大气污染与防治的过去、现在及未来

大气污染危害性本质上是大气污染物对人体健康和人类生存环境的影响.文章将大气污染与防治分为物理过程、化学过程和生物过程,阐述了如何用数学方法与计算机技术描述和计算这3个过程,对其发展历程及相互关联进行了系统评述.综合论述了大气物理、大气化学、源排放清单、大气环境监测、气象场预报、空气质量预报、源解析与溯源、大气污染对人类健康的影响、大气污染控制等方面的理论、技术和方法的发展沿革、现状与存在的问题.由于大气污染与防治物理过程、化学过程、生物过程及其数学描述方法和计算原理等极为复杂又交错影响制约,文章提出了大气污染危害性识别与控制的理论框架及核心科学问题,指出动态排放源清单反演与生成、颗粒物毒性识别、化学过程数据同化、健康风险预报预警、应急来源解析、动态优化控制等方面的理论、技术、方法和标准还不成熟,是未来发展的主要方向.另外,文章指出将大气污染物毒性与健康风险直接关联,可为大气污染应急优化控制和产业结构调整、能源结构调整与重污染源布局的优化问题提供更加直接和有效的科技支撑.本文提出的理论框架及核心科学问题的实现,将为找准污染源头、实现靶向治理、促进生态文明建设的客观需要发挥基本作用.     

基于伴随方法的大气污染溯源

大气污染防治的核心是找准污染源头,厘清污染成因,实现靶向治理,提高控制效率.本文建立了全国空气质量高分辨率预报与污染控制决策支持系统(NARS,呐思系统),实现了气象与大气化学的监测、同化、预报、溯源、排放源反演和动态优化控制等大气污染闭环防控,可为大气污染防控提供一整套解决方案,其中所建立的CAMx伴随溯源模式,实现了排放源动态反演和网格化定量溯源,可快速定量追溯导致目标区域未来7天大气污染的排放源及其贡献率时空分布.针对2016年9月~2017年3月北京主城区PM_(2.5)集中污染时间段进行了排放源反演、气象场预报、空气质量预报和网格化溯源.与京津冀地区国控点监测结果进行了对比分析,结果表明污染过程、污染等级和污染物浓度预报的准确率分别为100%、88.8%和84.7%,预报值和监测值之间的相关系数为0.81.网格化溯源结果表明导致北京主城区PM_(2.5)污染的排放源基本来自于北京西南方向这一条大气污染物传输通道,北京本地、河北、天津及周边地区排放源对北京主城区PM_(2.5)浓度分别贡献了66%、29%、5%.就重污染过程而言,京津冀排放总量的19%导致了北京主城区80%的PM_(2.5)重度及以上污染,其中北京本地占京津冀排放总量的9%贡献63%、河北占京津冀排放总量的10%贡献17%.就整体污染天气而言,京津冀排放的26%导致了北京主城区80%的PM_(2.5)轻度以上污染,其中北京本地占京津冀排放总量的9%贡献61%、河北占排放总量的15%贡献18%,天津占排放总量的2%贡献1%.导致北京主城区PM_(2.5)污染的排放源主要分布在北京城区和南部区域、保定和石家庄所辖的部分区县,贡献排名前6位的区县均为北京辖区,贡献率合计为48%,前20个区县的总体贡献为73%.将动态反演排放源方法与调查排放清单相结合,应用伴随溯源模式对预报结果进行同步大气污染溯源,可为大气重污染应急控制找准控制对象,并进行损益评估,运用自然控制论,实现大气污染应急优化控制.     

大气污染优化控制理论的一些新进展

本文介绍了国内学者的最新研究成果，包括了大气污染优化控制理论在以下几个具体应用领域的进展：(1)工业污染源的优化布局。应用伴随方法计算目标函数的梯度以求解优化问题，给出了理论框架。进行了数值试验。(2)短期空气质量的动态控制。应用实际气象数据和污染源数据进行了优化控制数值模拟。(3)化学风险的预先评价与控制。应用伴随方法，对运动化学源进行风险评价。规划最佳运输路线；针对禁止化学武器公约中处理日本二战期间遗弃化学武器的有关问题。妥善选择化武销毁工厂的地址。以上优化控制问题，以气象预报模式和大气污染预报模式为基础，而以伴随方法和最优化算法为求解途径，数值试验表明理论的正确性和方法的高效率。新发展的理论和方法与数值模式和观测技术紧密结合，并且顺应了计算机速度和容量高速增长的趋势。从而具有广阔的应用前景。     

大气污染化学事故危害预测数值模拟(CDM)与验证

建立了对复杂地形上大气污染化学事故进行危害评估与预测的数值模式(CDM), 该模式可以快速预测大气污染化学事故的危害范围、危害等级、危害面积和危害纵深等, 为事故应急处置提供快速、直观和定量的决策依据。分别应用外场扩散和水槽模拟实验对CDM进行了验证。数值模拟与外场扩散实验的验证结果表明, 二者在危害范围、危害纵深和危害等级等方面均具有很好的一致性, 不同距离上剂量相对误差在1倍以内, 平均相对误差为20.6%, 剂量阈值为0.66和0.24 g?s/m³ 的危害纵深相对误差分别为-26.3%和10.2%。数值模拟与水槽模拟实验结果表明, 不论是在中性大气条件下还是在稳定大气条件下, 二者均吻合很好。     

反化学恐怖危害评估

针对恐怖分子袭击化工厂及储存库等设施,建立了复杂地形上三维大气扩散模式,模拟流场、浓度场和各种剂量场,对事故目标进行危害评估,确定危害区域和危害程度,为制定反化学恐怖预案及应急救援提供技术指标。并可用于危害性质相同的化学突发事件应急救援系统和履行《禁止化学武器公约》对遗留化学武器处理的风险评估。     

三峡移民中不稳定因素的法律思考

三峡工程建设的成败,重点在于移民安置,随着三峡工程的进展,库区经济、生产、生活秩序将发生重大调整、移民就地安置、特困企业迁移、移民政策执行程度等等都影响着三峡移民的稳定,因此,必须正确运用法律手段将不稳定因素变为积极因素,保障为三峡工程作出重大牺牲的百万移民的利益,保证三峡工程的顺利进行。