1、项目背景

关中城市群工业密集、人口众多、汽车保有量大，能源结构仍以一次能源为主受不利地形和不利气象条件的影响，使得该区域大气污染物形势严峻。各级政府通过实施大量的控制对策，使得区域二氧化硫、颗粒物有了明显的下降，但细颗粒物（PM_2.5）污染仍较严重，臭氧污染呈现日趋严重的趋势，区域呈现出严重的复合型污染状况。针对关中地区大气污染物在各城市之间的相互传输与影响，造成区域复合型污染日益严重的现实问题，利用关中地区高分辨率污染源排放清单和第三代环境空气质量模拟系统，对现有大气污染控制措施效果评估的基础上，开展关中地区大气污染物减排方案和城市间大气污染联防控对策研究，为实现该区域大气污染联防联控提供技术支撑,为地方政府改善区域环境空气质量决策提供科学依据。

2、主要成果

本课题取得了五项重要成果：

成果一  开展了关中地区典型源排放系数、VOCs源谱特征和时空分配方法等源排放清单编制关键技术研究，为高分辨率源清单的建立和污染物减排潜力的分析奠定了基础。

通过现场测试、物料平衡、文献调研等技术手段，开展了煤化工、焦化、农药及有机化工、陶瓷、水泥行业相关污染物排放系数的研究工作。通过对我国机动车类型与模型车型分类的匹配分析、我国道路类型与模型道路类型的匹配分析、燃油信息参数的确定,以及关中地区车龄分布参数的确定、基于车载GPS数据获得的不同道路、不同时间段、不同类型机动车平均速度分布参数的确定，结合关中各市相关气象信息，对MOVES模型参数进行了本地化修订，最终确定了关中地区各市道路移动源排放因子。通过现场采样分析，摸清了煤化工、焦化、家具制造、包装印刷行业VOCs排放特征，获取了关中地区典型行业VOCs排放源谱，为关中地区大气污染精准防控提供了技术支撑。通过对火电、水泥、煤化工、焦化、砖瓦、工业锅炉等重点排放源年年度生产小时尺度污染源在线监测数据的统计分析，确定了各类典型源排放的时间分配系数，实现重点工业源的时间分配。通过对关中各城市典型公路和城市道路路段交通流调查，GIS技术和“标准道路长度”等手段，确定机动车污染物排放的时间和空间分配系数，实现对各市机动车年排放总量的时空分配。根据遥感解译获取的1km×1km信息，气象参数、抽样调查数据、施肥时间等实现了扬尘源、居民燃料燃烧源和农业氨排放源网格化空间分配和时间分配。

成果二  建立了一套关中城市群高分辨率源排放清单，开展了源排放特征分析，识别了重点排放行业和区域，为该地区大气污染联防联控对策的科学制定奠定了基础。

建立了关中城市群工业源、道路移动源、居民燃料燃烧源、扬尘源高分辨率排放清单。其中11988个工业源（含锅炉）为精准定位，时间分辨率为月；道路移动源时空分辨率为3km×3km×1h（其中西安市为1km×1km×1h），居民燃料燃烧源、扬尘源和农业氨源的时空分辨率为1km×1km×1月。源清单污染物指标包括SO₂、NO_X、PM₁₀、PM_2.5、VOCs、NH₃、CO 、BC、OC。

在清单建立的基础上，分析了关中地区主要污染物排放行业分布特征。识别出该地区SO₂排放主要来源于工业源（53.1%）、居民散煤燃烧（40.7%）；NOx排放的主要贡献源是道路移动源（42.1%）和工业源（39.0%）；PM_2.5排放的贡献源主要是工业源（37.5%）和道路扬尘源（31.0%）；VOCs主要贡献源为工业源（28.4%）、道路移动源（16.2%），道路沥青铺装、建筑涂装、生物质燃烧对VOCs排放的贡献也相对较大，占比12%左右。NH₃的主要贡献源是农业源排放，占88.5%。通过对工业源和道路移动源的进一步分析，细化了污染物排放的主要贡献者，为污染源控制重点的确定提供了依据。

课题对主要污染物排放量和排放强度空间分布进行了分析。结果表明，大气污染物排放主要集中于西安、渭南和咸阳。从主要污染物排放强度的空间分布看，在西安及周边地区形成NOx、PM₁₀、PM_2.5、VOCs、CO高强度排放区，分析原因，主要与道路移动源尾气排放和道路扬尘源排放密切相关；在渭南北部与铜川接壤区域的SO₂、NOx、PM₁₀和CO排放强度较高，分析原因主要与该区域的水泥制造、陶瓷和焦化行业有关；韩城市由于焦化、钢铁行业的聚集，各类污染物排放强度均较高；宝鸡和渭南CO出现高强度排放区与两个区域居民散煤燃烧和生物质燃料燃烧量较大有关。

成果三  开展了基于模型模拟技术的减排方案优化分析和减排潜力分析，为环境空气质量改善目标的制定提供了科学依据，为重点减排工程的确定指明了方向。

基于本地化的WRF-Chem模式，从本地源外地源对关中地区PM_2.5的影响、各类人为源对PM_2.5的贡献份额、关中各城市之间污染物相互传输对城市PM_2.5浓度影响以及重点行业对环境空气质量的影响等方面，开展了关中地区PM_2.5来源分析。结果表明，关中地区PM_2.5的贡献以本地排放为主，全年平均为73%，外源传输的贡献全年平均为20.6%；冬季PM_2.5污染的主要贡献源为居民源，平均贡献达62%，其次是工业源，平均贡献26%，交通源平均贡献10%；其他季节PM_2.5的贡献源以工业源为主，平均贡献率在39%~56%之间，其次为居民源，平均贡献在18%~25%之间，交通源平均贡献在15%~19%之间；关中地区煤化工行业对各城市年均PM_2.5浓度年均值贡献率在0.5%~1.8%之间。

利用本地化源清单和模拟模型，针对关中地区居民源和工业源开展了减排情景分析以及基于环境空气质量目标的减排方案分析。减排情景的分析结果表明，关中地区实施居民源减排对环境空气质量改善具有更好的效果。基于地区环境空气质量目标的减排方案分析结果表明，关中地区在2017年气象背景下，当人为源减排50%时，关中地区PM_2.5模拟年年均值能够满足空气质量标准二级标准值限值要求，但O₃浓度存在潜在升高的风险，表明需要实施协同控制措施。在全面分析污染源排放清单的基础上，结合控制技术与控制策略综合评估，开展了“十四五”期间减排潜力分析，并根据模型模拟结果，预估了在该减排潜力下“十四五”末关中地区PM_2.5年平均值，该结论为关中地区“十四五”环境空气质量目标的制定提供了科学依据。同时，减排潜力分析结果，为确定关中地区“十四五”主要污染物总量控制指标以及减排重点工程奠定了坚实基础。

成果四  全面梳理了关中地区近年来大气污染防治政策，开展了绩效评估分析，为新的大气污染联防联控方案的制定提供了借鉴

       基于对各项政策的梳理和前期开展的源排放清单的研究成果，定量分析了关中地区《“治污降霾∙保卫蓝天”五年行动计划》（2013-2017）和《陕西省铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动方案（2018-2020年）》两个阶段各类人为源主要污染物减排量。利用本地化的WRF-Chem模型，排除气象因素排影响，科学定量评估了2013-2017年关中地区实施“大气国十条”各项措施的减排效果。结果表明，2013-2017年人为源减排引起冬季SO₂浓度降幅最大，浓度下降42.3 µg m^-3，下降55.3%；其次为PM_2.5，浓度降低25.4 µg m^-3，下降17.2%；O₃浓度降幅较小，浓度下降6.9%；CO浓度下降16.9%；但NO₂浓度升高16.6 µg m^-3，上升了27.2%。“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”等6项铁腕治霾措施定量化模拟分析表明，“减煤”措施对污染物控制效果效果最明显，该措施的实施使关中地区冬季PM_2.5、SO₂、NO₂、CO浓度分别下降了24.5%、11.9%、18.5%、23.8%，“禁燃”对PM_2.5和CO浓度降低较明显，分别减少9.3%、和9.7%；“治源”措施对SO₂减排效果显著，使该地区SO₂浓度降低26.1%。

成果五  提出了完善关中城市群大气污染联防联控体系相关机制的建议，以及环境空气质量改善途径和减排对策建议。

课题分析了陕西省现有大气污染联防联控体系中存在的问题，并针对问题，从完善大气污染联防联控管理体系，加强技术支撑体系建设，强化保障机制等方面，提出了进一步完善大气联防联控体系相关机制的建议，并提出了关中地区大气污染联防联控技术支撑体系的框架和主要内容。

课题全面分析了关中地区能源结构、产业结构和交通运输结构特点，并重点分析了水泥制造、焦化、煤化工、砖瓦制造、工业涂装、包装印刷等行业NO_X、VOCs、SO₂等主要污染物排放控制管理中存在的问题。在此基础上，根据减排潜力分析和减排方案情景预测分析结果，提出了能源结构、产业结构和交通运输结构调整的方向、重点以及主要污染源控制管理的措施建议。

3、应用及效益

本项目的实施，取得了良好的环境效益和社会效益。基于本课题制订的《关中地区重点行业大气污染物排放标准》和《锅炉大气污染物排放标准》，标准的实施促进了关中地区产业结构的转型升级及高水平污染控制装备的推广应用，为关中地区大气污染联防联控工作的开展提供了统一标准，为大气污染减排提供有力的支撑。课题基于环境空气质量目标开展了减排方案分析并针对关中地区提出具体减排建议，为确定关中地区乃至我省“十四五”环境空气质量目标及重点减排工程提供了重要科学支撑；同时基于课题研究成果提出完善关中地区大气污染联防联控工作机制、构建大气污染联防联控精细化管理技术支撑体系，以及关中地区未来环境空气质量改善路径等方面的多项建议被政府采纳。课题成果对政府提升大气环境管理水平，科学、系统地解决大气环境问题具有重要的促进作用。