大气中颗粒物污染源解析及污染预警

1、    大气中颗粒物污染源解析及污染预警         摘要：随着我国城市经济与社会的快速发展，大气污染日益严重，对颗粒物污染源的研究愈加紧迫与必要。本文简要阐述了大气污染源解析技术，指出了大气中颗粒物污染源的主要类型，并针对主要污染源给出了相应的预警对策。 关键词：颗粒物，污染源，预警 空气污染的颗粒物是空气中悬浮的一种固体、液体、固体和液体结合的微粒。大颗粒物是由大固体物质经机械性磨擦产生的颗粒。小颗粒物大多数来自人类生活的各种燃烧等过程，包括燃烧煤、燃气、石油产品和各

2、种植物(木材等)产生的废气颗粒，超细颗粒物来自冷凝或化学反应作用形成的颗粒物。颗粒物是以其空气动力学直径大小命名，直径小于10m颗粒物(PM10)为“胸腔颗粒物”，它能进入下呼吸道一直径小于2.5m颗粒物(PM2.5)为可吸入颗粒物，也叫细颗粒物，能吸入到肺的气体交换区域(肺泡)；超细颗粒物，直径小于100nm，大多以分散存在，很少形成颗粒物集团，数量比较多，有较大的物质表面体积，容易被吸入肺内，比其他颗粒物的危害性更大。颗粒物的成分比较复杂。有硫化物、氮化物、各种矿物质，金属颗粒，有机物(包括大量的微生物和病原微生物)和无机物等。有人分析了pM102.1，显示7种不同颗粒类型：富碳颗粒物、钙

3、和镁的碳酸盐颗粒物、硫酸盐颗粒物，矽颗粒物、矽酸盐颗粒物、富铁颗粒物、其他金属成分的颗粒物。空气中颗粒物污染对人体的健康有害，影响青少年肺功能的发育、新生婴儿的体质量，神经元功能，缩短人群的寿命等。 一，大气污染源解析技术概述 对大气污染来源的研究始于以污染源排放清单的分析和以污染源排放清单为基础的扩散模型(源模型)，20世纪70年代将着眼点由排放源转移到受体。开始了受体模式的研究。目前大气源解析技术的两大基本技术分别是：基于源的大气扩散模式的源解析技术，基于受体模型建立起来的源解析技术。其中基于各种大气扩散模式的源解析技术，可以广泛应用于一次及二次的气态污染物和颗粒物的来源解析；基于化学平衡

4、受体模型的解析技术主要用于具有复杂来源的大气颗粒物来源解析。这两种解析技术方法各有优点和不足，相互不能替代，在进行污染来源解析研究中，常常是将这两种方法联合起来，相互补充使用，出现将源清单、扩散模式和受体模式集成加以综合应用的趋势。 目前，发达国家已建立了比较完善的污染源请数据库、各种源的排放因子系列和源排放化学成分谱库、各类大气扩散模式系统以及各类受体模型，为研究和确定源一一受体关系奠定了很好的基础。美国和一些欧洲国家在PM10和PM2.5源排放特征化学成分谱研究方面开展了大量的工作，建立了用于源解析研究的排放源特征谱库。 针对扬尘共同污染的现实问题，目前发展了一些二重源解析技术，这种技术方

5、法建立在三次不同的CMB模型计算结果基础上，用CMB计算出各单一源类对环境的贡献率，用烟尘替代与其共线严重的单一源，将扬尘作为受体，其它各单一尘源类作为对其有贡献的源，用CMB模型计算出各单一源类对扬尘的分担率。多种技术的综合，将扩散模式和受体模式这两类模式结合使用，成为源解析研究的趋势之一，以满足环境管理和污染控制的需要。 逆向模拟技术是在三维立体的大气浓度水平观测的基础上，根据气象过程和化学过程，逆向运用空气质量模式，检验和诅试建立的污染源清单。这一方法借助高质量的环境观测，可以获得污染源的时间和空间分布，但方法本身不具有将各类源(如机动车、燃煤)进行区分的能力。目前发展的大气污染来源研究

6、方法非常丰富，各有利弊。污染来源的研究在污染物的种类不断扩展的同时，技术方法的发展有二个基本趋势：一是采用多种技术方法进行相互验证，或进行不同方法的综合集成，一是使建立的污染源清单实现动态化，以反映污染源的时间和空间变化规律。 二、大气中颗粒物污染源主要类型 关于大气中颗粒物污染源的种类，每个城市由于自身发展程度和城市现状不同，所固有的颗粒物污染源类型也会有所不同，但以下四种是我国大多数城市所共有的，分别介绍如下： (一)城市扬尘 由于风力或人群活动等作用，把落到城市地面上的各类所排放的尘再次或多次扬起扩散到空气中，形成一种合的尘，称为城市扬尘。扬尘在颗粒物中占有相当大的比重。是造成颗粒物污染

7、的主要原因。我国城市尤其是大多数的北方城市，扬尘污染都已相当严重。近年来，城市由于道路施工、住房建设增加很快，土方工程量很大。这些施工场地遍布城市各地，由于施工机械，车辆引起的土壤扬尘量非常大，而控制又很困难。另外，由于部分城市独特的地形、气候的特征，导致道路扬尘逐渐成为大气颗粒物的重要来源之一。 (二)建筑水泥尘 主要是水泥生产企业有组织和无组织排放的水泥飞灰，建筑施工及生产过程中排放的以水泥成分为主的建筑工材料飞灰。其特点是：水泥企业的粉尘是某些城市的工粉尘的重点排放源，随着城市化进程的不断加快，很多城市建筑施工地较多，污源分散，排放点低。 (三)煤烟尘 城市中的烟煤尘一般包括工业燃煤飞灰

8、和民用燃煤飞灰，工业燃煤飞灰是指工业锅炉、工业窑炉、电厂锅炉及其他的工业燃煤源从烟囱中排放的飞灰。我国大多数工业城市，工业用煤量较大，虽然绝大部分用煤单位都采取了除尘措施，但仍有相当大一部分煤烟尘排放到大气环境中，成为大气颗粒物的重要来源。很多燃煤大户均使用高烟囱，以利于污染物的扩散，但同时也造成燃煤排放的颗粒物在城市范围内的影响比较严重。 (四)交通运输尘 随着城市经济建设的发展，人民生活水平的不断提高，机动车拥有数量呈逐年递增的趋势。机动车数量的迅速增长，在给人民生活和工作带来方便的同时，也加剧了城市大气颗粒物污染的态势。除了机动车外，我国城市中每百人拥有小轿车的数量也逐渐增多，交通流量的

9、增加势必导致汽车尾气颗粒物和道路扬尘的污染加重，而且车辆数的增加与大气中飘尘浓度的增值一般呈正相关关系。 了解了颗粒物污染源的主要类型，就可利用大气污染源解析技术进行源解析。例如，计算各类污染源对TSP的贡献率，并根据解析结果得出相应的结论，具体的结论则因每个城市的具体情况不同而不同。 三、颗粒物污染预警措施 对主要污染源进行重点控制，是有效削减颗粒物含量，改善城市空气环境质量的重要途径，下面分别介绍针对前面介绍的大气颗粒物主要污染源的预警措施。 (一)扬尘的预警对策 一是实施城市水域生态工程。城市中的水域是唯一不起扬尘的地域，并且具有吸尘、降尘和调节城市气候的重要作用，也是城市生态平衡的重要

10、因素。因此，在进行水域生态工程建设时，要充分利用城区(或靠近城区)的采煤下沉区这一独特条件，保护并扩大现有水域面积；同时积极开发新的水域，提高城区水域覆盖率。 二是实施城市绿色生态工程。绿化是城市生态建设防治扬尘的重要部分。绿化可以调节城市气候，净化空气，防风固沙，是非常经济的生物防尘措施。针对当前我国大多数城市大气颗粒物污染现状，实施绿色工程是很重要的。 绿化工程的指导思想是：建设大型防护林带和城市森林公园，尽快形成城市森林系统，使绿化工程最大限度地发挥环境保护和生态平衡作用，变“见缝插绿”为“成片开发”，设计大、中、小型的以林为主，林、草、乔、灌相结合的城市主体景观系统。使市区内已建地域的

11、裸地垒部绿化，做到黄土不露天，在建地域的裸地应随建设工程结束时间完成绿化。基于这种思想建议城市园林绿化的重点是实施“带、环、区、廊，点”的绿化工程，大面积增加城市绿地。 (二)建筑水泥尘的预警对策 城市中的建筑水泥尘绝大部分来自于建筑工地和袋装水泥的运输和使用过程，其次来自于城区及近郊的水泥厂，由于水泥厂一般均安装了除尘设备，因此它对环境空气中水泥尘的贡献是不大的。为了防治建筑水泥尘，建议一是加强建筑工地管理，工地临街段实施高围墙围挡，使建筑施工主体有隔离围护措施；二是道路施工工地实行封闭施工，严禁在车行道上堆放施工废土，采用洒水，遮盖等措施防治扬尘，三是对水泥生产一一运输一一使用三个环节制定

12、和形成严格的管理体系，大力发展散装水泥的生产，把推广发展散装水泥与提高城市建筑行业整体水平总体考虑。并制定相应的法律法规，让生产者、经营者、使用者、管理者都有法可依。根据专家咨询，当施工工地管理较为完善，散装水泥使用率达到100时，建筑水泥尘可下降60。 (三)煤烟尘的预警对策 一是增加煤炭洗选比例，提高煤质，降低煤耗。提高能源利用率，集中、联片供热，提高气化率；二是调整能源结构，大力开发新的清洁能源，如太阳能、水力锫、潮夕能等；三是切实巩固和深化烟尘控制成果，必须对工业锅炉、窑炉用新颁发的锅炉大气污染物排放标准进行复验，实行终端和原点两头控制，大力开发清洁环保产品，同时加强日常的监督管理，不

13、仅抓除尘率而且要抓运转率，防止应付监测检查或流于“烟控”的形式而走过场；四是要开发高效除尘器，尤其是提高对小于2um细粒子的除尘率，结合脱硫研制非纯水介质的除尘技术，更不可忽视的是要做好除尘的善后、综合利用工作，严防二次扬尘污染；此外，要对分布面广、治理难度较大的尘污染源进行全面的控制。包括生产工艺、交通运输、建筑、堆场等扬尘。 (四)交通运输尘的预警对策 目前，我国很多城市的各种机动车总量每年正以高度递增，伴随城市路面等级不高，交通不畅顺，机动车将造成较严重的小颗粒物污染，以及车轮碾压路面时造成扬尘污染。 为了有效控制和减少汽车尘的污染，一是在中心区入口处增加机动车冲洗站，使进入市区的车辆保

14、持清洁，二是控制机动车尾气污染，严格执行机动车尾气排放标准，确保在用车稳定达标；三是鼓励生产和使用清洁能源，使用优质燃料油，特种车辆如：公交车、邮政车、出租车等要逐步改用清洁燃料，四是严格按照国家标准报废机动车，报废车辆一律回收清理，不许转让；五是建议在适当时候建设轨道交通，发挥其容量大、速度快、环境污染小、能耗少、道路利用率高等特点。常经济的生物防尘措施。针对当前我国大多数城市大气颗粒物污染现状，实施绿色工程是很重要的。 绿化工程的指导思想是：建设大型防护林带和城市森林公园，尽快形成城市森林系统，使绿化工程最大限度地发挥环境保护和生态平衡作用，变“见缝插绿”为“成片开发”，设计大、中、小型的

15、以林为主，林、草、乔、灌相结合的城市主体景观系统。使市区内已建地域的裸地垒部绿化，做到黄土不露天，在建地域的裸地应随建设工程结束时间完成绿化。基于这种思想建议城市园林绿化的重点是实施“带、环、区、廊，点”的绿化工程，大面积增加城市绿地。 (二)建筑水泥尘的预警对策 城市中的建筑水泥尘绝大部分来自于建筑工地和袋装水泥的运输和使用过程，其次来自于城区及近郊的水泥厂，由于水泥厂一般均安装了除尘设备，因此它对环境空气中水泥尘的贡献是不大的。为了防治建筑水泥尘，建议一是加强建筑工地管理，工地临街段实施高围墙围挡，使建筑施工主体有隔离围护措施；二是道路施工工地实行封闭施工，严禁在车行道上堆放施工废土，采用

16、洒水，遮盖等措施防治扬尘，三是对水泥生产运输使用三个环节制定和形成严格的管理体系，大力发展散装水泥的生产，把推广发展散装水泥与提高城市建筑行业整体水平总体考虑。并制定相应的法律法规，让生产者、经营者，使用者、管理者都有法可依。根据专家咨询，当施工工地管理较为完善，散装水泥使用率达到100时，建筑水泥尘可下降60。 (三)煤烟尘的预警对策 一是增加煤炭洗选比例，提高煤质，降低煤耗。提高能源利用率，集中、联片供热，提高气化率；二是调整能源结构，大力开发新的清洁能源，如太阳能、水力锫、潮夕能等；三是切实巩固和深化烟尘控制成果，必须对工业锅炉、窑炉用新颁发的锅炉大气污染物排放标准进行复验，实行终端和原

17、点两头控制，大力开发清洁环保产品，同时加强日常的监督管理，不仅抓除尘率而且要抓运转率，防止应付监测检查或流于“烟控”的形式而走过场；四是要开发高效除尘器，尤其是提高对小于2um细粒子的除尘率，结合脱硫研制非纯水介质的除尘技术，更不可忽视的是要做好除尘的善后、综合利用工作，严防二次扬尘污染；此外，要对分布面广、治理难度较大的尘污染源进行全面的控制。包括生产工艺、交通运输、建筑、堆场等扬尘。 (四)交通运输尘的预警对策 目前，我国很多城市的各种机动车总量每年正以高度递增，伴随城市路面等级不高，交通不畅顺，机动车将造成较严重的小颗粒物污染，以及车轮碾压路面时造成扬尘污染。 为了有效控制和减少汽车尘的污染，一是在中心区入口处增加机动车冲洗站，使进入市区的车辆保持清洁，二是控制机动车尾气污染，严格执