华北典型区域生物质燃烧排放清单建立与校验

The study on the air pollution coping mechanism depends on the accurate emission inventory information. In this project, Beijing, Tianjin, Hebei, Shanxi, Inner Mongolia, Shandong, Henan are considered as the study areas. In the project guideline, it indicated the two problems needs to be solved for biomass burning emission: the lack of comprehensive emission inventory, and the accuracy needs to be improved. In order to solve the main bottleneck problem, the project intend to develop a fine biomass burning emission inventory and propose a multi-technology combined calibration approach for emission verification, based on the substantial accumulation of our research team. A comprehensive biomass burning emission inventory including multi-species with high temporal and spatial resolution will be developed based on key and detailed information investigation and localized emission factor/species profile collection. Considering the temporal and spatial distribution characteristic of biomass burning, a new approach for emission inventory calibration will be established by integrating technologies of multi-disciplines, including numerical simulation, mathematical optimization and optical remote sensing method based on passive DOAS. The regional biomass indoor/outdoor burning emission inventory and the emission of typical biomass fuel indoor/outdoor burning will be comprehensively calibrated based on the multi-technologies combined approach. The study result could provide valuable information to support the study of air pollution formation mechanism and the decision-making with respect to biomass burning control strategies.

大气复合污染的应对机制研究依赖于准确的排放清单资料。本项目以北京、天津、河北、山西、内蒙、山东、河南等华北典型地区为研究区域，瞄准生物质燃烧排放清单尚不全面并亟待提升准确性的项目指南需求，在项目组良好的前期研究基础上，重点突破生物质燃烧排放清单研究面临的关键技术瓶颈，开展生物质燃烧排放清单精细化完善以及多技术综合校验研究。基于研究区域生物质燃烧排放关键基础信息的详细调查收集，结合本地化排放因子及成分谱的系统梳理，建立高时空分辨率、多污染物（含物种）生物质燃烧排放清单。基于环境、数学、光学遥测等多学科交叉融合，结合生物质排放的时空特征，综合利用数值模拟、数学优化、车载DOAS等多技术手段，研究生物质燃烧排放清单校验新方法，针对区域、典型生物质燃料的室内、室外焚烧开展多技术综合校验。为重大研究计划中大气复合污染的成因识别与应对机制研究提供科技支撑，为生物质燃烧排放源环境监督和管理提供决策依据。

生物质燃烧对全球、区域和局地空气质量和人体健康均会带来重要影响。生物质燃烧排放清单存在关键活动水平数据缺失，时空分辨率低，清单不确定性大等问题。（1）本研究基于排放关键基础信息（室内外焚烧比例、柴薪用量、卫星遥感热辐射功率、小时不均匀系数等）调查收集与统计分析，结合本地化排放因子及成分谱的系统梳理，建立了华北典型区域及我国5类污染源（12类作物秸秆室内与露天焚烧、柴薪燃烧、牲畜粪便燃烧、森林草原火灾等）、12类污染物（SO2、NOx、PM10、PM2.5、EC、OC、CO、VOCs、NH3、CO2、CH4、Hg）、时间分辨率为1d、空间分辨率为1km*1km、PM2.5与VOCs精细至物种的高时空分辨率排放清单。研究发现，由于关键基础信息缺失而研究关注较少的室内生物质燃烧排放占有相当比重（>50%）。（2）进一步研究建立了我国不同排放区域（11个区域）基于社会经济参数的室内焚烧比例、柴薪消耗定量估算模型，补充了室内焚烧比例与2007年以来柴薪消耗等室内生物质燃烧排放计算的关键数据，系统分析了中国室内生物质燃烧排放趋势特征（1995-2014年）。（3）构建了基于环境监测-数值模拟-数学优化的生物质燃烧排放清单的校验方法，以CO为例，针对京津冀区域生物质燃烧排放清单进行校验，结果显示京津冀初始CO排放清单误差约为-9%。从整体京津冀区域来看，反演排放可对初始排放进行校核，另外本研究建立的区域排放清单校验方法可反映日排放差异。此外，基于外场生物质燃烧实验，尝试开展了车载DOAS遥测通量法、排放反演法与排放因子法等多技术的对比研究。结果表明通量法、排放反演法估算的排放量与排放因子法估算排放量较为接近。本研究弥补了生物质燃烧排放关键活动水平数据的缺失，在提升生物质燃烧排放清单精细化程度的同时，较系统、全面地建立了华北地区以及我国生物质燃烧大气污染物排放清单，补充完善了室内生物质燃烧排放信息，并提出了基于数值模拟、数学优化、车载遥测等多技术的生物质燃烧排放清单校验方法，可为大气污染与气候变化应对机制研究提供数据支撑。