基于时空统计的船舶排放特征分析研究开题报告

 2020-02-20 09:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

海上贸易的繁荣是推动我国经济繁荣发展的强大动力,但是与此同时,船舶在航行过程中会排放大量的硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等污染物,船舶活动的增加致使船舶大气污染物排放日趋严重,给港区空气质量带来的巨大压力和挑战也不容小觑。现行研究对船舶排放研究较少,存在船舶排放“底数不清”控制无从下手的窘境,故估算船舶大气排放清单是防控船舶大气污染的重要基础。目前国际上的船舶排放清单研究,从研究尺度分为全球、区域和局地,从方法体系分为自上而下和自下而上两类,总结为表1的研究矩阵.自上而下的方法包括:燃油法、贸易法;自下而上的方法包括统计法和动力法.一般而言,自下而上的方法在排放清单精度和时空分辨率上优于自上而下的方法.船舶排放计算的基础数据一般可以分为排放因子、动态数据(活动水平)、静态数据(技术参数),由于船舶排放因子在全球范围具有普适性,因此,在以下的研究现状综述中,所涉及的基础数据均指动态和静态数据.分别从4种方法综述国内外研究进展.近年来国内外研究者在清单方法和基础数据等方面做了大量工作,大大提高了清单质量.下面从不同研究尺度进行介绍:在全球清单方面,表2和表3分别展示了采用燃油法和采用动力法得到的全球船舶清单的结果.不同方法得到的全球船舶排放结果存在差异.根据采用燃油法的研究,全球船舶排放so2为5.8~13tg,nox为10.12~22.93tg,pm为0.912~1.4tg,co2为437.5~913tg;根据采用动力法的研究,全球船舶排放so2为9.081~13.7tg,nox为15.5~24.5tg,pm为1.3~1.6tg,co2为653.875~1101.1tg.从表中可以看出,采用动力法得到的结果大多高于采用燃油法的结果.如2014年imo(imo,2015)发布的远洋船舶绿色气体排放报告中,分别采用了燃油法和基于ais数据的动力法估算了2007年全球船舶排放.除nox外,其他主要污染物的结果均是动力法高于燃油法.可能的原因一是不同方法计算的系统误差(moreno-gutierrezetal.,2015),二是燃油法中统计数据不全面导致油耗计算结果偏低.此外,部分污染物(如pm和ch4等)相比于其他污染物,在不同研究中的计算结果存在更大差异,不确定度更大(eyringetal.,2010).近年来全球航运贸易保持了4%左右的年增长(unctad,2016;2015;2014;2013),使得全球船舶排放逐年增长,这也体现在不同年份清单计算结果中.



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2. 研究的基本内容与方案

本文主要是要得出深圳港港区内各种船舶在不同时空分布下的船舶污染排放特征,根据船舶在行驶过程以及停泊港口和码头期间都会排放大气污染物为切入点,采用动力法即基于船舶发动机做功状况对船舶排放进行计算。为此,需首先确定船舶发动机 ( 包括主机、辅机和锅炉) 在不同运行工况下的发动机功率,根据排放因子以及相应的发动机负载校正因子、油品校正因子,结合对应工况下的运行时间计算得到排放量。得出的数据信息通过在matlab中分析得出相应的图表,分析图表得出排放特征。

3. 研究计划与安排

1)2019年3月 阅读整理船舶排放时空分析的文献资料,并完成深圳港船舶排放清单构建;

2)2019年4月 完成基于ArcGIS的船舶排放时空分析,完成基于统计分析的船舶排放源特征及相关性分析;

3)2019年5月 整理数据,完善结果,撰写论文

4. 参考文献(12篇以上)

[1] 王征[1] , 张卫[1] , 彭传圣[1], et al. 中国近周边海域船舶排放清单及排放特征研究[j]. 交通节能与环保, 2018.

[2] 叶斯琪, 郑君瑜, 潘月云,等. 广东省船舶排放源清单及时空分布特征研究[j]. 环境科学学报, 2014, 34(3):537-547.

[3] 王征, 张卫, 耿雄飞,等. 典型航线船舶排放清单及排放特征研究[j]. 交通节能与环保, 2015, 12(5):44-49.

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