略和促进生态文明建设、绿色转型发展具有重要意义。本文使用2000—2017年中国县域碳排放数据,分析了县域人均碳排放的总体变化、区域差异、时空格局及集聚特征,并在STIRPAT模型和环境库茨涅茨曲线（EKC）假说下,运用面板分位数回归解释社会经济发展对县域人均碳排放的动态影响。结果表明：① 中国县域人均碳排放呈现先急后缓的增长趋势。人均碳排放水平差异加大,且呈上升趋势,西部地区县域人均碳排放差距悬殊。② 县域人均碳排放总体上呈现“北高南低”的空间格局,经济发达地区的人均碳排放远高于其他地区,空间极化效应明显。③ 县域人均碳排放具有显著的空间正相关性,高—高集聚的区县数量逐渐增多且分布重心向西北移动,而低—低集聚的区县数量不断减少,主要集中于中南地区,县域人均碳排放集聚类型具有空间锁定效应。④ 人口密度、政府财政支出对县域人均碳排放具有抑制作用,第二产业产值规模、碳排放强度则存在显著的正相关性,中低碳排放水平区县的经济发展和人均碳排放之间呈现倒“N”型曲线关系,社会经济发展结构的调整是实现整体碳减排的关键。因此,政府减排策略的落实应考虑区县碳排放的阶段性差异,实现落后地区发展和转型“两手抓”的同时发挥重点城市群、都市圈在碳减排中的先导作用。此外,通过技术创新提高能源利用效率应作为现阶段县域碳减排的主要手段。     

大气污染物排放量与颗粒物环境空气质量的空间非协同耦合研究——以武汉市为例

针对区域大气污染物排放量与空气质量在时空分布上存在不完全协同、匹配的现象,论文选择SO₂、NO_X、PM_2.5、CO和VOCs作为大气污染物指标,选择气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)表征颗粒物环境空气质量,以武汉市为例,综合应用耦合模型和空间错位指数模型研究2类指标之间的空间非协同耦合规律。主要结论如下：① 武汉市大气污染物排放量与颗粒物空气质量具有不同空间分布特征,大气污染物排放量呈现由城市中心城区向远城区递减的趋势,其中SO₂、PM_2.5和VOCs的排放具有明显的中心聚集现象,而NO_X和CO聚集现象不显著,且与道路分布明显相关;AOD分布具有明显的空间差异性,总体上呈由西北向东南依次递减的趋势。② 武汉市大气污染物排放与颗粒物空气质量的空间非协同耦合规律：越靠近城市中心城区,空间协同耦合现象越显著,空间错位现象越弱;越远离主城区,空间非协同耦合现象越显著,空间错位现象越显著;SO₂排放量与AOD在武汉市远城区的空间错位指数均大于0.7,且耦合度指数小于0.3,呈现较强的非协同耦合特征,NO_X、VOCs、PM_2.5的排放量与AOD在武汉中心城区的空间错位指数均小于0.5,且耦合度指数大于0.5,协同耦合现象较为显著。③ 基于时空非协同耦合分析城市大气环境污染治理建议：针对污染物与AOD空间错位不显著的城市中心城区,以本地减排治理为主;针对污染物与AOD空间错位显著的远城区,应在污染溯源分析的基础上进行区域协调综合治理。     

湿地土壤气体排放对水位变化响应的持续性动态特征

为探索湿地水位变化与土壤气体排放之间的关系,对黄河中游芦苇湿地进行了半注水和满注水样地处理后的动态监测,对比了7 d水位变化过程中土壤气体排放差异。结果表明：注水造成了土壤CO₂排放速率的显著差异;随土壤温度上升,H₂O、CO₂、H₂S排放速率都有上升趋势（满注水样地的H₂O除外）;半注水和满注水造成的影响,H₂O排放速率表现为趋同-异步-消失的特征,在注水前期（63.73 h）半注水和满注水差异基本一致,后期差异较大,直至125.64 h后注水的影响才消失,总体分别造成H₂O排放总量76.3%和31.3%的增加;CO₂排放速率表现为异步-趋同的特征,注水初期环境的改变造成CO₂排放的一致减少,37.69~68.66 h二者出现明显差异,68.66~125.64 h水位虽然恢复,但差异仍然存在,注水分别造成CO₂排放总量50.1%和43.2%的减少;H₂S排放速率表现为无变化-异步-无变化的特征,总体造成H₂S排放总量42.3%和32.3%的增加。研究追踪了水位上升后土壤H₂O、CO₂和H₂S排放速率变化的动态过程,其影响具有异步性和持续性的特点,CO₂排放速率表现出较长的响应周期。研究结果对于河流湿地生态功能研究具有重要意义,湿地土壤气体排放对水位变化的响应滞后意味着对湿地生态功能的重要影响,其波动过程需要更长时段的精准研究。     

多尺度交通出行碳排放影响因素研究进展

减少交通出行碳排放是全球共同面对的重大议题之一,同时也是城市和交通可持续发展的重要目标。论文首先基于文献计量方法对近20年来的全球交通出行碳排放研究现状与趋势进行梳理与分析,在此基础上,分别从国家、城市和社区3个尺度对国家交通能源消耗及其碳排放的驱动力因素、城市形态对交通碳排放的影响以及社区建成环境对居民出行碳排放的影响研究进行了文献综述与归纳凝练。研究发现：① 国家尺度的研究早期大多基于时间序列数据,采用分解法探究交通能源消耗的主要驱动力;近年来,研究进一步根据能源消耗数据“自上而下”地测算交通碳排放,并通过构建面板数据模型探究社会经济、城市形态和交通发展因素对交通碳排放的影响。② 城市尺度的研究早期围绕紧凑城市是否一种低碳的城市形态而进行讨论,主要使用截面数据和相关分析方法;近年来,进一步拓展使用情景预测、GIS空间分析、空间回归、空间模拟等方法探究城市交通碳排放的空间差异及其与城市形态、城市中心分布形式之间的关系。③ 在社区尺度,研究多以截面、非集计的问卷调查数据为主,采用定量的数学模型探究居民社会经济属性和人口密度,土地利用混合度,与就业地、城市中心的距离,路网与交叉口密度、公共交通供给水平等建成环境要素对居民出行碳排放的影响。最后有针对性地提出了未来中国城市交通出行碳排放影响因素的研究趋势。     

区域土地利用影响地表CO2浓度异质性特征的动力学机制

本文综合应用高斯方程和拉姆齐模型,针对京津冀地区2000年以来10 km×10 km栅格尺度的地表CO₂浓度开展研究,分析了区域土地利用影响地表CO₂浓度异质性特征的动力学机制。研究发现：① 地表CO₂浓度与土地利用类型密切相关。2000—2018年京津冀地区CO₂浓度的高值区主要集中于经济较发达的快速城镇化地区;② 土地利用强度及土地利用效率上的时空分异为地表CO₂扩散提供了潜在的势能。京津冀地区地表CO₂排放及扩散存在明显的空间异质性,距离CO₂排放高值区越近,其相应的CO₂浓度越高并随时间推移及空间拓展呈逐步减小的态势;③ 京津冀地区在土地利用结构调整、格局优化及效率提升后,CO₂排放强度增幅明显减弱,其区域间的增幅差异也逐渐缩小。产业转型发展、土地利用格局优化、土地利用效率提高有效地抑制了京津冀地区地表CO₂排放强度的提升并促进了该区域的内涵式增长与高质量发展。