嘉兴市人为源大气污染物排放清单研究

2020-07-01宫密秘杨晓霞张征宇施垌垌

环境污染与防治 2020年6期

马强宫密秘杨晓霞万梅张征宇施垌垌雷宇薄宇,6#

(1.清华大学环境学院，北京 100084；2.生态环境部环境规划院，北京 100012；3.清华大学地球系统科学系，北京 100084；4.嘉兴市生态环境局，浙江嘉兴314000；5.浙江清华长三角研究院，浙江嘉兴 314006；6.中国科学院大气物理研究所，北京 100029)

近年，我国空气质量总体上得到改善，但京津冀、长三角等区域的重污染天气仍时有发生。大气污染物特别是人为源的大气污染物排放清单是大气污染物来源解析和重污染天气应急预案编制等工作的基础支撑数据。国内外学者虽已对大城市或特大城市开展了较多污染源排放清单研究工作[1-5]，但对中小城市的研究还相对不足。

嘉兴市虽属中小城市但却是长三角中的重要城市，其空气质量排名在浙江省中相对靠后[6]，亟需开展大气污染物排放清单研究。吴建等[7-8]和郝欢等[9]分别就嘉兴市的部分人为源中的一些污染物建立了排放清单，但对人为源的关注还不够全面，污染物种类也较少。

因此，本研究尝试建立2017年嘉兴市较为全面的包含10大类人为源的大气污染物排放清单，污染物种类也达到了10类，以期为嘉兴市制定有针对性的污染防治措施，为长三角进行联防联控，实现区域科学治污和精准治污提供基础数据参考。

1 材料与方法

1.1 研究对象及范围

以2017年为基准年，研究范围包括嘉兴市9个县(市、区)(包括经开区和港区)，人为源考虑了化石燃料固定燃烧源、工艺过程源、移动源、溶剂使用源、农业源、扬尘源、生物质燃烧源、储存运输源、废弃物处理源和餐饮油烟源10类，污染源排放污染物包括SO2、NOx、CO、挥发性有机物(VOCs)、NH3、总悬浮颗粒物(TSP)、PM10、PM2.5、黑碳(BC)和有机碳(OC)。在嘉兴市生态环境局2017年统计的企业名单基础上，根据全覆盖的原则进一步对嘉兴市涉气企业和重点行业进行筛查，把符合本研究考虑的人为源污染物排放企业一并考虑。

1.2 数据来源

化石燃料固定燃烧源中电力供热、工业锅炉、工业炉窑和生物质燃烧源中生物质锅炉的燃料类型、燃料消耗量和污染控制技术及其控制效率等数据由各县(市、区)治气办或生态环境局提供。民用燃料的燃料类型和燃料消耗量来源于浙江省生态环境厅。

工艺过程源中的各个企业每个工段的产品种类、产量和污染控制技术及其控制效率通过企业填报得到。

移动源中汽油车、柴油车和其他燃料车机动车数据来源于嘉兴市公安局；客运海船和货运海船数据来源于浙江省海事局，客运内河船和货运内河船数据来源于浙江省港航管理局，内河渔船和海洋渔船数据来源于浙江省海洋与渔业局；非道路移动机械数据中的公路机械数据来源于各县(市、区)的交通运输局，建筑和市政工程机械数据来源于住房和城乡建设局，农业机械数据来源于农业农村局，港作机械数据来源于港航管理局。

溶剂使用源中工业涂装、印刷企业的产品产量、物料投用量、物料的VOCs质量分数和污染控制技术及其控制效率数据通过企业填报得到；汽修企业的溶剂类型及用量数据由各县(市、区)的市场监管局汽修管理科提供；农药类型及使用量来自《嘉兴统计年鉴2017》；建筑涂料类型及用量数据来自浙江省生态环境厅；干洗溶剂类型及用量数据由嘉兴市市场监管局提供。

农业源中畜禽养殖的畜禽种类及数量、氮肥施用的氮肥施用量、土壤本底的农作物耕地面积、固氮植物的种植面积、秸秆堆肥的秸秆堆肥量来源于各县(市、区)的农业部门；人体粪便计算用的农村人口数来自《嘉兴统计年鉴2017》。

扬尘源中施工扬尘的施工面积和污染控制技术及其控制效率，道路扬尘的道路类型、长度和污染控制技术及其控制效率，堆场扬尘的堆场材料、堆放量和污染控制技术及其控制效率等数据来源于各县(市、区)的建设或交通部门。

储存运输源的燃料储存量和运输量数据获取分两种方式，嘉兴市生态环境局提供的企业的数据来自嘉兴市商务局，其他补充的企业的数据由企业填报。

废弃物处理源的废水和固废处理量数据来自嘉兴市生态环境局。

餐饮油烟源中的固定炉头数来源于各县(市、区)餐饮油烟监管部门。

1.3 估算方法

依据《城市大气污染物排放清单编制技术手册》(以下简称《手册》)[10]提供的方法，嘉兴市2017年人为源大气污染物排放清单计算中，化石燃料固定燃烧源(SO2和颗粒物除外)、工艺过程源、移动源、溶剂使用源、农业源、扬尘源、生物质燃烧源、储存运输源、废弃物处理源和餐饮油烟源的大气污染物排放量采用排放因子法计算，计算方法见式(1)。化石燃料固定燃烧源中SO2和颗粒物的排放量，采用物料衡算法计算，分别见公式(2)和(3)。对于溶剂使用源中工业涂装、印刷企业中没有VOCs排放因子的产品则采用式(4)计算排放量。

E=A×EF×(1-η)

(1)

E=A×2×S×(1-sr)×(1-η)

(2)

E=A×Aar×(1-ar)×f×(1-η)

(3)

E=∑(Wi×WFi)

(4)

式中：E为大气污染物排放量，t；A为排放源的活动水平；EF为污染物排放因子；η为污染控制技术对污染物的去除效率，若没有污染控制技术则η=0；S为平均燃煤收到基硫分；sr为硫分进入底灰质量比例；Aar为平均燃煤收到基灰分；ar为灰分进入底灰质量比例；f为排放源产生的某种颗粒物占TSP的质量比例；Wi为含有VOCs的物料i投用量，t；WFi为物料i的VOCs质量分数，%。活动水平和排放因子的单位根据实际情况而定。EF、S、sr、Aar、ar、f的取值参考《手册》。工艺过程中部分产品在《手册》中找不到相应的VOCs排放因子时，依次参考文献[11]和[12]得到。

2 结果与讨论

2.1 嘉兴市人为源大气污染物排放清单

由表1可以得到，2017年嘉兴市人为源SO2排放总量为15 224 t，NOx排放总量为60 663 t，CO排放总量为102 600 t，VOCs排放总量为93 256 t，NH3排放总量为26 266 t，TSP排放总量为118 923 t，PM10排放总量为70 367 t，PM2.5排放总量为19 024 t，BC排放总量为941 t，OC排放总量为1 622 t。

化石燃料固定燃烧源是嘉兴市SO2最大的排放贡献源。NOx的主要排放源是移动源和化石燃料固定燃烧源。CO主要来自含碳燃料的不完全燃烧，移动源和化石燃料固定燃烧源是CO的主要贡献源。VOCs排放主要来自工艺过程源和溶剂使用源。NH3排放主要来自于农业源。TSP、PM10和PM2.5排放均主要来自工艺过程源和扬尘源。BC排放主要来自移动源，而OC排放主要来自餐饮油烟源。

2.2 排放源分担率分析

2017年嘉兴市人为源主要大气污染物各行业的二级源排放分担率如表2所示。

SO2主要来自化石燃料固定燃烧源中的电力供热，占SO2排放总量的65.5%。工艺过程源中的平板玻璃和化石燃料固定燃烧源中工业锅炉的排放量也相对较大，分别占SO2排放总量的8.3%、7.5%。

NOx主要来自移动源中的柴油车，占NOx排放总量的35.1%，其次为化石燃料固定燃烧源中的电力供热，占NOx排放总量的33.8%。

CO主要来自移动源中的汽油车，占CO排放总量的35.6%，其次为化石燃料固定燃烧源中的电力供热，占CO排放总量的33.4%。

VOCs的来源相对复杂，来自工艺过程源中的石油化工和纺织，分别占VOCs排放总量的19.7%、11.2%，来自溶剂使用源中的印刷和移动源中的汽油车分别占VOCs排放总量的8.0%、7.2%。

NH3排放主要来自于农业源中的氮肥施用和畜禽养殖，分别占NH3排放总量的59.9%、22.1%。

TSP、PM10和PM2.5排放均主要来自工艺过程源中水泥生产及其他建材，以及扬尘源中的道路扬尘和施工扬尘。水泥生产、其他建材、道路扬尘和施工扬尘的TSP分别占总排放量的24.7%、24.6%、25.9%、9.1%，它们的PM10分别占总排放量的29.2%、29.1%、12.5%、10.7%，它们的PM2.5分别占总排放量的28.6%、24.9%、11.3%、7.0%。

BC主要来自移动源中的柴油车和非道路移动机械，分别占BC总排放量的39.0%、33.1%。OC主要来自餐饮油烟源中的餐饮油烟，占OC总排放量的63.0%。

2.3 各县(市、区)的人为源大气污染物排放情况

从表3可以看出，港区的SO2和CO排放量最大，平湖市的NOx排放量最大，海宁市的VOCs和OC排放量最大，桐乡市的NH3和颗粒物排放量最大，南湖区的BC排放量最大。

2.4 主要大气污染物排放的空间分布特征

对大气污染中普遍关注的6种污染物SO2、NOx、PM10、PM2.5、VOCs和NH3进行空间分析(见图1)发现，SO2、NOx、PM10、PM2.5和VOCs排放的重点源主要集中在各县(市、区)的工业园区或工业集聚区，但NH3的排放相对比较分散。具体而言，SO2和NOx排放主要来自中国化工新材料(嘉兴)园区、桐乡市经济开发区和南湖大桥工业园区等，这些区域不仅工业较发达，而且路网稠密、车流量大，是化石燃料固定燃烧源和移动源污染物集中排放的区域。PM10和PM2.5排放主要来自秀洲区、桐乡市和海盐县等县(市、区)的混凝土企业和水泥企业。VOCs排放主要来自海宁市长安高新区、桐乡市经济开发区、中国化工新材料(嘉兴)园区和南湖区大桥工业园区等重点工业园区，主要涉及石油化工、纺织、印刷和工业涂装等二级排放源。NH3排放主要来源于氮肥施用和畜禽养殖，故空间分布相对分散，主要来自各县(市、区)农业面积较广的区域。