（环境工程专业论文）城市空气颗粒物污染控制费用效益分析研究.pdf

南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位 获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在 著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文 ( 包括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论 文，并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库；( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将 公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检 索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向 教育部指定单位提交公开的学位论文：( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和 中国学术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文 数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p ：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答 辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字： 厘隆燕 2 0 1 0年0 6 月0 1日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目 城市空气颗粒物污染控制费用效益分析研究 姓名屈晓燕l 学号i 2 1 2 0 0 7 0 4 6 0 1 答辩日期l2 0 1 0 年0 5 月2 9 日 论文类别博士口学历硕十一硕士专业学位口高校教师口同等学力硕士口 院源惭环境科学与工程学院l专业j环境工程 联系电话1 3 0 1 1 3 0 4 1 1 5 i e m a i li q u x i a o y a n l l l 1 2 6 c o r n 通信地址( 邮编) ：天津市南开区9 4 号南开大学环科院大气室( 3 0 0 0 7 1 ) 备注： l 是否批准为非公开论文i 否 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书 馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 1 一 、 。擎排卓革祺珥毒妊移非娶申苇车搬毒￥拦掣驯澎萃拱珥毒拦移非勘 肇固辫蕈詈毒焉( 粉墅幂一) 藓晕卦甲。革孤珥去明千照、千斟阜鲥明士群辫鞋世娶母碑彭卓：累 珍琶 茸观妊移非裂猎显瞢 ：珊毋 ( i l o o o e ) 军与￥鞠性虹嘉￥妊单鲁扩6 困拦掣犁戢￥：( 嘴螂) 弭耳耳髫觐 l i f 0 0 9 乙i 【ii u e g o e ! x n bi ! b m s i1 分0 e i 【o i 安印澎箍 辞工骑虹而每嘲杀酩工与杀性瓣虹孵嚣翱 口千、坞华素翕刨 口出6 磷醉肇 口码嘉环牟千逊月千、亟幽嘉 口千斟 眙椠茸刁冬 色j a 社。职 酶目挺嚣 0 9 p 0 o o z i 乙 鲁杀獐购雪男辅 v 一 延地摊髟罂驿茸罐鹏珥毖髫瞬磷鲻与忑坐辑目野茸砚 冒哥晕勘萃碘珥毒苇革扭奏￥妊掣 j 目乏皆j 鸟q7o z ： i 磊i 两：车嚣y 砰群磊某勘 少， 6 型曷勘皓囤咄黝甭延抱甲规碰摹一苦焉锋砰斟章。犁群承丁皋瓤晕回y 卓 。够目y 卓甲凿詈胃业翠采刨业图廿l ；琏一站单朝茸砚卓驺撕与列士胃茸砚码杀朗萃鬻。挺 嚣茸砚裂觐目冀智勘朝靼g 勤阿刨瞬臣杀素￥妊掣亚普茸砚珥嘉朝y 卓：般枣y 章 。t u l q 。x o p u l 1 0 0 8 ：1 9 i o z ：。e i i g o z ：咖e i 。辏幽雹锋国辫互萃群狲士卑笨砚 。茸砚拦影回髟酣咄革普髫晕静暂酣讯鬻瞠莓誓蟛刨业掣副晦犀哿茸砚珥素拦影非 。瞠砰朝茸砚擎髯勒渐砚并亚曷哿y 章期刨。暂硼冒黔掣檠恬鞑辚豳* 畔并辩蕻犁群磉 茸砚珥素翠群y 劲箕酬士印茸谣茸砚码丢朝圉弹犁群莓誓群捌串士印( 霉采) 肚酶半杀国审 哇蟛延拉冒粤瓣性国串刨璐嘉砰旃晕勤茸刁毒珥杀( 哥) ：2 f 砚爵秦朝妊影莓群觋责翠群勰基碡 掣秦￥拦卑幕群* 阜蝇革骥群戳( ) ：髟酯冒黔颦丐参捧i 、骠孵覃弓茸锶询骅茸、錾 群誉目茸砚希群丁魁圈璐翠黧豳甭蛳掣辫静篱蟛缉翕勘锋固晕僻矮牮勤茸歌珥杀明妊罾 徘伯卫群秦明目擅性瞠杀磷鬃( z ) 。茸群壕茸弓茸砚珂索千迹斟杀￥妊单y 嘴冀革 砚珥嘉雨延抱拙哿靖士i 串暂聃洋准由黪、由缁目卷伯世辫杀( 硝士目暂卓0 磐由驾狮辨马) 茸砚爵素莓蕾犁群群彰硒岩台； 罪砑秦( i ) ：曲砰目爵茸砚码秦明掣圉鞋犁酶承砰勤鬟 翠单衅杀￥妊卑。犁群酿暴朝目陆唑姑劲茸砚再素雨延抱* 单杀￥拦掣捌上孑摹y 卓 。狲士印珂衅谣章驾狮茸观爵杀脚y 章革篱素￥妊掣劁澎研县勘臻 珥杀千进、千斟朝辫禧嚣哗盈暑茸胜瞠攀劲茸砚砑杀雨跖控壬* 杀￥掣群群 锋砰群茸觋茸识再秦嘉￥妊罩 秀，毽拳；、o。鼍；健薯， 。- 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所 取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包 含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 厘瞳基2 0 1 0 年0 6 月 0 1 日 非公开学位论文标注说明 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本 说明为空白。 论文题目 申请密级 口限制( 2 年)口秘密( 1 0 年)口机密( 4 2 0 年) 保密期限 2 0 年月日至2 0年月日 审批表编号批准日期2 0年月日 限制2 年( 最长2 年，可少于2 年) 秘密1 0 年( 最长5 年，可少于5 年) 机密2 0 年( 最长1 0 年，可少于l o 年) 摘要 摘要 颗粒物来源广泛、成分复杂、污染形式多样、危害较大，是长期影响我国 城市空气质量的首要污染物。我国经历了三十多年的颗粒物污染防治实践，在 颗粒物固定源污染控制上取得了显著的成效，但颗粒物污染的整体状况并没有 得到根本的改变。移动源和开放源在颗粒物污染中的分担率增高，颗粒物呈现 出多种污染类型混合交叉影响的污染态势，导致颗粒物控制难度逐渐增大，现 有的控制措施已陷入瓶颈，难以进一步降低颗粒物浓度。 目前，对颗粒物污染控制的研究多侧重于具体方案而缺乏对决策过程的综 合分析。因此，有必要针对颗粒物污染特征，综合颗粒物重要来源，建立颗粒 物污染控制费效分析方法，以实现颗粒物污染控制方案的筛选、优化和综合决 策。 本文结合颗粒物污染控制的特点，依据重要性、可量化性及可控制性等原 则，识别并筛选影响颗粒物污染控制费效分析的重要指标，分析了颗粒物排放 源类的分担率、颗粒物的可削减空间、控制措施实施的可执行性及控制技术经 济成本、控制区域的人口及社会发展状况等因素对颗粒物污染控制决策的影响， 形成了综合评价指标及定量评价方法。在此基础上，结合空气质量模型、颗粒 物来源解析技术、层次分析法等，建立了颗粒物污染控制方案费效分析方法及 相应的决策模型。 以天津市为例，根据颗粒物污染源的特征及各源类贡献，设置排放情景及 备选控制方案，计算出不同情境下环境空气中p m l o 的浓度消减率，利用已建立 的费用效益分析方法进行方案优选，通过比较确定出最优可行方案g 1 y 1 k 3 ，即： 在现在技术经济条件下，固定源和移动源颗粒物污染控制重点在于维护好现有 控制水平，加强管理，提高政策的执行力，使得现有控制技术和控制管理措施 能够发挥最大的效应。而开放源颗粒物污染现有控制水平低，加大对其控制能 够取得可观的环境效益。开放源颗粒物污染控制具有投资小，效率高的特点， 其重点在于提高对开放源颗粒物污染危害的重视，增加投入、加大治理力度， 采取植树种草、加强管理等措施对开放源进行有效的治理。 关键词颗粒物污染控制费用效益分析决策模型 a b s t r a c t a b s t r a c t p a r t i c l ei st h ep r i m a r yp o l l u t a n ta f f e c t i n gt h ec i t ya m b i e n ta i rq u a l i t yi nc h i n a f o ral o n gt i m e i th a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fw i d e l ys o u r c e ，c o m p l i c a t e dc o m p o s i t i o n , m u l t i p l ep o l l u t i o nf o r ma n dg r e a th a r m f u l n e s s d u r i n gt h el a s t3 0y e a r s ，r e m a r k a b l e a c h i e v e m e n th a sb e e no b t a i n e di np a r t i c u l a t ec o n t r o lo fs t a t i o n a r ys o u r c ei no u r c o u n t l y h o w e v e r , t h ep r o b l e mo fp a r t i c l ep o l l u t i o nh a sn o tb e e ns o l v e dr a d i c a l l y t h e c o n t r i b u t i o n so fm o b i l es o u r c ea n do p e ns o u r c ea r eb e c o m i n gh i g h e ra n dh i g h e ri n p a r t i c u l a t ep o l l u t i o n , w h i l ev a r i o u sp o l l u t i o nt y p e sa r ea f f e c t i n gi n t e r a c t i v e l y a sa r e s u l t ，p a r t i c u l a t ec o n t r o li sm o r ed i f f i c u l tt h a nb e f o r e ，t h ec o n t r o lm e a s u r e sh a sf e l l i n t ob o t t l e n e c k ，a n dt h ec o n c e n t r a t i o no f p a r t i c l ec o u l dn o tf u r t h e rd e c r e a s e a tp r e s e n t ，t h es t u d yo fp a r t i c u l a t ec o n t r o li s e m p h a s i z e do nc o n c r e t es c h e m e a n di sl a c ko fc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i si nd e c i s i o n - m a k i n gp r o c e s s t h e r e f o r e ，i ti s n e c e s s a r yt oe s t a b l i s hc o s t - b e n e f i ta n a l y s i sm e t h o di np a r t i c u l a t ep o l l u t i o nt os e l e c t , o p t i m i z ea n dd e c i d et h ep a r t i c u l a t ec o n t r o ls c h e m eb a s e do nt h ec h a r a c t e r so f p o l l u t a n t sa n dt h ei m p o r t a n tr e s o u r c e so fp a r t i c u l a t ep o l l u t a n t s a c c o r d i n gt o t h e p r i n c i p l e s o ff u n d a m e n t a l i t y , q u a n t i t a t i v e p r o p e r t y a n d c o n t r o l l a b i l i t y ，i m p o r t a n ti n d e x e st h a ta f f e c to nc o s t b e n e f i ta n a l y s i sw e r ei d e n t i f i e d a n ds e l e c t e dc o m b i n e dw i t ht h ec h a r a c t e r so fp a r t i c u l a t ec o n t r 0 1 t h ef a c t o r s t h a t a f f e c to nt h ed e c i s i o n m a k i n gp r o c e s sw e r ea n a l y z e d ，s u c ha ss o u r c ec o n t r i b u t i o n s ， r e d u c i b l es p a c eo fp a r t i c l e ，e n f o r c ea b i l i t yo ft h ec o n t r o lm e a s u r e s ，t h et e c h n i c a la n d e c o n o m i cc o s to fc o n t r o la n dt h ep o p u l a t i o na n ds o c i a ld e v e l o p m e n ts t a t u si nc o n t r o l a r e a t h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o ni n d e xa n dq u a n t i t a t i v ee v a l u a t i o nm e t h o dw e r e c o n s t r u c t e d o nt h i s b a s i s ，t h ed e c i s i o n - m a k i n gm o d e la n dm e t h o df o rc o s t - b e n e f i t a n a l y s i sw a se s t a b l i s h e dc o m b i n e dw i t ha i rq u a l i t ym o d e l ，s o u r c e a n a l y s i st e c h n i q u e o fa i rp a r t i c u l a t ea n da n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s t a k et i a n j i nc i t ya sc a s ea n a l y s i s ，v a r i o u sc o n t r o l l e ds c e n a r i o sa n da l t e r n a t i v e s c h e m e sw e r es e t , a n dt h er e d u c i b l ep e r c e n t a g eo fp m i oc o n c e n t r a t i o no fe a c h s c e n a r i ow a sc a l c u l a t e da c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r sa n dc o n t r i b u t i o n so fd i f f e r e n t i i 。! ! ! 兰! ! 坚! i 一 _ - - _ _ - _ _ _ _ - _ l _ l - _ _ - - - - _ - _ - - - _ _ _ _ - _ - _ - _ _ _ _ _ - _ - - _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ - 一一一一 s o u r c e s t h ec o s t b e n e f i ta n a l y s i sp r o c e s sw e r ea p p l i e dt os e l e c tt h eo p t i m u m s c h e m eo fp a r t i c u l a t ec o n t r 0 1 b yc o m p a r i s o n ，t h eo p t i m u ms c h e m e ( g 1 y 1k 3 ) w a s d e t e r m i n e d t h a ti s ：i ti sb e a e rt om a k es u r et h a tt h ec o n t r o lo fs t a t i o n a r ys o u r c e sa n d m o b i l es o u r c e sb em a i n t a i n e di np r e s e n ts i t u a t i o nu n d e re c o n o m yc o n d i t i o ni n e x i s t e n c e 硼1 em a n a g e m e n tl e v e la n de n f o r c e a b i l i t yo fc o n t r o ln e e dt ob ei m p r o v e d s ot h a tt h et e c h n o l o g ya n dm a n a g e m e n to fc o n t r o lc o u l dt a k em a x i m u me f f e c t p a r t i c u l a t ep o l l u t i o nc o n t r o ll e v e lo fo p e ns o u r c ei sl o w , i ti se a s yt oo b t a i nh i g h e n v i r o n m e n tb e n e f i tb ys t r e n g t h e n i n gt h ec o n t r 0 1 t h ec o n t r o lo fo p e ns o l i c eh a st h e c h a r a c t e r so fl o wi n v e s t m e n ta n d h i g he f f i c i e n c y , t h ek e yp o i n ti nc o n t r o li st op a y m o r ea t t e n t i o nt oi t sp o l l u t i o nh a r m , t oi n c r e a s et h ei n v e s t m e n ta n dh a r n e s sf o r c ea n d t ot a k em e a s u r e sa sp l a n t i n gt r e e ，g r o w i n gg r a s sa n ds t r e n g t h e n i n gm a n a g e m e n t k e yw o r d s ：p a r t i c u l a t em a t t e r ；p o l l u t i o nc o n t r o l ；c o s t e f f e c t i v e n e s s a n a l y s i s ； d e c i s i o n - m a k i n gm o d e l i i i 目录 目录 第一章绪论1 第一节颗粒物污染的来源、危害及特点1 1 1 1 颗粒物的种类及来源1 1 1 2 颗粒物的危害2 1 1 3 颗粒物污染现状3 第二节颗粒物控制标准5 第三节颗粒物污染控制的特点7 1 3 1我国颗粒物污染控制的发展过程7 1 3 2 不同来源颗粒物的控制现状8 1 3 3 我国颗粒物污染控制中存在的问题1 l 1 3 4 颗粒物控制的发展方向1 2 第四节颗粒物控制措施的决策方法1 3 1 4 1 费效分析的发展历程1 3 1 4 2 费效分析的原理及步骤1 5 1 4 3 费效分析在颗粒物控制中的应用1 6 1 4 4 费效分析在颗粒物控制方案综合决策中的作用1 8 第五节研究的背景、目的及意义1 9 1 5 1 研究的背景1 9 1 5 2 研究目的意义2 0 第六节研究内容和技术路线2 1 1 6 1 研究内容2 1 1 6 2 技术路线图2 2 第二章城市空气颗粒物污染控制决策的费用效益分析2 3 第一节城市空气颗粒物污染控制费用效益分析影响因素2 3 2 1 1 颗粒物排放源类的分担率2 3 目录 2 1 2 控制措施实施过程的可执行性2 4 2 1 3 颗粒物的可消减空间。2 6 2 1 4 控制区域的人口因素2 7 2 1 5 控制的技术经济成本2 8 第二节城市空气颗粒物污染控制费用效益分析模型的建立2 8 第三节城市空气颗粒物污染控制费用效益分析步骤3 1 2 3 1污染源调查和来源解析3 2 2 3 2 确定可削减因子3 2 2 3 3 估算控制方法实施费用3 3 2 3 4 筛选可用方案3 3 2 3 5 费用效益分析方法优选组合方案3 3 2 3 6 层次分析法优选组合方案3 4 2 3 7 选择颗粒物控制的最优方案3 5 第三章空气颗粒物污染控制费用效益分析方法的应用3 6 第一节天津市颗粒物污染概况3 6 第二节颗粒物污染控制政策制定及费用效益分析3 8 3 2 1 颗粒物固定源排放情景设置3 8 3 2 2 颗粒物移动源排放情景设置4 1 3 2 3 颗粒物开放源排放情景设置4 4 3 2 4 颗粒物各源类排放情景及控制费用4 6 3 2 5 方案初步筛选4 6 3 2 6 费用效益分析方法选择最优方案4 7 3 2 7 层次分析方法选择最优方案4 8 3 2 。8 颗粒物控制方案的选择4 9 第四章结论和展望5 1 第一节主要结论与创新点5 1 第二节存在的问题及展望5 2 参考文献5 1 v 目录 致谢5 1 附录：m a t l a b 筛选程序5 1 个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果6 0 第一章绪论 第一章绪论 第一节颗粒物污染的来源、危害及特点 1 1 1 颗粒物的种类及来源 颗粒物( p a r t i c u l a t em a t t e r ) 又称尘，是大气中的固体或液体颗粒状物质。 颗粒物的种类很多，一般而言包括粉尘( 降尘、飘尘) 、烟、飞灰、黑烟、煤烟 尘、总悬浮颗粒等等，颗粒物粒径o 0 5 2 0 0 9 i n 不等，具体分类如表1 1 【1 1 所示。 表l1 大气颗粒物来源及分类 名称主要产生源 粒径范围 粉尘( d u s t ) ( 1 ) 降尘 ( 2 ) 飘尘 烟( f u m e ) 飞灰( f l ya s h ) 黑烟( s m o k e ) 雾( f 0 曲 煤烟尘( s o o t ) 来源于机械处理过程或风扬起的尘。 ( 1 ) 重力作用下，短时间内沉降。 ( 2 ) 长期飘浮于大气。 升华、蒸发、化学反应等过程生成的蒸汽，在空气 中凝结成浮游粒子。 ( 粉煤) 燃料燃烧后，在烟道起中悬浮成灰状的 细小粒子。 燃烧( 固体、液体) 燃料过程中所产生的细小粒子。 蒸汽状凝结成液体的微粒，相对湿度1 0 0 ，影响l k m 以外的大气水平可见度。 伴随燃料和其他物质燃烧所发生的黑色烟尘， 含5 0 碳。 1 - 2 0 0 1 u n 1 0 0 m 1 0 0 m 1 岬 o 0 5 - lg m 1 0 0 0 m 1 - 2 0 1 a n 总悬浮微粒( t s p ) 大气中粒径小于1 0 0 0 r e 的所有固体颗粒。 1 0 0 9 m - i i _ - _ - _ _ _ - - - i l - l l i l _ l i - _ _ - _ _ - _ _ _ l l l - - i l _ l _ _ - - l l _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - - - _ - - _ - _ l l _ - l _ _ l _ - 一 城市空气中的颗粒物主要来源于煤烟尘( 其中包括点源、面源燃煤排放， 包括居民燃煤及无组织排放的吹灰场等) 、扬尘( 混合源，由各类源排放到空气 中的颗粒物混合形成) 、土壤尘( 主要是指外来土壤尘) 、建筑尘( 包括建材工 业、建筑施工、房屋拆迁等活动产生的空气颗粒物) 、钢铁尘( 包括炼铁，炼钢， 机械加工等活动和钢铁腐蚀等产生的含有钢铁成分较高的空气颗粒物) 、机动车 1 第一章绪论 尾气尘( 机动车尾气排放过程中产生的颗粒物) 等一次污染源产生的颗粒物， 也包括城市道路交通扬尘、硫酸盐、硝酸盐等二次污染源产生的颗粒物。 表1 2 1 2 l 是天津市颗粒物源解析中p m l o 的解析结果，从表中可以看出，颗粒 物主要源类种类繁多，其中，城市扬尘、煤烟尘在颗粒物污染中的分担率较高， 是影响城市空气中颗粒物污染的主要因素，且各源类的污染程度随季节的变化 而变化。 表1 2 天津市p m ，o 源解析结果 1 1 2 颗粒物的危害 颗粒物的危害是多方面的，主要是对人体健康的危害。流行病学研究表明， 人类死亡率和发病率的增长与颗粒物污染有关3 1 。2 0 0 5 年w h o 发布的全球空气 质量准则风险评估概要刚中提到：颗粒物对健康的影响是多方面的，但主要影响 呼吸系统和心血管系统；所有人群都可受到颗粒物的影响，其易感性视健康状 2 第一章绪论 况或年龄而异。随着颗粒物暴露水平的增加，各种健康效应的风险也会随之增 大。 其中，可吸入颗粒物粒径小、比表面积大，吸附性强，容易成为空气中有 毒物质的载体，对人体健康危害极大。有研究表明，p m 2 5 污染对青少年( 1 0 1 8 岁) 的肺功能发育有明显慢性影响，表现为第1 秒钟最大呼气量( f e v l ) 的降低。 在不同p m 2 5 污染空气环境生活的孕妇，出生的婴儿体质量有所不同1 5 1 。黄微等 的研究表明，p m l 0 每上升1 0 p , g m 3 ，每天总死亡率上升l ，呼吸系统疾病上升 3 4 ，心血管疾病上升1 4 ，哮喘上升3 ，肺功能下降0 1 1 6 1 。 颗粒物除对人体健康产生不良影响以外，还会对能见度、酸沉降、云和降 水、大气的辐射水平、平流层和对流层的化学反应等造成重要影响。如：大气 中的颗粒物减弱了阳光对地面的辐射，影响了地面和大气系统能量收支，影响 气候，包括降低地表温度，影响风速、风向等；空气中的金属氧化物，硫酸盐 及氯化物粉尘颗粒对二氧化硫的具有催化氧化效果，是硫酸气溶胶的凝结核， 它们可在一定的湿度环境下吸收空气中的s 0 2 ，s 0 3 及h 2 s 0 4 而生成较大的雾滴， 形成散布于空气中的气溶胶，从而引起酸雨。 除此之外，颗粒物还有其他一些影响，如：大量的颗粒物落在植物叶子上 影响植物生长，落在建筑物和衣服上能起沾污和腐蚀作用等。 1 1 3 颗粒物污染现状 与二氧化硫和氮氧化物等空气污染物相比，颗粒物来源广，成分复杂，污染 形式多样，控制难度大。特别是进入2 1 世纪以来，由于工业的进一步发展和机 动车保有量的增加等原因，我国城市环境空气颗粒物污染呈现出多类型污染态 势，例如我国的乌鲁木齐、兰州、太原等地，仍属于传统的煤烟型污染，郑州、 石家庄等地属于煤烟、扬尘和机动车混合型污染，而北京、天津，广州等则属 于复合型污染。不同污染类型城市的颗粒物污染治理需要有针对性的控制措施 才能取得预期效果，这对对颗粒物控制提出了更高的要求，而目前我国颗粒物 污染控制方针政策面对的是所有的城市，这更加大了颗粒物控制的难度。 长期以来，颗粒物都是影响我国城市空气质量的首要污染物。从中国环境状 况公报1 7 j 公布的数据来看：1 9 9 0 年以来，在每年统计的城市中，有l 3 以上的城 市环境质量超过国家二级标准，而超标的城市中有9 5 以上的城市颗粒物超标； 3 第一章绪论 从暴露人群看，空气质量达标城市的人口比例仅占统计城市人口总数的2 6 3 ， 暴露于未达标空气质量的城市人口占统计城市人口的近四分之三。空气中颗粒 物浓度超标的特大、超大城市比例明显高于中小城市，大城市空气质量达标的 比例则低于中小城市j 。 表1 3 和表1 4 是从中国环境状况公告中摘录的数据，从表中可以看出，尽 管颗粒物二级超标率总体上呈下降趋势，但颗粒物仍是影响城市空气质量的主 要污染物，烟尘、粉尘排放量居高不下，且北方城市颗粒物污染程度比南方城 市更为严重。 表1 31 9 8 9 1 9 9 9 年中国环境状况公报中与颗粒物污染有关的数据 。 大气污空气主要烟尘排放工业粉尘 全国t s p 平北方t s p 平 南方t s p 平 鲞耋型望鎏望量堕堕堕堕 望墅里延2 望笪丛型2 望笪丝! ! 竖塑 1 9 8 9 煤烟型 烟尘 1 3 9 8 s 0 2 4 3 25 2 63 1 8 1 9 9 0 煤烟型1 3 2 47 8 1 3 8 74 7 52 6 8 1 9 9 1煤烟型1 3 1 4 5 7 98 0 1 4 3 34 2 9 2 2 5 1 9 9 2 1 1 1 l 5 7 69 0 - 6 6 34 0 3 2 4 3 1 9 9 3 1 4 1 66 1 7 1 0 8 8 1 54 0 72 5 1 1 9 9 4 一1 4 1 4 5 8 38 9 8 4 94 0 7 2 5 0 1 9 9 5 煤烟型竺尘? 度6 3 05 5 7 3 23 9 22 4 2 酸雨 加大 1 9 9 6煤烟型 竺竺? 譬 5 6 27 9 _ 6 1 83 8 72 3 0 酸雨加大 烟尘 1 9 9 7 煤烟型1 5 7 31 5 0 5 s 0 2 烟尘 1 9 9 8 煤烟型1 4 5 21 3 2 2 s 0 2 1 9 9 9 煤烟型1 1 5 91 1 7 5 s 0 2 4 第一章绪论 表1 41 9 9 9 2 0 0 8 年中国空气中主要污染物和颗粒物二级超标率 第二节颗粒物控制标准 环境质量标准【9 】是为保障人群健康、维护生态环境和保障社会物质财富，并 留有一定安全余量，对环境中有害物质和因素所作的限制性规定。国家环境质 量标准是一定时期内衡量环境优劣程度的标准，从某种意义上说是环境质量的 目标标准。 随着颗粒物污染危害的加剧，世界各国和组织都相应制定或修订了颗粒物 的环境质量标准。我国现行空气质量标准是1 9 9 6 年1 月1 8 日颁布实施的修订 后的环境空气质量标准( g b3 0 9 5 1 9 9 6 ) ) ) ，2 0 0 0 年原国家环保总局又对该标 准做了局部修改，对于颗粒物，规定了总悬浮颗粒物( t s p ) 和可吸入颗粒物 ( p m l o ) 的年平均和日平均2 种取值时间的浓度限值。欧盟从2 0 0 1 年5 月开始 实施空气清洁计划【1 0 】，有计划提高p m i o 和p m 2 5 的标准。2 0 0 6 年美国环保署提 出了对p m l o 和p m 2 5 更严格的修订提案【l l j 。2 0 0 6 年1 0 月5 日，世界卫生组织 ( w h o ) 发布了w h o 空气质量全球指导标准2 0 0 5 更新版风险评估总结。 为了实施w h o 空气质量全球指导标准( a q g ) ，w h o 提出了适用于污染较重 地区的配套中期标准，w h o 推荐的中期标准尤其适宜在中国等发展中国家推 行。 在颗粒物控制标准中，可吸入颗粒物的二级标准是衡量城市颗粒物污染程 5 第一章绪论 度的重要指标。与其他国家相比，我国的可吸入颗粒物二级标准是比较宽松的。 表1 5 e 1 2 | 对我国和美国颗粒物二级标准质量浓度限值进行了比较( 美国的数据来 自1 9 9 0 修订的清洁空气法，我国的数据来自1 9 9 6 年修订的环境空气质量 标准( g b 3 0 9 5 1 9 9 6 ) ) ，从中可见我国的可吸入颗粒物( p m l o ) 二级标准( 年 均值o 1m g m 3 ) 较美国的相应限值( 年均值0 0 5m g m 3 ) 高。 表1 6 1 4 j 列出了w h o 推荐的颗粒物指导标准和中期标准，对比表1 5 与表 1 6 可以看出w h o 推荐的标准中所规定的浓度限值较低，对颗粒物浓度的要求 更为严格，而我国目前没有制定p m 2 5 的标准。 表1 5 中美两国空气质量标准中颗粒物质量浓度限值 表1 6w h o 推荐颗粒物指导标准和中期标准( 单位：弘g ，m 3 ) 6 第一章绪论 第三节颗粒物污染控制的特点 1 3 1我国颗粒物污染控制的发展过程 随着经济发展与环境保护之间矛盾的不断深化，国家制定了各种环境政策 来遏制日益严峻的环境问题，以防止环境问题的进一步恶化。颗粒物污染防治 工作也随着国家颗粒物控制政策的发展而不断深入。 在3 0 多年的发展历程中，我国的环境政策实现了从单- - n 完备，从定性到 定量，从抽象到具体的转变，和颗粒物相关的政策演进过程如下【1 3 】【1 6 l ： 中国于1 9 7 3 年成立了国务院环境保护领导小组及其办公室，并在全国推动 工业“三废( 废水、废气、废渣) 的防治与环境规划，烟尘的治理是其中重要 的组成部分。8 0 年代初提出了“预防为主、防治结合 、“谁污染谁治理”、“强 化环境管理 3 项政策，8 0 年代末形成了“环境影响评价”、“三同时”、“排污 收费”、“目标责任 、“城市环境综合整治 、“限期治理、“集中控制”、“排污 登记与许可证8 项制度体系，这些都与颗粒物中烟尘和工业粉尘的治理密切相 关。 9 0 年代初，中国工业污染防治开始了三个转变( 从侧重污染的“末端治理 逐步向工业生产全过程控制转变、从重浓度控制向浓度与总量控制相结合转变、 从分散治理向分散与集中治理相结合转变) ，并开始了清洁生产试点。随后提出 了实施可持续发展战略，制定国家环境保护目标。 2 0 0 0 年9 月1 日新修正的中华人民共和国大气污染防治法确定了总量 控制的法律地位，之后制定了相关政策，重点推动大气污染物的总量控制。2 0 0 7 ， 为加强全国主要污染物总量控制管理工作，环保总局成立了总量控制领导小组， 并成立了总量控制办公室( 简称“总量办 ) 。虽然总量控制工作重点控制的大 气污染物是s 0 2 ，但是颗粒物整体实施总量控制是大气污染物控制的一个趋势， 环境空气质量改善和颗粒物环境浓度达标是制定颗粒物污染控制政策要达到的 基本目标。 3 0 年间，我国的工业污染防治从单纯重视点源治理向点源治理与综合治理 相结合转变，从单纯重视浓度控制向浓度与总量控制相结合转变，从单纯重视 末端治理向末端治理与源头、全过程控制相结合转变，从单纯重视企业治理向 企业治理与调整产业结构、产业布局相结合转变，从单纯重视常规环境管理向 7 第一章绪论 常规环境管理与防范突发环境事件相结合转变，我国的颗粒物区域性污染等污 染新特点的出现和这些政策上的转变都要求颗粒物污染实现综合治理。 1 3 2 不同来源颗粒物的控制现状 为了便于城市颗粒物污染控制工作的进行，根据颗粒物排放的形式、影响 区域特点、颗粒物污染特点等将颗粒物来源分为固定源、移动源和开放源。颗 粒物控制最初的形式是严格约束污染源的排放，污染源主要指的是固定源。九 十年代开始，随着机动车保有量的增加，移动源污染逐渐受到人们的重视。进 入二十一世纪，随着颗粒物控制投入的持续增加与大气颗粒物污染状况改善甚 微之间矛盾的凸显，以及城市空气颗粒物来源解析工作的开展，人们逐渐认识 到开放源在颗粒物排放源中占有重要的地位，颗粒物开放源污染受到了越来越 多的重视。 颗粒物的排放源不同，对城市颗粒物总浓度贡献量也不同，控制的难易、 控制技术的特点、控制的效果等也有所不同。每一种源类污染控制工作的开展， 都是在一定历史背景下进行的，与当时生产发展状况和政策导向密切相关。 1 3 2 1 颗粒物固定源的控制 固定源是指排放位置固定不变的颗粒物来源，如各种火力发电、钢铁、冶 金、化工和硅酸盐等工业生产过程中排出的煤烟、粉尘及有害化合物等形成的 颗粒物。由于不同工矿企业的生产性质和流程工艺的不同，此类污染源所排放 的颗粒物种类和数量大不相同。固定源颗粒物排放的共同特点【1 7 】是：排放源集 中、浓度高、局地污染强度高，是城市颗粒物污染的重要来源之一。 七十年代初，我国对城市环境保护的认识还不深入，把有固定源颗粒物治 理作为环境管理部门的主要职责，重点组织了从中央到地方的城市工业污染源 的单项治理工作，以消烟除尘为主要内容的锅炉改造就是其中的重要组成部分。 1 9 7 3 年我国制定了工业“三废 排放试行标准( g b j 4 1 9 7 3 ) ，其中规定了颗 粒物排放的标准，主要是不同高度的烟囱允许的煤灰排放量。当时鼓励发展旋 风、多管、水膜、斜棒栅、文丘里水膜等除尘器对颗粒物污染进行控制。 2 0 世纪八九十年代，随着工业的发展，我国固定源颗粒物污染不断加剧， 表现为工业烟尘和工业粉尘的年排放量不断提高，空气中的总悬浮颗粒物( t s p ) 浓度不断提高。此时国家不断提高工厂企业颗粒物的排放标准，锅炉大气污染 8 第一章绪论 物排放标准( 1 9 8 3 ) 、燃煤电厂大气污染物排放标准( g b l 3 2 2 3 - - 9 1 ) 、锅炉 大气污染物排放标准( g b l 3 2 7 1 9 1 ) 、火电厂大气污染物排放标准( g b l 3 2 2 3 1 9 9 6 ) 、锅炉大气污染物排放标准( g w p b 3 1 9 9 9 ) 、锅炉大气污染物排放 标准( g b1 3 2 7 1 2 0 0 1 ) 等相继实施，为固定源颗粒物的控制提供依据。为达到 这些标准的要求，在原有除尘器的基础上大力发展高效率除尘器，电除尘器和 袋式除尘器( 特别是电除尘器) 得到了较为迅速的发展，并要求污染严重的企 业安装除尘装置。同时实行严格的管理和控制措施，制定了相关的监测和管理 方法，如固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法( g b t 1 6 1 5 7 - 1 9 9 6 ) ，燃煤锅炉烟尘和二氧化硫排放总量核定技术方法一物料衡算法 ( 试行) ( h j t6 9 - 2 0 0 1 ) ，烟尘采样器技术条件( 仃4 8 1 9 9 9 ) ，锅炉烟尘 测试方法( g b5 4 6 8 1 9 9 1 ) 等【l 引，这些标准的制定有利于固定源颗粒物的监测 和管理工作，使得固定源颗粒物控制管理有章可循。 进入2 1 世纪，固定源控制政策、技术、管理等各方面趋于成熟和稳定：固 定源的除尘效率已经达到很高的水平，固定源颗粒物的排放基本控制在