推荐国家科技进步奖项目公示

推荐国家科技进步奖项目公示项目名称：区域大气污染源高分辨率排放清单关键技术与应用推荐单位：教育部完成单位：清华大学,北京工业大学,华南理工大学,北京大学,中国环境科学研究院完成人：贺克斌,王书肖,张强,程水源,郑君瑜,吴烨,谢绍东,宋宇,蒋靖坤,薛志钢,刘欢,陈东升，段雷，赵斌，李萌项目简介：排放清单技术、立体观测技术和数值模拟技术共同构成欧美区域空气质量改善重大行动计划(CAFÉ、CAIR等)的三大核心支撑技术；因快速工业化和城市化，我国目前的大气污染排放源体系在世界上技术构成最复杂、时空变化最迅速，对排放清单技术在准确定量、及时更新和高分辨率方面提出了全面巨大挑战。项目通过研发采样测试技术、基于过程的排放清单技术、高分辨率排放源模式和清单多维校验技术等；基于在线平台集成，构建区域高分辨率排放清单技术方法体系及数据集产品。取得如下创新成果：1、研发了固定源PM2.5/PM10双级虚拟撞击采样器，测量精度优于美国标准方法所采用的双级旋风采样器和欧盟标准方法所采用的传统撞击采样器，提升了固定源排放综合测试系统的准确性；集成微等比例采样、多通道分级稀释、OBD等先进技术，开发出全组分分析的第三代车载排放测试系统，实现由时段平均向瞬态排放测试的技术跃升，并首次实现道路复杂工况与颗粒物排放粒径分布、粒数浓度、颗粒物密度和关键化学成分的同步准确测定；基于大量现场测试构建基于工艺和控制技术的中国大气污染源排放因子库和源排放化学特征谱库。2、开发出基于动态过程的高分辨率排放清单技术，包括基于工艺过程的工业源排放表征技术、基于道路和行驶工况的移动源排放表征技术、基于气象过程和卫星遥感的农业源排放表征技术，使一次PM2.5和VOCs等主要污染物排放的不确定性降低了50-70%；集成能源利用、技术演进和污染控制建立区域污染物排放预测与控制情景的动态源清单技术方法，实现排放预测从行业到工艺技术的提升。3、开发具有自主知识产权的多尺度高分辨率排放源模式，通过源分类细化升级、GIS技术运用、源特征谱-化学机制映射关系建立等，将源清单时空分辨率、化学物种辨识精度和源识别种类提高一个数量级；建立在线排放清单计算和网格化处理技术平台，实现多年度、不同空间尺度、多化学组分的排放清单整合计算处理及与大气化学模式之间的无缝链接。4、建立综合不确定性分析、卫星遥感、地面观测、模型模拟的排放清单多维校验技术。基于蒙特卡洛方法建立了完整的自下而上清单不确定性追踪和定量技术，完成区域排放清单不确定性评估；发展了利用卫星遥感技术评估点源排放的方法，首次证明卫星数据可用于评估中国大点源排放变化；综合高分辨率源清单、模型模拟和卫星反演方法，获得主要气态污染物排放的长期演变特征。教育部鉴定认为，成果整体达到国际先进水平，其中在基于动态过程的高分辨率排放清单技术、清单在线计算平台技术及数据产品、源排放粒径谱与成分综合采样测试系统等方面处于国际领先水平。发表SCI论文146篇，他引2074次，单篇他引最高380次；12篇入选ESI“高引用论文”。专利和软件著作权26项。专著3部。推广应用情况：成果广泛应用于国家和京津冀、长三角、珠三角及成渝等重点区域大气污染防治工作，成为40多项重大政策、技术文件和业务平台的核心科技支撑。主要包括：国务院《大气污染防治行动计划》和《重点区域大气污染防治“十二五”规划》、国家环保技术文件《一次PM2.5源排放清单编制技术指南》，《大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南》，《氨排放清单编制技术指南》和《大气污染源优先控制分级技术指南》等，河北、江苏、广东、北京、上海等数十个省市落实《大气污染防治行动计划》实施方案和部分省市空气质量预警预报平台。成果应用于香港订定粤港减排目标与减排计划、澳门制订在用车尾气排放标准和全面改进我国环境气象业务预报水平等。上述重大政策和行动推动了我国区域大气污染防治实践。2014年1-11月，74个城市PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO等污染物浓度比去年同期分别下降6.7%、8.8%、16.6%、0.5%和8.4%，空气重污染发生频次、持续时间和污染强度均明显降低。成果明显改善我国区域大气污染防治中排放清单技术与数据产品长期滞后状态，被国际权威专家评价为世界一流的工作，被国内外100多家研究机构和TF-HTAP、MICS-Asia等多项大型国际研究计划采用，在排放清单技术领域产生重大国际影响。曾获科技奖励情况：教育部科技进步奖一等奖，2014年主要知识产权证明目录：1.贺克斌，申现宝，刘欢，姚志良，马永亮，肖静。一种机动车尾气排放沿程多点采样分析系统，ZL201210483690.12.蒋靖坤；邓建国，段雷；基于虚拟撞击原理的双级PM10/PM2.5采样器；CN203758800U3.刘欢，贺克斌，肖静，吉姆.伦茨，用于排放研究的车载机动车活动水平测量仪，ZL201220529593.74.贺克斌；申现宝；刘欢；姚志良；马永亮；肖静；一种机动车尾气排放沿程多点采样分析装置，ZL201220628498.25.贺克斌；姚志良；张明辉；申现宝；肖静；一种多通道多组分固定源采样分析装置，ZL201320026627.56.程水源等，稀释混合系统，CN203117026U7.程水源等，采样系统，CN203376186U8.程水源等，移动源行驶参数测试系统，CN2031171829.机动车行驶工况合成软件V1.0，2011SR03336010.北京市机动车排放因子模型软件V1.0，登记号：2011SR04533611.北京市机动车排放因子模型软件V2.0，登记号：2013SR13007112.澳门机动车排放因子模型软件，2012SR067469，2012.3.2913.多区域大气污染控制效果实时模拟及可视化分析软件V1.0，2014SR05308114.区域大气污染物排放-控制决策响应模型分析系统V1.0，2012SR05659115.大气污染源排放清单动态更新系统，2013SR057324.2013.4.21.16.大气污染源标准化处理软件V1.0，2010SRBJ3098.2010.8.317.中国多尺度排放清单模型软件V2.0,2012SR12792718.中国多尺度排放清单模型软件V1.0,2011SR03335719.第三代空气质量模型排放数据预处理软件V1.0，2011SR03336220.可变性和不确定性分析工具软件V1.0，2009SR0971621.遗传算法优化空气质量模型污染源清单系统V1.0，2010SRBJ5742.2010.11.29.主要完成单位及创新推广贡献：清华大学作为项目第一完成单位，负责项目整体方案设计，提出了研究的主体思路和核心技术路线。研发了固定源排放综合测试系统和第三代车载排放测试系统，构建基于工艺和控制技术的中国大气污染源排放因子库和源化学特征谱库。开发出基于工艺过程的工业源排放表征技术、基于道路和行驶过程工况的移动源排放表征技术，建立了区域污染物排放预测技术方法，显著提高对中国人为排放源定量表征和情景预测的准确性。开发出具有自主知识产权的多尺度高分辨率排放源清单计算模式，显著提高了对源清单的空间、时间和化学物种分配的辨识精度，实现多年度、不同空间尺度、多化学组分的排放清单整合计算处理及与大气化学模式之间的无缝链接；开发出中国和亚洲区域高分辨综合排放清单数据集产品。发展了利用卫星遥感技术评估点源排放的方法，综合高分辨率源清单、模型模拟和卫星反演方法，获得了主要气态污染物排放的长期演变特征。成果为国家新的《环境空气质量标准》、《重点区域大气污染防治“十二五”规划》、国家“十一五”、“十二五”硫氮总量控制、国家与重点区域实施《大气污染防治行动计划》提供了重要科学技术依据，编制了《一次PM2.5源排放清单编制技术指南》等环保技术文件。发表学术期刊文章124篇，其中SCI论文104篇；出版专著1部；申请专利8项，登记软件著作权9项。北京工业大学作为项目承担单位之一，开展关键技术的攻关，取得了一系列创新性研究成果，并将研究成果应用到为京津冀地区大气污染防治提供技术支持的实践当中：发展了污染源颗粒物及挥发性有机物稀释采样系统及采样方法，并在京津冀地区选择代表性的工业源、移动源、挥发性有机物排放源开展了挥发性有机物排放因子和化学组成测试，丰富了我国大气污染物排放因子库。提出了活动水平数据采集和处理方法，开发了源排放清单可视化软件平台，建立了京津冀区域高分辨率大气污染源排放清单。取得的技术成果和建立的排放清单在北京市、河北省及其重点城市得到应用，为“北京市大气污染防治行动计划实施方案”的制定和“河北省大气污染防治行动计划实施方案”的制定提供了重要的科技支撑，在上述区域大气污染减排工作中发挥了实际作用。华南理工大学作为项目承担单位之一，开展关键技术的攻关，取得了一系列创新性研究成果，并将研究成果应用到为珠三角和港澳地区大气污染防治提供技术支持的实践当中：构建了以极大似然法、自展模拟、蒙特卡洛模拟、敏感性分析为核心技术的大气排放源清单定量不确定性分析方法框架，开发了大气排放源清单定量不确定性分析软件工具。研究成果推动了大气排放源清单不确定性分析、关键不确定定性来源识别以及排放源清单改进等研究工作，将排放源清单不确定性分析从定性或半定量提升到定量水平，为开展大气排放源清单改进与不确定性量化分析提供了方法基础。建立了珠三角区域高分辨率大气污染源排放清单并进行了不确定性量化分析。取得的技术成果和建立的排放清单在广东省及其重点城市、香港、澳门等地得到应用，包括珠江三角洲地区空气质量预报预警、2010年广州亚运会空气质量保障、“十二五”珠三角区域大气污染联防联控规划、粤港珠三角空气质素管理计划（2010-2020）等科学研究、业务平台和政策制定工作，为珠三角地区开展大气污染监测、预报预警、来源解析和政策制定工作提供了很好的科技支撑。北京大学作为项目承担单位之一，开展关键技术的攻关，取得了一系列创新性研究成果，主要负责中国大气挥发性有机物和大气氨排放清单的建立工作：建立了中国大气挥发性有机物排放清单，编制大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南。综合考虑气温、湿度、降水等重要气象过程参数，对施肥、养殖、生物质燃烧等过程进行动态建模和参数化，并利用高分辨率农业数据和卫星遥感数据进行火点定位，建立了基于气象过程和卫星遥感的农业源排放定量表征技术，将源清单计算的空间单元从行政区提高到1km×1km网格，显著改善排放清单的准确性和时空分辨率，编制了大气氨排放清单编制技术指南。项目技术成果和建立的排放清单成为定量解析大气颗粒物区域来源和二次颗粒物来源的核心支撑之一，并为我国开展重点区域大气颗粒物源解析提供了关键技术依据。中国环境科学研究院作为项目承担单位之一，主要负责典型工业源大气污染物排放因子和源排放化学特征谱测试工作：测试了我国典型钢铁厂和水泥厂的颗粒物和气态污染物排放特征，确定了烧结、炼铁、炼钢等不同工序的大气污染物排放因子、细颗粒物和挥发性有机物的化学组成，丰富了我国大气污染源排放因子库。主要完成人情况：贺克斌，第一完成人，教授，清华大学。项目负责人，全面主持项目工作，提出研究总体方案。对创新点1、2、3做出了贡献。建立了创新点1中基于道路和工况的机动车排放因子模型；建立了创新点2中“宏观交通特征-微观工况分布-机动车排放”三级映射方法；开发了创新点3的多尺度高分辨率排放清单计算模式；主持构建区域高分辨率排放清单技术方法体系。曾获国家科技奖励：大气颗粒物及其前体物排放与复合污染特征，国家自然科学二等奖，2009(1)；特大城市空气质量改善理论与技术及其应用，国家科技进步二等奖，2010(2)；我国二氧化硫减排理论与关键技术，国家科技进步二等奖，2011(4)王书肖，第二完成人，研究员，清华大学。对创新点1、2、4做出了重要贡献。构建创新点1中基于工艺和控制技术的源排放因子库和化学特征谱库；开发创新点2中基于工艺过程的工业源排放表征技术，建立区域污染物排放预测方法；发展创新点4中综合卫星遥感、地面观测和模型