程 鐘

常州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 常州 213001

常州市工業(yè)大氣污染物排放特征研究

程 鐘

常州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江蘇 常州 213001

通過(guò)調(diào)查企業(yè)生產(chǎn)情況，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、模型、排放因子等方法，獲得了常州市工業(yè)大氣污染物的排放量，從行業(yè)、排放口高度、空間、時(shí)間及重點(diǎn)源所占比例等方面，分析了常州市工業(yè)大氣污染物的分布特征。結(jié)果顯示：常州市工業(yè)PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3、VOCs排放量分別為3.089、1.348、0.695、5.380、7.077、14.459、0.030、0.848萬(wàn)t；鋼鐵、水泥、熱電、金屬制品、化工是常州市大氣污染物產(chǎn)生的主要行業(yè)；高架源、中架源、低架源排放比例依次增加；11.5%的企業(yè)占據(jù)了全市排放量的86%以上；SO2等污染物各月排放量基本穩(wěn)定， PM2.5等上半年排放量波動(dòng)較大；市區(qū)企業(yè)的集中排放在不利氣象條件下易造成大氣污染。

大氣污染物；排放特征；工業(yè)；常州

工業(yè)企業(yè)是一個(gè)地區(qū)污染物排放的主要行業(yè)，控制工業(yè)污染是改善地區(qū)環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵。我國(guó)環(huán)保制度對(duì)工業(yè)企業(yè)的管理包括總量控制、排污申報(bào)、環(huán)境統(tǒng)計(jì)和污染源普查等，對(duì)大氣污染物主要針對(duì)SO2、NOx和煙(粉)塵。實(shí)際上，大氣污染物種類眾多，來(lái)源廣泛。對(duì)于目前造成空氣污染的主要污染物PM2.5來(lái)說(shuō)，既有一次排放的顆粒物(煙粉塵)，又有SO2、NOx、NH3、CO、VOCs等污染物在大氣中發(fā)生復(fù)雜光化學(xué)反應(yīng)生成的二次顆粒物[1-2]。北京、上海、天津、南京、石家莊等城市PM2.5源解析結(jié)果表明，燃煤和工業(yè)排放占本地PM2.5來(lái)源的40.5%～53.7%。因此，了解工業(yè)大氣污染物排放特征，是控制大氣污染、改善空氣質(zhì)量的基礎(chǔ)性工作。

常州市地處蘇南中部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)，其工業(yè)發(fā)展模式具有典型的蘇南經(jīng)濟(jì)特征。本文采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、在線儀(CEMS)實(shí)測(cè)、模型、排放因子、物料平衡、經(jīng)驗(yàn)估算、工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)等方法，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的有組織排放、無(wú)組織排放、儲(chǔ)罐、堆場(chǎng)、廢水處理等環(huán)節(jié)的大氣污染物排放量進(jìn)行核算，獲得了2011年常州市工業(yè)企業(yè)PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、VOCs、CO、NH3等8種大氣污染物的排放總量，并分析了排放特征，提出了對(duì)策建議，以期為蘇南地區(qū)大氣污染控制提供支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 研究區(qū)域概況

常州地處長(zhǎng)江之南、太湖之濱、上海和南京的中間地帶，下轄天寧、鐘樓、戚墅堰、新北、武進(jìn)5個(gè)區(qū)和金壇、溧陽(yáng)2個(gè)縣級(jí)市，東經(jīng)119°08′～120°12′，北緯31°09′～32°04′，面積4 372 km2。工業(yè)以鋼鐵、化工、機(jī)械、水泥、熱電、紡織、電子為主導(dǎo)，是典型的蘇南經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市。

1.2 生產(chǎn)情況調(diào)查

由于以往的大氣管理僅針對(duì)SO2、NOx和煙(粉)塵3項(xiàng)指標(biāo)，NH3、VOCs等污染物統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)較少，因此，調(diào)查范圍確定時(shí)，在污染源普查和環(huán)境統(tǒng)計(jì)企業(yè)名單的基礎(chǔ)上，篩選出有SO2、NOx、煙(粉)塵排放的企業(yè)，再根據(jù)產(chǎn)品、原料、工藝等信息，補(bǔ)充排放廢氣中含NH3、VOCs的企業(yè)，最后經(jīng)轄市(區(qū))環(huán)保局補(bǔ)充和核實(shí)，確定調(diào)查范圍。編制調(diào)查表后，由環(huán)保專業(yè)人員通過(guò)集中培訓(xùn)或深入企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)企業(yè)完成調(diào)查表的填寫。調(diào)查內(nèi)容包括主要產(chǎn)品、原材料及能源消耗情況、鍋爐、爐窯情況、排放口污染物排放情況、大氣污染物治理設(shè)施情況、有機(jī)溶劑原料及有機(jī)溶劑使用信息、儲(chǔ)罐信息、堆場(chǎng)信息、污水處理情況等。企業(yè)調(diào)查表填好后，經(jīng)轄市(區(qū))和常州市環(huán)保局進(jìn)行審核，市環(huán)保局在審核過(guò)程中實(shí)地走訪和電話咨詢部分企業(yè)。最終完成調(diào)查的企業(yè)共689家，涉及鋼鐵冶金、紡織印染、化工、熱電、水泥、金屬制品等22個(gè)行業(yè)(表1)。

表1 完成調(diào)查的工業(yè)行業(yè)分布情況

1.3 定量方法

有組織廢氣排放：電廠、供熱等大型鍋爐PM、SO2、NOx采用了8家25臺(tái)套煙氣在線(CEMS)數(shù)據(jù)；353個(gè)有組織排放口PM、SO2、NOx、VOCS、CO、NH3的排放量選用市監(jiān)測(cè)中心的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；其余有組織排放口及其他項(xiàng)目，在查詢AP-42和相關(guān)文獻(xiàn)后[3-13]，選取鋼鐵、水泥、電廠鍋爐、一般鍋爐、紡織、電子、機(jī)械等36家代表性企業(yè)進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)，取得了本地化驗(yàn)證后的行業(yè)排放因子，其中PM10、PM2.5使用武漢某企業(yè)生產(chǎn)的PM10/PM2.5細(xì)顆粒物采樣槍，用等速采樣方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。

無(wú)組織排放：儲(chǔ)罐VOCs排放采用了AP-42中的相關(guān)模型；企業(yè)堆場(chǎng)顆粒物排放在結(jié)合氣象資料的基礎(chǔ)上選用了文獻(xiàn)的排放因子[14-21]；窯爐和一般鍋爐PM、SO2、NOx、CO的無(wú)組織排放采用物料平衡估算；鋼鐵、水泥行業(yè)的PM無(wú)組織排放選用工業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)；污水處理設(shè)施NH3、VOCs的無(wú)組織排放，通過(guò)實(shí)地監(jiān)測(cè)2家加蓋密封的工業(yè)污水處理廠廢氣治理設(shè)施的進(jìn)出口濃度，獲得有(無(wú))處理設(shè)施的排放因子；一般化工、制藥等行業(yè)VOCs、 NH3的無(wú)組織排放采用物料平衡估算；較小企業(yè)、無(wú)法用上述方法計(jì)算的無(wú)組織排放量，根據(jù)企業(yè)管理水平，以該企業(yè)有組織排放量的1～4倍進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算。其中， PM10、PM2.5的排放，通過(guò)實(shí)地監(jiān)測(cè)36家代表企業(yè)中的無(wú)組織PM、PM10、PM2.5濃度，由行業(yè)PM10/PM和PM2.5/PM系數(shù)折算得到。

2 結(jié)果與討論

2.1 排放總量

2011年常州市工業(yè)大氣污染物PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3、VOCs排放總量分別為3.089、1.348、0.695、5.380、7.077、14.459、0.030、0.848萬(wàn)t，居于前3位的是CO、NOx和SO2，NH3的排放量相對(duì)較小，比其他污染物低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)于環(huán)保管理的3項(xiàng)污染物，煙(粉)塵已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SO2和NOx。另外，CO和NOx能夠參與大氣光化學(xué)反應(yīng)，增強(qiáng)大氣化學(xué)活性，是大氣中O3和PM2.5二次顆粒物的前體污染物，而煙氣脫硝才剛剛開始，CO還沒有列入環(huán)保管理內(nèi)容，這些都需引起足夠的重視。

2.2 行業(yè)分布

圖1為常州市工業(yè)大氣污染物行業(yè)排放比例情況。2011年，常州市顆粒物(PM、PM10、PM2.5)和NOx主要排放行業(yè)為鋼鐵、水泥和熱電企業(yè)，分別占排放總量的85.4%、86.4%、88.1%和92.6%；SO2主要來(lái)自鋼鐵、熱電和金屬制品行業(yè)，占總量的86.8%；CO來(lái)自鋼鐵、金屬制品、熱電行業(yè)，占95.5%；NH3來(lái)自化工、制藥、污水廠，占91.5%；VOCs主要來(lái)源相對(duì)分散，主要為化工、金屬制品、鋼鐵、紡織印染、儲(chǔ)運(yùn)、熱電、造紙及紙品、涂料油漆等8類行業(yè)，占總量的86.9%。值得注意的是，金屬制品表面噴涂和紙品包裝面印刷排放的VOCs不容忽視。從這8類污染物的排放比例看，鋼鐵、水泥、熱電、金屬制品、化工是常州市大氣污染物產(chǎn)生的主要行業(yè)，這些行業(yè)8類大氣污染物的排放量總和達(dá)0.9～2.1萬(wàn)t。

圖1 常州市工業(yè)大氣污染物各行業(yè)排放比例示意圖

2.3 垂直高度分布

將工業(yè)企業(yè)排放口高度分為小于15 m、15～30 m、30～50 m、50～100 m、大于100 m 5個(gè)等級(jí)，統(tǒng)計(jì)各個(gè)高度污染物的排放比例發(fā)現(xiàn)(表2)，常州市工業(yè)排放口中，顆粒物(PM、PM10、PM2.5)、SO2排放比例較大的依次為15～30 m、50～100 m和大于100 m的3個(gè)高度，NOx排放比例較大的依次為大于100 m、15～30 m、50～100 m 3個(gè)高度，CO、NH3、VOCs排放主要集中在15～100 m的高度，總體上，15～30 m高度(低架源)污染物的排放比例最高，其次是50～100 m(中架源)，再次是大于100 m的高度(高架源)。分析常州工業(yè)企業(yè)排放口高度分布，熱電廠燃煤鍋爐的排放口高度一般要大于100 m，鋼鐵、水泥企業(yè)的主要廢氣排放口高度為30～100 m，化工、機(jī)械、制藥企業(yè)為15～50 m，有些企業(yè)的排放口甚至多達(dá)十幾個(gè)，高度相差也較大。因此工業(yè)污染源大氣污染控制的重點(diǎn)依次是低架源、中架源和高架源，特別是鋼鐵、水泥、機(jī)械、化工行業(yè)的低架源和中架源。

2.4 空間分布

將常州市各個(gè)企業(yè)的大氣污染物排放量根據(jù)經(jīng)緯度標(biāo)示在圖上，結(jié)果見圖2。在7個(gè)轄市(區(qū))中，企業(yè)數(shù)量方面，市區(qū)企業(yè)較多，溧陽(yáng)市和金壇市企業(yè)數(shù)量相對(duì)較少。排放比例方面，顆粒物(PM、PM10、PM2.5)溧陽(yáng)市排放比例最高，武進(jìn)區(qū)其次；SO2、NOx、CO，武進(jìn)區(qū)排放比例最高，溧陽(yáng)其次，新北區(qū)NOx的排放比例為第3位；武進(jìn)區(qū)NH3的排放比例最高；新北區(qū)、武進(jìn)區(qū)、鐘樓區(qū)VOCs排放比例依次降低。對(duì)空氣質(zhì)量的影響，溧陽(yáng)市顆粒物排放量較大的是水泥企業(yè)，分布在農(nóng)村和遠(yuǎn)郊地區(qū)，對(duì)城區(qū)空氣質(zhì)量的影響較小，而武進(jìn)、新北區(qū)的鋼鐵、熱電、化工、機(jī)械等企業(yè)分布在市區(qū)中間，這些企業(yè)大氣污染物的集中排放，使得不利氣象條件下極易發(fā)生大氣污染。

表2 常州市工業(yè)不同高度排放口大氣污染物分擔(dān)率 %

圖2 常州市工業(yè)大氣污染物空間分布情況

2.5 時(shí)間分布

圖3為2011年常州市工業(yè)大氣污染物排放月度變化情況，可以看出，顆粒物(PM、PM10、PM2.5)和NOx的排放規(guī)律類似，均表現(xiàn)出上半年波動(dòng)較大、下半年小幅增加的特征，這與水泥行業(yè)的生產(chǎn)有關(guān)；除受春節(jié)影響外，SO2、CO、VOCs各月排放量基本穩(wěn)定；NH3表現(xiàn)出6—9月排放量較大、其余時(shí)間波動(dòng)變化的規(guī)律。

2.6 重點(diǎn)源排放量所占比例

根據(jù)各企業(yè)不同大氣污染物的排放量，計(jì)算前30名企業(yè)(NH3為前15名)排放量之和，除VOCs占全市排放總量66.6%以外，PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3污染物的比例分別為86.5%、88.0%、89.8%、91.2%、93.6%、96.0%、94.4%，即極少數(shù)企業(yè)占據(jù)了全市排放量的極大部分，這些企業(yè)稱其為重點(diǎn)源[22]。常州市8類大氣污染物重點(diǎn)源共79家，占調(diào)查企業(yè)總數(shù)的11.5%，這也為常州市大氣污染控制和管理縮小了范圍。

3 結(jié)論

1) 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)情況，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、在線實(shí)測(cè)、模型、排放因子、排污系數(shù)、估算等方法，獲得了常州市工業(yè)企業(yè)8類大氣污染物的排放總量。2011年常州市工業(yè)企業(yè)PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3、VOCs排放總量分別為3.089、1.348、0.695、5.380、7.077、14.459、0.030、0.848萬(wàn)t。CO、NOx排放量較大，能增強(qiáng)大氣化學(xué)活性，易造成大氣二次污染，應(yīng)該引起足夠重視。

2) 鋼鐵、水泥、熱電、金屬制品、化工是常州市大氣污染物產(chǎn)生的主要行業(yè)；高架源、中架源、低架源排放比例依次增加；11.5%的企業(yè)占據(jù)了常州市除VOCs以外7類大氣污染物排放量的86%以上，這些都為常州市大氣污染控制和管理提供了技術(shù)依據(jù)。

3) 企業(yè)的生產(chǎn)情況和地理位置決定了常州市工業(yè)大氣污染物的空間和時(shí)間特征。時(shí)間上，SO2、CO、VOCs各月的排放量基本穩(wěn)定，PM、PM10、PM2.5、NOx2011年上半年排放量波動(dòng)較大，NH36—9月排放量較大；空間上，溧陽(yáng)市、武進(jìn)區(qū)、新北區(qū)的排放量相對(duì)較大，由于溧陽(yáng)市的水泥企業(yè)遠(yuǎn)離城區(qū)，武進(jìn)、新北企業(yè)的集中排放，在不利氣象條件下市區(qū)極易發(fā)生大氣污染。

該研究首次獲得了常州市工業(yè)企業(yè)8類大氣污染物的排放總量，由于一些污染物無(wú)組織排放采用經(jīng)驗(yàn)估算、VOCs排放模型沒有驗(yàn)證以及調(diào)查范圍的局限等原因，使得結(jié)果存在一定的不確定性。建議加強(qiáng)研究，盡早建立一套廢氣PM10、PM2.5標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方法和無(wú)組織排放、VOCs排放總量核算方法；建立污染源數(shù)據(jù)的定期更新機(jī)制，拓展調(diào)查范圍，加強(qiáng)排放因子的本地化研究，不斷提高結(jié)果的準(zhǔn)確度；將這8類污染物列入大氣環(huán)境管理目標(biāo)，納入項(xiàng)目審批、排污許可、環(huán)境統(tǒng)計(jì)、總量控制等日常環(huán)境管理環(huán)節(jié)，以提高其在大氣污染控制中的作用。

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Study on the Emission Characteristics of Industrial Air Pollutants in Changzhou City

CHENG Zhong

Changzhou Environmental Monitoring Centre, Changzhou 213001, China

By investigating the production situation of enterprises and using the methods of field measurement, model and emission factor, discharge amount of atmospheric pollutants in Changzhou city was obtained. The distribution characteristics of industrial air pollutants in Changzhou were analyzed from the aspects of the industry, the height of the discharge port, the space, time and proportion of key sources. Results show, the emissions of industrial PM, PM10, PM2.5, SO2, NOx, CO, NH3, VOCs in Changzhou were 3.089, 1.348, 0.695, 5.380, 7.077, 14.459, 0.030 and 0.848 million tons respectively. Iron and steel, cement, thermoelectricity, metal products and chemical industry are the main industries of air pollutants in Changzhou City. The ratio of elevated source, middle source and low source emissions are increased in turn. 11.5% of enterprises accounted for more than 86% of the city′s emissions. Emissions of SO2and other pollutants are steady in month while the number of PM2.5and other pollutantsfluctuate in the first half of year. The centralized discharge of urban enterprises is prone to air pollution in adverse weather conditions.

air pollutant; emission characteristics; industry; Changzhou

2016-01-22;

2016-04-30

江蘇省第四期“333”工程科研資助立項(xiàng)項(xiàng)目(BRA2013060)

程 鐘(1967-)，男，江蘇淮安人，學(xué)士，高級(jí)工程師。

X823；X51

A

1002-6002(2016)04- 0079- 05

10.19316/j.issn.1002-6002.2016.04.15