2020年6月16-29日,环境科学与工程学院正式启动了三项国家重点研发计划项目,分别是由胡建信、陆克定和李少萌三位教授牵头承担的“公约受控卤代烃减排成效评估和预测预警研究”、“区域空气质量的调控原理与技术途径”和“大气污染航空测量关键技术与示范平台”。
三个研究项目旨在研究全球环境治理中与消耗臭氧层及气候变化相关的卤代烃、发展大气污染航空测量关键技术和集成大气专项研究成果集成;三个项目研究内容与当前解决国家和国际环境问题需求紧密结合。
会议采用视频会议进行。生态环境部科技与财务司、大气环境司、科技部21世纪议程管理中心、北京大学和项目下设课题承担单位等相关领导出席了会议。超过10人次院士、30人次教授(研究员)作为评审专家和近30个项目参与单位数百研究人员先后参与了三个项目启动会和实施方案论证。
三位项目负责人分别代表研究项目进行了实施方案汇报,实施方案审议专家组成员依次听取了汇报,审阅了实施方案等材料,认为项目技术路线和实施方案可行、研究目标明确、研究内容充实,指标具有可考核性,一致同意通过论证。
此次项目实施方案论证会的顺利召开,为项目的后续实施奠定了良好的基础。
延伸阅读:
“公约受控卤代烃减排成效评估和预测预警研究”简介
“区域空气质量的调控原理与技术途径”简介
“大气污染航空测量关键技术与示范平台”简介
国家重点研发计划项目“公约受控卤代烃减排成效评估和预测预警研究”简介
2013年习近平主席访问美国,与当时的美国奥巴马总统达成推动全球减排氢氟碳化物(HFCs)的协议,2016年10月全球达成减排HFCs的《蒙特利尔议定书(基加利修正案)》,按照相关科学评估报告,实现修正案目标可以避免全球约0.4℃升温;而中国将是实现上述目标最大的贡献者,也将在科学和技术方面为这一全球环境治理作出重大贡献。
中国公约受控卤代烃如消耗臭氧层物质(ODS)的生产和消费量占全球50%以上,消费量也位列全球第一;2018年,中国的ODS和HFCs年产量超过10亿吨二氧化碳当量。努力实现臭氧层的恢复,同时避免保护臭氧层过程带来气候变化问题,是当今世界各国和社会各界关注的重大环境问题,涉及政治、经济、技术和外交等诸多方面。因此,研究受控卤代烃排放、归趋和减排技术是当前国家的重大战略需求,是实施全球治理的重要基础之一;是正确认识其气候效应、评估履约成效和规划未来行动计划的需要。
项目研究目标与内容及预期成果概述如下:
(1)通过项目构建受控卤代烃消费行业分类体系,研究基于物质流的排放清单方法学,建立中国1990-2050年动态网格化排放清单,分析排放量时空分布特征及排放量较大的关键物质、关键消费行业及其关键排放环节,提出排放管控措施。
(2)获得的13种受控卤代烃(CFC-11、CFC-12、CFC-113、四氯化碳、HCFC-141b、HCFC-142b、HCFC-22、HFC-134a、HFC-32、HFC-23、HFC-125、HFC-143a、HFC-152a)在线监测技术和采样-分析技术,并在背景站和移动车观测实际成功应用。研制不少于8种重点受控物质的环境大气浓度范围的一级标气,掌握其与国际权威标准尺度的差异。
(3)获得中国大气中受控卤代烃大气浓度水平,评估重点受控物质履约减排成效,结合自下而上排放清单和监测浓度数据自上而下反演排放量建立预测预警方法和模型;依据中国及其周边可能的排放和气象条件制定中长期常规监测计划。
(4)针对中国温室气体HFC-23减排的现实要求和焚烧技术面临的成本和环保压力,开发适合工业化的HFC-23资源化利用路线。通过构建合适的F/Cl交换催化体系,在温和条件下促进三氟甲烷中稳定的C-F键的活化,实现HFC-23 与氯代烃的F/Cl交换,将HFC-23转化为具有规模化应用价值的含氟化学品。同时通过催化剂失活机理的研究,完善催化剂设计,提升催化剂的稳定性,开发催化剂再生技术,达到工业化应用的要求。为HFC-23以及其他含氟温室气体减排提供可持续的技术解决方案。
早在1992年北京大学环境科学与工程学院唐孝炎院士牵头编制了发展中国家第一个《逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案》,张世秋和胡建信等教授从不同的学科领域参与大量了国际公约相关决策支持工作和国家相关政策和行业淘汰计划编制工作。学院具有近30年研究受控卤代烃的生产、消费和排放变化的经验,开展大气ODS背景浓度连续观测十余年,项目研究团队拥有国内最先进和最全面的大气环境和污染源监测、样品采集和分析手段,可进行城市和背景点多点位、多学科、多层次、大规模、高强度的综合观测和长期观测,并进行实验室分析和数值模式模拟。现场观测、实验室分析和模式计算手段等均处于国内领先水平,部分处于国际先进水平。
项目的实施有助于掌握受控卤代烃的排放现状和发展规律,为履约谈判提供支持,预测预警方法将在未来及时评估履约成效和识别风险,并针对发现的问题采取控制措施;针对HFC-23资源化转化的研究可为解决其排放问题寻求可持续的解决方案,降低履约风险。因此,本项目不仅具有重大的社会和环境效益,还具有巨大的经济效益。
国家重点研发计划项目“区域空气质量的调控原理与技术途径”简介
我国大气污染防治已进入到攻坚阶段,大气环境保护科技发展面临保护公众健康和应对全球气候变化的双重压力,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防治和大气环境管理决策能力的提升。因此,国家重点研发计划“大气污染成因与控制技术研究”专项围绕雾霾和光化学烟雾形成机制、大气污染对人群健康的影响、监测预报预警技术、污染源全过程控制技术、空气质量改善管理支持技术、大气污染联防联控技术示范等六大任务方向部署了系列研究项目,取得了丰硕的研究成果。项目针对专项已有研究成果开展集成创新,建立针对重大问题的闭合研究方法学,建立多角度理论分析和不同技术相互印证的技术路线,系统评估专项的理论创新和技术突破,提炼标志性成果;建立国内和国际合作研究的数据共享机制,选择典型污染过程,建立精细化多参数闭合研究数据库,实现全方位数据共享,开展专项核心科学问题和关键技术的比较和集成研究;建立技术竞争力量化评估方法,系统评估专项核心技术的国际位势,鉴别专项研发技术的薄弱环节,提出未来大气污染防治科技的发展方向。
项目研究目标与内容及预期成果概述如下:
(1)集成区域空气质量动态调控原理与方法。开展大气复合污染形成机制与效应的国际评估;建立污染来源成因综合诊断的归一化方法,选择典型污染过程开展综合性对比研究,提出普适性大气污染形成机制的中国方案;提出符合中国人群特点的大气污染物暴露-反应关系,并提出相关致病机制和生物标志。
(2)集成大气污染监测预警预报技术体系。开展多尺度、多平台、多技术监测手段和多模式系统的对比研究;构建集污染演变表征、污染来源反演和污染成因诊断为一体的立体监测预警技术体系,开展技术集成和校验研究;开展十大城市群监测预警预报系统的对比研究,提出我国中长期大气污染精细化立体监测和数值预警预报系统建设方案。
(3)集成污染源全过程控制技术体系。系统梳理源头减排、过程控制、末端治理等研究成果,评估多污染物协同控制技术核心竞争力,开展薄弱环节强化研究;构建涵盖重点行业、移动源和VOCs排放等全过程多污染物协同治理成套技术,提出非电行业超低排放等技术体系与规范; 构建污染源全过程治理技术的产业化机制。
(4)集成大气污染全过程调控与监管技术体系。研究环境管理制度、标准和政策与空气质量改善目标的定量关系,构建管理决策全过程评估与监管的技术体系;建立以排污许可证为核心的污染源管理制度,提出相应技术标准、经济和产业政策,构建空气质量目标引导的总量控制技术体系;研究四大结构调整的污染减排潜力,提出中长期空气质量改善路线图。
(5)集成区域大气复合污染综合防治技术体系。开展大气污染综合防治和联防联控的国际评估,凝练区域空气质量持续改善的技术发展方向;集成区域大气污染防治和重大活动空气质量保障研究成果,提炼多目标协同的区域大气复合污染综合防治技术体系;研究跨区域二次污染特征和演变规律,提出我国东部城市群大气污染联防联控的技术方案;提出十四五及中长期科技发展路线图。
北京大学环境科学与工程学院由唐孝炎院士和张远航院士领衔的大气复合污染研究团队长期从事大气污染的基础研究、技术创新并直接应用于国家和地方大气污染的治理决策,在国际上首次提出“大气复合污染”的概念,取得了大复合污染形成机制的系列重大基础研究成果,并在全国多个区域开展大气复合污染防治技术示范;提出了具有全球普遍性的大气氧化新机制,形成了具有国际影响力的区域大气复合污染区域联防联控的技术方法。项目团队包含了北京大学、清华大学、浙江大学、中国科学院合肥物质科学研究院和中国环境科学研究院等十家一流科研单位,在大气污染防治领域建有国家重点实验室5 个、国家工程实验室2 个,生态环境部、教育部和卫健委等省部级重点实验室12 个。项目团队在大气复合污染成因和控制及健康效应、立体监测预警预报、污染控制和污染管理体系方面具有扎实的研究基础与丰富的研究经验,相关研究基础为本项目的成功实施提供可靠保障。
项目基于专项成果的集成创新,将从“科学-技术-管理-决策”等方面系统和全面推动大气污染防治科学的学科发展,形成具有自主知识产权的区域空气质量的调控原理与技术途径,形成可复制可转移可推广的区域大气污染防治综合解决方案,成果具有重要的科学意义与实用价值。项目成果能够为国家中长期科技发展规划和中长期大气污染防治计划、区域大气污染联防联控等国家重大战略需求提供关键科学和技术支撑,减少决策风险,提高国家财政转移支付资金的使用效率,从而带来巨大的社会与经济效益。
国家重点研发计划项目“大气污染航空测量关键技术与示范平台”简介
大气污染已被世界卫生组织认定为人类健康的主要威胁之一。世界主要国家在大气污染事件频发的情况下,在地面作大范围的观测与监控。但地面观测难以量化大气污染排放、传输、演化,无法采取精细控制措施。为此,近年来各国大量使用飞机航测与卫星遥感以提供大气三维立体观测;飞机观测已逐渐成为必不可少的观测技术手段。在中国,目前大气污染飞机航测缺乏先进的平台以及专用仪器组合。搭载的仪器大部分没有经过适航技术研发与改造,很少搭载新一代测量设备。飞行空域限制了飞行方案,致使航测局限于污染物三维分布而较少关注排放和传输等过程。在测量方法、质量控制、数据分析方面仍有所欠缺。尚未凝炼成完整的大气污染航测体系。本项目将针对上述短板,拟通过整体性的研发,建设一个专业性大气污染航测体系以满足中国大气污染飞机测量需求;以攻克航测技术节点为支撑,发展完整的、具有适合通用航空技术规范的综合测量技术组合的技术体系。最终目的是使用大气飞机航测实测数据,计算污染物源排放和传输过程对区域大气污染的贡献,为解决大气污染问题提供新的技术手段。项目拟进行气象、大气污染物、遥感、智慧数据系统等航测专用仪器和系统的研发。最终提出大气环境航测技术规范,构建大气环境科研飞机航测体系。