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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。 城市作為當下應(yīng)對氣候變化的核心主體，其經(jīng)濟社會活動顯著影響著全球碳平衡。為實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》1.5度控溫目標和聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標，如何進行城市低碳發(fā)展路徑選擇是一個急需探討的問題。本研究首次融合人類活動占用的物理碳和生產(chǎn)消費的隱含碳排放，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相當，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際社會緩解氣候變化的努力。 由于城市形態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模和居民消費等方面的不同，全球城市人均碳影響、碳強度或碳密度均呈現(xiàn)出了較大的差異性（圖2）。鑒于這些差異性，盡管國際社會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成低碳高收入的路徑，即在實現(xiàn)生活水平提升的同時，走向低碳甚至零碳社會。一個重要的前提是，不僅要對當前城市碳排放進行嚴格控制，還需對未來可通過存量釋放的碳進行預(yù)先管理。這一基于代謝的新視角，將為進一步推進我國新時代綠色低碳城鎮(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。

中國經(jīng)濟發(fā)達城市群，特別是珠三角等地區(qū)，工業(yè)和人口密集。我國城市空氣污染呈現(xiàn)復(fù)合型特點， 除了人們熟知的大氣細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)性有機物以及惡臭氣 體和細菌病毒等，而這些污染物往往毒性更大、危害更嚴重，嚴重破壞空氣環(huán)境和人體健康，極大制約了 經(jīng)濟社會的快速發(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，而往往忽視了我國大氣污染復(fù)合型的特點及其危害，特別忽視了城市建筑等 人類活動場所環(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。 城市作為當下應(yīng)對氣候變化的核心主體，其經(jīng)濟社會活動顯著影響著全球碳平衡。為實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》1.5度控溫目標和聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標，如何進行城市低碳發(fā)展路徑選擇是一個急需探討的問題。本研究首次融合人類活動占用的物理碳和生產(chǎn)消費的隱含碳排放，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相當，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際社會緩解氣候變化的努力。 由于城市形態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模和居民消費等方面的不同，全球城市人均碳影響、碳強度或碳密度均呈現(xiàn)出了較大的差異性（圖2）。鑒于這些差異性，盡管國際社會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成低碳高收入的路徑，即在實現(xiàn)生活水平提升的同時，走向低碳甚至零碳社會。一個重要的前提是，不僅要對當前城市碳排放進行嚴格控制，還需對未來可通過存量釋放的碳進行預(yù)先管理。這一基于代謝的新視角，將為進一步推進我國新時代綠色低碳城鎮(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)計對緩解城市交通擁堵有著重要的意義。然而，交叉口交通設(shè)計所涉及的內(nèi)容和程序 相當復(fù)雜，需要量化的工作繁多，如何進行交叉口的優(yōu)化設(shè)計，如何對交叉口設(shè)計進行 科學(xué)評價，如何將設(shè)計、評價有機地結(jié)合起來，在國內(nèi)還未有完備的手段和工具，特別 是沒有針對中國城市道路與交通特點而開發(fā)的交通輔助設(shè)計工具。 本次系統(tǒng)開發(fā)在建立完善的交通設(shè)計理論體系基礎(chǔ)上，包括交通設(shè)計模式的劃分、 渠化方案的生成、信號配時方案的生成、交叉口方案的評價與優(yōu)化等，運用軟件工程的 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)我國的道路交通實際情況，能夠提供不同優(yōu)化 目標函數(shù)和不同道路斷面組合的交叉口設(shè)計評價指標輔助用戶完成交叉口的設(shè)計工作， 并可以動態(tài)生成交叉口交通設(shè)計簡圖和交叉口信號配時方案，大大提高了交通設(shè)計的效 率和科學(xué)性。同時，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 的擴充和集成。 

 1. 社會意義本項研究對基于GIS技術(shù)的城市重大危險源風(fēng)險管理進行了深入系統(tǒng)的研究，設(shè)計與開發(fā)了先進性和實用性強的軟件系統(tǒng)。基于理論成果設(shè)計開發(fā)的軟件系統(tǒng)可推廣應(yīng)用于城市重大危險源的風(fēng)險評價，已初步取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。此項成果改變了國內(nèi)城市重大危險源風(fēng)險管理技術(shù)成果與安全生產(chǎn)實際應(yīng)用嚴重脫節(jié)的現(xiàn)象，軟件系統(tǒng)從一定程度上改變了國內(nèi)在該軟件領(lǐng)域長期依賴從國外高成本引進的被動局面，為服務(wù)于政府安全監(jiān)督管理部門對城市重大危險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)用于城市重大危險源管理，對于指導(dǎo)城市重大危險源防災(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源監(jiān)管工作水平，降低重大危險源事故發(fā)生幾率，控制事故規(guī)模，將帶來顯著的社會經(jīng)濟效益。2. 技術(shù)內(nèi)容本項研究采用實際調(diào)研、統(tǒng)計分析、理論研究、計算機模擬和系統(tǒng)設(shè)計等研究方法。運用爆炸理論、反應(yīng)動力學(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)合國內(nèi)外事故或模擬試驗結(jié)果，深入研究并建立各類重大危險源事故模型，尋求快速高效的適合工程應(yīng)用的算法進行相關(guān)模型的求解，借助計算機可視化編程技術(shù)，建立重大危險源事故后果評價模型庫。基于GIS技術(shù)構(gòu)建城市重大危險源管理平臺，實現(xiàn)重大危險源定位、信息查詢，建立重大危險源二級聯(lián)動管理的模式。利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、GIS技術(shù)和事故后果模擬及動態(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)計方法結(jié)合災(zāi)害過程模擬仿真結(jié)果。在三維GIS場景中基于事故后果評估結(jié)果動態(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。以南京市為研究對象，設(shè)計開發(fā)基于GIS的城市重大危險源風(fēng)險管理系統(tǒng)，有效地指導(dǎo)城市重大危險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)重大危險源管理和應(yīng)急救援演練，檢驗與完善所開發(fā)的系統(tǒng)。本項目擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，可以應(yīng)用于城市重大危險源風(fēng)險評價與風(fēng)險管理，項目已經(jīng)通過江蘇省軟件檢測中心測試，并已經(jīng)獲得應(yīng)用。

截至2013年3月底，全國設(shè)市城市、縣累計建成城鎮(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，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。根據(jù)有關(guān)內(nèi)部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國目前有近17％的城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的污泥去向不明，同時大約67％的污泥以簡單填埋為最終出路。針對目前城市污泥難處理及市場巨大的特點，采用超臨界水氧化技術(shù)處理城市污泥，實現(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、徹底地將有機物轉(zhuǎn)化成無害化的CO2、N2、H2O和無機鹽等小分子化合物。相比傳統(tǒng)的城市污泥處理方案，SCWO具有突出的優(yōu)勢，能取得巨大的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。

列車運行控制系統(tǒng)是確保列車行車安全和高效運營的核心技術(shù)和關(guān)鍵裝備。基于通信的列車運行控制系統(tǒng)（CBTC）是列控技術(shù)的發(fā)展方向。     該成果應(yīng)用之前，此項關(guān)鍵技術(shù)裝備全部依賴引進。在國家有關(guān)部委及北京市持續(xù)支持下，本項目瞄準城軌交通安全高效運營的重大需求，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)、安全高效運營提供了技術(shù)支撐。      主要創(chuàng)新點：     1.提出了基于列車運行復(fù)雜場景的失效傳播模型和涵蓋全生命周期的系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)方法，構(gòu)建了滿足CENELEC標準的最高安全完善度等級SIL4的安全保障管理體系和集成研發(fā)平臺，研制了車載和地面兩個信號專用、可移植的安全計算機平臺以及CBTC整套技術(shù)裝備。整套產(chǎn)品和應(yīng)用工程均通過了國際獨立第三方SIL4級安全認證，屬我國首次。      2.提出了基于移動閉塞的CBTC系統(tǒng)設(shè)計理論與方法，攻克了列車安全防護技術(shù)和最佳化自動駕駛技術(shù)，實現(xiàn)了列車最小間隔90秒的安全追蹤、平穩(wěn)運行和精確停車。      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試案例庫（包含12.4萬條測試案例），提出基于最小系統(tǒng)的仿真測試方法，開發(fā)了硬件在環(huán)的CBTC系統(tǒng)仿真測試平臺，實現(xiàn)了虛實互換和虛實互控的系統(tǒng)功能與故障注入測試驗證，降低了現(xiàn)場調(diào)試安全風(fēng)險，減少了現(xiàn)場測試工作量。      項目共形成國家標準2項；申請發(fā)明專利50項，其中已授權(quán)25項；軟件著作權(quán)111項；獲2010年度北京市科技進步一等獎。     自2008年，先后在大連快軌3號線、北京亦莊線、昌平線及重慶單軌3號線運用，所控制的79組列車已累計安全運行1974.6萬公里。運營考核表明，自主研發(fā)的CBTC系統(tǒng)技術(shù)先進、安全可靠，各項性能指標均達到或超過國際標準，填補了國內(nèi)空白，使我國成為世界第四個掌握該項技術(shù)的國家，迫使引進系統(tǒng)降價30%。

本研究成果是基于交通需求預(yù)測理論，建立城市交通出行需求預(yù)測模型體系和應(yīng)用平臺，并融入決策支持技術(shù)，為城市和交通發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，為城市總體規(guī)劃、綜合交通規(guī)劃、各種專項交通規(guī)劃的編制，交通系統(tǒng)設(shè)計，交通管理決策等提供數(shù)據(jù)支持和量化分析依據(jù)。