大氣污染防治綜合科學決策支持平臺的開發及應用.pdf

第３２卷第１０期２０１９年１０月環境科學研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＶｏｌ . ３２ ? Ｎｏ . １０Ｏｃｔ . ? ２０１９收稿日期２０１９￣０７￣０２修訂日期２０１９￣０９￣０５作者簡介邢佳１９８４￣ ? 男 ? 河北石家莊人 ? 副教授 ? 博士 ? 博導 ? 主要從事大氣數值模擬研究 ? ｘｉｎｇｊｉａ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ . ｅｄｕ . ｃｎ . ? 責任作者 ? 王書肖１９７４￣ ? 女 ? 河北藁城人 ? 教授 ? 博士 ? 博導 ? 主要從事大氣科學與污染防治領域研究 ? ｓｈｘｗａｎｇ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ . ｅｄｕ . ｃｎ基金項目國家重點研發計劃重點專項Ｎｏ . ２０１８ＹＦＣ０２１３８０５ ? 大氣重污染成因與治理攻關項目Ｎｏ . ＤＱＧＧ０３０１ ? 國家自然科學基金項目Ｎｏ . ２１６２５７０１ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａＮｏ ?? ２０１８ＹＦＣ０２１３８０５ ? ＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒａｍｆｏｒＫｅｙＩｓｓｕｅｓｉｎＡｉｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ ? ＣｈｉｎａＮｏ . ＤＱＧＧ０３０１ ? ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａＮｏ . ２１６２５７０１大氣污染防治綜合科學決策支持平臺的開發及應用邢佳１ ? 王書肖１ ? ? 朱云２ ? 丁點１ ? 龍世程２ ? 田皓中１ ? ＪＡＮＧＣａｒｅｙ３ ? 郝吉明１１ . 清華大學環境學院 ? 北京１０００８４２ . 華南理工大學 ? 廣東廣州５１０００６３ . 美國環境保護局 ? 美國北卡羅來納州２７７１１摘要大氣污染防治和環境治理的緊迫性和復雜性需要科學有效的決策 ? 而以費效評估為標志的綜合決策評估模型是支撐環境決策和管理的重要工具 . 當前以ＡＢａＣＡＳＡｉｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＣｏｓｔ￣ＢｅｎｅｆｉｔａｎｄＡｔｔａｉｎｍｅｎｔＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ ? 空氣污染控制成本效益與達標評估系統為代表的綜合決策評估模型可以實現對特定減排方案的費效評估 ? 然而無法支持開展基于費效的達標路徑優化 ? 以及對應不同環境目標下減排策略的優化制定 . 針對上述問題 ? 建立了大氣污染防治綜合科學決策支持平臺 . 該平臺以ＡＢａＣＡＳ的４個核心模塊為基礎 ? 建立了新的基于環境目標的反算技術ＬＥ￣ＣＯ及優化集成運行模式ＡＢａＣＡＳ￣ＯＥ ? 實現了對不同環境目標要求的減排量反算 ? 并對優化的減排策略下的空氣質量改善效果、目標可達性、控制成本及健康收益進行快速估算 . 將大氣污染防治綜合科學決策支持平臺應用到京津冀及周邊地區 “ ２＋２６ ” 城市 ? 反算了２０３５年達標要求下的減排情景 ? 以及對應減排方案的費用與效益 . 結果表明 ? 相較于２０１５年 ? 預測了２０３５年京津冀及周邊地區的ＰＭ２ ?? ５、ＳＯ２、ＮＯｘ、ＶＯＣｓ、ＮＨ３排放量需分別減排７０％８７％、４９％８５％、６６％７４％、５１％６６％、０４０％才可達標 ? 并且該情景可以帶來可觀的效益 ? 費用￣效益比達３ ?? ７ . 未來大氣污染防治綜合科學決策支持平臺的研究將進一步面向多目標、多行業、多組分、多區域的精細化調控技術 ? 實現經濟、能源、排放、濃度、成本、健康、生態、氣候一體化的綜合決策 ? 以全面支撐我國大氣污染防治的綜合科學決策 . 關鍵詞ＡＢａＣＡＳ ? 成本效益 ? 控制策略 ? 空氣質量 ? 達標中圖分類號Ｘ５１文章編號１００１￣６９２９２０１９１０￣１７１３￣０７文獻標志碼ＡＤＯＩ１０ ?? １３１９８ ∕ ｊ ?? ｉｓｓｎ ?? １００１￣６９２９ ?? ２０１９ ?? ０９ ?? ０７ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＤｅｃｉｓｉｏｎＳｕｐｐｏｒｔＰｌａｔｆｏｒｍｆｏｒＡｉｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＸＩＮＧＪｉａ１ ? ＷＡＮＧＳｈｕｘｉａｏ１ ? ? ＺＨＵＹｕｎ２ ? ＤＩＮＧＤｉａｎ１ ? ＬＯＮＧＳｈｉｃｈｅｎｇ２ ? ＴＩＡＮＨａｏｚｈｏｎｇ１ ? ＪＡＮＧＣａｒｅｙ３ ? ＨＡＯＪｉｍｉｎｇ１１ . ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ? ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ? Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４ ? Ｃｈｉｎａ２ . ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ? Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０００６ ? Ｃｈｉｎａ３ . Ｕ . Ｓ . ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＡｇｅｎｃｙ ? ＮｏｒｔｈＣａｒｏｌｉｎａ２７７１１ ? ＵＳＡＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｕｒｇｅｎｃｙａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｏｆａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｇｏｖｅｒｎａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍａｋｉｎｇｐｏｌｉｃｙｄｅｃｉｓｉｏｎｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ . Ｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｏｄｅｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｃｏｓｔ￣ｂｅｎｅｆｉｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｏｌｔｏｓｕｐｐｏｒｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｔｒａｔｅｇｙａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔ . Ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ ? ｔｈｅａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｃｏｓｔ￣ｂｅｎｅｆｉｔａｎｄａｔｔａｉｎｍｅｎｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍＡＢａＣＡＳｃａｎｈｅｌｐｐｏｌｉｃｙｍａｋｅｒａｓｓｅｓｓｔｈｅｃｏｓｔ￣ｂｅｎｅｆｉｔｏｆｃｅｒｔａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ ? ｂｕｔｃａｎｎｏｔｓｕｐｐｏｒｔｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒａｉｒｑｕａｌｉｔｙａｔｔａｉｎｍｅｎｔｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｂｉｅｎｔａｉｒｔａｒｇｅｔ . Ｔｏａｄｄｒｅｓｓｓｕｃｈｉｓｓｕｅ ? ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄｅｃｉｓｉｏｎｓｕｐｐｏｒｔｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎＣｈｉｎａ . Ｔｈｉｓｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ４ｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＡＢａＣＡＳ ? ｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬＥ￣ＣＯｔｈａｔｃａｎｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｅｍｉｓｓｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｆｒｏｍａｉｒｔａｒｇｅｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ? ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓｃｈｅｍｅＡＢａＣＡＳ￣ＯＥ ? ｔｏｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙａｎｄｍａｋｅｑｕｉｃｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｉｒｑｕａｌｉｔｙｒｅｓｐｏｎｓｅ ? ｔａｒｇｅｔａｔｔａｉｎｍｅｎｔ ? ｃｏｎｔｒｏｌｃｏｓｔａｎｄｈｅａｌｔｈｂｅｎｅｆｉｔｓｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ . ＴｈｉｓｓｔｕｄｙａｐｐｌｉｅｄｔｈｉｓｎｅｗｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｌａｔｆｏｒｍｉｎＢｅｉｊｉｎｇ￣Ｔｉａｎｊｉｎ￣Ｈｅｂｅｉａｎｄｉｔｓｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇａｒｅａ ? ‘ ２＋２６ ’ ｃｉｔｉｅｓ ? ａｎｄｕｓｅｄｉｔｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅａｔｔａｉｎｍｅｎｔｔｅｓｔ ? ｃｏｓｔｓ ? ａｎｄｂｅｎｅｆｉｔｓｏｆｅｍｉｓｓｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｓｃｅｎａｒｉｏｉｎ環境科學研究第３２卷２０３５ . ＴｈｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓｏｆＰＭ２ ?? ５ ? ＳＯ２ ? ＮＯｘ ? ＮＭＶＯＣｓａｎｄＮＨ３ｉｎ２０３５ｎｅｅｄｔｏｂｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙ７０％￣８７％ ? ４９％￣８５％ ? ６６％￣７４％ ? ５１％￣６６％ａｎｄ０￣４０％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅａｉｒｑｕａｌｉｔｙｓｔａｎｄａｒｄ . Ｂｅｓｉｄｅｓ ? ｔｈｅａｉｒｑｕａｌｉｔｙａｔｔａｉｎｍｅｎｔｓｃｅｎａｒｉｏｃｏｕｌｄａｌｓｏｂｒｉｎｇｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｂｅｎｅｆｉｔｓｗｉｔｈｔｈｅｂｅｎｅｆｉｔ ∕ ｃｏｓｔｒａｔｉｏｏｆ３ ?? ７ . Ｆｕｔｕｒｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄｅｃｉｓｉｏｎｓｕｐｐｏｒｔｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｗｉｌｌｃｏｎｔｉｎｕａｌｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｏｓｕｐｐｏｒｔｍｕｌｔｉ￣ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ? ｍｕｌｔｉ￣ｓｅｃｔｏｒ ? ｍｕｌｔｉ￣ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ? ｍｕｌｔｉ￣ｒｅｇｉｏｎａｌｆｉｎｅｃｏｎｔｒｏｌｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ . Ｆｕｔｕｒｅｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｄｅｃｉｓｉｏｎ￣ｍａｋｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｗｈｏｌｅｃｏｖｅｒａｇｅｏｆｅｃｏｎｏｍｉｃ ? ｅｎｅｒｇｙ ? ｅｍｉｓｓｉｏｎ ? ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ? ｃｏｓｔ ? ｈｅａｌｔｈ ? ｅｃｏｌｏｇｙａｎｄｃｌｉｍａｔｅ ? ｔｏｆｕｌｌｙｓｕｐｐｏｒｔｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄｅｃｉｓｉｏｎ￣ｍａｋｉｎｇｏｆａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｉｎＣｈｉｎａ . ＫｅｙｗｏｒｄｓＡＢａＣＡＳ ? ｃｏｓｔ￣ｂｅｎｅｆｉｔ ? ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ ? ａｉｒｑｕａｌｉｔｙ ? ｔａｒｇｅｔａｔｔａｉｎｍｅｎｔ當前我國正遭遇嚴重的大氣污染問題 ? 以ＰＭ２ ?? ５為代表的霧霾污染和以Ｏ３為代表的光化學污染 [ １￣３ ] 在各大城市頻發 ? 而社會、經濟、人口的持續高速發展 ?進一步給大氣環境質量帶來壓力 . 大氣污染嚴重危害了人體健康和自然生態系統 ? 大氣環境中高濃度Ｏ３會損害農作物及生態系統 [ ４ ] ? 長期暴露于ＰＭ２ ?? ５濃度較高的環境下會對公民造成心血管死亡率的增加和肺功能的衰退 [ ５￣７ ] . 此外 ? ＰＭ２ ?? ５和Ｏ３也是對全球氣候具有重大影響的大氣污染物 . 因此 ? 改善區域與城市大氣環境、保障人民的身體健康、保護地球環境是我國推動生態文明建設中亟待解決的重要問題 . 近１０年來 ? 我國采取了大量措施減少ＳＯ２、ＮＯｘ和一次顆粒物等污染物的排放 . 自２０１３年實施 ? 大氣污染物防治行動計劃 ? 后 ? 我國京津冀、長三角、珠三角地區的 ρ ＰＭ２ ?? ５呈顯著降低的趨勢 ? 但２０１８年在我國３３８個地級及以上城市中 ? 仍然有６４ ?? ２％城市的 ρ ＰＭ２ ?? ５超過了ＧＢ３０９５２０１２ ? 環境空氣質量標準 ? 二級標準限值３５ μ ｇ ∕ ｍ３ [ ８ ] . 此外 ? 隨著ＰＭ２ ?? ５得到有效控制 ? Ｏ３污染問題逐漸凸顯 ? 在部分城市如上海市、深圳市等 ρ Ｏ３的超標率甚至超過了 ρ ＰＭ２ ?? ５ ? 使Ｏ３成為大氣污染的首要污染物 . 因此 ? 大氣 ρ ＰＭ２ ?? ５和 ρ Ｏ３的協同達標 ? 確定來自各區域、各行業排放的各類污染物的協同減排比例 ? 是當前開展大氣污染協同控制決策的重大挑戰 . 針對重要事件我國開展過強制性短期控制的空氣質量保障方案 ? 如２００８年北京奧運會和２０１４年亞洲太平洋經濟合作組織ＡＰＥＣ會議等 ? 通過強制性政策調控大幅減少了一次污染物的排放 ? 空氣質量狀況得到了明顯改善 [ ９￣１２ ] . 然而 ? 隨著國際形勢及經濟發展的波動 ? 這種不考慮成本的決策方法顯然很難持續 . 該研究將針對如何制定具有成本效益的政策 ? 優化對多個污染來源的各類污染物的控制 ? 建立了大氣污染防治綜合科學決策支持平臺 ? 以期支撐開展科學有效的大氣污染防治工作 . １概述該研究所建立的大氣污染防治綜合科學決策支持平臺是在ＡＢａＣＡＳａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｃｏｓｔ￣ｂｅｎｅｆｉｔａｎｄａｔｔａｉｎｍｅｎｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ ? 空氣污染控制成本效益與達標評估系統基礎上開發的 . ＡＢａＣＡＳ是在中國原環境保護部、美國環境保護局、美國能源基金會共同支持下 ? 由清華大學、華南理工大學、田納西大學等聯合開發的一個大氣污染控制費效評估及空氣質量達標規劃輔助決策系統 . ＡＢａＣＡＳ原型于２０１１年首先發布 ? 其設計重點是輔助決策分析 . 經過中國和美國科學家團隊８年的開發 ? ＡＢａＣＡＳ可提供廣泛的應用 ? 包括決策輔助和科學研究 [ １３ ] . 一般來說 ? 基于費效評估原則的大氣污染控制決策其實是將大氣污染控制作為一項投資 ? 估算從中得到的收益 ? 從而確定這項控制策略是否科學有效 . 其中 ? 需要回答的關鍵科學問題包括 ① 對于特定減排情景下的空氣質量將如何變化 ? ② 該減排情景是否可以達到預設的污染物目標環境質量濃度 ? ③ 不同減排情景下的控制成本 ? ④ 減排措施帶來污染物環境質量濃度下降的收益 . 圖１ＡＢａＣＡＳ的核心模塊及相互關系Ｆｉｇ . １ＴｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＡＢａＣＡＳ針對上述問題 ? ＡＢａＣＡＳ系統建立了４個核心模塊 ? 即ＩＣＥＴｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｏｓｔｅｓｔｉｍａｔｅｔｏｏｌ ? 成本評估系統、ＲＳＭｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｌ ? 減排與空氣質量快速響應系統、ＳＭＡＴｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｍｏｄｅｌａｔｔａｉｎｍｅｎｔｔｅｓｔ ? 空氣質量達標評估系統、ＢｅｎＭＡＰｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｂｅｎｅｆｉｔｓｍａｐｐｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｇｒａｍ ? 環境效益評估系統見圖１ . 由圖１可見ＡＢａＣＡＳ系統的４個模塊既各自獨立又互有聯系 . ＩＣＥＴ涵蓋了不同行業、不同控制技術對應的成本信息 ? 可用于評估不同減排策略下的控制成本 ? ＲＳＭ基于海量的空氣質量模擬及統計技術建立 ? 可對不同排放變化情景下的空氣質量４１７１第１０期邢佳等大氣污染防治綜合科學決策支持平臺的開發及應用進行實時估算 ? ＳＭＡＴ融合了模型估算的污染物質量濃度變化與國控站點監測的數據 ? 開展對減排策略是否可以達到環境目標進行評估工作 ? ＢｅｎＭＡＰ基于環境流行病學的濃度￣響應健康影響方程 ? 估算污染物環境質量濃度改善帶來的健康影響并將其貨幣化得到經濟收益 . 通過對比投入和產出效益 ? 得到特定減排策略的費用￣效益比 ? 從而評估了該減排策略的科學有效性 . ＡＢａＣＡＳ系統的４個模塊將環境目標、人為排放、空氣質量、控制成本、健康收益有機聯系起來 ? 旨在綜合利用區域空氣質量改善獲得的人體健康效益及相應的污染治理成本貨幣化結果 ? 優化污染控制策略 ? 有效降低我國區域大氣污染 ? 減少人體健康損害 ? 使大氣 ρ ＰＭ２ ?? ５和 ρ Ｏ３達到ＧＢ３０９５２０１２ ? 環境空氣質量標準 ? . 為了便于決策者實現完整的決策工作 ? ＡＢａＣＡＳ系統也在不斷完善對應的輔助模塊 ? 包括ＬＥ￣ＣＯｌｅａｓｔ￣ｃｏｓｔｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ? 成本最小化的控制決策模型、數據融合與可視化分析系統ｄａｔａｆｕｓｉｏｎｔｏｏｌ、模型可視化分析工具Ｍｏｄｅｌ￣ＶＡＴ ? ｍｏｄｅｌ￣ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｔｏｏｌ、大氣污染防治綜合決策支持平臺一體化評估系統ＡＢａＣＡＳ￣ＳＥ ? ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｅｄｉｔｉｏｎ ? 以及ＡＢａＣＡＳ￣ＯＥｏｐｔｉｍｉｚｅｄｅｄｉｔｉｏｎ ? 空氣污染控制成本效益與達標評估優化反算系統 . 然而 ? 我國各大城市均面臨著如何制定更為科學有效的減排策略 ? 在最佳可行及費用￣效益比最優的情況下實現大氣環境質量達標 ? 而傳統的ＡＢａＣＡＳ模型尚未具備基于環境目標反算減排量的功能 ? 從而無法制定費用￣效益比最優的減排策略 . 因此 ? 該研究針對該問題 ? 在ＡＢａＣＡＳ現有的４個核心模塊基礎上 ? 研發了基于不同環境濃度的反算技術及優化綜合決策方法 ? 建立了新的、更有效地支持我國地方開展科學決策的大氣污染防治綜合科學決策支持平臺 . ２研究方法２?? １ＬＥ￣ＣＯ實現從環境濃度到減排量的反算最為關鍵的技術是對建立環境濃度與大氣污染物排放量的顯式方程 ? 而傳統ＡＢａＣＡＳ中的ＲＳＭ模型是基于統計的黑箱模式 ? 其計算效率較低 ? 無法實現大規模情景的篩選與優化 . 因此 ? 該研究首先解決了響應曲面模型的顯性解析式的擬合 ? 即利用一組多項式函數量化空氣質量對排放控制的響應〔見式１〕 . Δ Ｘ＝ [ ∑ ａｉ＝１ＡｉＥＰ１ｉ＋ ∑ ａ ′ ｊ＝１Ａｊ ′ ＥＰ２ｊ＋ ∑ ｂｉ＝１ＢｉＥＰ１ａｉ１ＥＰ２ａｉ２ ] ＋ＣｉＥＰＭ１式中 Δ Ｘ為 ρ ＰＭ２ ?? ５和 ρ Ｏ３對排放源變化的響應 ? μ ｇ ∕ ｍ３ ? ＥＰ１、ＥＰ２為兩種前體物相對基準情景的排放變化率 ? ％ ? 兩種前體物為ＮＯｘ、ＳＯ２、ＮＨ３、ＶＯＣｓ中的任意兩種 ? ａ、ａ ′ 為兩種前體物的最高階數 ? ＥＰＭ為一次ＰＭ排放的變化率 ? ％ ? Ａｉ、Ａｊ ′ 、Ｂｉ、Ｃｉ為多項式中對應不同污染物組合的系數 ? ｉ、ｊ分別為兩種前體物的非線性程度 ? ａｉ１、ａｉ２為兩種前體物的相關程度 ? ｂ為兩種前體物的相互作用項的總數 . ρ ＰＭ２ ?? ５和 ρ Ｏ３對一次ＰＭ排放的響應表現出線性行為 ? 可以通過線性回歸表示 . 在可視化分析模塊中 ? 利用實時響應濃度地圖、可視化展示曲線圖及數據分析圖對排放控制因子和環境濃度之間的關系進行展示和分析 . 由圖２可見 ? 左側欄顯示了５６個控制因子 ? 用戶可以對５６個控制因子相對基準的比例基準為１ ? 全部控制為０進行任意調整 ? 右側欄展示了在用戶設定的５６個因子組合下的 ρ ＰＭ２ ?? ５ . 因此 ? 通過該模型可以實現在不同排放控制因子的組合下 ? 快速展示出 ρ ＰＭ２ ?? ５在該減排組合下的實時響應 . 在建立的多項式擬合響應曲面模型基礎上 ? 綜合了多目標函數、響應關系、協同效應的污染控制決策問題 ? 采用最優化等數學方法求解最佳控制策略 ? 以實現政策情景的反算優化 . 首先基于多項式擬合的響應曲面模型建立減排￣濃度變化的曲線 ? 聯合各污染物的邊際成本曲線進行加權計算 ? 采用網格尋優方法的最優化方法 ? 將各環境目標濃度對應的減排組合基于成本最低原則進行篩選 ? 最終實現對不同環境目標所對應的不同污染物減排方案的反算〔見式２５〕 . 反算得到的控制策略最優組合不僅能滿足空氣質量達標要求 ? 而且具有最高的成本效益 . ＡＴ＝ ∑ Ｒｒ＝１ ∑ Ｐｐ＝１Ａｐｒ２Ａｐｒ＝ｆｐｒＢｐｒ３Ｘｓｒ＝ｒｓｍｓｒＢｐｒ４Ｘｓｒ ≤ Ｘｓ０５式中 ? ＡＴ為總成本 ? Ａｐｒ為污染物ｐＮＯｘ、ＳＯ２、ＮＨ３、ＶＯＣｓ和一次顆粒物在ｒ地區的成本 ? Ｐ為污染物總數 ? Ｒ為區域總數 ? ｆｐｒ為污染物ｐ在ｒ地區的成本控制率函數 ? Ｂｐｒ為污染物ｐ在ｒ地區的減排比例 ? ｒｓｍｓｐｒ為基于ＲＳＭ的污染物ｓＰＭ２ ?? ５和Ｏ３關于Ｂｐｒ５１７１