刘春蕾，谢放尖，郑新梅，王 艳

(南京市环境保护科学研究院，江苏 南京 210013)

1 引言

区域空气质量模型是区域污染来源识别、重污染天气预报预警、污染控制措施制定与效果评估等空气质量管理手段的关键工具[1]，具备时空分布属性的动态大气污染源排放清单是空气质量模型模拟功能的最基本输入要素[2]，时空分配精准与否关系到空气质量模拟结果的可靠性，更关系到根据模拟结果制定污染物减排政策的科学性。基于南京市2014～2016年大气污染物排放清单空间分配实践，梳理了影响大气污染物排放清单空间精准分配的重要因素，探索了空间分配的优化途径及方法。以南京市2014～2016年大气NH3排放空间分配为例，简要阐述了优化手段对于空间分配精准度的影响，为大气污染物排放清单空间分配优化工作提供参考。

2 南京市大气污染物排放清单空间分配历程

南京市排放清单编制工作开展较早，已经完成了2010～2016年排放清单的编制工作，为亚青会、青奥会及国家公祭日等重大赛会活动空气质量保障提供了重要支撑。排放清单空间分配工作晚于清单编制，2013年才形成了覆盖全市分辨率为3 km×3 km的网格化排放清单， 2014年基于国家环保部清单试点工作，空间分辨率提高到1 km×1 km，2015年、2016年大气污染物排放清单空间分配得到了进一步优化改进，目前已形成2013～2016年空间分配数据及图件。历年网格化清单主要用于空气质量模拟，为南京市常态空气质量管理提供了持续有效的支持，实现了提前72 h空气质量预报。

3 大气污染物排放清单空间精准分配的影响因素

空间分配是根据排放源的地理位置信息或者是与之有相同空间分布特征的其他空间地理信息数据，建立空间分配权重因子(空间分配参数)，将清单排放总量分配到与模拟网格相一致空间网格中的方法，以体现污染源和污染物的空间分布特征。主要涉及到排放量精准估算及分配、空间分配方法建立、排放源空间特征识别和空间分配参数建立这几个主要过程。

通过南京市大气污染物排放清单空间分配实践发现，空间分配方法优劣、分配原则匹配度、分配参数匹配及提取精准度、技术人员专业度均为影响大气污染物排放清单空间精准分配的重要影响因素。

4 清单空间分配优化途径及方法

4.1 提高空间分配分辨率

空间分配模拟网格大小可选择1 km×1 km、3 km×3 km、9 km×9 km等常用分辨率。分辨率越高，空间表征越清晰。空间分配分辨率的越高，对于空间分配参数的分辨率要求也越高，空间分配分辨率的选择取决于应用范围大小及空间分配参数的分辨率大小。基于城市大气污染防治对于高分辨率模拟数据需求结合南京市高分辨率空间分配参数获取状况，南京市近三年空间分配分辨率从2013年的3 km×3 km提高到了1 km×1 km，空间表征清晰度改善明显，见图1。

4.2 提高点源占比

空间分配分为基于排放源经纬度坐标的点源分配和基于空间地理信息数据的线、面源分配。点源分配属于直接分配，其空间定位及排放量分配精准度最高，线源、面源分配的空间定位及排放量受分配参数的偏差而产生偏差。在可实现的情况下，优先采用直接分配、精确度最高的点源分配，即点源最大化原则。

图1 南京市2013年与2016年SO2空间分布对比

表1为南京市2015年、2016年各大气污染物点源占比率情况表。2016年PM2.5、PM10、BC、NH3的点源表征占比率有较大提高，提高率在14%～22%之间，除OC外，南京市8项大气污染物的点源化表征占比率已达40%以上，SO2的点源化程度最高，达到了90%，南京市SO2大气污染源分布及排放得到精准空间表征(图1)。

4.3 空间分配方法优化

由于大气污染物的排放来源是多样的，如VOCS来源丰富，涉及到固定源、工艺过程源、移动源、溶剂使用源、生物质燃烧源、存储运输源等，各大类排放源的行业/部门组成众多，排放特征各异，且每种污染物的各种排放源所占的比例均不相同，因此由单一权重因子进行的空间分配存在很大的不确定性，应当采用综合权重分配法进行优化分配。细化排放源分类分级并按细化分类分级进行排放是综合权重分配法应用的两个重要内容。

表1 2015-2016年南京市各大气污染物点源占比率及提高率 %

4.3.1 细化大气污染源分类分级

南京市大气污染物清单主要考虑了人为源排放，污染源分类包括化石燃料固定燃烧源、工艺过程源、移动源、溶剂使用源、农业源、扬尘源、生物质燃烧源、储存运输源、废弃物处理源和其他排放源(主要考虑餐饮源)等10大类大气污染源，每类源最多分为4级，4个级别基本按部门、产品/燃料、工艺/技术、控制措施来划分。

4.3.2 精确分配大气污染物排放量

基于综合权重分配法，对大气污染物排放清单十大类源按照细分行业/部门进行点、线、面源排放量的精确分配。在分配过程中发现，部分面源行业/部门的大气污染物排放量由部分区/县贡献，并非全市均有分布。比如：农药使用行业的VOCS排放量由涉农区贡献，主城区不涉及排放；家具生产行业主要分布于江宁区，其他区县仅有少量分布，主城区没有分布，针对这种情况，需要对面源行业/部门的大气污染物排放量精确到各区进行分配，确保到区/县一级的行业/部门面源排放量的精准分配。

4.4 空间分配参数精准匹配及优化提取

空间表征数据选择需要尽量选取与研究区域相符且详细的数据作为分配参数。空间分配参数应按点源、线源、面源分别进行匹配并进行年份及空间定位上的优化。点源的空间分配参数为经纬度坐标，其优化过程主要包括对已有信息核对、缺失信息补充及界外点校正。线源的空间分配参数为提取各类型路网，面源的空间分配为具有一定联系的其他空间地理信息数据。面源所需的空间分配参数如GDP、人口密度、土地利用分布数据通常比较敏感，通过行政手段多渠道获取是较为稳妥有效的办法。在空间分配参数优化提取中，“3S”( GIS、GPS、RS)技术的综合应用可大大提高分配效率和精准度。

5 空间分配优化案例

以大气NH3排放空间分配为例，图2为2014年与2016年南京市大气NH3排放空间分布对比。据分析[3,4]，南京市大气NH3排放主要来源于畜禽养殖和氮肥施用，畜禽养殖和氮肥施用主要分布在涉农区，其中，六合区及浦口区是畜禽养殖贡献最大的两个区。2014年南京市大气NH3排放全部按面源进行空间分配，NH3高值区分布在江宁及栖霞区，溧水、高淳区建成区亦有分布，与南京市实际情况不符。2016年，依据政府部门提供规模畜禽养殖场信息，将规模化畜禽养殖场NH3排放量点源化表征，使得2016年南京市大气NH3排放点源占比率提高到41%，并利用2016年南京市航拍图对南京市2014年农田分布进行了年份及空间分布校正，畜禽养殖及氮肥施用NH3排放精准化空间分配促进了大气NH3排放空间分配的整体优化。

图2 2014年与2016年南京市大气NH3排放空间分布对比

6 结论及讨论

(1)南京市2014～2016年大气污染物排放清单空间分配实践发现，空间分配方法优劣、分配原则匹配度、分配参数匹配及提取精准度、技术人员专业度均为影响大气污染物排放清单空间精准分配的重要影响因素。

(2)提高空间分配分辨率、提高点源占比率、细化大气污染源分类分级、精确分配大气污染物排放量、优化空间分配参数均为优化大气污染物排放清单空间分配的有效途径及办法。