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环保科技创新助力污染防治攻坚战

   日期:2019-08-27     来源:中国情况报    浏览:5    评论:0    

  气候变更与可持续生长

  中国迷信院院士 秦大年夜河

  气候体系包含5个圈层,即大年夜气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈。气候体系与情况关系密切,保护情况就等于保护气候体系。2015年12月12日巴黎气候大年夜会杀青人类汗青上第一个全球减排协定《巴黎协定》,提出到本世纪末要把全球气温升幅控制在2℃以内,并向1.5℃的目标尽力。

  结合国当局间气候变更专门委员会(IPCC)是由结合国世界气候组织和迷信家集团构成,IPCC成立以来,共停止了5次评价申报,第六次评价正在停止中。2014年11月在丹麦首都哥本哈根发布的IPCC第五次评价申报的《综合申报》给出了3个结论。一是人类对气候体系的影响是明显的,指人类临盆生活排放的各类气体对气候形成的污染。二是人类对气候的搅扰越大年夜,面对的风险就越高,遭到的影响也加倍广泛和弗成逆。三是可以采取办法限制气候变更,建立一个加倍繁华、可持续的将来。

  五大年夜圈层的变更就是气候的变更,不论是从空间标准看(全球标准、半球标准、洋盆标准),照样从时间标准看(1750年以来),气候变暖的趋势都没有变更。

  在大年夜气圈方面,IPCC第五次评价申报《综合申报》指出,之前的3个持续十年暖于1850年以来的任何一个十年,我们信赖2011年-2020年还会保持这个程度,乃至更高。

  2019年3月28日,世界气候组织(WMO)发布题为《WMO 2018年全球气候状况声明》,指出全球变暖仍在加快,创记载的温室气体浓度将全球温度推向愈来愈风险的程度,气候变更的社会经济影响正在加重。2017岁终,全球二氧化碳浓度为405.5ppm,是工业化前的146%,是之前80万年以来的最高值,能够是之前400万年以来的最高值。2018年,全球均匀气温比1850-1900年高了0.99℃,这是有记载以来第4个暖和的年份,仅次于产生了超等厄尔尼诺的2015年、2016年和2017年。2018年春夏,欧洲广泛遭受异常酷热和干旱。世界气候组织认为,极端气象频发与温室气体排放招致的气候变更有关。

  再来看水圈,1993年-2018年,全球海平面的上升速度在加快,陆地接收了温室气体捕获的90%以上能量,2018年是陆地热含量达有记录以来最高值年,陆地生态体系遭到巨大年夜影响。

  在冰冻圈方面,2018年北极海冰范围远低于均匀值,最低值是9月中旬,低到545万平方千米,比均匀程度低28%。北极海冰的总面积增添了2/3,冰量大年夜大年夜增添,美国冰雪数据中间的学者提出了“逝世亡旋涡”这个词,即海冰覆盖范围正在呈螺旋状下滑,一旦超出临界点便无可挽回。

  那么,形成以上景象的缘由是甚么?温室效应起了很重要的感化。最新全球温度记录显示地球大年夜气所积聚的碳正在破坏气候体系稳定性,碳排放速度超出迷信界预期。根据温室效应形成的缘由看,我们做了一个预算,1750年-2011年时代,化石燃料和水泥临盆释放到大年夜气中的二氧化碳排放量为375GtC。2011年,中国国际临盆总值约占全球10%,然则一次动力花费总量达到了34.8亿吨标准煤,约占全球动力花费总量的20%。不过我们的碳排放在2014年以后有所增添。

  将来,21世纪末及厥后全球变暖取决于二氧化碳累计排放,假设把1861-1880年以来的工资二氧化碳积累排放控制在1000GtC,人类有66%的能够在2100年将温升控制在2℃(相对1861-1880年)以内;同时,推敲到短折命周期的温室气体和其他化合物的影响,我们还须要把1000GtC降到790GtC。然则,到2018年(从1870年起计),人类已累计排放了585GtC,我们到2040年怎样办?这是摆在全人类眼前的严重年夜课题。

  2019年8月8日,IPCC发布了《气候变更与陆地》特别申报,指出陆地是人类赖以生计的支柱,供给粮食、海水、林产品、生态体系办事。今朝面对的压力很大年夜,大年夜约1/3的陆地有不合程度的退步。另外,农业用地增长和造林也是气候变更的重要驱动之一。

  第五次评价有一个特点,就是请求融合多学科和跨学科交叉,同时要整合气候变更分析,以处理成绩为导向,环绕若何完玉成球气温升幅控制在1.5℃的目标,和结合国2030年可持续生长目标。1.5℃的目标和2℃之间的差别异常大年夜,比如说热浪事宜,假设差0.5℃,次数和强度要增长2.5倍,还会形成海平面上升的差别,珊瑚生态体系也会遭到影响。

  我们不只要关怀迷信成绩,还要关怀管理成绩、社会成绩,和气候变更对人类的安然、生计、文明、抵触和移平易近之间的相互感化。我们应当保持低碳生长、绿色生长,践行可持续生长的理念,合营采取行动应对气候变更。

  完成煤炭开采与矿区生态安然调和生长

  中国工程院院士 王双明

  在我国,煤炭的主体动力地位在短期内是难以改变的。我国动力资本禀赋是缺油少气相对富煤,2016年公布了国度煤炭资本储量情况,根据这个材料及按照如今的范围,石油可以保持17.5年的时间。天然气残剩可采5.4万亿立方米,可保持39年的时间,煤炭量查明15980亿吨,可保持160年。我国动力花费构造以煤为主体,经久未变。1978年-2017年,煤炭花费占比均匀降低仅0.25%,2018年煤炭花费占比降低1.2%,但发卖量增长了1%。2018年油气的花费占18.9%,对外依存度达到71%。可以假想一下,每年有这么多要靠出口,对国度安然隐患会产生严重年夜影响。

  在燃煤发电方面,低本钱超低排放技巧取得冲破。比如,三河电厂改革后,4台机组的排放远远低于燃气发电机组的大年夜气污染物排放标准,并且发电本钱仅为天然气发电本钱的1/2。

  在煤制油技巧方面,煤直接液化完成了范围化工业临盆。2016年12月,神华宁煤集团年400万吨煤炭直接液化项目在宁夏开工扶植。从煤制油来看,油品德量高,应用范畴广,可以用于航空范畴喷气燃料、航天范畴火箭石油等。煤炭直接制油的油品在喷气燃料完成初次试飞并取得美满成功,标记住中国在煤基燃料研究范畴曾经进出世界抢先程度。并且直接液化油品能有效降低城市空气污染。

  综上所述,关于我国的煤炭生长,可以得出如许的结论:资本总量相对丰富,加工应用技巧成熟,绿色低碳,煤炭资本经济安然、干净高效、储运便利,主动权可牢牢控制在本身手里。

  中国工程院有50多名动力方面的院士和100多名动力方面的专家停止了研究,提出了推动动力临盆和花费革命计谋研究三步走的理念。2020年之前是动力构造优化期,到2030年是动力变革期,煤炭花费占比将达到50%以上。到2050年是澳门现场百家乐定型期,这时候辰煤炭依然是我国动力资本的老大年夜,这个地位是改变不了的。

  全球煤炭花费今朝尚处转型上升通道,煤炭花费峰值大年夜概在2040年才能出现。美国动力生长重点是页岩气,我们对煤的留意力不要分散,要做好煤炭这篇文章,煤炭作为我国重要动力的地位和感化是难以改变的。

  开辟西部煤炭是保证国度动力安然的严重年夜需求。煤炭资本是西多东少,东部趋于干涸,西南地区的云贵川三省本身管本身。鄂尔多斯盆地有2.5万亿吨,对保证煤炭安然有重要感化。从煤炭资本来看,山清水秀的处所煤炭资本就很少,资本富集区主如果位于戈壁黄土广覆盖区。煤炭大年夜量开采今后轻易出现地表开裂塌陷,地表植被受损,草本退步,乔木枯逝世。我们对开采两年、5年、10年的地区停止了比较,煤炭开采今后在第二年度地表泥土的影响最明显,到第5年会取得初步改良,第10年取得明显改良,然则依然达不到被开采之前的状况。

  西部煤炭开辟和生态情况保护抵触尖利。保证国度动力安然必须开辟西部煤炭,煤炭开采必定产生采动伤害,若何完成煤炭开辟与生态情况保护协同推动是关键。

  对此,我们提出了一个理念,以煤水空间组合特点研究为基本,以采动地质条件变更分区为门路,以减损地质工程为支撑,以防止隔水岩组破坏为目标,以保护生态水位为核心,完成采煤与生态情况保护调和生长。研究煤水空间组合特点,就要研究含水层、隔水层、土层厚度变更大年夜,地形坡向与岩层产状相反,隔水岩组整体呈锲状体。随着厚度的增长,生态保护的感化也愈来愈强。这是采空区和没有开采地区地质的变更特点,从土上可以看出,隔水层在没有扰动的情况下是愈来愈小,在采空区达到这个地位今后,隔水层就被破坏掉落。

  经过过程这些提醒了如许一个变更规律,按采动隔水性变更分区,可以分为隔水性稳定区、隔水性变更区、隔水性伤害区、隔水性无水区,如今不管采取哪一种采动方法,隔水层都邑被破坏。针对这些地质类型,提出了一个绿色开采的理念,即减沉、减损、保水、防崩。稳定区采取减沉开采,大年夜型特大年夜型矿井采取综采或综采放顶的方法,可以完成高产高效,防控水位上升。变更区采取减损开采,经过过程分层限高或隔水层工程加固,防控隔水降低。伤害区采取保水开采,富水区充填开采,防止伤害。无水区是防崩塌开采。

  经过过程工程实际,大年夜型煤矿限高分层开采,中小型煤矿停止部分充填开采,这两个都取得了比较好的实际后果,取得了幻想的成果。

  开辟西部煤炭是保证国度动力安然的严重年夜需求,完成煤炭开采与矿区生态安然调和生长,是我国西部煤炭资本开辟必须破解的严重年夜迷信成绩。西部水资本匮乏,生态情况脆弱,煤炭开采必须做到生态情况保护优先,隔水岩组保护是生态情况保护的基本,生态水位保护是生态情况保护的核心。以开采地质条件分区为手段,以保护生态水位为核心的采煤保水技巧,可以完成对生态情况的优胜保护。

  蓝天保卫战:过程与展望

  中国工程院院士 贺克斌

  我分3个方面停止申报。

  一,管理过程。

  说到蓝天保卫战,有两个大年夜确当局行动,一是“大年夜气十条”,二是蓝天保卫战三年行动筹划。可以看到,这6年多的时间我们做了大年夜量的任务,包含工业污染管理、家当构造调剂、动力构造优化、灵活车兼顾、面源管理等。

  可以看到一些典范的例子,比如煤电超低排放,从20世纪70年代的技巧水准,经过几十年的生长,今朝二氧化硫随着技巧的推动曾经达到了全球最严格的标准。2016年开端,昔时全国49%的火电完成超低排放改革,2017年累计到了71%,2018年累计达到了80%,2020年完成百分之百,可以有序达到目标。

  在非电工业超低排放范畴,比如钢铁、水泥,技巧目标也曾经达到了国际水准技巧支撑的体系。灵活车从2000年前后的国一开端如今曾经到了国六,氮氧化物从国一到国五,排放目标曾经异常低了,如今进入到国六,在排放目标上与美国、日本、欧洲可以比较,有一些目标乃至更低。

  从减排后果可以看到,全国污染物的排放总量敏捷降低。仅2013年到2017年,二氧化硫减排约60%,PM2.5减排约33%,长三角、珠三角也是类似的生长态势。全国三大年夜区污染物浓度均匀降低30%-40%,卫星反演上可以看到东部地区6年时间降低了38%。

  从2013年到2018年的卫星图形可以看到,污染物经过过程减排后,重要大年夜气污染物排放量明显降低。比来6年时间,二氧化硫是异常典范的例子。2006年之前排放量快速上升,随着总量控制和雾霾管理,二氧化硫排放量急剧降低。2017年火电的二氧化硫排放量是1991年的1/7。美国宇航局卫星显示,中国和印度的二氧化硫排放情况比较,中国在这些年中二氧化硫降低异常明显,印度上升异常明显。在1993年,中国逾越美国成为当时世界上排放二氧化硫最多的国度。而在2016年,印度曾经逾越中国,成为二氧化硫排放第一大年夜国。

  同时,在酸雨管理上也有明显的进步,如今酸雨面积在国土面积的5%以下。之前6年中,重污染明显减缓,京津冀地区13个城市PM2.5污染明显改良,这个趋势也取得了老庶平易近的承认。

  二,动因分析。

  内因是排放,外因是气候。关于排放,在之前几十年中,我们经历了污染物快速增长和逐步降低的过程。经过过程对京津冀及周边28个城市的排放分布、排放特点,和28个城市构成的京津冀地区不雅测信息的大年夜量分析,活着界范围内构成了最集中的卫星和空中移动的综合分析,把国际重要单位和国表里的优势集中起来构成成果,将来的预告程度有了明显的晋升。

  当我们前面取得了一些成就以后,有人提出了质疑。是否是气候条件变好了,形成这几年的后果,其实不用定是节能减排。以北京为例,5年的变更气候供献在12%,2017和2018这两年的变更气候供献也小于30%,主如果北京的减排和周边地区减排的成果,这些减排一直保持在70%-90%的供献,都是靠人做到的。

  有人讲是否是由于经济放缓了,才有如许的成就?答案能否定的。假设没有减排,在经济中高速持续生长的情况下,污染物排放的情况不容乐不雅。由于这些年采取了办法,大年夜部分污染物出现了降低的趋势,如许至少稳住了增量,是以,大年夜量的减排任务是核心。

  PM2.5减排改良幅度为40%,个中,末尾减排约占40%,家当构造调剂约占17%,动力构造调剂约占20%。我们常常说“双散”的管理在终究完成义务上发挥了异常重要的感化。供献最大年夜的是燃煤锅炉整治、工业晋升改革等。“狼籍污”企业和散煤管理从2016年开端发力,2017年到2018年见效,重要集中在京津冀地区。

  三,将来展望。

  管理过程是明显的,科技支撑是实其实在的,这是最关键的供献,外面有很强的科技在支撑着我们的任务。如今很多处所都在晒蓝天,有人乃至讲大年夜气的成绩根本上就如许了,国度是有办法的。我如今给大年夜家说一下将来展望,还远远没有到庆功的时辰,将来的路还很长。

  我们以PM2.5的状况来看,全国338个城市的均匀浓度,2017年的数据是43微克/立方米,美国重要城市2016年的均匀值是7.8,欧洲是15阁下。2018年我们进步到了39,然则和欧美国度比拟照样有明显的差距,现行国度标准我们是35,还有很多城市没有达到。美国如今达到了10,欧洲达到15,个中还有很大年夜的差距。从臭氧也能够看到,特别是8小时的均匀数据曾经明显高于美国、日本、欧洲的数值,所以PM2.5还要大年夜幅度降低,这是大年夜气面对的两个最明显的挑衅。

  根本成绩照样空中的排放,以2016年和2017年的数据来看,根据美国、中国、欧盟来停止比较,由于这3个国度和地区的面积体量接近。五大年夜污染物的排放量,中国事欧盟、美国之和的两倍到5倍。美国的排放量集中在器械海岸,中国的排放量集中在东部。假设按照每平方千米的强度来看,我们比5倍还要高。假设再集中在京津冀地区会更高一些,所以减排是硬事理,照样要持续减排。

  减排要构成必定的协同,大年夜量的迷信证明我们要协同停止。2016年到2017年可以看到,二氧化硫的排放量有所增添,氮氧化物也有所增添。和其他污染物比拟,VOC要合营氮氧化物的增添,所以它们的协同减排力度是将来最重要的挑衅。从2010年到2017年这7年时间中,重要的氮氧化物降低是靠火电厂的超低排放,降低的幅度总是不睬想。VOC有上升的身分,降低的仅仅是在平易近用和工业里做了一些任务。但降低的量太少,增长的量多,构成了略有净增的局面,将来这方面是要停止破局。

  VOC排放有一些处所是收窄的,但有一些方面在大年夜量增长。假设分析它对臭氧生成潜力最大年夜的这30种重要的VOC物种,可以看到供献最大年夜的隐患还在。烯烃、芳喷鼻烃是重要物种。假设把芳喷鼻烃伶仃拿出来,从1990年开端,从38涨到了99。2010年以后我们有了一些管理办法,照样涨得快减得少。如今要拿到减排量,把中高速社会经济生长产生的增量,拿掉落一部分存量,才能构成所谓的减排量。这个过程是异常辛苦的,所以在其他污染物上完成是异常难的。

  VOC不只是臭氧的条件物,照样PM2.5的条件物,愈来愈多的证据证明,秋夏季PM2.5高是由于无机物的成分和VOC接洽关系。可以看到它的供献从1990年占21%曾经到了今朝的64%。如今把这两个合起来,看臭氧和二次无机气溶胶,将来须要停止重点的研究和控制。看看它是从甚么行业来的,都有甚么样的管理办法。

  将来会怎样样?将离开底甚么时辰能把情况管理好?

  第一步是打赢蓝天保卫战。至少要达到现行的国度标准。如今看到的国度标准从“十三五”开端算起,将近要用15年的时间。珠三角会短一年,京津冀要到2035年才能够完成,所以还有很长的路。

  将来不只仅是盯着VOC和臭氧,蓝天保卫战里PM2.5和臭氧协同作战管理,治霾与低碳生长协同。同时还签了一批国际条约,比如国际汞条约等,这些都长短惯例大年夜气污染物,会成为将来蓝天保卫战里愈来愈重要的义务。要把这些做好,就要持续晋升大年夜气复合污染防治迷信技巧程度,情况任务者责无旁贷。

  应用地球大年夜数据办事可持续生长目标完成

  中国迷信院院士 郭华东

  我讲3方面内容。

  第一,从迷信大年夜数据到地球大年夜数据。

  近年来我们一向在做迷信大年夜数据的概念研究。大年夜数据时代的到来把地球数据研究推向了一个新的高度,构成了新一代数据平台。

  我在国际科技数据委员会(CODATA)做了几年的主席。2014年我们召开了一个会议,就是CODATA大年夜数据与迷信发明。不只是CODATA,还有其他的国际组织结合在一路,大年夜家都深刻熟悉到大年夜数据确切能为迷信发明带来新的器械。会议有几个产出,个中一个产出就是提出了大年夜数据办事国际迷信筹划的声明,这个声明有7项建议和4项行动纲领。可以概括为大年夜数据、大年夜迷信、大年夜发明。另外,在CODATA成立45周年时也杀青了共鸣,大年夜数据本身能带来迷信办法的创新,可以或许让它持续走向迷信发明的途径,数据密集型迷信与发明将成为终究和最美丽的一个偏向。

  迷信大年夜数据和很多的数据有不合的特点,包含外部特点和外部特点。数据、数据体、数据速度可以分析外部特点,从它的高度计算复杂性、弗成反复性、不肯定性、高维特点来阐述外部特点。2013年之前我们做大年夜数据分析的时辰,印度在国际上比我们做得要活泼,但后来不一样了。国度将大年夜数据列为国度计谋,促进大年夜数据生长行动纲领文件特别提出了构建大年夜数据国度严重年夜基本举措措施、生长迷信大年夜数据应用办事中间等外容。

  大年夜数据为迷信研究带来了新的办法论,大年夜数据正在催生人们用全新的形式完成迷信发明,地球大年夜数据正在成为熟悉地球的新钥匙。

  第二,地球大年夜数据迷信工程专项。

  按照国务院第105次常务会议精力,中国迷信院设立了地球大年夜数据迷信工程,用更高项目和成果的支撑构成一个数字地球迷信平台。成果有几个走向:一是办事决定计划支撑;二是办事迷信发明;三是实施技巧创新;四是实施知识传播。专项要建立一个国际地球大年夜数据迷信中间,有3个核心的构成:一是地球大年夜数据的基本举措措施;二是地球大年夜数据学科驱动平台;三是办事当局高层的决定计划支撑体系,这是目标和偏向。

  第三,地球大年夜数据促进可持续生长。

  结合国的可持续生长目标之一就是要完玉成球的大年夜数据生长,让结合国的成员国和好处相干方协同协作,用可持续的方法来停止临盆和花费,让人和天然完成调和相处。为完成这个目标,经过经久的研究提出了17个大年夜目标、169个详详目标,同时还有230多个目标。这些目标和目标完成起来要用15年的时间。放眼看全球,这17个目标外面可以分为20多个目标。一是有办法、稀有据;二是有办法、有数据;三是有数据、无办法。193个成员国怎样做是最大年夜的挑衅。如今是数据缺掉、技巧办法缺掉,所以结合国提出来一个技巧促进机制,目标就是用技巧来带动、驱动、支撑完成这些任务。

  2015年9月结合国大年夜会经过过程了这个驱动机制,机制有3个平台:一是跨范畴小组;二是平台技巧创新会议;三是网上平台。

  我们曾经做了一些任务,17个目标全部做了一些分化。在迷信分析基本之上有六大年夜目标,分红3个标准来做:一是全球标准;二是“一带一路”标准;三是国度标准。比如,我们研究发明,中亚五国的地表水变更全体上是增添的趋势。还研究分析了“一带一路”1500个城市的变更、“一带一路”国度气候变更中灾害的目标监测与分析、中国远洋典范的养分化评价,和应用数字大年夜数据办事全球生物的退步等成绩。

  应用地球大年夜数据促进可持续生长,这是中国为结合国目标做出的巨大年夜供献,我们应当一路向前推动。

  (记者刘蔚、宋杨整顿,未经核阅,标题为编者所加)

 
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