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技术贴:《2014-2015环境科学技术学科发展报告(大气环境)》

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中国环境科学学会发布大气环境领域权威进展报告

——《2014-2015环境科学技术学科发展报告(大气环境)》

2016.5

 

2016年5月7日,中国环境科学学会《2014-2015环境科学技术学科发展报告(大气环境)》图书发布仪式在京举行,中国环境科学学会副理事长兼秘书长任官平先生与报告首席科学家浙江大学高翔教授共同启动仪式。

这本报告是一本为大气领域科技工作者和社会各界提供系统性参考的权威工具书,全面综述和分析评述了“十二五”期间我国大气环境领域的科学研究、技术研发及管理实践进展,前后历时两年,在梳理和回顾大量科研文献和统计数据基础上凝练而成,内容包括一个综合报告作为总论,以及五个重点子领域的专题报告,即“大气环境基础研究”、“大气环境监测技术”、“大气环境与健康”、“大气污染治理技术”和“大气环境质量管理技术与实践”. 

报告执笔人均为大气环境领域资深科学家,编写团队由高翔教授领衔,主要成员包括北京大学邵敏教授、中科院合肥物质科学研究院刘建国研究员、复旦大学阚海东教授和清华大学王书肖教授。


近年来,我国的大气环境污染问题成为国内国际关注的热点和焦点,大气环境治理深刻关系到国计民生,国内学者取得了许多重要进展和成果,学科得到长足的发展。

任官平先生指出,学科发展研究及报告编写作为中国环境科学学会一项长期和基础性工作,对引领学科发展具有重要意义,本次报告编写聚焦于大气环境这一焦点领域,充分结合我国目前严峻的大气环境污染问题、社会各界对大气环境学科知识体系不了解等具体需求,深入浅出地描绘了学科发展现状和发展趋势。

高翔教授表示,“大气环境科学技术学科发展研究及本书出版,让我们对当前的学科研究范围、研究重点、研究手段、学科进展及发展趋势等有了更深的认识。当前,大气环境学科研究范围正从自然科学、工程与技术科学不断向与社会学融合的跨学科领域拓展;研究重点从支撑污染物总量控制逐步向全面支撑环境质量改善转变;研究手段从传统技术方法向大力发展交叉学科促进技术创新转变,现代信息技术、生物技术、新能源技术、新材料和先进制造技术等的融合发展为大气环境科学技术创新创造了新的机遇。”

“通过我们的研究,归纳起来,大气环境学科进展主要体现在五个方面”,高翔教授总结说,“一是大气污染的来源成因和传输规律研究成果在一定程度上揭示了我国区域性污染的特征和成因,为有效管控提供了科学依据。二是大气污染健康评估结果为我国促进政府环境健康管理和加强公众环保意识提供了数据支持。三是初步形成了满足常规监测业务需求的大气环境监测技术体系,支撑了我国“十二五”空气质量新标准的实施。四是多项大气污染治理关键共性技术实现了突破,支持了各重点行业大气污染物排放标准的制修订和实施,减少了主要大气污染物的排放。五是提高了空气质量管理决策支撑技术水平,为解决PM2.5、O3等多个大气环境问题提供科学控制规划。”

另外,高翔教授强调,“在总结学科各方向进展及存在不足的基础上,结合我国大气污染防治要求和形势,报告提出了今后5-10年具有前瞻性的技术研究方向。即通过深化大气污染的成因机制及其健康影响等基础研究,突破大气污染精细化监测预警、重点污染源全过程控制、空气质量改善管理支持等核心技术,加快构建我国国情的大气污染防治技术体系。”

高翔教授对报告研究成果做了概括总结,作为导读为读者呈现:

1. 在大气环境基础研究方面,我国研究者通过外场观测、实验室模拟和数值模型等方法对大气环境的物理过程、化学过程等进行了多角度多层次的研究,其中较为关注的问题主要包括:大气复合污染的来源研究、大气环境的氧化过程和污染成因以及大气污染的传输输送等。通过研究,初步认清了我国京津冀、长三角和珠三角等三大城市群区域大气细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)污染的状况和特征,解析了大气PM2.5和O3的来源,定量分析了PM2.5及化学组成对大气能见度的影响,初步量化了二次细颗粒物和O3与前体物的非线性关系。这些研究成果支撑了当前对我国严重雾霾形成的基本认识,认清了京津冀及其他地区雾霾的主要成因是不利气象条件下的大气复合污染,气象和污染的共同作用导致区域性雾霾快速地恶化和蔓延。

2. 在大气环境监测技术方面,PM2.5、O3、VOCs等污染物监测技术和设备取得了显著进展,如恶臭自动在线监测预警仪器、大气细颗粒物化学成分在线监测设备、大气细粒子与臭氧时空探测激光雷达系统、环境大气中细粒子监测设备等实现了产业化,部分高端科研仪器如气溶胶雷达、单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪等也开始得到应用,初步形成了满足常规监测业务需求的技术体系,支撑了我国“十二五”空气质量新标准的实施。

3. 在大气污染与健康方面,我国的研究起步较晚,近年来正在逐步加强大气污染对人体健康影响的研究,在大气污染毒理学和流行病学研究方法、理论和成果上均有显著的进步。针对不同的健康效应(急性健康效应、慢性健康效应和干预效应),已初步获得了一批有价值的结果。大气PM2.5对心肺系统、免疫系统、代谢系统甚至皮肤和中枢神经系统等的毒性研究得到了较大发展;大气污染流行病学研究从生态学研究发展到回顾性队列研究,对大气污染与健康危害之间因果关系的论证力度也越来越强,对大气污染的人体致病机制认识越来越深入。

4. 在大气污染治理技术方面,针对工业源、移动源、面源等主要大气污染源,我国正经历从末端污染控制为主向全过程污染治理转变,从单一污染物排放控制向多种污染物系统协同控制转变,从污染物达标排放向深度治理实现超低排放转变,正逐步构建源头削减-过程控制-末端治理的全过程大气污染治理技术体系。如燃煤电站污染治理已实现多种烟气污染物的超低排放,甚至优于我国燃气发电机组排放限值要求,扭转了传统“燃煤=污染”的观念,推动了煤炭集中清洁高效利用技术的发展;机动车污染治理方面已形成满足国四排放标准的成套后处理技术与装备,并在国产柴油车上实现了规模化应用,有效支撑了全国范围内柴油车国四标准实施。整体上,初步构建了具备国际竞争力的大气环保技术装备供应体系,部分关键共性技术达到国际先进水平,为我国实施大气环保装备“走出去”战略提供了支持。

5. 在大气环境质量管理技术与实践方面,在多尺度高分辨率动态排放清单、天地空相结合的立体观测、大气污染预报预警与过程分析、大气污染多维效应综合评估、大气污染控制成本效益分析和决策支持等多项技术都取得了较大进步,建立了我国主要大气污染物总量减排管理体系,并正在逐步由总量减排向空气质量达标管理及风险防控的模式发展。在珠三角建成了我国第一个联防联控技术示范区和支撑技术平台;同时SO2和NOX总量减排管理技术体系研究,以及主要污染物环境基准和健康风险的预研究,支撑了《环境空气质量标准(GB3095-2012)》修订和国家相关总量减排计划等的实施。此外,我国自主开发的大气污染源排放清单技术及大气化学模式等广泛应用于国家和重点区域大气污染防治工作,为多项国家政策、技术文件颁布实施和业务平台运行提供了关键科技支撑。典型大气污染防治技术应用案例已形成《大气污染防治先进技术汇编》、《工业烟气(脱硫、脱硝、除尘)污染防治可行技术案例汇编》等,推动了一批先进适用的技术和产品的示范应用及产业化。

6. 与欧美发达国家相比,研究发现“十二五”期间我国在过去5年间发表的SCI论文数呈逐年上升趋势,进一步对比发现国内各主要研究机构的SCI论文篇均影响因子与国外先进水平仍存在一定差距。可以说,与欧美发达国家相比,近年来我国大气环境学科研究已实现显著进步,但总体上仍处于落后阶段,仅有部分研究领域已达到或接近国际先进水平。

7. 当前我国大气环境整体恶化趋势尚未得到根本遏制,大气环境质量总体上进入了以多污染物共存、多污染源叠加、多尺度关联、多过程耦合、多介质影响为特征的复合型大气污染阶段。以PM2.5和O3为代表的大气复合污染仍呈现恶化的趋势,特别是在气象条件不利时大气重污染已成新常态,对人民群众生产生活和身心健康造成了较大影响;已经完成或正在进行的相关研究尚不足以全面支撑新形势下我国环境空气质量持续改善和生态文明建设的需求,亟需构建适合国情的大气复合污染防治新理论、新方法和新技术,以基础研究的重大突破引领防治技术研发的方向,以坚实的科技体系支撑大气污染综合治理和大气环境管理决策能力的提升。因此,在未来相当长一段时期内,我国大气环境科学技术发展面临的主要难点和挑战包括:(1)如何在经济发展的新常态下,实现大气污染排放量的最小化和控制途径的最优化,特别是实现季节性散煤污染的有效治理;(2)如何加快扭转污染恶化趋势、消除重污染天气,并实现重点区域及全国空气质量的长效改善;(3)如何实施有效环境监控,提升大气污染防控措施的有效性及公众健康保障能力;(4)如何构建中国特色的大气污染综合防控技术体系,支撑我国大气污染问题的根本解决。

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