朱文英，蔡博峰*，劉曉曼

（1. 環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012l；2. 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所，北京 100029）

“國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”

區(qū)域大氣復(fù)合污染動(dòng)態(tài)調(diào)控與多目標(biāo)優(yōu)化決策技術(shù)研究

朱文英1，蔡博峰1*，劉曉曼2

（1. 環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，北京 100012l；2. 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所，北京 100029）

當(dāng)前我國(guó)大氣環(huán)境空氣質(zhì)量整體形勢(shì)嚴(yán)峻，區(qū)域大氣復(fù)合污染形成機(jī)制不明、來源貢獻(xiàn)不清，難以精確定位污染排放的關(guān)鍵行業(yè)和重點(diǎn)地區(qū)。精細(xì)化區(qū)域大氣污染源-受體關(guān)系對(duì)高效應(yīng)對(duì)和解決我國(guó)突出的大氣污染問題，改善空氣環(huán)境質(zhì)量起到非常關(guān)鍵的作用，對(duì)分析霧霾/光化學(xué)煙霧形成機(jī)制、控制污染源全過程以及建立污染監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)有十分重要的意義，將為量化大氣污染對(duì)人群健康的影響、發(fā)展空氣質(zhì)量改善管理技術(shù)和構(gòu)建大氣污染聯(lián)防聯(lián)控技術(shù)提供有力的理論支持和數(shù)據(jù)支撐。

成渝地區(qū)經(jīng)濟(jì)增速快，大氣污染在三區(qū)十群中僅次于京津冀地區(qū)，環(huán)境治理和經(jīng)濟(jì)發(fā)展矛盾將愈發(fā)突出，其環(huán)境問題的解決對(duì)于中西部地區(qū)有重要的借鑒意義。相比京津冀等其他地區(qū)，成渝地區(qū)的復(fù)雜下墊面地形使大氣條件和污染物傳輸變得更為復(fù)雜。2016年7月，由環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所、清華大學(xué)、四川省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院和重慶市環(huán)境科學(xué)研究院共同申報(bào)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“大氣污染成因與控制技術(shù)研究”試點(diǎn)專項(xiàng)“區(qū)域大氣復(fù)合污染動(dòng)態(tài)調(diào)控與多目標(biāo)優(yōu)化決策技術(shù)研究”項(xiàng)目正式啟動(dòng)。該項(xiàng)目對(duì)于研究和控制成渝地區(qū)空氣污染狀況，應(yīng)用和完善大氣預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)以及發(fā)展和促進(jìn)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)具有重大意義。

一、區(qū)域大氣復(fù)合污染動(dòng)態(tài)調(diào)控與多目標(biāo)優(yōu)化決策技術(shù)研究是進(jìn)一步解決我國(guó)當(dāng)前大氣復(fù)合污染和重污染問題的迫切需要

發(fā)達(dá)國(guó)家在應(yīng)對(duì)大氣污染過程中，在大氣復(fù)合污染動(dòng)態(tài)調(diào)控和多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)方面開展了大量研究。國(guó)外學(xué)者及機(jī)構(gòu)相繼開發(fā)了一系列的綜合性決策平臺(tái)及工具包，在大氣污染防治規(guī)劃和方案的制定中應(yīng)用了空氣質(zhì)量模擬系統(tǒng)與優(yōu)化決策方法，在政策制定中廣泛應(yīng)用費(fèi)用效益分析理論和方法，開發(fā)了大氣環(huán)境質(zhì)量管理系統(tǒng)、平臺(tái)并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。國(guó)內(nèi)目前雖然也開展了大量防治大氣污染的研究和實(shí)踐，但對(duì)“區(qū)域經(jīng)濟(jì)-能源利用-排放控制-空氣質(zhì)量-費(fèi)用效益”進(jìn)行多維耦合、系統(tǒng)性的研究較少，多目標(biāo)優(yōu)化決策、應(yīng)急管理技術(shù)研究和應(yīng)用不足，費(fèi)用效益分析尚未對(duì)綜合決策提供足夠的科學(xué)支撐，缺少針對(duì)基于區(qū)域大氣復(fù)合污染動(dòng)態(tài)調(diào)控與多目標(biāo)優(yōu)化決策的業(yè)務(wù)化平臺(tái)。因此，借鑒國(guó)際研究經(jīng)驗(yàn)，基于我國(guó)大氣污染實(shí)際情況，開展區(qū)域大氣復(fù)合污染動(dòng)態(tài)調(diào)控與多目標(biāo)優(yōu)化決策技術(shù)研究，是進(jìn)一步解決我國(guó)大氣復(fù)合污染和重污染問題、改善大氣環(huán)境質(zhì)量的迫切需要。

二、通過項(xiàng)目研究，形成針對(duì)性技術(shù)工具，為我國(guó)大氣復(fù)合污染控制和重污染天氣管理提供技術(shù)支撐

通過區(qū)域綜合經(jīng)濟(jì)-能源-排放動(dòng)態(tài)響應(yīng)模擬技術(shù)、區(qū)域大氣復(fù)合污染控制多目標(biāo)優(yōu)化決策技術(shù)、大氣重污染應(yīng)急管理決策技術(shù)、大氣污染防治多維成本效益評(píng)估技術(shù)、典型區(qū)域大氣復(fù)合污染控制與應(yīng)急管理決策平臺(tái)研發(fā)以及成渝地區(qū)示范6個(gè)課題的研究，構(gòu)建并有效實(shí)施“技術(shù)研究-平臺(tái)開發(fā)-典型示范”的研究模式，形成包括系列模型、工具包、函數(shù)、矩陣等關(guān)鍵技術(shù)和業(yè)務(wù)化平臺(tái)在內(nèi)的有針對(duì)性的技術(shù)工具，提出成渝地區(qū)基于動(dòng)態(tài)調(diào)控與多目標(biāo)優(yōu)化的空氣質(zhì)量改善整體方案，為我國(guó)“常態(tài)的”大氣復(fù)合污染控制和“非常態(tài)的”重污染天氣應(yīng)急管理提供科學(xué)的技術(shù)支撐，以高效應(yīng)對(duì)和解決我國(guó)突出的大氣污染問題，改善空氣環(huán)境質(zhì)量，維護(hù)人民群眾身體健康，降低大氣污染造成的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)影響。

三、項(xiàng)目將突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，開展典型區(qū)域示范，提出區(qū)域“常態(tài)”和“非常態(tài)”空氣質(zhì)量改善解決方案

關(guān)鍵技術(shù)一：利用數(shù)據(jù)分量模式構(gòu)建一套完整的經(jīng)濟(jì)-能源-排放數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)接口體系，利用動(dòng)態(tài)響應(yīng)理論開發(fā)高時(shí)空分辨率動(dòng)態(tài)排放清單編制技術(shù)，建立區(qū)域綜合經(jīng)濟(jì)-能源-排放耦合動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型。

關(guān)鍵技術(shù)二：利用多尺度精細(xì)化氣象場(chǎng)模擬技術(shù)與大氣污染物輸運(yùn)模式耦合，改善區(qū)域大氣復(fù)合污染物濃度模擬，科學(xué)核算區(qū)域大氣環(huán)境容量，并運(yùn)用多維立體溯源技術(shù)方法綜合評(píng)判“源-受體”非線性關(guān)系，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，研發(fā)區(qū)域大氣復(fù)合污染控制多目標(biāo)非線性優(yōu)化決策技術(shù)。

關(guān)鍵技術(shù)三：基于重污染過程大氣化學(xué)非線性特征的精細(xì)化“源-受體”關(guān)系研究，研發(fā)排放貢獻(xiàn)快速定量評(píng)估和應(yīng)急預(yù)案動(dòng)態(tài)優(yōu)化技術(shù)。以改善區(qū)域空氣質(zhì)量為核心目標(biāo)、兼顧經(jīng)濟(jì)成本和社會(huì)成本，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，為精細(xì)化、集約化的重污染應(yīng)急管理提供科學(xué)合理的決策支持。

關(guān)鍵技術(shù)四：研發(fā)針對(duì)污染物-政策措施-成本-效益相對(duì)完整的鏈條，建立“措施-費(fèi)用-排放-質(zhì)量-效益”互動(dòng)模型，研發(fā)常態(tài)與非常態(tài)區(qū)域大氣復(fù)合污染控制多維成本效益評(píng)估技術(shù)，為決策者提供及時(shí)有效的綜合決策依據(jù)。

關(guān)鍵技術(shù)五：基于云計(jì)算技術(shù)，將經(jīng)濟(jì)能源預(yù)測(cè)模型、費(fèi)用分析模型、排放清單模型、空氣質(zhì)量模型、成本效益模型等技術(shù)有效集成，開發(fā)區(qū)域大氣復(fù)合污染控制與應(yīng)急管理決策平臺(tái)（IDPAP）及系列工具包，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)（時(shí)間分辨率＜24小時(shí)）、高分辨率（空間分辨率達(dá)到1～3km）的區(qū)域大氣污染多目標(biāo)優(yōu)化決策功能。

典型區(qū)域示范：選擇地理氣象條件復(fù)雜的成渝地區(qū)開展試點(diǎn)示范，為成渝地區(qū)“常態(tài)”大氣復(fù)合污染控制和“非常態(tài)”大氣重污染應(yīng)急管理提供技術(shù)支撐。

四、項(xiàng)目可有效服務(wù)于我國(guó)大氣污染防治領(lǐng)域的研究和管理實(shí)踐，高效應(yīng)對(duì)和解決我國(guó)突出的大氣污染問題，產(chǎn)生顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目可促進(jìn)我國(guó)西南地區(qū)大氣污染基礎(chǔ)研究的發(fā)展和完善。項(xiàng)目實(shí)施過程中，將獲得成渝地區(qū)高精度污染物源清單數(shù)據(jù)以及復(fù)雜下墊面條件下高分辨率污染物濃度第一手觀測(cè)資料，有助于研究當(dāng)?shù)匚廴疚飬^(qū)域性傳輸特征，解析污染物源-受體關(guān)系，建立更為精確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇髿鈴?fù)合污染控制優(yōu)化模型。在綜合考慮空氣質(zhì)量、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和污染控制成本等優(yōu)化目標(biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)大氣復(fù)合污染多目標(biāo)優(yōu)化控制技術(shù)。

項(xiàng)目可促進(jìn)我國(guó)大氣污染防治的研究和管理實(shí)踐。通過項(xiàng)目研究，將建立包括污染源清單、數(shù)值模式精細(xì)化模擬、常規(guī)/應(yīng)急預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)、費(fèi)效評(píng)估在內(nèi)的一體化大氣復(fù)合污染控制與應(yīng)急管理決策平臺(tái)，并產(chǎn)出一系列相關(guān)先進(jìn)模型和軟件，將對(duì)成渝地區(qū)空氣質(zhì)量的監(jiān)測(cè)、控制和改善起到巨大推進(jìn)作用，并形成區(qū)域大氣復(fù)合污染動(dòng)態(tài)調(diào)控與多目標(biāo)優(yōu)化決策操作性較強(qiáng)的系列技術(shù)導(dǎo)則指南和政策建議稿，有效推動(dòng)我國(guó)大氣污染防治制度體系的構(gòu)建。

項(xiàng)目可促進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化，有利于大氣環(huán)境污染防治與相關(guān)咨詢產(chǎn)業(yè)發(fā)展。成渝地區(qū)的示范研究可以為典型區(qū)域多目標(biāo)優(yōu)化的空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)方案和大氣重污染應(yīng)急動(dòng)態(tài)調(diào)控方案的提出以及大氣復(fù)合污染控制與應(yīng)急管理決策業(yè)務(wù)化平臺(tái)提供可復(fù)制的工具和經(jīng)驗(yàn)。通過構(gòu)建并有效實(shí)施“技術(shù)研究-平臺(tái)開發(fā)-典型示范”的研究模式，可有效打通科研成果轉(zhuǎn)換渠道，避免科研資源浪費(fèi)，促進(jìn)大氣環(huán)境污染防治與相關(guān)咨詢產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

項(xiàng)目可促進(jìn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化與技術(shù)進(jìn)步，改善區(qū)域環(huán)境健康。項(xiàng)目研究將高效應(yīng)對(duì)和解決我國(guó)突出的大氣污染問題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、能源與社會(huì)資源的最優(yōu)配置，促進(jìn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化；通過重污染天氣應(yīng)急預(yù)案的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與快速反應(yīng)機(jī)制的建立，提升預(yù)案的有效性，以最小經(jīng)濟(jì)成本實(shí)現(xiàn)環(huán)境與社會(huì)效益的最大化，對(duì)于保障人民群眾身體健康，降低社會(huì)與經(jīng)濟(jì)影響具有重要的意義。

10.16868/j.cnki.1674-6252.2016.06.111

朱文英（1988—），女，實(shí)習(xí)研究員，環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，研究方向?yàn)榄h(huán)境風(fēng)險(xiǎn)管理，Email: zhuwy@ caep.org.cn。

*責(zé)任作者： 蔡博峰（1977—），男，研究員，環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院，研究方向?yàn)闅夂蜃兓c環(huán)境政策，E-mail: caibf@caep.org.cn。