常州市工业大气污染物排放特征研究

程 钟

常州市环境监测中心，江苏 常州 213001

常州市工业大气污染物排放特征研究

程 钟

常州市环境监测中心，江苏 常州 213001

通过调查企业生产情况，采用现场实测、模型、排放因子等方法，获得了常州市工业大气污染物的排放量，从行业、排放口高度、空间、时间及重点源所占比例等方面，分析了常州市工业大气污染物的分布特征。结果显示：常州市工业PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3、VOCs排放量分别为3.089、1.348、0.695、5.380、7.077、14.459、0.030、0.848万t；钢铁、水泥、热电、金属制品、化工是常州市大气污染物产生的主要行业；高架源、中架源、低架源排放比例依次增加；11.5%的企业占据了全市排放量的86%以上；SO2等污染物各月排放量基本稳定， PM2.5等上半年排放量波动较大；市区企业的集中排放在不利气象条件下易造成大气污染。

大气污染物；排放特征；工业；常州

工业企业是一个地区污染物排放的主要行业，控制工业污染是改善地区环境质量的关键。我国环保制度对工业企业的管理包括总量控制、排污申报、环境统计和污染源普查等，对大气污染物主要针对SO2、NOx和烟(粉)尘。实际上，大气污染物种类众多，来源广泛。对于目前造成空气污染的主要污染物PM2.5来说，既有一次排放的颗粒物(烟粉尘)，又有SO2、NOx、NH3、CO、VOCs等污染物在大气中发生复杂光化学反应生成的二次颗粒物[1-2]。北京、上海、天津、南京、石家庄等城市PM2.5源解析结果表明，燃煤和工业排放占本地PM2.5来源的40.5%～53.7%。因此，了解工业大气污染物排放特征，是控制大气污染、改善空气质量的基础性工作。

常州市地处苏南中部经济发达区，其工业发展模式具有典型的苏南经济特征。本文采用现场实测、在线仪(CEMS)实测、模型、排放因子、物料平衡、经验估算、工业污染源产排污系数等方法，对工业生产中的有组织排放、无组织排放、储罐、堆场、废水处理等环节的大气污染物排放量进行核算，获得了2011年常州市工业企业PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、VOCs、CO、NH3等8种大气污染物的排放总量，并分析了排放特征，提出了对策建议，以期为苏南地区大气污染控制提供支持。

1 实验部分

1.1 研究区域概况

常州地处长江之南、太湖之滨、上海和南京的中间地带，下辖天宁、钟楼、戚墅堰、新北、武进5个区和金坛、溧阳2个县级市，东经119°08′～120°12′，北纬31°09′～32°04′，面积4 372 km2。工业以钢铁、化工、机械、水泥、热电、纺织、电子为主导，是典型的苏南经济发达城市。

1.2 生产情况调查

由于以往的大气管理仅针对SO2、NOx和烟(粉)尘3项指标，NH3、VOCs等污染物统计数据较少，因此，调查范围确定时，在污染源普查和环境统计企业名单的基础上，筛选出有SO2、NOx、烟(粉)尘排放的企业，再根据产品、原料、工艺等信息，补充排放废气中含NH3、VOCs的企业，最后经辖市(区)环保局补充和核实，确定调查范围。编制调查表后，由环保专业人员通过集中培训或深入企业现场指导企业完成调查表的填写。调查内容包括主要产品、原材料及能源消耗情况、锅炉、炉窑情况、排放口污染物排放情况、大气污染物治理设施情况、有机溶剂原料及有机溶剂使用信息、储罐信息、堆场信息、污水处理情况等。企业调查表填好后，经辖市(区)和常州市环保局进行审核，市环保局在审核过程中实地走访和电话咨询部分企业。最终完成调查的企业共689家，涉及钢铁冶金、纺织印染、化工、热电、水泥、金属制品等22个行业(表1)。

表1 完成调查的工业行业分布情况

1.3 定量方法

有组织废气排放：电厂、供热等大型锅炉PM、SO2、NOx采用了8家25台套烟气在线(CEMS)数据；353个有组织排放口PM、SO2、NOx、VOCS、CO、NH3的排放量选用市监测中心的实测数据；其余有组织排放口及其他项目，在查询AP-42和相关文献后[3-13]，选取钢铁、水泥、电厂锅炉、一般锅炉、纺织、电子、机械等36家代表性企业进行实地监测，取得了本地化验证后的行业排放因子，其中PM10、PM2.5使用武汉某企业生产的PM10/PM2.5细颗粒物采样枪，用等速采样方法进行现场实测。

无组织排放：储罐VOCs排放采用了AP-42中的相关模型；企业堆场颗粒物排放在结合气象资料的基础上选用了文献的排放因子[14-21]；窑炉和一般锅炉PM、SO2、NOx、CO的无组织排放采用物料平衡估算；钢铁、水泥行业的PM无组织排放选用工业污染源产排污系数；污水处理设施NH3、VOCs的无组织排放，通过实地监测2家加盖密封的工业污水处理厂废气治理设施的进出口浓度，获得有(无)处理设施的排放因子；一般化工、制药等行业VOCs、 NH3的无组织排放采用物料平衡估算；较小企业、无法用上述方法计算的无组织排放量，根据企业管理水平，以该企业有组织排放量的1～4倍进行经验估算。其中， PM10、PM2.5的排放，通过实地监测36家代表企业中的无组织PM、PM10、PM2.5浓度，由行业PM10/PM和PM2.5/PM系数折算得到。

2 结果与讨论

2.1 排放总量

2011年常州市工业大气污染物PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3、VOCs排放总量分别为3.089、1.348、0.695、5.380、7.077、14.459、0.030、0.848万t，居于前3位的是CO、NOx和SO2，NH3的排放量相对较小，比其他污染物低1～2个数量级。对于环保管理的3项污染物，烟(粉)尘已经远远低于SO2和NOx。另外，CO和NOx能够参与大气光化学反应，增强大气化学活性，是大气中O3和PM2.5二次颗粒物的前体污染物，而烟气脱硝才刚刚开始，CO还没有列入环保管理内容，这些都需引起足够的重视。

2.2 行业分布

图1为常州市工业大气污染物行业排放比例情况。2011年，常州市颗粒物(PM、PM10、PM2.5)和NOx主要排放行业为钢铁、水泥和热电企业，分别占排放总量的85.4%、86.4%、88.1%和92.6%；SO2主要来自钢铁、热电和金属制品行业，占总量的86.8%；CO来自钢铁、金属制品、热电行业，占95.5%；NH3来自化工、制药、污水厂，占91.5%；VOCs主要来源相对分散，主要为化工、金属制品、钢铁、纺织印染、储运、热电、造纸及纸品、涂料油漆等8类行业，占总量的86.9%。值得注意的是，金属制品表面喷涂和纸品包装面印刷排放的VOCs不容忽视。从这8类污染物的排放比例看，钢铁、水泥、热电、金属制品、化工是常州市大气污染物产生的主要行业，这些行业8类大气污染物的排放量总和达0.9～2.1万t。

图1 常州市工业大气污染物各行业排放比例示意图

2.3 垂直高度分布

将工业企业排放口高度分为小于15 m、15～30 m、30～50 m、50～100 m、大于100 m 5个等级，统计各个高度污染物的排放比例发现(表2)，常州市工业排放口中，颗粒物(PM、PM10、PM2.5)、SO2排放比例较大的依次为15～30 m、50～100 m和大于100 m的3个高度，NOx排放比例较大的依次为大于100 m、15～30 m、50～100 m 3个高度，CO、NH3、VOCs排放主要集中在15～100 m的高度，总体上，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)。分析常州工业企业排放口高度分布，热电厂燃煤锅炉的排放口高度一般要大于100 m，钢铁、水泥企业的主要废气排放口高度为30～100 m，化工、机械、制药企业为15～50 m，有些企业的排放口甚至多达十几个，高度相差也较大。因此工业污染源大气污染控制的重点依次是低架源、中架源和高架源，特别是钢铁、水泥、机械、化工行业的低架源和中架源。

2.4 空间分布

将常州市各个企业的大气污染物排放量根据经纬度标示在图上，结果见图2。在7个辖市(区)中，企业数量方面，市区企业较多，溧阳市和金坛市企业数量相对较少。排放比例方面，颗粒物(PM、PM10、PM2.5)溧阳市排放比例最高，武进区其次；SO2、NOx、CO，武进区排放比例最高，溧阳其次，新北区NOx的排放比例为第3位；武进区NH3的排放比例最高；新北区、武进区、钟楼区VOCs排放比例依次降低。对空气质量的影响，溧阳市颗粒物排放量较大的是水泥企业，分布在农村和远郊地区，对城区空气质量的影响较小，而武进、新北区的钢铁、热电、化工、机械等企业分布在市区中间，这些企业大气污染物的集中排放，使得不利气象条件下极易发生大气污染。

表2 常州市工业不同高度排放口大气污染物分担率 %

图2 常州市工业大气污染物空间分布情况

2.5 时间分布

图3为2011年常州市工业大气污染物排放月度变化情况，可以看出，颗粒物(PM、PM10、PM2.5)和NOx的排放规律类似，均表现出上半年波动较大、下半年小幅增加的特征，这与水泥行业的生产有关；除受春节影响外，SO2、CO、VOCs各月排放量基本稳定；NH3表现出6—9月排放量较大、其余时间波动变化的规律。

2.6 重点源排放量所占比例

根据各企业不同大气污染物的排放量，计算前30名企业(NH3为前15名)排放量之和，除VOCs占全市排放总量66.6%以外，PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3污染物的比例分别为86.5%、88.0%、89.8%、91.2%、93.6%、96.0%、94.4%，即极少数企业占据了全市排放量的极大部分，这些企业称其为重点源[22]。常州市8类大气污染物重点源共79家，占调查企业总数的11.5%，这也为常州市大气污染控制和管理缩小了范围。

3 结论

1) 通过现场调查工业企业的生产情况，采用现场实测、在线实测、模型、排放因子、排污系数、估算等方法，获得了常州市工业企业8类大气污染物的排放总量。2011年常州市工业企业PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3、VOCs排放总量分别为3.089、1.348、0.695、5.380、7.077、14.459、0.030、0.848万t。CO、NOx排放量较大，能增强大气化学活性，易造成大气二次污染，应该引起足够重视。

2) 钢铁、水泥、热电、金属制品、化工是常州市大气污染物产生的主要行业；高架源、中架源、低架源排放比例依次增加；11.5%的企业占据了常州市除VOCs以外7类大气污染物排放量的86%以上，这些都为常州市大气污染控制和管理提供了技术依据。

3) 企业的生产情况和地理位置决定了常州市工业大气污染物的空间和时间特征。时间上，SO2、CO、VOCs各月的排放量基本稳定，PM、PM10、PM2.5、NOx2011年上半年排放量波动较大，NH36—9月排放量较大；空间上，溧阳市、武进区、新北区的排放量相对较大，由于溧阳市的水泥企业远离城区，武进、新北企业的集中排放，在不利气象条件下市区极易发生大气污染。

该研究首次获得了常州市工业企业8类大气污染物的排放总量，由于一些污染物无组织排放采用经验估算、VOCs排放模型没有验证以及调查范围的局限等原因，使得结果存在一定的不确定性。建议加强研究，尽早建立一套废气PM10、PM2.5标准监测方法和无组织排放、VOCs排放总量核算方法；建立污染源数据的定期更新机制，拓展调查范围，加强排放因子的本地化研究，不断提高结果的准确度；将这8类污染物列入大气环境管理目标，纳入项目审批、排污许可、环境统计、总量控制等日常环境管理环节，以提高其在大气污染控制中的作用。

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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

江苏省第四期“333”工程科研资助立项项目(BRA2013060)

程 钟(1967-)，男，江苏淮安人，学士，高级工程师。

X823；X51

A

1002-6002(2016)04- 0079- 05

10.19316/j.issn.1002-6002.2016.04.15