基于縣域尺度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的中國鋼鐵工業(yè)污染物排放預(yù)測研究

摘" 要：實(shí)現(xiàn)精細(xì)尺度的鋼鐵工業(yè)排放預(yù)測對我國的區(qū)域污染控制和產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整具有重要意義。該研究通過融合多源數(shù)據(jù)構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型并實(shí)現(xiàn)2025—2060年的縣域尺度活動水平預(yù)測，建立中國鋼鐵工業(yè)的大氣污染物排放預(yù)測清單。結(jié)果表明，粗鋼產(chǎn)量將在2025年達(dá)到最高值，且隨后呈現(xiàn)緩慢下降趨勢。同時，未來中西部地區(qū)將形成大型縣域鋼鐵生產(chǎn)基地。2060年，我國粗鋼產(chǎn)量預(yù)計為7.6億t，較2015年下降4%，共排放SO2、NOX、PM2.5及CO2分別為10.6萬t、8.6萬t、25.5萬t和5.9億t，較2015年分別下降88%、89%、76%和52%。

關(guān)鍵詞：縣域尺度預(yù)測；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；鋼鐵排放；排放因子；區(qū)域污染

中圖分類號：TP274.2" " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）33-0009-04

Abstract： Realizing fine-scale emission prediction from the iron and steel industry is significant for regional pollution control and industrial policy adjustment in China. In this study， we calculate future air pollutant emission inventory from the iron and steel industry in China by using multi-source data to obtaining activity level predictions from 2025 to 2060 based on county-scale neural networks. The results show that crude steel production will peak in 2025 and then show a slow downward trend. Meanwhile， counties with large steel production will be formed in the Midwest in the future. The crude steel production in China is expected to be 760 million tons in 2060， with a decrease of 4% from 2015. The emission of SO2， NOX， PM2.5 and CO2 from the iron and steel industry will be 106 kilotons， 86 kilotons， 255 kilotons and 590 million tons， respectively， with a decrease of 88%， 89%， 76% and 52% from 2015.

Keywords： county-scale prediction; neural network model; steel emission; emission factor; regional pollution

鋼鐵工業(yè)是大氣污染物以及溫室氣體的重要排放源，對我國的空氣質(zhì)量改善造成較大的挑戰(zhàn)[1]。在長時間尺度下，鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)和排放發(fā)生了顯著改變[2]，這種長期的演變將影響區(qū)域大氣污染的形成過程與來源貢獻(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致空氣質(zhì)量及其人群健康暴露格局發(fā)生變化。同時，隨著中國進(jìn)入后工業(yè)化階段，未來鋼鐵的需求可能會逐漸放緩甚至下降[3]。但現(xiàn)有研究未充分考慮未來產(chǎn)量下降背景下的鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)活動的空間變遷，從而進(jìn)一步影響化學(xué)傳輸模型對區(qū)域污染的模擬分析。

本研究以2015年為基準(zhǔn)年，建立縣域尺度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動水平（即產(chǎn)品產(chǎn)量）預(yù)測模型，在精細(xì)空間尺度上捕捉鋼鐵工業(yè)的活動水平空間格局改變，進(jìn)而準(zhǔn)確刻畫其排放演化規(guī)律的時空差異性，為鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)和高質(zhì)量發(fā)展提供決策依據(jù)。……