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北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院陳彬教授課題組與美國(guó)馬里蘭大學(xué)、荷蘭格羅寧根大學(xué)、清華大學(xué)等課題組的合作研究成果在國(guó)際知名刊物《Nature Communications》以研究論文（Research Article）形式在線發(fā)表。該研究首次在代謝視角下揭示全球城市低碳發(fā)展路徑的差異化選擇。 城市作為當(dāng)下應(yīng)對(duì)氣候變化的核心主體，其經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)顯著影響著全球碳平衡。為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》1.5度控溫目標(biāo)和聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，如何進(jìn)行城市低碳發(fā)展路徑選擇是一個(gè)急需探討的問題。本研究首次融合人類活動(dòng)占用的物理碳和生產(chǎn)消費(fèi)的隱含碳排放，系統(tǒng)性追蹤了全球城市的碳流量和存量變化及其對(duì)未來氣候變化的潛在影響，為全球城市低碳發(fā)展路徑的差異化選擇提供依據(jù)。 研究結(jié)果顯示（圖1），城市所占用的碳有13-33%隨化石能源燃燒以二氧化碳形式即時(shí)排放。此外，8-24%的碳被暫存于城市內(nèi)部而尚未被釋放（如家庭耐用品等），而這轉(zhuǎn)變?yōu)榇媪康奈锢硖寂c每年的直接碳排放量級(jí)相當(dāng)，其排放的潛力大小將持續(xù)影響未來的全球氣候變化。因此，城市的資產(chǎn)性存量（如住房、生產(chǎn)設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施）如果在余下生命周期內(nèi)得不到妥善管理與處置，將可能顯著削弱目前國(guó)際社會(huì)緩解氣候變化的努力。 由于城市形態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模和居民消費(fèi)等方面的不同，全球城市人均碳影響、碳強(qiáng)度或碳密度均呈現(xiàn)出了較大的差異性（圖2）。鑒于這些差異性，盡管國(guó)際社會(huì)已建立了城市間減排聯(lián)盟，目前仍難以制定出一種可被簡(jiǎn)單復(fù)制和推廣的低碳策略。但值得注意的是，城市的發(fā)展和收入的提升不一定意味著高碳的生活。實(shí)際上，基于完整核算，全球城市可分為低碳低收入、高碳低收入、低碳高收入和高碳高收入等四種差異化路徑。快速發(fā)展中的城市（如北京）仍有很大潛力在未來達(dá)成低碳高收入的路徑，即在實(shí)現(xiàn)生活水平提升的同時(shí)，走向低碳甚至零碳社會(huì)。一個(gè)重要的前提是，不僅要對(duì)當(dāng)前城市碳排放進(jìn)行嚴(yán)格控制，還需對(duì)未來可通過存量釋放的碳進(jìn)行預(yù)先管理。這一基于代謝的新視角，將為進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)新時(shí)代綠色低碳城鎮(zhèn)建設(shè)、全球城市及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供理論支持。

中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市群，特別是珠三角等地區(qū)，工業(yè)和人口密集。我國(guó)城市空氣污染呈現(xiàn)復(fù)合型特點(diǎn)， 除了人們熟知的大氣細(xì)顆粒物和臭氧污染等二次污染，還包括甲醛、甲苯等有毒揮發(fā)性有機(jī)物以及惡臭氣 體和細(xì)菌病毒等，而這些污染物往往毒性更大、危害更嚴(yán)重，嚴(yán)重破壞空氣環(huán)境和人體健康，極大制約了 經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展。復(fù)合污染物不僅存在大氣中，也廣泛存在于人類活動(dòng)的各類室內(nèi)環(huán)境。城市空氣污 染來源廣泛，包括汽車、燃煤、工業(yè)過程和生活源等排放的一次污染物，也包括二次污染。目前人們往往 更多關(guān)注霧霾和顆粒物污染，而往往忽視了我國(guó)大氣污染復(fù)合型的特點(diǎn)及其危害，特別忽視了城市建筑等 人類活動(dòng)場(chǎng)所環(huán)境中空氣污染。

首次采用冶金電弧爐工藝熔融處理焚燒飛灰，開發(fā)了飛灰電弧爐熔融處理技術(shù)，降低了設(shè)備投資成本，研發(fā)了熔渣制備玻璃陶瓷新技術(shù)，制備的玻璃陶瓷性能指標(biāo)優(yōu)于大理石等天然建材。將垃圾焚燒飛灰熔融技術(shù)"嫁接"玻璃陶瓷制備工藝，開發(fā)了電弧爐熔渣制備玻璃陶瓷技術(shù)，構(gòu)建了熔渣析晶模型，確定了熔渣制備玻璃陶瓷的配方、成型參數(shù)及熱處理最佳工藝，制成的玻璃陶瓷產(chǎn)品性能達(dá)到或優(yōu)于大理石、花崗巖，有效降低了飛灰熔融處理成本。

北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院陳彬教授課題組與美國(guó)馬里蘭大學(xué)、荷蘭格羅寧根大學(xué)、清華大學(xué)等課題組的合作研究成果在國(guó)際知名刊物《Nature Communications》以研究論文（Research Article）形式在線發(fā)表。該研究首次在代謝視角下揭示全球城市低碳發(fā)展路徑的差異化選擇。 城市作為當(dāng)下應(yīng)對(duì)氣候變化的核心主體，其經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)顯著影響著全球碳平衡。為實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》1.5度控溫目標(biāo)和聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，如何進(jìn)行城市低碳發(fā)展路徑選擇是一個(gè)急需探討的問題。本研究首次融合人類活動(dòng)占用的物理碳和生產(chǎn)消費(fèi)的隱含碳排放，系統(tǒng)性追蹤了全球城市的碳流量和存量變化及其對(duì)未來氣候變化的潛在影響，為全球城市低碳發(fā)展路徑的差異化選擇提供依據(jù)。 研究結(jié)果顯示（圖1），城市所占用的碳有13-33%隨化石能源燃燒以二氧化碳形式即時(shí)排放。此外，8-24%的碳被暫存于城市內(nèi)部而尚未被釋放（如家庭耐用品等），而這轉(zhuǎn)變?yōu)榇媪康奈锢硖寂c每年的直接碳排放量級(jí)相當(dāng)，其排放的潛力大小將持續(xù)影響未來的全球氣候變化。因此，城市的資產(chǎn)性存量（如住房、生產(chǎn)設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施）如果在余下生命周期內(nèi)得不到妥善管理與處置，將可能顯著削弱目前國(guó)際社會(huì)緩解氣候變化的努力。 由于城市形態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模和居民消費(fèi)等方面的不同，全球城市人均碳影響、碳強(qiáng)度或碳密度均呈現(xiàn)出了較大的差異性（圖2）。鑒于這些差異性，盡管國(guó)際社會(huì)已建立了城市間減排聯(lián)盟，目前仍難以制定出一種可被簡(jiǎn)單復(fù)制和推廣的低碳策略。但值得注意的是，城市的發(fā)展和收入的提升不一定意味著高碳的生活。實(shí)際上，基于完整核算，全球城市可分為低碳低收入、高碳低收入、低碳高收入和高碳高收入等四種差異化路徑。快速發(fā)展中的城市（如北京）仍有很大潛力在未來達(dá)成低碳高收入的路徑，即在實(shí)現(xiàn)生活水平提升的同時(shí)，走向低碳甚至零碳社會(huì)。一個(gè)重要的前提是，不僅要對(duì)當(dāng)前城市碳排放進(jìn)行嚴(yán)格控制，還需對(duì)未來可通過存量釋放的碳進(jìn)行預(yù)先管理。這一基于代謝的新視角，將為進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)新時(shí)代綠色低碳城鎮(zhèn)建設(shè)、全球城市及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供理論支持。

城市道路平面交叉口通常是制約城市交通的“瓶頸”所在。科學(xué)合理的交叉口交通 設(shè)計(jì)對(duì)緩解城市交通擁堵有著重要的意義。然而，交叉口交通設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容和程序 相當(dāng)復(fù)雜，需要量化的工作繁多，如何進(jìn)行交叉口的優(yōu)化設(shè)計(jì)，如何對(duì)交叉口設(shè)計(jì)進(jìn)行 科學(xué)評(píng)價(jià)，如何將設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)有機(jī)地結(jié)合起來，在國(guó)內(nèi)還未有完備的手段和工具，特別 是沒有針對(duì)中國(guó)城市道路與交通特點(diǎn)而開發(fā)的交通輔助設(shè)計(jì)工具。 本次系統(tǒng)開發(fā)在建立完善的交通設(shè)計(jì)理論體系基礎(chǔ)上，包括交通設(shè)計(jì)模式的劃分、 渠化方案的生成、信號(hào)配時(shí)方案的生成、交叉口方案的評(píng)價(jià)與優(yōu)化等，運(yùn)用軟件工程的 思想開發(fā)完成。 系統(tǒng)界面友好，功能完備，內(nèi)核模型適應(yīng)我國(guó)的道路交通實(shí)際情況，能夠提供不同優(yōu)化 目標(biāo)函數(shù)和不同道路斷面組合的交叉口設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)輔助用戶完成交叉口的設(shè)計(jì)工作， 并可以動(dòng)態(tài)生成交叉口交通設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖和交叉口信號(hào)配時(shí)方案，大大提高了交通設(shè)計(jì)的效 率和科學(xué)性。同時(shí)，系統(tǒng)為城市交通控制軟件和仿真軟件留有接口，便于將來系統(tǒng)功能 的擴(kuò)充和集成。 

 1. 社會(huì)意義本項(xiàng)研究對(duì)基于GIS技術(shù)的城市重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)與開發(fā)了先進(jìn)性和實(shí)用性強(qiáng)的軟件系統(tǒng)。基于理論成果設(shè)計(jì)開發(fā)的軟件系統(tǒng)可推廣應(yīng)用于城市重大危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，已初步取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。此項(xiàng)成果改變了國(guó)內(nèi)城市重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)成果與安全生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象，軟件系統(tǒng)從一定程度上改變了國(guó)內(nèi)在該軟件領(lǐng)域長(zhǎng)期依賴從國(guó)外高成本引進(jìn)的被動(dòng)局面，為服務(wù)于政府安全監(jiān)督管理部門對(duì)城市重大危險(xiǎn)源的管理工作提供了有力的工具和手段。該軟件系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于城市重大危險(xiǎn)源管理，對(duì)于指導(dǎo)城市重大危險(xiǎn)源防災(zāi)救災(zāi)及日常的安全技術(shù)管理具有重要意義，應(yīng)用前景廣闊。成果的應(yīng)用推廣將提高城市重大危險(xiǎn)源監(jiān)管工作水平，降低重大危險(xiǎn)源事故發(fā)生幾率，控制事故規(guī)模，將帶來顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。2. 技術(shù)內(nèi)容本項(xiàng)研究采用實(shí)際調(diào)研、統(tǒng)計(jì)分析、理論研究、計(jì)算機(jī)模擬和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等研究方法。運(yùn)用爆炸理論、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、熱流體學(xué)、環(huán)境流體力學(xué)及傳熱傳質(zhì)學(xué)等多學(xué)科理論，結(jié)合國(guó)內(nèi)外事故或模擬試驗(yàn)結(jié)果，深入研究并建立各類重大危險(xiǎn)源事故模型，尋求快速高效的適合工程應(yīng)用的算法進(jìn)行相關(guān)模型的求解，借助計(jì)算機(jī)可視化編程技術(shù)，建立重大危險(xiǎn)源事故后果評(píng)價(jià)模型庫(kù)。基于GIS技術(shù)構(gòu)建城市重大危險(xiǎn)源管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)重大危險(xiǎn)源定位、信息查詢，建立重大危險(xiǎn)源二級(jí)聯(lián)動(dòng)管理的模式。利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、GIS技術(shù)和事故后果模擬及動(dòng)態(tài)應(yīng)急救援輔助決策技術(shù)研究成果，采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法結(jié)合災(zāi)害過程模擬仿真結(jié)果。在三維GIS場(chǎng)景中基于事故后果評(píng)估結(jié)果動(dòng)態(tài)輔助應(yīng)急救援決策，包括人員撤離路徑、消防車路徑和緊急救援通道的最短路徑分析、交通管制設(shè)置等，進(jìn)行應(yīng)急資源的快速調(diào)查和優(yōu)化調(diào)度。以南京市為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)開發(fā)基于GIS的城市重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)，有效地指導(dǎo)城市重大危險(xiǎn)源日常信息管理和輔助應(yīng)急救援決策工作。將開發(fā)的系統(tǒng)分別應(yīng)用于南京市和南京市江寧區(qū)重大危險(xiǎn)源管理和應(yīng)急救援演練，檢驗(yàn)與完善所開發(fā)的系統(tǒng)。本項(xiàng)目擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以應(yīng)用于城市重大危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)管理，項(xiàng)目已經(jīng)通過江蘇省軟件檢測(cè)中心測(cè)試，并已經(jīng)獲得應(yīng)用。

截至2013年3月底，全國(guó)設(shè)市城市、縣累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠3451座，污水處理能力約1.45億立方米/日，較2012年底新增污水處理廠111座，新增處理能力約300萬立方米/日。產(chǎn)生含水率80%的污泥超過2000萬噸。隨著城鎮(zhèn)化水平和污水處理量的增加，污泥的產(chǎn)量以每年10%的速度在增長(zhǎng)，將很快突破3000萬噸。隨著污水處理設(shè)施的普及、處理率的提高和處理程度的深化，污水處理廠污泥量急劇增加，且每年仍以10%左右的速度增長(zhǎng)。根據(jù)有關(guān)內(nèi)部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，中國(guó)目前有近17％的城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥去向不明，同時(shí)大約67％的污泥以簡(jiǎn)單填埋為最終出路。針對(duì)目前城市污泥難處理及市場(chǎng)巨大的特點(diǎn)，采用超臨界水氧化技術(shù)處理城市污泥，實(shí)現(xiàn)城市污泥的無害化處理。超臨界水氧化技術(shù)（Supercritical Water Oxidation，簡(jiǎn)稱SCWO）是利用水在超臨界狀態(tài)下所具有的特殊性質(zhì)，使氧化劑和有機(jī)物完全溶解在超臨界水中并發(fā)生均相氧化反應(yīng)，迅速、徹底地將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成無害化的CO2、N2、H2O和無機(jī)鹽等小分子化合物。相比傳統(tǒng)的城市污泥處理方案，SCWO具有突出的優(yōu)勢(shì)，能取得巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益。

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是確保列車行車安全和高效運(yùn)營(yíng)的核心技術(shù)和關(guān)鍵裝備。基于通信的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（CBTC）是列控技術(shù)的發(fā)展方向。     該成果應(yīng)用之前，此項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)裝備全部依賴引進(jìn)。在國(guó)家有關(guān)部委及北京市持續(xù)支持下，本項(xiàng)目瞄準(zhǔn)城軌交通安全高效運(yùn)營(yíng)的重大需求，歷經(jīng)十多年努力，突破了CBTC核心技術(shù)，為城軌交通建設(shè)、安全高效運(yùn)營(yíng)提供了技術(shù)支撐。      主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：     1.提出了基于列車運(yùn)行復(fù)雜場(chǎng)景的失效傳播模型和涵蓋全生命周期的系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)方法，構(gòu)建了滿足CENELEC標(biāo)準(zhǔn)的最高安全完善度等級(jí)SIL4的安全保障管理體系和集成研發(fā)平臺(tái)，研制了車載和地面兩個(gè)信號(hào)專用、可移植的安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)以及CBTC整套技術(shù)裝備。整套產(chǎn)品和應(yīng)用工程均通過了國(guó)際獨(dú)立第三方SIL4級(jí)安全認(rèn)證，屬我國(guó)首次。      2.提出了基于移動(dòng)閉塞的CBTC系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法，攻克了列車安全防護(hù)技術(shù)和最佳化自動(dòng)駕駛技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了列車最小間隔90秒的安全追蹤、平穩(wěn)運(yùn)行和精確停車。      3.提出了多模通信方式的融合方法、通信參數(shù)自適應(yīng)優(yōu)化策略、專用安全通信協(xié)議(SFP)和數(shù)據(jù)傳輸冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在世界上首次研制了兼容無線自由波、漏泄波導(dǎo)管、漏泄電纜等三種傳輸方式的車地通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了不同傳輸媒質(zhì)間無縫切換，保證了復(fù)雜線路條件下安全數(shù)據(jù)的可信傳輸。     4.構(gòu)建了覆蓋全生命周期的完備性測(cè)試案例庫(kù)（包含12.4萬條測(cè)試案例），提出基于最小系統(tǒng)的仿真測(cè)試方法，開發(fā)了硬件在環(huán)的CBTC系統(tǒng)仿真測(cè)試平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了虛實(shí)互換和虛實(shí)互控的系統(tǒng)功能與故障注入測(cè)試驗(yàn)證，降低了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試安全風(fēng)險(xiǎn)，減少了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作量。      項(xiàng)目共形成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)；申請(qǐng)發(fā)明專利50項(xiàng)，其中已授權(quán)25項(xiàng)；軟件著作權(quán)111項(xiàng)；獲2010年度北京市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。     自2008年，先后在大連快軌3號(hào)線、北京亦莊線、昌平線及重慶單軌3號(hào)線運(yùn)用，所控制的79組列車已累計(jì)安全運(yùn)行1974.6萬公里。運(yùn)營(yíng)考核表明，自主研發(fā)的CBTC系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、安全可靠，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，使我國(guó)成為世界第四個(gè)掌握該項(xiàng)技術(shù)的國(guó)家，迫使引進(jìn)系統(tǒng)降價(jià)30%。