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丰田联手清华大学开展大气环保研究

2018/2/12 18:00:28  来源:中国新闻网 

丰田汽车公司(下称“丰田”)与丰田中央研究所株式会社(下称“丰田中研”)将联手清华大学、印度能源与资源研究所(下称“TERI”)※1、奥地利国际应用系统分析研究所(下称“IIASA”)※2,开展东亚、南亚全域对流层臭氧浓度的模拟分析研究。上述举措将有利于东亚及南亚各国家和地区控制能源消耗量、降低导致全球变暖的温室气体和大气污染物排放量的相关研究,这一成果具有重大国际意义。

丰田与今年迎来百年校庆的清华大学在很早以前就建立了牢固的合作体制。从1997年的技术讲座开课及资助研究开始,到2003年开始进行个别部门间的共同研究;从2006年开始,通过加强合作,使研究更加多元化,本着构建跨院系研究体制的目的,设立了清华大学首个校级直属的“清华大学-丰田共同研究中心”,该中心以环保及能源、安全、材料科学等重点,在广泛的领域中开展共同研究,取得了丰硕的成果。

1)对流层臭氧的特征和降低其浓度的必要措施
臭氧,较为人们所熟知的是具有吸收紫外线、保护地表生态系统作用的平流层(上空约10km以上)臭氧层。而另一方面,从地表面到约10km上空的对流层中所分布的臭氧是光化学烟雾的主要成因,是一种对人体有害并妨碍植物生长的大气污染物。同时,它还是一种对全球变暖产生影响的温室气体,减少其浓度的必要性仅次于CO2和甲烷。

预测对流层臭氧浓度并非易事。因为对流层臭氧并非直接从产生源排放到大气中去,而是由从各种产生源排放出的NOx(氮氧化物)及VOC(Volatile Organic Compounds,挥发性有机化合物)在大气中经过光化学反应而生成的。它的反应途径非常复杂,即便减少NOx或VOC的排放量,也未必能够有效降低对流层臭氧浓度。为了对对流层臭氧浓度进行预测,需要将NOx及VOC的排放量数据与大气中的复杂光化学反应一并加以考虑。

2)本次共同研究(开展模拟分析研究)的背景和目的
伴随着亚洲新兴国家的经济发展,能源消费量持续增加,对流层臭氧浓度上升。受这一现象的影响,人们开始担忧城市层面乃至整个地球的环境恶化,进而要求减少包括汽车尾气排放在内的大气污染物的排放量。
在这一背景下,丰田致力于降低对流层臭氧的浓度,应对整个东亚、南亚地区需要解决的大气污染问题。同时,为了制定出减少对人体健康和植物生长产生负面影响的政策,丰田还与各国研究机构联合开展了对流层臭氧的浓度模拟分析研究。

3)模拟分析的方法和各共同研究机构的职责
为了进一步提高对流层臭氧浓度的模拟精度,本次构建的模拟分析系统将充分利用东亚、南亚各国家和地区的以下数据及手段:①当前的能源消耗量,根据未来能源政策预测的未来能源消耗量;②CO2、NOx、VOC排放量数据、③考虑了气象条件、可预测对流层臭氧浓度的三维空气质量模型。
关于①②,由IIASA根据国际能源署(IEA)的方案,对除中国、印度以外的东亚、南亚各国的数据库进行建设;而对于经济快速发展的中国与印度,分别由清华大学和TERI,根据两国的能源与环境政策,分地区、分部门建立了相应的数据库。

此外,③的三维空气质量模型考虑到了大气中的复杂光化学反应,可以基于NOx与VOC的排放量,结合气象条件、对流层臭氧浓度进行实时模拟分析。

由于亚洲上空的大气是浑然一体的,对流层臭氧可跨越国境移动,因此,为对东亚、南亚全域的对流层臭氧浓度进行模拟,丰田中研综合了各国的详细能源消耗量及NOx、VOC的排放量数据,通过三维空气质量模型进行了模拟分析。伴随着未来的经济发展,中国和印度将需要更加精确的模拟数据。因此,针对这两个国家,可以以各自地区上空为中心模拟对流层臭氧浓度。

4)构建模拟分析所带来的成果和今后的预期效果
本次构建的模拟分析的特点在于可以实时模拟东亚、南亚全域的对流层臭氧浓度,同时还根据目前研讨的未来能源政策预测未来的能源消耗量。由此,可以综合研究降低对流层臭氧浓度所必要的能源政策、CO2减排方案、大气改善方案。研究有助于中国和印度研究改善大气污染的政策。
此外,据联合国环境规划署(UNEP)称,降低对流层臭氧浓度还有利于控制短期气温上升。由此可见,该模拟分析将对制定缓和气候变化的政策起到一定作用。

今后,这一模拟分析将会在东亚、南亚各国和地区得到广泛应用,并将为建立一种可在控制能源消耗量和CO2排放量的同时降低对流层臭氧浓度的有效的能源政策做出贡献。

为共享本次“可对东亚、南亚全域的对流层臭氧浓度进行模拟分析”的相关信息,5月26~27日将在中国清华大学召开臭氧项目的国际研讨会。届时,各共同研究机构的研究人员和来自全球研究机构的大气污染改善问题研究人员将汇聚一堂,围绕利用方法、今后如何进一步促进研究展开讨论。今后丰田将继续和清华大学开展研究,为中国社会的和谐发展不断做出贡献。


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