关中农村冬季生物质燃烧排放因子测定及排放清单优化

China face the severe problem of air pollution recently, and accurate evaluation of the emission from various sources is the premise of pollution management and make countermeasures. Guanzhong region is one of the most polluted area in China, however, the emission of pollution soureces and its quantify contribution is still existing greater uncertainty, especially the emission of biomass burning remains unclear for the heating and cooking during wintertime at its rural area. In this program, the rural area in Guanzhong region is selected for studying the biomass burning event emission for heating and cooking during wintertime. By the field monitoring and chamber model experiment, the emission factor is calculated, and then acquire the emission inventory combined with the govenmental statistic data and activity data from face to face questionnaire survey. At the same time, the uncertainty of the emission inventory is calculated by error analysis method and Monte Carlo method. Meanwhile, the emission inventory is subjected to “Top-down” analysis by multi-resolution emission inventory for china (MEIC) and synchronous observation data at study area using WRF-Chem model, and then achieve the final puepos of the evaluation, verification and optimization of the access emission inventory. It will be helpful to source apportionment, air quality forecast and regional pollution control.

我国目前面临严峻的空气污染问题，准确的估算污染源的排放是治理污染和制定对策的前提。关中地区是我国空气污染最严重的区域之一，但目前针对该区域污染源排放特征及定量贡献的认识仍存在较大的不确定性，特别是冬季农村地区的取暖和炊事活动，其生物质燃烧污染物排放量尚不明确。本项目拟选择关中代表农村地区，通过现场稀释采样与实验室模拟燃烧的方式，准确测算户用生物质炉灶燃烧排放因子，结合统计数据与入户面对面调查的信息获得活动数据，获得关中农村冬季生物质燃烧源排放清单，并利用误差分析法和蒙托卡略模拟法对该清单进行不确定性分析。在此基础上，利用WRF-Chem模式，结合现有的多尺度排放清单模型（MEIC）和研究区域的同步观测数据，对获得的源清单进行 “Top-down”分析，完成对获得清单的评估、校验和优化。最终为区域源解析、空气质量预报和空气污染控制提供支撑。

关中地区是我国空气污染最严重的区域之一，尤其是秋冬季。这期间，以炊事和取暖为主的生物质燃烧源是空气污染的主要来源。研究结果表明，冬季生物质燃烧源对PM2.5的贡献在20%左右，极端情况下可达50%。因此，较为准确的估算关中冬季炊事和取暖带来的生物质燃烧排放量，对关中空气污染治理具有重要意义。本项目通过实地调研、问卷调查和资料查询的方式，获取了关中农村冬季生物质燃烧的主要生物质类型。采用现场稀释采样与实验室模拟燃烧的方式，对主要生物质类型的燃放污染物排放因子进行了测定，进而建立了关中冬季生物质燃烧排放清单。结果表明，关中冬季树枝、树叶作为固体燃料的占比高达60%，秸秆类的占20%。以西安市为例，2017年居民生物质炉灶共计2665个，共消耗生物质燃料118215.77吨。从排放因子看，生物质PM2.5的EFs为1.58±0.14至9.93±0.34 g kg−1，远低于传统炉灶中秸秆闷烧排放的EFs（30.4–46.1 g kg−1）。在清洁炉灶中燃烧木质燃料的PM2.5 排放因子（1.29–1.91 g kg−1）低于在壁炉中燃烧的木质燃料（2.9–9.0 g kg−1）。在燃烧过程中，秸秆燃料产生的PM2.5 EFs比木材燃料大（p<0.05）。排放数据表明，西安市生物质燃烧共计排放209.4吨SO2、569.5吨NOx、8823.5吨CO、1526.7吨VOCs、1785.4吨PM10、1699.3吨PM2.5、244.7吨BC、982.4吨OC和149.1吨NH3。利用项目研究数据向陕西省提交《陕西关中农村清洁取暖现状与解决途径的建议》。同时，向西安市发改委和生态环境局分布提交《关于空气质量与煤改洁工作相关分析》和《2017-2020西安市双替代、秸秆焚烧管控效果》咨询报告。这将对关中地区下一步农村生物质燃烧治理提供科学和数据依据。