实施“煤改燃”对天津空气质量的改善效果研究

孟庆欢

（天津市河东区环境保护监测站，天津 300000）

实施“煤改燃”对天津空气质量的改善效果研究

孟庆欢

（天津市河东区环境保护监测站，天津 300000）

燃煤供热所排放的废气是城市污染物的来源之一。以天津市河东区空气质量相关数据为基础，通过对比2015—2016年供暖期与前三年同期大气环境中SO2、CO、NO2、NO以及可吸入颗粒物（PM10）等污染物相关浓度数值，计算大气中污染物浓度改善率，分析实施“煤改燃”工程后河东区空气质量的改善效果，得出各项污染物改善效果的顺序为：SO2> NO>PM10>CO>NO2，为后续提升环境质量工作提供理论支持。

环境；燃煤；污染；排放；改善率

自从人类社会进入21世纪，环境污染问题日益严重，改善环境质量成为民众迫切的需求。天津作为中国北方重要的港口城市，随着经济的发展，环境污染问题也愈发突显。由于冬季供暖的需求，燃煤量增加造成燃煤污染物排放总量增大，北方干燥的气候条件使得污染物不易扩散，每年的供暖季成为天津大气污染集中暴发时期。燃煤供暖排放的污染物主要为粉尘、SO2、CO、 NOx、CO2等，我国煤炭的质量普遍较差，灰分、含硫量等指标一般较高，导致燃煤对空气质量的影响十分严重[1]，由此可见，寻求清洁能源代替传统燃煤是减轻环境压力的有效途径。

1 对象与方法

本研究以天津市河东区为对象进行空气质量改善效果的分析研究。河东区是天津市中心城区之一，位于天津市东部，占地40 km2，是市区连接滨海新区的前沿，是实现天津市经济中心战略东移的要地。以河东区为研究对象，对天津市整体空气质量的分析研究具有一定的借鉴意义。

由于燃煤排放的污染物具有一定的复杂性，本研究主要选取SO2、CO、NO2、NO以及颗粒物等相关污染因子进行分析，通过对2015—2016年供暖期污染物浓度数值与前三年同期总体均值进行比对，阐述实施“煤改燃”工程对空气质量的改善效果，进而为天津市及其他地区环境改善工作提供相关的经验。

2 分析与讨论

2.1 SO2数值对比及分析

我国地域辽阔，煤炭含硫量差异也很大，含硫量从0.5%～11%不等[2]，其中有30%的煤炭含硫量大于3%，被称之为高硫煤。随着经济的高速发展，煤炭消耗量逐年增加，煤炭开采深度加大，煤炭含硫量也有随之增长的趋势。煤炭中的硫分燃烧后生成SO2排入大气中，大气中SO2的浓度又是衡量空气污染程度的重要指标之一，如不调整能源结构，就不能从根本上改变环境污染现状[3-4]。

图1 2012—2016年同期SO2浓度数值对比

由图1可以看出，每年供暖期为SO2污染高发期，供暖期SO2浓度数值普遍高于全年其余时间段。2015—2016年供暖期SO2浓度数值明显低于往年同期浓度，2015—2016年供暖期SO2浓度月均最高值为47.0 μg/m3，未出现明显波峰，相对往年数值波动情况较为平稳。2015—2016供暖期SO2浓度均值为37.2 μg/m3，相比2013—2014年同期改善率为55.8%，相比前三年供暖期同期平均数值改善率为58.9%，改善效果明显。

2.2 NOx数值对比及分析

城市空气中氮氧化物的产生源有许多，主要包括机动车尾气、煤和石油等原料的燃烧以及工业生产等。各种产生源对城市空气中氮氧化物的贡献率不尽相同，其中煤的燃烧所占比重较大。相关研究表明，在煤炭燃烧过程中，所产生的氮氧化物大部分为NO和NO2，其中NO占到90%以上，NO2占5%～10%[5]，可见燃煤对空气中氮氧化物的浓度有着十分重要的影响。燃煤排放的NO又能与空气中的氧气反应生成NO2，一旦密度过大会引起人类的呼吸疾病、肺损伤等，同时氮氧化物在光照的作用下又会生成臭氧，为夏季臭氧超标污染埋下隐患。

图2 2012—2016年同期NO浓度数值对比

图3 2012—2016年同期NO2浓度数值对比

由图2和图3可以看出，2015—2016年供暖期NO浓度数值大部分时间段低于过去三年同期浓度，2015—2016年供暖期NO浓度平均值为27.3 μg/m3，相比过去三年同期改善率为53.8%；与NO相比，NO2改善效果不太明显，2015—2016年供暖期NO2浓度平均值为52.4 μg/m3，与前三年同期相比浓度下降8.6%。综上可见，“煤改燃”工程实施后氮氧化物浓度有所降低，空气质量得到一定程度的改善。

2.3 PM10数值对比及分析

PM10通常是指空气动力学当量直径在10 μm以下的颗粒物，由于粒径较小，能被人直接吸入呼吸道，故又称为可吸入颗粒物[6]。PM10产生源较广泛，有些由污染源直接排放到大气中，例如工业生产、汽车尾气以及燃煤供热等[7]；还有一部分是在一定的气象条件下，空气中的某些成分相互作用，粘结而成的细小颗粒状物体。大气中PM10浓度受气象条件、季节性的影响较大，不同温度、湿度、气压的环境条件下，PM10浓度均有所变化。可吸入颗粒物具有较强的吸附能力，是多种污染物侵入人体的载体，进而引起人体疾病。

图4 2012—2016年同期PM10浓度数值对比

由图4可以看出，煤改燃工程实施后，2015—2016年供暖期PM10浓度较过去三年同期出现下降趋势。相关数据表明，2015—2016年供暖期PM10浓度均值为122.9 μg/m3，相比2014—2015年同期PM10浓度均值162.6 μg/m3改善率为24.4%，与过去三年同期PM10浓度均值相比下降33.1%，PM10浓度改善效果明显。

2.4 CO数值对比及分析

图5 2012—2016年同期CO浓度数值对比

CO是一种无色无味的有毒气体，它能通过呼吸道进入人体与血液中的血红蛋白结合，阻碍血红蛋白对氧的吸收，导致人体窒息而死亡。煤炭燃烧产物为CO2、CO等碳氧化物。图5表明，煤改燃实施后，供暖期CO浓度下降较为明显，通过相关数据分析，2015年供暖期CO浓度平均值为1.71 mg/m3，相比前三年同期改善率为20.1%。这可能是由于煤改燃工程实施后，燃气锅炉所用燃料天然气燃烧更加充分，CO污染得到了进一步改善。

3 结论

本研究以天津市河东区空气质量为分析对象，以相同监测点位数据为基础，通过对比2015—2016年供暖期与过去三年同期大气环境中SO2、CO、NO2、NO以及可吸入颗粒物（PM10）等污染物相关浓度数值，计算大气中污染物浓度改善率，可以得出实施“煤改燃”工程后河东区空气质量明显改善，污染物改善率优劣顺序为：SO2>NO>PM10>CO>NO2，改善率效果最好的污染物为SO2和NO，改善率分别为58.9%、53.8%；改善效果最差的污染物为NO2，与前三年同期均值相比改善率为8.6%。大气环境污染成因较为复杂，如何继续提高环境质量还有待进一步研究。

[1]左朋莱，岳涛，韩斌杰，等.燃煤工业锅炉大气污染物控制方案研究[J].环境污染与防治，2013，35（8）：100-104.

[2]邵中兴，李洪建.我国燃煤SO2污染现状及控制对策[J].山西化工，2011，31（1）：46-48.

[3]杨安行，李湘宜.秦皇岛市大气污染成因与防治对策初探[J].中国环境管理干部学院学报，2014，24（3）：68-70.

[4]买超平，连素琴，牛叔文，等.甘肃省能源消费结构与空气质量变化的相关性分析[J].兰州大学学报：自然科学版，2014，50（4）：508-512.

[5]杨冬，路春美，王永征，等.煤燃烧过程中氮氧化物的转化及控制[J].能源与节能，2003（4）：14-16.

[6]董雪玲.大气可吸入颗粒物对环境和人体健康的危害[J].资源与产业，2004，6（5）：50-53.

[7]隋建才，徐明厚，丘纪华.燃煤过程中可吸入颗粒物污染与我国能源发展[J].科技导报，2004（5）：42-44.

（编辑：程 俊）

A Research on"Coal to Gas"Effects on Air Quality Improvement in Tianjin

Meng Qinghuan
（Tianjin Hedong District Environmental Protection Monitoring Station,Tianjin 300000,China）

Coal heating is one of the urban pollution sources.On the basis of air quality data in Hedong District,Tianjin,by comparing SO2,CO,NO2,NO,particulate matter(PM10)and other related pollutants concentration value during the heating period in 2015—2016 with that in three years,through calculating the atmosphere pollutant concentration period,it is concluded that the implementation of"Coal to Gas"has improved the air quality in Hedong district obviously,with ordering:SO2>NO>PM10>CO>NO2,which has provided theoretical support for subsequent environmental improvement work.

environment,coal,pollution,emissions,period

X51

A

1008-813X（2017）01-0050-03

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.01.13

2016-10-28

孟庆欢（1988-），男，天津人，毕业于沈阳农业大学环境工程专业，硕士，助理工程师，主要从事环境监测方面的工作。