广安市大气污染源排放清单研究

陈 东，陈军辉，何 敏，王 刚，龙启超

(四川省环境保护科学研究院，成都 610041)

1 前 言

大气污染源排放清单是指各类大气污染源所排放的不同污染物信息的集合，分人为源及天然源，具体包括工业源、农业源、移动源、扬尘源、生活源等排放源。排放清单包含详细的污染特征信息，是区域大气污染物排放来源识别、空气质量预报预警、污染防治对策制定的核心数据[1～9]。国内外学者在排放清单研究方面做了大量工作，如根据研究区域的范围有针对某区域[10～14]或某城市[15-16]的污染源排放清单；根据污染源的不同有工业源[17-18]、移动源[19]、扬尘源、农业源[20-21]等不同类别的清单；根据清单内容的不同有排放因子确定[22]、空间分配方法[23]、清单的模型模拟[24-25]、不确定性分析[26-27]等方面的研究。

四川省的大气污染呈现出复合型、区域性的特征，主要表现为一次污染和二次污染的相互影响、相互叠加，进而出现以高浓度臭氧为代表的光化学污染事件和以高浓度细粒子污染为代表的大气灰霾过程的持续污染特征[10]。广安市位于四川盆东部，地处川渝结合部，地理位置特殊。近年来，随着地区经济的发展以及人口活动的集中，广安市空气污染问题日益凸显，广安市2016年度环境质量公告显示，2016年PM10和PM2.5年均浓度分别为78 μg/m3和46 μg/m3，分别超标0.11倍和0.31倍。根据四川省“十三五”环保规划中要求，广安市作为未达标城市应编制城市大气环境质量限期达标规划，提出相应环境管理措施。为实现达标规划的要求，明确污染物来源，做到精细化管控，开展了广安市大气污染源排放清单研究。

2 研究方法

2.1 研究区域及对象

本研究以2016年为基准年，计算广安市全市范围内SO2、NOX、CO、PM10、PM2.5、VOCs、NH3的年排放量，分析各污染物的来源贡献。

2.2 数据来源

2.2.1 排放源分类[1～8]

2.2.2 活动水平数据来源

活动水平是影响污染物排放产生的各种人为活动信息，如能源消耗量、工业产品产量、原料使用量等。其可以通过统计信息调查、实地考察、在线监测、文献调研等方式获得。综合考虑数据的可得性和精度要求，本研究基于广安市统计年鉴、实地调查数据、文献调研的基础上建立了人为源排放活动水平数据库，如表2所示。

2.2.3 排放因子来源

本研究中排放因子的主要来源有：本地的排放测试结果、国家颁布的排放清单指南(试行)、国内学者发布的研究成果等。综合不同来源，选择最能反映实际情况的数据开展清单估算。在本研究中，工业源所采用的排放因子主要参考《城市大气污染物排放清单编制技术手册》；道路移动源排放因子的主要来源是采用IVE模型[22]进行估算，部分因子参考国家排放清单指南；非道路移动源排放因子取自环保部相应技术指南；溶剂使用源排放因子的主要来源有：国家颁布的排放清单指南、国内学者发布的研究成果等；餐饮源中VOCs社会餐饮排放因子的确定均基于实测数据，家庭餐饮排放因子来源于相关文献研究研究[28]；能源民用燃烧不同燃料污染物排放因子主要来自文献[27]；道路扬尘源排放因子参考美国环保局AP-42中的扬尘源排放因子计算公式：

表1 排放源分类Tab.1 Classification of emission sources

表2 排放源活动水平数据收集信息Tab.2 Activity level data of emission sources

本研究道路扬尘参考相应实测结果，得到不同等级道路的积尘负荷；施工扬尘排放因子根据黄玉虎等[29]的研究中建筑施工现场再悬浮颗粒物的粒径分布PM2.5∶PM10∶TSP=0.21∶0.53∶1得到；农业源排放因子主要来源于国家颁布的排放清单指南。

2.3 清单计算方法

区域排放源清单在进行定量的过程中，有两种方法较为常见，分别是物料衡算和排放因子法[10,12]。在清单估算中，物料衡算法通常用于估算燃料燃烧的SO2排放。而排放因子法是将污染源分成单元，获取活动水平信息并包含了控制减排效应的排放因子信息，以计算出污染物的排放量，反应的是单位活动水平信息与产生的污染物间的量比关系。本项目各个污染源的排放量分别采用了这两种方法进行定量计算。

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(1)物料衡算法

式中：E为SO2排放总量；i为第i个企业；n为企业数量；k为燃料类型；Ck为燃料系数，当k为燃煤时；Ck=16；当k为燃油时，Ck=20；W为燃料的消耗量；S为燃料的含硫率；η为控制措施的去除效率

(2)排放因子法

式中：E为某一污染物的年排放量；i，p分别为污染物种类及排放源类别；A为活动水平数据；EF为相应的排放因子

3 结果与讨论

3.1 广安市大气污染源排放清单

表3展示了2016广安市主要污染源的大气污染物排放情况。2016年广安市全市SO2、NOX、CO、PM10、PM2.5、VOCs、NH3排放量分别为31 706 t、28 084 t、115 874 t、56 415 t、19 710 t、24 774 t以及39 484 t。图1为广安市主要大气污染物的来源贡献比例。可见，广安市SO2排放来自化石燃料燃烧，工业源(包括电厂、工业锅炉及工业过程)排放贡献最大，占比达到88%；NOx排放中工业源和移动源是两个最主要的贡献源，贡献率分别为52%和44%；CO排放主要来自工业源、民用生活源及移动源，三者分别占38%、32%以及22%；扬尘源和工业源是PM10的主要贡献来源，分别占其排放总量的71%及18%；与PM10排放贡献类似，扬尘源和工业源也是PM2.5排放的两大贡献源，分别占比45%及35%；VOCs的排放贡献中，溶剂使用源占比52%，是广安市VOCs排放的首要来源，其次移动源也有较大的排放贡献，占比为23%；NH3主要来自畜禽养殖和氮肥施用为主的农业源排放，占比达到92%。

图1 广安市2016年主要污染物来源贡献Fig.1 Main pollutant sources of air pollutants in Guang’an in 2016

表3 广安市2016年大气污染源排放清单Tab.3 Air pollution inventory in Guang’an in 2016 (t)

3.2 污染物排放区域分布特征

将各排放源进一步分配到各区县，得到广安市各区县主要污染物排放量，区域分布见图2所示。

图2 2016年广安市各区县主要污染物排放分布情况Fig.2 Distribution of main pollutant emissions of each county in Guang’an in 2016

从SO2排放量区域分布来看，前锋区、华蓥市由于电厂、水泥企业及砖瓦企业的存在，SO2排放量相对突出；NOx排放量分布与SO2类似，受工业源影响较大，同时移动源对NOx排放量占有一定比重，华蓥市成为NOx排放量最大的区县；在颗粒物排放量分布情况中，由于工业源占比小，扬尘源贡献突出，因此在基于道路长度及施工面积分配的面源颗粒物排放中，道路长度更长、施工面积更大的邻水县、广安区成为颗粒物排放量最大的区域；在VOCs排放分布中，武胜县的医药化工企业和华蓥市的酒类制造企业排放量相对突出。

3.3 主要排放源排放特征分析

3.3.1 工业源

将电厂、工业锅炉和工业过程合并为工业源，统筹分析其排放特征。2016年广安市工业源共排放出SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5、VOCs、NH3分别为27 941 t、12 296 t、44 811 t、10 084 t、6 645 t、2 488 t以及40 t。

图3及图4所示为广安市2016年工业源排放特征分布，由图可见，广安市工业SO2排放主要来自于工业电厂和工业锅炉，分别占64%及25%，这与广安市采用燃煤火电为主要电力来源有关，工业过程源SO2排放则主要是由砖瓦、水泥等建材行业贡献，建材行业占工业过程源SO2排放的90%以上；电厂、工业锅炉及工业过程都贡献了一定的NOX，其中以水泥为主的建材行业工业过程贡献最大，占比为52%；而PM排放则来自于工业过程，其中又以砖瓦、水泥为主的建材行业最为突出；VOCs排放中建材行业和医药制造行业贡献率最大，两者共同排放的VOCs占工业VOCs排放的93%。由此可见，广安市工业源污染物的排放主要集中在火力发电、工业燃煤锅炉、建材行业以及医药制造等工业行业，从污染控制的角度考虑，广安市从这几个方面出发作为工业源污染治理重点将更有针对性。

图3 广安市2016年工业源排放特征Fig.3 Emission charcteristics of industral sources in Guang’an in 2016

图4 广安市2016年工业过程源排放特征Fig.4 Emission characteristics of industrial process sources in Guang’an in 2016

3.3.2 移动源

将广安市移动源划分为道路移动源和非道路移动源，图5和图6所示为广安市2016年移动源排放特征分布，可以看出广安市移动源污染物排放中SO2、NOx、PM大部分是由非道路移动源贡献，其中SO2贡献70%，NOx贡献67%，PM贡献超过65%；CO和VOCs主要由道路移动源贡献，道路移动源贡献率分别为78%和76%。具体细分到各车型的排放贡献情况如图6中所示，各污染物所涉及的重点车型分别为小型载客车、中型载货车、摩托车、工程机械、农业机械。

图5 广安市移动源污染物排放量占比Fig.5 Proportion of mobile source pollutant emission in Guang’an

图6 广安市移动源污染物排放量占比(细分类型)Fig.6 Proportion of mobile source pollutant emission in Guang’an(Segmcnt type)

3.3.3 溶剂使用源

考虑VOCs排放的复杂性及独特性，单独分析VOCs的排放特征。广安市VOCs源的排放中主要的人为污染源为溶剂使用源、移动源和工业过程源。图7所示为广安市溶剂使用源VOCs排放分布情况，由图可见，广安市2016年溶剂使用源挥发性有机物的最主要排放源是汽车制造、沥青铺路和建筑装饰，排放贡献率分别为28%、28%和25%。鉴于此，广安市挥发性有机物的治理将以汽车喷涂、汽车整装、建筑装饰、控制沥青路面铺装等溶剂使用控制为重点。

图7 广安市溶剂使用源挥发性有机物排放量占比Fig.7 Proportion of volatile organic matter emissions from solvent use in Guang’an

4 结 论

4.1 2016年广安市全市SO2、NOX、CO、PM10、PM2.5、VOCs、NH3排放量分别为31 706 t、28 084 t、115 874 t、56 415 t、19 710 t、24 774 t以及39 484 t。从主要污染排放的区域分布来看，前锋区、华蓥市的SO2、NOx排放较大，邻水县、广安区的PM10、PM2.5排放量最为突出，VOCs排放量最大的区县则是武胜县。

4.2 从各污染物来源贡献看，SO2排放主要来自以燃煤电厂和燃煤锅炉为主的工业源，工业过程源SO2的排放主要来自建材行业；NOX排放主要来自以建材行业排放为主的工业源和以农业机械、工程机械为主的非道路移动源；CO排放主要来自工业源、民用燃烧源及移动源；PM10和PM2.5排放来自以建材行业为主的工业过程源、扬尘源和露天秸秆焚烧；VOCs排放主要来自溶剂使用源和以小型汽车、摩托车为主的道路移动源；NH3排放主要来自农业源。