北方重工业城市大气污染源调查评估与治理对策

杜连刚. 北方重工业城市大气污染源调查评估与治理对策——以抚顺市为例[J]. 环境保护科学, 2021, 47(3): 146-150. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.03.025
引用本文: 杜连刚. 北方重工业城市大气污染源调查评估与治理对策——以抚顺市为例[J]. 环境保护科学, 2021, 47(3): 146-150. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.03.025
DU Liangang. Investigation and assessment of air pollution sources and treatmentcountermeasures in northern heavy industrial cities of China ——Taking Fushun as an example[J]. Environmental Protection Science, 2021, 47(3): 146-150. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.03.025
Citation: DU Liangang. Investigation and assessment of air pollution sources and treatmentcountermeasures in northern heavy industrial cities of China ——Taking Fushun as an example[J]. Environmental Protection Science, 2021, 47(3): 146-150. doi: 10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2021.03.025

北方重工业城市大气污染源调查评估与治理对策

——以抚顺市为例
    作者简介: 杜连刚(1970−),男,助理工程师。研究方向:环保工程。E-mail:dlg0413@163.com
  • 中图分类号: X51

Investigation and assessment of air pollution sources and treatmentcountermeasures in northern heavy industrial cities of China ——Taking Fushun as an example

  • 摘要: 本文以抚顺市为例,开展了大气污染源排放清单详细调查及科学评估,分析环境空气污染特征,识别大气主要污染源,提出解决方案,为抚顺市环境空气质量达标提供技术支撑,以期对北方工业城市的大气污染治理有所助益。
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  • 表 1  2016年抚顺市大气污染物排放清单 t·a−1

    类型污染物
    PM10PM2.5SO2NOxCOVOCsNH3BCOC
    化石燃料固定燃烧源10 052.004 206.0518 351.2319 813.6945 391.261 747.30331.77346.89
    工艺过程源54 590.0028 757.004 696.007 958.00138 374.0025 258.00240.00707.00846.00
    移动源6 585.561 187.34738.2835 248.2444 242.30788.78212.201 011.30783.98
    溶剂使用源3 440.38
    存储运输源489.90
    扬尘源7 608.032 412.97540.0010 620.002400.00216.000.060.01
    农业源6 103.15
    生物质燃烧源5 796.475 389.01995.28868.1545 324.685 827.71912.81757.173 346.76
    废弃物处理源135.80332.37
    其它排放源328.40262.72226.745.34183.90
    合计84 960.4642 215.0925 320.7974 506.08275 732.2438 130.617 800.532 812.645 507.54
       注:氨气(NH3)是大气中最主要的碱性气态污染物,也是形成PM2.5的重要前体物;黑炭(BC)、有机炭(OC)是碳气溶胶的主要组分,对环境和人体有较大危害。
    类型污染物
    PM10PM2.5SO2NOxCOVOCsNH3BCOC
    化石燃料固定燃烧源10 052.004 206.0518 351.2319 813.6945 391.261 747.30331.77346.89
    工艺过程源54 590.0028 757.004 696.007 958.00138 374.0025 258.00240.00707.00846.00
    移动源6 585.561 187.34738.2835 248.2444 242.30788.78212.201 011.30783.98
    溶剂使用源3 440.38
    存储运输源489.90
    扬尘源7 608.032 412.97540.0010 620.002400.00216.000.060.01
    农业源6 103.15
    生物质燃烧源5 796.475 389.01995.28868.1545 324.685 827.71912.81757.173 346.76
    废弃物处理源135.80332.37
    其它排放源328.40262.72226.745.34183.90
    合计84 960.4642 215.0925 320.7974 506.08275 732.2438 130.617 800.532 812.645 507.54
       注:氨气(NH3)是大气中最主要的碱性气态污染物,也是形成PM2.5的重要前体物;黑炭(BC)、有机炭(OC)是碳气溶胶的主要组分,对环境和人体有较大危害。
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  • [1] 李瞳, 高婷. 大气环境质量状况及治理措施探讨[J]. 科学与财富, 2015(19): 259.
    [2] 抚顺市人民政府. 抚顺市2016年国民经济和社会发展统计公报[EB/OL]. (2017-03-31)[2020-05-26]. http://www.fushun.gov.cn/fushun/038/038019/038019002/.
    [3] 国家环境保护部. 大气可吸入颗粒物一次源排放清单编制技术指南(试行)[EB/OL]. (2014-12-31)[2020-05-26]. http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201501/W020150107594587771088.pdf.
    [4] 国家环境保护部. 道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南(试行)[EB/OL]. (2014-12-31)[2020-05-26]. http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201501/W020150107594587831090.pdf.
    [5] 国家环境保护部. 非道路移动源大气污染物排放清单编制技术指南(试行)[EB/OL]. (2014-12-31)[2020-05-26]. http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201501/W020150107594587960717.pdf.
    [6] 国家环境保护部. 生物质燃烧源大气污染物排放清单编制技术指南(试行)[EB/OL]. (2014-12-31)[2020-05-26]. http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201501/W020150107594588071383.pdf.
    [7] 国家环境保护部. 扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南(试行)[EB/OL]. (2014-12-31)[2020-05-26]. http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201501/W020150107594588131490.pdf.
    [8] 国家环境保护部. 大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南(试行)[EB/OL]. (2014-08-20)[2020-05-26]. http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201408/W020140828351293705457.pdf.
    [9] 国家环境保护部. 大气细颗粒物一次源排放清单编制技术指南(试行)[EB/OL]. (2014-08-20)[2020-05-26]. http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201408/W020140828351293619540.pdf.
    [10] 国家环境保护部. 大气氨源排放清单编制技术指南(试行)[EB/OL]. (2014-08-20)[2020-05-26]. http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201408/W020140828351293771578.pdf.
    [11] 国家环境保护部. 民用煤大气污染物排放清单编制技术指南(试行)[EB/OL]. (2016-10-26)[2020-05-26]. http://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201610/W020161031388726962758.pdf.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-09-24
  • 刊出日期:  2021-06-20

北方重工业城市大气污染源调查评估与治理对策

    作者简介: 杜连刚(1970−),男,助理工程师。研究方向:环保工程。E-mail:dlg0413@163.com
  • 抚顺市公共资源交易中心,辽宁 抚顺 113006

摘要: 本文以抚顺市为例,开展了大气污染源排放清单详细调查及科学评估,分析环境空气污染特征,识别大气主要污染源,提出解决方案,为抚顺市环境空气质量达标提供技术支撑,以期对北方工业城市的大气污染治理有所助益。

English Abstract

  • 我国北方地区有着丰富的自然资源和良好的工业基础,历史原因形成了许多重工业型城市。这些城市环境空气污染相对较重[1],污染特征相似。抚顺市地处东北,冬季寒冷,取暖期5个月,能源消耗以煤炭、石油为主,具有“高能耗、高物耗、高污染”的重工业为主导的产业结构,是中国北方典型的重工业城市。目前在大气污染防治方面,存在排放总量、排放清单、时空分布、行业贡献、减排潜力等细化深度不足的问题,严重制约大气污染治理精准施策。数据选取抚顺市2016~2025年两个规划期起步之年的2016年,本文以抚顺市为例,对2016年大气污染源活动水平数据进行了全面收集与调查的基础上,确定污染排放特征,分析了抚顺市大气污染排放现状和污染排放贡献、识别出大气主要污染源,针对重点行业、重点区域和重点污染物,分区分类管控,分级分项施策,提出工业、交通、扬尘和农业等大气污染源综合防治能力提升对策。

  • 抚顺市位于辽宁省东部,123°39′42″~125°28′58″E,41°14′10″~42°28′32″N。地处长白山脉的交接地带,地质构造复杂,以山地、河床、沟谷、低山丘陵及狭长河谷平原地貌为主。地处中温带,属于温冷湿润的大陆性气候,夏季凉爽多雨,冬季寒冷,春秋两季较短,风沙大,蒸发量较大。年平均温度7.6 ℃,年平均降水量826.8 mm。夏季为东南风,冬季为西北风。年平均风速2.6 m/s,最大风速17 m/s。

    截至2016年末,全市户籍总人口214.8万人,其中市辖区140.5万人。地区生产总值760.3亿元,其中,第二产业增加值355.6亿元。原油加工量842.6万t,原煤产量654.9万t,水泥129.7万t,钢材353.3万t,发电量94.9亿kW·h[2]

  • 抚顺市区现有环境空气自动监测点位6个,地理位置由东向西依次分布在大伙房水库、东洲区、顺城区、新抚区、望花区和沈抚新城。依据6个自动站点的监测数据,2016年抚顺市区环境空气质量达标天数为284 d,达标率77.6%。各区域达标天数自东向西递减,其中,望花区空气质量达标天数最少,仅为235 d,达标率为67%。

  • 2016年抚顺市区出现的82 d超标天数中,首要污染物为臭氧(O3)、细颗粒物(PM2.5)和可吸入颗粒物(PM10)。在超标天数中,O3为首要污染物的天数最多,超标38 d,占超标天数的46.3%;其他依次为PM2.5、PM10,超标37 d和7 d,占超标天数的45.1%和8.6%。

    全年O3日最大8 h平均值超标率为1%,PM2.5和PM10日均浓度超标率分别为26%和11%;超标天数中未出现首要污染物为SO2、NO2和CO的情况。

  • 对比国家空气质量二级标准:PM2.5年均浓度44 μg/m3,未达标月份主要集中在冬季供暖期,12月达到峰值78 μg/m3,超标准的1.23倍;PM10年均浓度78 μg/m3,未达标月份主要集中在冬季供暖期,12月PM10峰值119 μg/m3,是标准的1.7倍;全年O3日最大8小时平均值第90百分位数浓度为162 μg/m3,超标月份为5~8月;NO2浓度达标,但1月和12月月均浓度超标,12月峰值50 μg/m3,是标准的1.25倍,8月份NO2浓度最低为23 μg/m3,冬季供暖期NO2浓度高于其他月份;SO2月均浓度均达到标准;CO日均值第95百分位数符合标准。

  • 涵盖抚顺市市辖区范围,包括顺城区、望花区、东洲区、新抚区、抚顺县、清原满族自治县和新宾满族自治县。

  • PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO及BC、OC、VOCs、NH3共9种污染物。

  • 依据文献[3-11]结合抚顺市大气污染源特点,本次污染调查包括10种类型:化石燃料固定燃烧源、工艺过程源、移动源、溶剂使用源、存储运输源、扬尘源、农业源、生物质燃烧源、废弃物处理源及其他排放源。

  • 依据2016年抚顺市10类大气污染物排放源调查数据进行排放系数核算,得出全市大气清单排放情况,见表1

  • (1)PM10排放源排在第一至三位的是工艺过程源、化石燃料固定燃烧源和扬尘源,占排放总量的64.3%、11.8%和9.0%,累计占总排放量的85.1%。其中:工艺过程源PM10第一、二排放大户分别是非金属矿物制品业和黑色金属冶炼压延加工业,占全市总排放量的38.0%和25.2%,累计占总排放量一半以上。化石燃料固定燃烧源PM10第一、二排放大户分别是电力生产业、热力生产供应业,占总排放量的8.3%和1.9%。扬尘源PM10第一、二排放大户是施工扬尘源、堆场扬尘源,分别占总排放量的6.8%、1.0%。

    (2)PM2.5排放源排在第一至三位的是工艺过程源、生物质燃烧源和化石燃料固定燃烧源,分别占排放总量的68.1%、12.8%和10.0%,累计占总排放量的90.9%。其中:工艺过程源PM2.5第一、二排放大户分别是黑色金属冶炼压延加工业和非金属矿物制品业,分别占全市总排放量的34.5%和32.2%,累计占总排放量一半以上。生物质燃烧源PM2.5第一排放大户是传统炉灶,占全市总排放量的11.9%;化石燃料固定燃烧源PM2.5第一、二排放大户分别是电力生产业和生活源,占总排放量的6.5%和1.9%。

    (3)SO2排放源排在第一、二位的是化石燃料固定燃烧源和工艺过程源,占排放总量的72.5%和18.5%,累计占总排放量的91.0%。其中:化石燃料固定燃烧源SO2第一、二排放大户分别是电力生产业、热力生产和供应业,占总排放量的46.8%和11.9%,累计占总排放量的一半以上。工艺过程源SO2第一、二排放大户分别是黑色金属冶炼压延加工业、石油加工业,占全市总排放量的10.9%和4.7%。

    (4)NOx排放源排在第一至三位的是移动源、化石燃料固定燃烧源和露天矿坑排放,占排放总量的47.3%、26.5%和14.3%,累计占总排放量的88.1%。其中:移动源NOx第一排放大户是道路移动源,占总排放量的40.3%,其中:载货汽车排放量占移动源排放量的45.2%。化石燃料固定燃烧源NOx第一至三位排放大户分别是电力生产业、采矿和制造业以及热力生产和供应业,分别占总排放量的19.7%、3.3%和3.2%。

    (5)CO排放源排在第一位的是工艺过程源,排在第二三四位的是化石燃料固定燃烧源、生物质燃烧源和移动源,分别占总排放量的50.2%、16.5%、16.4%和16.0%,累计占总排放量的99.1%。其中:工艺过程源CO第一、二排放大户是黑色金属冶炼压延加工业和石油加工,占排放总量的40.9%和8.2%,累计占总排放量的近一半。化石燃料固定燃烧源CO第一、二位排放大户是分别生活源和电力生产业,分别占总排放量的7.3%和5.3%。生物质燃烧源CO第一排放大户是传统炉灶,占总排放量的15.4%;移动源CO第一、二排放大户分别是道路移动源和载客汽车,占总排放量的7.8%和5.9%。

    (6)VOCs排放源排在第一至三位的是工艺过程源、生物质燃烧源和溶剂使用源,分别占总排放量的66.2%、15.3%和9.0%,累计占总排放量的90.5%。其中:工艺过程源VOCs第一、二排放大户分别是石油加工业、化学原料和化学制品制造业,占总排放量的34.0%和26.4%,累计占总排放量一半以上。生物质燃烧源VOCs第一排放大户是传统炉灶,占总排放量的13.2%;溶剂使用源第一、二位排放大户是表面涂层业和其它溶剂使用业,分别占总排放量的3.3%和2.9%。

    (7)NH3排放源排在第一、二位分别是农业源和生物质燃烧源,占总排放量的78.2%、11.7%,累计占总排放量的89.9%。其中:农业源NH3第一排放大户是畜禽养殖,占总排放量的64.8%;生物质燃烧源NH3第一排放大户是传统炉灶,占总排放量的11.0%。

    (8)BC排放源排在第一至三位分别是移动源、生物质燃烧源和工艺过程源,占总排放量的36.0%、26.9%和25.1%,累计占总排放量的88.0%。其中:移动源BC第一二位排放大户分别是道路移动源和载货汽车,分别占总排放量的16.1%和

    11.9%。生物质燃烧源BC第一排放大户是传统炉灶,占总排放量的25.2%。工艺过程源BC第一至三位排放大户分别是黑色金属冶炼压延加工业、石油加工业和非金属矿物制品业,占总排放量的14.6%、4.6%和3.7%。

    (9)OC排放源排在第一至三位的是生物质燃烧源、工艺过程源和移动源,占总排放量的60.8%、15.3%和14.2%,累计占总排放量的90.3%。其中:生物质燃烧源OC第一排放大户是传统炉灶,占总排放量的57.0%。工艺过程源OC第一、二位排放大户分别是黑色金属冶炼压延加工业和非金属矿物制品业,占总排放量的9.6%和3.2%。移动源OC第一、二位排放大户分别是道路移动源和载货汽车,占总排放量的6.8%和5.7%。

    (10)其他排放源。餐饮油烟源PM10占总量的0.3%,PM2.5占总排放量的0.6%,VOCS占总排放量的0.6%,BC占总排放量的0.2%,OC占总排放量的3.3%。

  • (1)首要污染物由一次污染物向二次污染物转变。依据源解析结果,2016年超标天中首要超标污染物为二次污染物PM2.5、03的天数为主,而2016年之前的首要污染物始终是一次污染物PM10。由此可知,抚顺市区环境空气污染不止源于直接排放,还来自于排放一次污染物的二次合成产生新的污染物质。

    (2)空气污染类型由单一煤烟型污染上升为复合型污染。由2016年超标天首要污染物判断,市区冬季以雾霾污染为主,春季以沙尘污染为主、夏秋季以光化学污染为主。污染类型由煤烟型污染变为雾霾、沙尘与光化学复合型污染。

    (3)采暖期污染重于非采暖期,西部污染明显重于东部。抚顺市区采暖期综合指数6.21,是非采暖期(4.17)的1.5倍,冬季采暖燃煤量剧增是导致采暖期污染加重的直接原因。监测点位从东至西综合污染指数依次增大,西部综合污染指数是东部的1.4倍,西部污染明显重于东部,市区布局不合理、烟粉尘排放工业集中是造成这一污染特征的原因。

    (4)颗粒物依然是空气主要污染因子。在监测的6项污染因子中,颗粒物累计占总污染负荷的45.9%,为主要污染因子,其中PM2.5占颗粒物53.2%。O3占总污染负荷的19.5%,为第二位主要污染因子。抚顺市区以颗粒物、臭氧污染为主要因子的特征将在一定时期内持续。

    (5)各类污染源排放是造成环境空气质量超标的直接原因。2016年,主要污染物排放量排在第一、二位的排放源情况:PM10、PM2.5——工艺过程源、化石燃料固定燃烧源排放量占总量的76.7%;SO2——化石燃料固定燃烧源、工艺过程源排放量占总量的91.0%;NOx——移动源、化石燃料固定燃烧源排放量占总排放量的88.1%;VOCs——工艺过程源、生物质燃烧源和溶剂使用源占总量的90.5%。主要排放源、排放大户是造成空气环境质量超标的直接污染因素。

    (6)大气污染物排放呈行业集中化。2016年排放量大的污染物集中在黑色金属冶炼压延加工业、非金属矿物制品业、电力生产供应业、热力生产和供应业、石油加工业、采矿和制造业。

    (7)前体污染物NOx、VOCs排放量大,是夏季O3日均值超标的原因之一。2016年抚顺市臭氧前体污染物NOx排放量74 504.08 t、VOCs排放量38 130.61 t,其产生二次污染物O3,造成夏季O3日均值超标。要实现O3达标,必须大幅削减NOx和VOCs排放量。

    (8)区域性扬尘污染严重,城市型污染加剧。抚顺市2个露天矿坑、3个舍场、建筑施工场地、道路扩展改造、物料堆场、裸露地面、装卸和运输等,在风蚀作用下形成面源污染。机动车逐年增加,私家车高速增长,成为快速增长的排放大户。

  • 工业工艺过程源、化石燃料燃烧源9项污染物占全市总排放量65%以上,工业排放是空气环境污染的主因。因此,必须全力持续推进工业污染源全面达标排放,加大超标处罚和联合惩戒力度,未达标排放的企业一律依法停产整治,建立覆盖所有固定污染源的企业排放许可制度;全市所有行业必须对现有污染治理设施进行提标改造,鼓励超低排放,推进执行特别排放限制进程;采用先进生产工艺替代传统落后生产工艺,支持背压机组、煤炭清洁燃烧技术和燃煤耦合生物质发电技术,从源头控制污染物的产生;强化工业企业无组织排放管控,对物料(含废渣)运输、装卸、储存、转移和工艺过程等无组织排放实施深度治理。

  • 加大不符合国家产业政策和国家明令淘汰禁止的工艺、设备以及不达标工业炉窑淘汰力度,加快淘汰中小型煤气发生炉。鼓励工业炉窑使用电、天然气等清洁能源或由周边热电厂供热。重点区域取缔燃煤热风炉,基本淘汰热电联产供热管网覆盖范围内的燃煤加热、烘干炉(窑);淘汰炉膛直径3 m以下燃料类煤气发生炉,对暂不具备改用天然气条件的工业园区,原则上应建设统一的清洁煤制气中心;禁止掺烧高硫石油焦。

  • 严格控制O3前体污染物NOx和VOCs的产生。采取源头削减、过程控制、末端治理的全过程防治措施,严控工艺过程源、溶剂使用源等工业挥发性有机物排放,严格控制移动源、化石燃料燃烧源、扬尘源(西露矿坑)NOx排放;推进气化农村行动,改变供暖方式,严格控制农村传统炉灶生物质燃烧源VOCs排放;强化居民生活、餐饮业油烟污染排放治理,开展生活垃圾收集站和城市污水处理厂恶臭治理;加大喷烤漆房废气治理设施建设,集中收集VOCs废气并安装废气净化设施,鼓励采用水性漆等新材料、新工艺,减少挥发性有机物废气排放。

  • 推动集中供热覆盖范围内的燃煤锅炉淘汰和高效节能锅炉推广工作。在不具备热电联产集中供热条件的地区,现有多台燃煤小锅炉的,可按照等容量替代原则建设大容量燃煤锅炉。县级及以上城市建成区基本实现高效一体化供热,县级以上城市建成区30万kW及以上热电联产电厂供暖半径15 km范围内的燃煤锅炉和落后的燃煤小热电全部关停整合,实现高效一体化供热。除依据城市供热专项规划确需保留的供暖锅炉以外,城市建成区20蒸t/h(或14兆瓦)及以下燃煤锅炉全部予以淘汰。

  • 对污染环境、破坏生态、乱采滥挖和拒不整治的露天矿山,依法予以关闭;对责任主体灭失的露天矿山,要加强修复绿化;西露天、东露天大坑和3个舍场生态修复重点区域原则上禁止新建露天矿山建设项目。建筑工地要做到周边围挡、物料覆盖、工地撒水、路面硬化、出入车辆清洗和渣土车辆密闭运输,建筑垃圾运输车辆安装全密闭运输机械装置或密闭苫盖装置并安装行驶及装卸记录仪;加强道路扬尘综合整治,提高道路机械化清扫率;推进农作物秸秆综合利用,控制农业氨源排放。

  • 要在即将完成生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线、环境准入清单编制工作基础上,严格执行高耗能、高污染和资源型行业准入条件,制定更严格的产业准入门槛;加大区域产业布局调整力度,加快城市建成区重污染企业搬迁改造或关闭退出,推动实施一批水泥、化工、钢铁、炭素等重污染企业搬迁工程,严禁新增钢铁、电解铝、水泥和平板玻璃等产能,严格执行钢铁、水泥和平板玻璃等行业产能置换。

参考文献 (11)

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