文章解读 | 广东工业大学梁赛教授团队：高空间分辨率环境数据库及其应用
高空间分辨率环境数据库及其应用
常玮岑 李雨萌* 钟秋萌 梁 赛*
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01 摘 要
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高空间分辨率环境数据库的构建和应用对于解决日益突出的环境问题至关重要。高空间分辨率数据能够在精细尺度上体现研究对象的具体分布和特点,识别环境污染重点地区,有助于制定因地制宜的环境管控政策。国内外学者已构建大量的高分辨率环境数据库并将其应用于解决多种环境问题。然而,目前尚未有学者对高空间分辨率环境数据库的类型和应用进行系统性阐述。因此,从尺度和物质类型2个方面总结了常见的高空间分辨率环境数据库,并对这些数据集在排放源分析、环境影响评估和经济影响因素分析3个方面的应用进行疏理,并对未来研究提出了进一步提高分辨率、提高数据质量、拓宽应用研究范围的建议。
关键词:高空间分辨率；数据集；排放清单；环境影响评估
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02 视频讲解
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03 亮 点
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从空间尺度和物质类型两方面梳理了常用的高空间分辨率环境数据库。
总结了高空间分辨率环境数据库在排放清单源分析、环境影响评估和经济影响因素分析三方面的应用。
提出了对未来高空间分辨率环境数据库研究的展望，包括提高环境数据的时空分辨率、提高数据质量及拓宽应用研究。
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04 研究内容
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1. 高空间分辨率环境数据库
现有高分辨率环境数据库按照尺度按照物质类型等可分为不同类别。研究者们利用高空间分辨率环境数据库开展了物质分布及迁移规律、污染物排放趋势预测﹑污染物排放的健康风险等研究。本研究介绍了部分常见的高空间分辨率环境数据库。
1）空间尺度视角。
以CO2为例,介绍了几种常用的高空间分辨率环境数据库：在全球尺度上,针对碳排放的高分辨率环境数据库包括全球大气研究排放数据库(emissions database for global atmospheric research，EDGAR )、化石燃料排放数据同化系统( fossil fuel data assimilation system，FFDAS)、全球高分辨燃烧源数据库(PKU-FUEL)、全球基础能源设施排放数据库(global infrastructure emission database ,GID)以及全球网格化每日二氧化碳排放数据集(global gridded daily CO2 emissions dataset，GRACED)等。
2）物质类型视角。
除了CO2外,研究者们针对其他物质也建立了高空间分辨率环境数据库,包括大气汞(Hg)、一氧化碳(CO)、黑碳(BC)、有机碳(OC)、大气颗粒物、氨(NH3)、氮氧化物(NOx)、水体重金属等。
2.高空间分辨率数据在环境研究中的应用
1）高空间分辨率下环境排放的源分析。
高空间分辨率视角下的物质排放清单包括CO2、CO、BC、NOx、PM2.5、Hg等。不同物质的高分辨率排放清单可为不同部门的污染物控制提供有力的数据支持。以中国为例,按不同行业分部门介绍了污染物的高空间分辨率环境数据排放清单。
2）高空间分辨率下环境排放的环境影响评估。
现有研究将高空间分辨率数据与环境影响模型、健康风险评估模型相结合,揭示污染物的生态环境影响和人类健康影响。其大多采用LCA 来评价污染物排放的生态系统影响,且研究方法和研究过程较为单一。在利用空气质量模型模拟和预测时,存在提高数据空间分辨率时空气质量模拟精度会降低的问题,且中国针对空气中PM2.5、PM10等污染物的长期模拟数据较为缺乏。针对健康影响的高空间分辨率数据研究多关注空气中的颗粒物(PM2.5、BC等)，对其他物质如NOx有机物等健康影响分析较少。
3) 高空间分辨率下环境排放的环境影响评估。
当前,世界各国贸易联系密切,经济发展迅速,环境问题突出。现有研究多利用投入产出模型将经济与环境结合,在空气污染物﹑用水、土地利用等方面进行研究。此外,研究者们将高空间分辨率污染物排放数据与贸易、国民生产总值(GDP)、收人等经济指标联系,分析污染物排放与经济之间的关系。
高空间分辨率数据与经济问题结合有助于经济结构的调整与可持续发展,为国家或地区协调经济与环境污染物排放之间的关系提供参考。现有研究从贸易消费、人均收入、排放强度等角度探究物质排放与经济之间的关系,但大多基于国家或省份层面,对城市及以下尺度的研究还有待深入。
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05 结 论
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本文从空间尺度（全球、中国和区域）和物质类型两个方面介绍了常用的高空间分辨率环境数据库（包括EDGAR、FFDAS、PKU-FUEL、GID、GRACED、CHRED、GAINS、REAS、MEIC、ABaCAS-EI、CGEED等）。其中，空间尺度最高为1km×1km，时间尺度最高为日。通过梳理高空间分辨率数据库的应用研究，本文发现目前部分国家和地区环境数据的分辨率和完整性还存在较大的提升空间，对于环境中除碳外其它物质关于健康风险、经济脱钩等方面的分析研究还有待拓展。基于此，本文对未来高空间分辨率环境数据库的相关研究提出了提高时空分辨率、提高数据质量和拓宽应用研究三点展望。
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06 作者简介
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关于期刊
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《环境工程》创刊于1982年，是国内外公开发行的国家级环境科学类期刊，由中冶建筑研究总院有限公司主办、工业建筑杂志社有限公司出版发行。本刊主编由中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士、中国科学院生态环境研究中心研究员、清华大学教授曲久辉担任。报导内容涵盖水污染防治、大气污染控制、有机固废生物处理与资源化、过程工程环境污染控制与资源化、环境生态工程、海绵城市建设规划与实践、碳减排技术路径研究与实践等。本刊已入选北大中文核心期刊要目总览、中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊（核心库）、RCCSE中国核心学术期刊、ISTIC中国科技核心期刊、环境科学领域高质量科技期刊分级目录T2级、世界期刊影响力指数(WJCI)报告等。在科学技术迅猛发展和全球变化的大背景下，《环境工程》既要关注解决环境治理工程难题的最新科技进展，也必须突破以末端治理为主要目标的学科局限，深刻认识制约我国社会经济发展的重大环境工程问题，深入思考环境工程科技发展的未来与方向，深度融合相关学科的科技成果，报导更有学术高度和应用价值的综合性成果。
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