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随着社会经济的发展,工业污染、人口增长、机动车的增多和能源的过度利用,导致环境污染问题愈发严重,大气污染物排放不断增多,空气环境质量不断下降,因此改善空气质量环境已成为亟待解决的问题[1]。
面对日益增长的环境压力,衢州市努力践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念,以建设生态文明为引领,以改革创新为动力,推进产业结构和能源结构的优化调整,完善污染物监测和考核体系,开展实施了衢州市治气攻坚战暨打赢蓝天保卫战2019年工作计划[2]、召开市政府第19次常务会议通过《衢州市治气攻坚战行动方案》[3]等工作内容,该工作计划的主要目标是改善空气环境质量,使2019年市区PM2.5平均浓度达到35 μg/m3,空气质量优良天数比率达到88%,全市完成省下达的大气主要污染物总量减排等目标[4]。本研究根据工作计划中提出的各类具体减排措施,建立科学规范的减排核算方法,核算出2019年大气主要污染物排放量,对衢州市2019年治气攻坚战的治理效果进行规范评估,以评价防治行动对改善本市空气质量的积极影响[2, 5]。
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本研究根据《2019年主要污染物总量减排核算有关要求》[6],从重点减排工程和其他减排工程两方面对衢州市大气污染物减排情况进行核算,采用如下的减排核算方法体系[6-12]。
1)基于重点减排工程中已发放排污许可证的重点涉气行业的大气污染物减排核算方法见式(1)。
式(1)中,R为本年本省份火电、钢铁、水泥、平板玻璃、炼焦、石化等行业主要大气污染物新增削减量,t;Ei上年为上年本省份第i个企业排污许可执行报告中实际排放量,t;Ei本年为本年本省份火电、钢铁、水泥、平板玻璃、炼焦、石化等行业第i个企业排污许可执行报告中主要大气污染物实际排放量,t;n为本省份全口径核算行业企业个数。
2)基于重点减排工程中未发放排污许可证的工业行业的大气污染物减排核算方法。有在线监测数据的企业见式(2)。
式(2)中,R为重点涉气行业企业2019年主要大气污染物新增削减量,t;c为企业第i个排放口标准状态下干烟气污染物的小时排放质量浓度,mg/m3;Q为第i个排放口标准状态下干烟气排放量,m3;T为第i个排放口累计运行时间,h;n为企业排放口数量。
无在线监测数据的企业见式(3~5)。
式(3~5)中,Ei上年为其他行业第i台设备上年同期主要大气污染物排放量,t;Pi上年为其他行业第i台设备上年同期产品产量,t;Pi为核算期其他行业第i台设备新建或改造脱硫、脱硝设施后产品产量,t;η0为其他行业第i台设备脱硫、脱硝设施上年同期综合去除效率,%;η1为核算期其他行业第i台设备新建或改造脱硫、脱硝设施后综合去除效率,%;η为核算期其他行业新建或改造脱硫、脱硝设施的生产装置总数;Mi锅炉为核算期第i台工业锅炉新建或改造脱硫设施后的煤炭消费量,10×103 t;S锅炉i为核算期第i台工业锅炉新建或改造脱硫设施后的煤炭平均硫分,%;pfi锅炉为核算期第i台工业锅炉吨煤氮氧化物产污系数,kg/t;系数1.7表示煤中硫分转二氧化硫释放系数,(SO2/S)×0.85(平均转化效率)。
3)基于重点减排工程中清洁能源代替工程的大气污染物减排核算方法见式(6)。
式(6)中,Ei上年为上年第i个原有燃煤锅炉(工业窑炉)的SO2排放量,t;m为核算期清洁能源替代工程实施月份总数;n为采取清洁能源替代工程的燃煤锅炉(工业窑炉)总数。
式(7)中,m为核算期第i个生产设施或燃煤锅炉实施清洁能源替代的月数;Ei上年为上年实施清洁能源替代的生产设施或锅炉氮氧化物排放量,t;Gi为核算期第i个生产设施或锅炉燃气消耗量,t;ef气为核算期第i个燃气生产设施或锅炉氮氧化物排污系数,根据核算要求[6, 12],改天然气参考取值8×10−4 kg/m3,改电参考取值0;n为核算期实施清洁能源替代的生产设施或锅炉总数。
4)基于交通运输行业的氮氧化物减排核算方法,见式(8)。
式(8)中,E为机动车NOx放量,t;I为机动车NOx新增排放量,t;R为机动车NOx新增削减量,t。(系数I及R根据中国环境科学研究院发布的《机动车总量减排核算方法》中,根据不同车大小、类别选取不同系数)。
5)基于散煤清洁化治理工程的大气污染物减排核算方法,二氧化硫减排量计算见式(9)。
式(9)中,
${R_{{\rm{SO}}{}_{\rm{2}}}} $ 为散煤清洁化替代工程二氧化硫减排量,t;M户均耗煤量为替代的散煤量,t;N为清洁能源替代的户数;S为替代的散煤硫分,%;$\alpha $ 为SO2释放系数,散煤取0.8。氮氧化物减排量计算见式(10)。式(10)中,
${R_{{\rm{NO}}{}_{{x}}}} $ 为散煤清洁化替代工程NOx减排量,t;M户均耗煤量为替代的散煤量,t;N为清洁能源替代的户数;pf为NOx排放系数;G为气代煤后天然气消耗量,m3,当改为氢气、太阳能及电时取0;ef为天然气NOx排污系数,取8×10−4 kg/m3。6)基于“散乱污”企业综合整治的NOx减排核算方法,见式(11)。
式(11)中,E散乱污企业为实施有效治理或关停淘汰的涉气“散乱污”企业本年主要大气污染物削减量,t;P上年为实施有效治理或关停淘汰的涉气“散乱污”企业上年主要产品产量;P本年为实施有效治理或关停淘汰的涉气“散乱污”企业本年主要产品产量;pf为单位产品污染物产污系数,根据核算方法[6]系数手册中对于不同行业、工艺、产品系数参考确认;η为污染治理设施去除效率,%。
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2018~2019年衢州市大气主要污染物排放清单,见表1。
2019年衢州市各类减排工程的大气主要污染物排放量和减排量,见表2。
全市重点工程SO2减排量767.655 t,NOx减排量792.668 t。其中,电力行业共削减SO2 81.81 t、NOx 498.69 t,以上削减主要通过火电行业中燃煤机组实施超低排放改造,从技术层面提升发电机组绿色发电效率实现;水泥行业NOx削减195.25 t,以上NOx削减主要通过部分熟料生产关闭,废气集中处理,提升有组织排放治理设施的脱氮效率实现;钢铁企业初步核算共削减SO2 223.24 t、NOx 13.53 t,以上削减主要通过钢铁企业SO2超低排放改造及提升脱氮设施效率等工程改造实现;石化企业初步核算共削减SO2 0.3 t、NOx 6.81 t,以上削减主要依托石化企业废气集中处置脱硫效率提升实现;焦化企业初步核算共削减SO2 181.65 t、NOx削减13.25 t,以上削减主要依托企业废气集中处置,超低排放改造实现;结构调整关停淘汰共削减SO2 363.3 t、NOx 78.76 t,主要为工业企业生产锅炉淘汰、关闭实现削减。
2019衢州市各地区工业源、农业源、生活源大气主要污染物减排总量,见表3。
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衢州市2019年SO2的排放量为3.65万t,同比减排了2.06%,5年减排24.01%,减排效果明显。从各行业排放量占比来看,其他行业是SO2的主要排放源,占比为58.8%;其次是钢铁行业,占比为22.7%;火电行业和水泥行业分别为12.9%和4.8%,以上行业基本覆盖了本市SO2的排放。对于各行业减排量,其他行业的减排量贡献最大,为47.3%;接下来依次为钢铁行业、焦化行业和火电行业,分别为29.08%、23.6%和10.66%;钢铁行业、焦化行业和石化行业减排效果不明显,其中水泥行业出现了新增排放量,为82.6 t。
从各地区减排分布来看,衢州市总减排量为767.66 t,集聚区的减排贡献量最大,为53.38%;其次是常山县和柯城区,分别为31.56%和12.53%;巨化和江山市本年度出现了新增排放量,分别为5.91 t和40.41 t。
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衢州市2019年NOx的排放量为3.81万t,同比减排了2.04%,5年减排17.06%,减排效果明显。从各行业排放量占比来看,水泥行业、火电行业和其他行业是NOx的主要排放源,占比分别为31.5%、27.1%和27.4%;机动车NOx排放量占比也较大为11.2%;接下来为焦化行业,占比为2.8%;这5个行业基本覆盖了本市NOx的排放。对于各行业减排量,火电行业的减排量贡献最大,为62.9%;接下来依次为水泥行业和其他行业,分别为24.6%和9.9%;石化行业和水泥行业减排效果不明显,其中石化行业出现了新增排放量,为6.8 t。
从各地区减排分布来看,全市总减排量为792.67 t,各地区NOx排放无新增排放地区,龙游县的减排贡献量最大,为42.59%;其次是衢江区、巨化区和常山县,分别为17.73%、15.49%和13.45%。
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2019年,市区空气质量稳定达到国家二级标准,PM2.5平均浓度为33 μg/m3,AQI优良率为93.4%,环境空气质量综合指数3.73。6项主要大气环境质量指标中,PM10浓度均值为51 μg/m3,与上年持平;NO2浓度均值为31 μg/m3,较上年同期上升3.3%;SO2浓度均值为7 μg/m3,较上年同期下降12.5%;CO浓度均值为0.7 μg/m3,较上年同期持平;O3浓度均值为88 μg/m3,较上年同期上升3.5%。从以上数据来看,2019年大气环境质量总体较好,与减排核算结果相比,呈现较为明显的相关性。
2.1. 二氧化硫
2.2. 氮氧化物
2.3. 大气环境质量改善情况
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由上述分析可知,2019年衢州市大气主要污染物减排完成了年初计划目标,空气环境质量得到了明显改善,各行业和地区大气主要污染物排放量基本都相应地减少。本市从产业、能源、交通运输、管理监测等方面采取了相应措施治理大气污染,通过推进工作计划的落实,并超额完成了治气攻坚战工作计划各项任务,使得大气污染物减排量远超过由于社会发展而造成的大气污染物增排量,产生了正向减排的效果。
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调整优化产业结构和能源结构是大气污染物减排的关键措施[3-4],全市2019年从强化产业布局调整、加速“散乱污”企业综合整治、强化工业源达标排放治理等方面调整产业结构。从严格煤质监管与煤炭总量控制、强化锅炉综合治理、加大清洁能源利用等方面调整能源结构。
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全市2019年淘汰落后产能和压减过剩产能企业89家;通过完善“散乱污”企业动态管理机制,实行网格化管理,压实基层责任,发现一起查处一起的治理模式,对涉气“散乱污”企业实行关停、提升、搬迁入园等方式,共完成清理整顿130家。通过开展雷霆斩污“回头看”和秋冬季大气污染防治专项执法行动,完成整治了50%以上的企业和部分涉VOCs企业在线监控安装。在强化工业废气的治理上,通过挥发性有机废气的治理、钢铁行业超低排放改造、废气无组织排放改造和气异味治理4种方式,分别完成了27个工业VOCs治理项目、4个钢铁行业超低排放改造项目、42个无组织排放改造项目以及7个臭气异味治理项目。
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在控制煤炭总量上,本市2019年度煤炭消费总量基本与上年度持平,未能在煤炭消费总量方面改善能源结构。在锅炉综合治理方面,淘汰了19台燃煤小锅炉,完成了3台燃气锅炉低氮改造。推进增加清洁能源的使用量,加快推进煤改气、油改气工作,天然气供应量达到4.29亿m3,实现了天然气县县通。
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在货物运输结构方面,2019年全市新增公交、出租、新能源或清洁能源使用数100辆,邮政车辆新能源或清洁能源使用数30辆,全市新增公交、环卫、邮政、出租、通勤、轻型城市物流车辆中新能源车比例达到80%,淘汰国Ⅲ及以下标准营运柴油货车834辆。
强化油品质量监管,全市已经全面供应国Ⅵ汽柴油,按照年度抽检计划,在全市加油站抽检车用汽柴油共计60个批次,实现年度全覆盖。开展对大型工业企业和机场自备油库油品质量专项检查,对发现的问题依法依规进行处置。
在用车环境管理方面,已建成衢江区超限站建立机动车尾气遥感监测点,实现排放检验机构监管全覆盖。建立黑名单和强制维修制度,秋冬季每月开展一次以上路检路查,2019年度共开展4次联合检查。
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全面推进露天矿山综合整治工作[3-4]。对采露天矿山和现存废弃矿山进行了全面排查,针对存在问题分类开展综合整治。2019年度全市已完成治理方案编制35个,已开工治理废气矿山31个,已交工验收矿山18个。强化扬尘综合整治工作,定期动态更新施工工地管理清单,工地安装在线监测。严格规范管理渣土运输车辆,全面清理拆迁造成的渣土和建筑垃圾。持续推进秸秆综合利用和禁烧,建设秸秆还田利用、离田利用、收贮体系,全市2019年秸秆利用率为95%。
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2019年,市本级建成遥感监测点1个、黑烟抓拍点5个,4个县市分别建设2个共计8个黑烟点。完善了环境监测监控网络,完成建设环境空气质量自动监测站点7个。完善VOCs监测监控能力建设,已完成某工业区监测预警监控体系建设,某经济开发区安装完成1套空气自动监控设施。遥感项目在全省率先完成招投标,并于年底竣工验收。
3.1. 调整优化产业结构、能源结构
3.1.1. 调整优化产业结构
3.1.2. 调整优化能源结构
3.2. 调整优化运输结构,加强机动车污染防治
3.3. 其他各项污染物减排措施
3.3.1. 优化调整用地结构
3.3.2. 大气监测监控体系建设
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本研究根据文献[2]提出的主要措施,结合衢州市实际情况,对全市2019年大气主要污染物排放量进行核算,通过建立科学规范的污染物减排核算体系,对比2018年污染物排放量,量化考核该工作计划的措施效果。由污染物核算可知,全市SO2排放量为36 513 t,NOx排放量为38 158 t,SO2减排为767.66 t,NOx减排为792.67 t,较2018年分别削减2.08%、2.04%,较2015年分别削减24.01%、17.06%,明确了各行业和各地区对本市污染物减排的贡献度。
根据上述核算可以看出,大气治理工作计划对于治理本市空气质量具有明显的效果,通过产业、能源、交通运输、管理监测等方面的优化调整,对于改善大气污染物排放是起积极作用的。
产业结构存在较大优化空间,衢州市工业产业结构有待丰腴,钢铁行业废气排放占全市大气污染物排放量较大比例,能源消费结构以煤炭为主,消费总量控制不到位;且大部分工业企业环保治理设施建设空间不足,需进一步优化;地区治理效果存在较大差异,污染物减排贡献度主要分布在几个地区,其他地区的治理效果不明显,需进一步优化治理措施,降低其他地区的污染物排放量。
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1)加快制定地方排放标准,衢州市现有企业废气排放已远远低于现行排放标准,由于标准滞后,无法与实际排放情况匹配,造成了管理和执法的困难,建议加快制定相关地方排放标准。
2)建议将环境空气质量综合指数纳入大气考核,环境空气质量综合指数作为一项综合性指标,能够较为客观的体现环境空气质量状况。