第2章　研究方法

2.1　排放清单

2.1.1　排放清单概述

大气污染源排放清单（以下简称“排放清单”）是指各种排放源在一定时间跨度和空间区域内向大气排放的污染物量的集合。它描绘了地气通量和海气通量变化，刻画了大气痕量组分从不同介质中释放的过程，是研究全球生物地球化学循环（如碳、氮、硫、铁元素循环）、分析大气组分变化、解释大气观测资料的重要数据基础，对研究大气反应历程、理解污染形成机制具有重要意义。

在空气质量管理方面，排放清单是识别污染来源、制订减排方案、评估治理效果的重要工具；高质量的排放清单是各个国家和地区进行空气质量管理的基础。以美国和欧洲为例，美国于1963年和1970年分别颁布实施了《清洁空气法》和《清洁空气修正法》，由美国环境保护署主导逐步建立排放清单编制的方法框架、完备的数据库、排放源处理模型和排放清单校验制度，在此基础上开发了国家排放清单（National Emission Inventory，NEI）。欧洲自20世纪80年代起开始进行排放清单的开发，采用欧洲各国家统一公开的方法学编制了CORINAIR（CORe INventory AIR Emissions）和EMEP（European Monitoring and Evaluation Programme）系列排放清单，覆盖了欧洲30多个国家和200多种主要的人为排放源，保障了制订污染控制方案的科学性和有效性。国际全球大气化学（International Global Atmospheric Chemistry，IGAC）计划主导的大气化学核心研究阐明，大气污染物通过一系列物理、化学转化影响大气组分，形成对全球气候、生态和人群健康的单向作用或双向反馈，最终影响经济社会发展策略以调控和管理污染物排放。在这个过程中，认识并理解大气污染物排放既是研究工作的基础和出发点，也是政策管理的落脚点。

根据研究角度和计算尺度的不同，排放清单有多种分类方法。

根据排放来源，排放清单可分为人为源排放清单和天然源排放清单。人为源排放是指由人类活动引起的大气污染物排放过程，如燃料燃烧、工业生产、氮肥施用、涂料使用等生产生活活动；天然源排放是指产生大气污染物排放的自然现象，如火山喷发、高空闪电、植被排放。人为源排放和天然源排放的强度及时空范围差异较大。与天然源排放相比，人为源排放持续而集中，SO2、NOx、PM2.5等主要大气污染物，以及CO2、N2O、CH4等温室气体均由人为源排放主导。

根据研究尺度，排放清单可分为全球排放清单、区域排放清单和局地排放清单。全球排放清单一般在国家尺度建立，基于宏观经济部门统计数据计算主要大气污染物排放，覆盖的排放源种类一般较少；区域排放清单在国家或区域尺度建立，计算尺度为省级或州级，排放源种类具体到行业；局地排放清单一般在城市尺度建立，排放源种类和计算尺度高度细化。近年来，相关研究领域内出现了将各地区精度最好的区域排放清单或局地排放清单拼接，构建大尺度、高分辨率排放清单的技术方法。该技术方法形成的排放清单既能覆盖全球尺度或半球尺度，又能在重点地区获取与区域排放清单或局地排放清单相当的数据精度，是当前的研究热点之一。

图2-1总结了排放清单技术研究现状和主要进展。排放清单技术主要解决排放清单“从无到有”的问题，即如何基于合适的排放源分类体系构建排放表征模型，并对主要影响因素建模和参数化，最终建立完整的排放清单。该研究方向目前形成了一系列共性技术方法，包括基于动态过程的排放表征技术、不确定性估计、历史趋势重构、未来排放预测等清单技术方法，以及排放源处理模式、高分辨率清单技术等与大气化学模型对接的技术。共性技术方法在局地尺度和全球/区域尺度的应用面临不同数据基础和技术挑战，分别形成多源数据同化的局地排放清单技术特点，以及大尺度、长序列、多视角的全球/区域排放清单技术特点［22］。

图2-1　排放清单技术方法

图2-2展示了排放特征分析的主要技术特点。该类研究主要从排放组成、排放时变特征和排放空间分布三个方面展开，分别对应排放量、排放时间变化和排放空间分布三个维度，从整体层面研究排放强度特征及排放产生的时空范围。

图2-2　排放特征分析的主要技术特点

排放组成研究侧重分析排放总量、不确定性区间和排放部门分布，通过对不同排放清单的比较研究寻找排放清单改进方向。排放时变特征关注排放年际变化和月际变化，分析排放变化的主要驱动力和影响因素，同时关注排放小时变化，以反映排放源强度的动态活动特征。排放空间分布研究关注排放分布形态，包括排放空间化方法、排放空间分布规律。需要特别指出的是，随着高分辨率排放清单技术的发展，排放空间分布研究逐渐呈现新的研究视角和成果。例如，基于高分辨率排放强度分布与城市发展形态的关联分析，探索有助于形成低排放区的城市形态特征，为制定可持续的城市发展策略提供支持。