鄭明+馬憲國(guó)

摘要： 近年來，上海高能源消耗對(duì)大氣環(huán)境的影響逐漸得到關(guān)注，PM_2.5的研究也引起了廣泛的重視.通過分析上海各能源種類的消耗，結(jié)合不同能源消耗過程中PM_2.5的排放因子，定量估算了上海2010年和2011年煤、成品油、天然氣等10種主要能源的PM_2.5排放量.分析結(jié)果顯示，煤、成品油消耗量和其PM_2.5排放量的比率均過大，兩者大約都是天然氣的2倍.

關(guān)鍵詞： 能源消耗； 排放因子； PM_2.5； 排放量

中圖分類號(hào)： TK 01文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

Abstract： In recent years，the impact of heavy energy consumption in Shanghai on the atmospheric environment receives increasing attention.The studies of PM2.5 also have been conducted widely.In this paper，according to the energy consumption in Shanghai in 2010 and 2011，combining with the PM2.5 emission factors of different kinds of energy，the PM2.5 emission of 10 kinds of energy，such as coal，natural gas，petroleum products，and so on，is quantitatively estimated.The results show that the consumption and PM2.5 emission rate of coal and oil are very high.Both are twice than that of the natural gas.

Key words： energy consumption； emission factors； PM2.5； emission

上海是我國(guó)最大的工業(yè)城市，也是一個(gè)能源消費(fèi)型城市，人均能耗和單位面積能耗水平遠(yuǎn)高于全國(guó)平均水平[1-2].上海能源消費(fèi)總量從2001年的5 473.6萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤增長(zhǎng)至2011年的11 270.5萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，年均增長(zhǎng)率為10.6%，比全國(guó)年均增長(zhǎng)率7.7%高出37.5%.如此高的能源消耗密度，導(dǎo)致上海城市環(huán)境嚴(yán)重惡化.Feng等[3]對(duì)上海PM2.5（大氣中動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于2.5 μm的顆粒物）進(jìn)行了測(cè)定，得到的年平均值為91 μg·m-3，是國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)II平均值35 μg·m-3的2.5倍，和其它沿海城市，如青島40 μg·m-3、廈門60 μg·m-3、香港49 μg·m-3相比明顯偏高，與沙塵暴嚴(yán)重的北京95 μg·m-3[4]接近.近年來，高能源消耗帶來的PM2.5問題越來越嚴(yán)重.國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)上海大氣中PM2.5含量進(jìn)行了大量研究，如：Ye等[5]基于一年的數(shù)據(jù)研究了上海大氣中PM2.5含量及化學(xué)成分；Wang等[6]研究了PM2.5含量隨季節(jié)的變化.這些研究重點(diǎn)集中于對(duì)PM2.5的化學(xué)特征解析源分析，而對(duì)能源消耗與PM2.5的關(guān)系未進(jìn)一步闡明.

本文參考2012年上海能源統(tǒng)計(jì)年鑒[7]及PM2.5排放因子，針對(duì)不同燃料類型，估算了上海2010—2011年能源消耗產(chǎn)生的PM2.5排放量.

1 計(jì)算模型的建立

1.1 計(jì)算方法

各產(chǎn)業(yè)能源消耗產(chǎn)生的廢氣排放量Ep計(jì)算式為[8]

式中：p、i、k、m分別代表污染物的種類、產(chǎn)業(yè)、能源類型、工藝方式；A為能源消耗量；X為能源轉(zhuǎn)換量；EF為年均排放因子.

1.2 排放因子

各種能源PM2.5排放因子對(duì)于準(zhǔn)確計(jì)算PM2.5含量至關(guān)重要，不同能源的化學(xué)成分不同，其排放因子也不同.對(duì)同種能源的使用方式不同，也可能導(dǎo)致排放因子不同.根據(jù)國(guó)內(nèi)學(xué)者趙斌等[9]的最新研究，結(jié)合上海能源使用政策和方式，總結(jié)出了反映上海實(shí)際情況的PM2.5排放因子，如表1所示.

由表1可看出，相對(duì)于天然氣和液化石油氣，煤炭、石油制品的PM2.5排放因子大約是前者的2～4倍，尤其是燃煤，會(huì)導(dǎo)致大量NOx、SOx的排放.這些都是導(dǎo)致上海PM2.5含量過高的主要因素.

2 上海能源終端消耗情況

上海能源消耗以煤炭、石油為主.盡管上海從1999年開始供應(yīng)天然氣，但其消耗占總能源消耗比重不大.2011年煤炭、石油消耗比重之和達(dá)85.19%，天然氣消耗在能源消耗總量中的比重很低.2010年和2011年上海能源消耗結(jié)構(gòu)如圖1所示.2010年和2011年上海能源終端消耗量分別為10 842.33萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤和11 270.50萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤.其中煤炭、成品油、天然氣等10種主要能源終端消耗量如表2所示.

3 計(jì)算結(jié)果及分析

應(yīng)用式（1）可估算出PM2.5排放量.對(duì)于單一變量，式（1）可簡(jiǎn)化為

式中：Aj為第j種能源消耗強(qiáng)度；EFj為第j種能源年均排放因子.

2010年和2011年上海不同能源消耗所產(chǎn)生的PM2.5的排放量如表3所示.由表3可知，2010年和2011年上海能源消耗向大氣排放的PM2.5排放量分別約為19 733.72、19 278.88 t.以2011年為例，天然氣消耗量占總能源消耗量的6.54%，但其PM2.5排放量?jī)H占總排放量的3.27%，兩者比率為0.5；燃煤和成品油PM2.5排放量占比與使用量的占比的比值約為1.煤與油的大量使用是導(dǎo)致PM2.5過高的主要原因.圖2給出了2010年和2011年上海各種能源向大氣排放PM2.5的占比.

4 結(jié) 論

通過對(duì)上海2010年和2011年各種能源消耗向大氣排放PM2.5的定量分析可知，上海以煤炭和石油為燃料的能源消耗格局是導(dǎo)致上海大氣中PM2.5含量過高的主要原因.它們?cè)谑褂弥袑a(chǎn)生大量NOx、SOx，這些可溶性氣體在光化學(xué)反應(yīng)下產(chǎn)生的顆粒是PM2.5形成的首要因素.

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