【摘要】：中國是農(nóng)業(yè)大國,秸稈資源豐富。盡管近年來我國加強推進秸稈禁燒、推進秸稈資源化以及秸稈補貼等政策,但仍有大量秸稈在田間焚燒或作為家用燃料燃燒。秸稈的大規(guī)模燃燒不僅會造成資源的浪費,而且對霧霾等環(huán)境問題以及人體健康帶來顯著的負面影響。盡管有大量研究關(guān)注秸稈焚燒污染物排放情況,但由于有關(guān)基礎(chǔ)資料的不確定性以及近年來秸稈焚燒量產(chǎn)生巨大變化等因素,現(xiàn)有認識與實際情況差距較大。因此,本文對近年來秸稈焚燒污染物排放高分辨時空分布特征進行研究,對于有針對性地開展秸稈焚燒污染控制、改善環(huán)境空氣質(zhì)量具有重要意義。本研究重點開展了以下幾個方面的工作:(1)基于活動水平數(shù)據(jù)和排放因子數(shù)據(jù),對全國296個地級市秸稈焚燒污染物排放所在的行政區(qū)域進行定量分析,其中包括秸稈田間焚燒和秸稈作為家用燃料燃燒;(2)基于各地級市污染物排放量,結(jié)合土地利用類型數(shù)據(jù)(水田和旱地),人口分布數(shù)據(jù)(農(nóng)村人口分布)以及MODIS監(jiān)測火點數(shù)據(jù)(農(nóng)田火點),對秸稈焚燒污染物排放進行空間精細化的再分配;(3)基于MODIS監(jiān)測火點數(shù)據(jù)與土地利用類型數(shù)據(jù),得到2017年全國秸稈焚燒污染物排放時間分布,以及近20年秸稈焚燒火點的年際變化趨勢。另外,本研究利用Monte-Carlo模擬,對相關(guān)結(jié)果的不確定性進行了相關(guān)評估。本研究主要結(jié)論如下:(1)本研究全面核算了2017年全國秸稈焚燒1 1種污染物排放總量。BC、OC、PM2.5、PM10、SO2、NOx、NH3、CH4、NMVOC、CO 和 CO2的排放總量分別是 14.6、81.6、189.9、225.8、22.9、59.6、13.5、115.6、203.6、1961.0 和32961.5萬噸,其中秸稈作為家用燃料燃燒污染物排放量占總排放量的40.7%～68.8%。由于近年來秸稈禁燒政策的實施和秸稈綜合利用率的提高,污染物排放總量(特別是田間焚燒的排放)相對于以往研究結(jié)果有明顯下降。三大主要農(nóng)作物中玉米貢獻率是40.8%～53.8%,水稻貢獻率是14.0%～24.2%,小麥貢獻率是1 0.6%～29.5%。(2)在行政區(qū)域的基礎(chǔ)上,本文對污染物排放強度進行精細化研究。結(jié)果表明2017年秸稈焚燒污染物排放強度主要集中在東北地區(qū)的吉林省、遼寧省和黑龍江省,華北地區(qū)的山東省以及長江中下游地區(qū)的安徽省。東北地區(qū)污染物的主要來源是秸稈田間焚燒,華北地區(qū)和長江中下游地區(qū)污染物的主要來源是秸稈作為家用燃料燃燒。東北地區(qū)秸稈焚燒污染物排放強度最高,其中BC、OC、PM2.5、PM10、SO2、NOx、NH3、CH4、NMVOC、CO和CO2排放強度集中在0.02～0.5、0.1～3.8、0.3～8.1、0.3～9.5、0.02～0.6、0.009～2.7、0.002～0.5、0.1～3.9、0.3～8.0、1.8～58.3和39.5～1169.3 t/(km2·yr)。在全國地市級尺度及更小尺度上,排放強度的空間差異較大,同種污染物排放強度高值區(qū)和低值區(qū)比值可達4位數(shù)量級。(3)本文對最新的秸稈焚燒污染物排放時間分布進行研究。結(jié)果表明2017年秸稈焚燒污染物排放主要集中在3～4月、7月和10月。1～12月各月秸稈焚燒污染物排放量分別占全年排放量的6.3%、7.5%、11.1%、12.8%、8.6%、7.5%、8.4%、7.0%、5.8%、10.0%、8.2%和6.9%。東北地區(qū)主要集中在3月、4月和10月;華北地區(qū)主要集中在3月、5月、6月和10月;長江中下游地區(qū)主要集中在3月、6月、7月和11月。2001～2017年北方地區(qū)除了西北地區(qū)外,東北地區(qū)和華北地區(qū)的火點數(shù)仍有持續(xù)上升的趨勢;南方地區(qū)秸稈焚燒火點數(shù)呈下降趨勢。(4)本研究利用Monte-Carlo模擬對結(jié)果進行不確定性分析。結(jié)果表明秸稈焚燒污染物BC、OC、PM2.5、PM10、SO2、NOx、NH3、CH4、NMVOC、CO和CO2排放的不確定性范圍分別為-47～92%、-48～92%、-48～91%、-50～100%、-59～133%、-55～105%、-47～93%、-55～102%、-43～74%、-46～85%和-45～80%。本研究的不確定性范圍相對于多數(shù)研究偏小,主要原因是本研究在選取基礎(chǔ)資料和有關(guān)參數(shù)時考慮的因素更全面、更具有代表性。與人為源排放的主要大氣污染物總量相比,秸稈焚燒的排放量相對較少,主要污染物約占3～4%。但由于秸稈焚燒污染物排放的時空不均勻性,針對特別地區(qū)和時間加強秸稈焚燒排放的控制對改善環(huán)境空氣質(zhì)量具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X712
【圖文】：

本研究將提供高分辨、精細化的秸稈焚燒污染物排放清單。對于結(jié)果方面，逡逑本文通過對己有結(jié)果進行對比分析以及通過Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法計算本研宄結(jié)果的逡逑不確定性范圍，具體的技術(shù)路線圖如圖２．１所示。逡逑１２逡逑

農(nóng)作物耕種區(qū)域的選取主要采用一級類型耕地中的２個二級類型水田和逡逑旱地兩個部分。農(nóng)村人口分布使用土地利用類型中農(nóng)村居民點用地以及人口空間逡逑分布數(shù)據(jù)進行再分配。圖２．２和圖２．３是本研宄所用的２０１５全國土地類型和人口逡逑數(shù)據(jù)分布圖的原始數(shù)據(jù)。秸稈焚燒污染物排放時間分布引入的是田間火點數(shù)進行逡逑再分配。田間火點通過ＭＯＤ１Ｓ探測火點數(shù)據(jù)與土地利用類型相結(jié)合獲得。逡逑ＭＯＤＩＳ衛(wèi)星火點數(shù)據(jù)來自美國國家航空航天局（Ｎａｔｉｏｎａｌ邋Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ邋ａｎｄ邋Ｓｐａｃｅ逡逑Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，邋ＮＡＳＡ），網(wǎng)站網(wǎng)址（ｈｔｔｐｓ：／／ｆｉｎｎｓ．ｍｏｄａｐｓ．ｅｏｓｄｉｓ．ｎａｓａ．ａｏｖ／），該網(wǎng)逡逑站以ｓｈａｐｅｆｉｌｅ文件的形式提供ＭＯＤＩＳ火點數(shù)據(jù)，分辨率ｌｋｍｘｌｋｍ。在此數(shù)據(jù)逡逑的基礎(chǔ)上利用ＧＩＳ空間分析工具進一步分析提取，疊加地圖，可得到精確的火逡逑點統(tǒng)計數(shù)據(jù)和矢量圖，圖２．４是２０１７年全國火點分布圖。逡逑灌木林邐｜衣村居民點逡逑滃邐Ｈ邋ｔｉｎｔ：邐｜邐ｓ，逡逑ｉｓ邐Ｈ逡逑永久性冰川雷地海洋逡逑圖２．２邋２０１５年全國土地利用類型數(shù)據(jù)空間分布圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．２邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｌａｎｄ邋ｕｓｅ邋ｄａｔａ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ邋ｉｎ邋２０１５逡

．３邐＞逡逑圖２．３邋２０１５年全國人口數(shù)據(jù)空間分布圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．３邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ邋ｄａｔａ邋ｉｎ邋Ｃ

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