我国大气污染现状及治理方法

2021-12-24范茂清

绿色环保建材 2021年11期

范茂清

湖南省长沙生态环境监测中心

1 前言

大气的构成成分比较复杂，不仅含有大量的氧气可以为人类的生存提供保障，也含有很多其他气态成分和固态成分。受到人类活动的影响，大气的构成成分不断发生变化，不同地域、时间下的大气会有不同的变化。目前来看，大气污染治理已经成为我国生态环保工作中不可或缺的一项内容。在《环境空气质量标准》中，明确规定了各种污染物的标准限制，为大气污染治理、监测等工作提供了重要的标准依据。

2 大气污染的类型

2.1 天然污染源

所有可以影响空气质量的物质都属于大气污染物，当前已知的大气污染物已经超过100种。其中自然因素占据一部分，包括火山喷发、森林火灾、自然尘、森林植物、海浪飞沫颗粒物几种类型。火山喷发会有各种污染物排放，包括火山灰、H2S、CO2、HF、SO2等；森林火灾也会造成大量有害气体排出，包括CO、NO2、CO2等；自然尘主要包括风沙、尘暴、土壤尘等；森林植物会释放萜烯类碳氢化合物；海浪飞沫颗粒物则包括硫酸盐和亚硫酸盐。这些物质都会对空气造成一定的负面影响。

2.2 人为污染源

常说的大气污染源泛指人类活动输送污染物到大气中的发生源，具体包括燃料燃烧、工业生产过程排放、交通运输过程排放、农业活动排放四个方面。燃烧包括多种燃料的燃烧，如煤炭、石油等，燃烧的过程会产生污染物并且输送到大气中[1]。煤炭以碳为主要成分，同时包括氢、氧、硫等物质。燃料燃烧不仅会有大量烟尘产生，还会生成CO、CO2、SO2等气体以及烟尘，对大气的影响较大；工业生产造成的污染最为明显，石化企业在生产的过程中会排放CO2、SO2、H2S等物质。有色金属冶炼工业则会排放含有重金属的烟尘，磷肥厂会排放氟化物等。工厂排放的气态污染物会导致局部污染或有限区域污染，并且根据污染物的种类会呈现出一定的污染特征。例如，核工厂中会有放射性尘埃和废气排出，对大气的污染和影响比较严重。如果石油类燃料排放废气进入大气，则受到气候条件的影响，可能会出现化学或光化学反应，进而产生刺激性较强，甚至带有毒性的烟雾，引发二次污染；交通运输带来的污染问题也比较多，汽车、飞机、船舶等交通工具排放的尾气都会污染大气。内燃机燃烧会排放出含有氮氧化物、含氧有机化合物、硫氧化物等物质的废气；在农业活动中，通常需要施加农药，很多农药的气味都比较浓烈刺鼻，部分农药会转化为颗粒物飘散在空气中，也可能在作物上残留、附着，最后在大气中挥发[2]。悬浮颗粒物会将大气中的农药吸收，然后在气流的影响下流向各个地区，造成比较严重的大气农药污染。不仅如此，秸秆焚烧也会带来一定的污染影响。以长沙市来说，根据2018年的大气污染排放清单，该城市的工业锅炉是SO2的主要排放源，机动汽车尾气则排放了大量的NO2和CO，生物质燃烧也排放了大量CO，PM10主要来自扬尘源，PM2.5也来自扬尘源以及工业源。生物质燃烧、餐饮排放贡献了大量的TC，农业生产则导致大量NH3。不仅如此，PM10和PM2.5不仅会在本地排放，也会受到北方传输的影响。

2.3 污染物类型

大气污染物主要有两种，一种是气溶胶状态污染物，另一种是气体状态污染物。前者包括粉尘、飘尘、悬浮物、雾等物质。具体指固体或液体粒子或者在悬浮在气体介质中的悬浮体。直径在0.002微米～100微米之间，可能是液滴状，也可能是固态粒子；气体污染物包括硫氧化合物、氮的氧化物等。硫氧化合物以SO2为主，氮的氧化物则包括NO、N2O、N2O4等。

大气污染类型也会受到月份、季节变化的影响，每年都会呈现出不同的空气质量突出指标。以长沙市为例，根据污染物月平均浓度特征雷达分布图进行分析。在1-2月份，PM2.5和PM10较高，接近标准值上限，甚至高于上限，颗粒物污染比较明显；3月份的NO2特征值比较明显，以氮氧化物为主；4月份的污染物变化较不明显；5月份有明显的PM10和O3的污染，因为受到气候条件和北方沙尘的影响；6-8月O3的污染逐渐加重，主要受到气温升高，以及VOCs的大量排放影响；9月份的O3污染比较明显，从2017年同期开始到2019年有明显的臭氧污染增长趋势；10-12月份的PM10、CO和NO2的污染比较，主要来自于工业污染、尾气排放和污染传输。

3 大气污染的现状

3.1 排放总量现状

在经济发展的过程中，我国大气污染问题明显不断加剧，主要污染特征为煤烟型污染。城市大气中含有大量悬浮颗粒物，SO2等污染水平也在不断提升，尤其在机动车增多的情况下，汽车尾气排放已经成为一个主要污染源。在各类污染中，SO2、烟尘、机动车排气等污染最为明显[3]。以长沙市为例，在2018年4月，长沙出现了一次十分典型的沙尘传输案例，根据特征雷达图可以看出，4月15日的PM10特征值在标准值之下，但16日就超出了特征值的上限，PM2.5也有所提升。17日沙尘的影响逐渐削弱，PM10和PM2.5的特征值也有了明显的下降。可见大气污染不仅局限于一个区域，还会受到季节、气候的影响，从一个区域传输到另一个区域，危害性较大，影响比较严重。

3.2 环保意识薄弱

总的来看，我国近几年在不断宣传环境保护、可持续发展等观念，但环境污染问题依旧不断加剧。这主要是因为人们的环保意识还需要进一步增强，很多区域更加重视经济的发展，对环保观念、政策、方法的宣传不足，造成群众对环保的认识不足，进而出现各类环境污染问题。最常见的就是烟花污染，每年春节期间就会出现严重的烟花污染，虽然大部分城市已经禁止燃放烟花，但也有在春节期间集中燃放的情况。例如，长沙市在2017年春节期间出现烟花污染问题，在28日SO2明显上升，因为27日当晚烟花集中燃放，造成SO2的浓度最高达到了150ug·m-3，烟花燃放结束之后SO2明显下降。此外，PM10和PM2.5也明显提升，对空气质量造成了严重的影响。

3.3 治理技术落后

从污染治理的角度来看，我国大气污染治理水平还有待提升，技术和设备还需要更加深入的研究和推广。虽然我国已经在这方面投入了很多资金和资源，但面对严重的大气污染问题，依旧需要进一步加强治理，很多技术、资源都远不及发达国家，在洁净煤技术、冶金技术、化工技术等方面相对落后。由于技术、设备不足，造成治理效果不明显，影响环境保护工作的有效落实。

4 大气污染的治理方法

4.1 提升科技水平

相比于各个发达国家，我国大气治理技术还有待提升。要实现有效质量，要先明确大气污染的特征、影响因素等。以长沙为例，根据全年的大气污染变化特征分析，大气污染存在季节性变化的特征，各个月份的污染特征有所不同。春季主要受到NO2和PM10的影响，春末主要受到O3的影响；夏季主要受到O3的影响；初秋主要受到O3的影响，秋季中后期主要受到NO2和SO2的影响，后期主要受到PM2.5的影响；冬季主要受到PM2.5的影响。针对不同季节的污染特征，采取不同的治理技术和设备[4]。对于颗粒污染物，可以采用除尘器进行治理，选择除尘效率较高、运行条件良好的设备，同时也要对经济性和占面积进行考虑。确保设备的操作简单，并且有较长的使用寿命。要根据需求确定除尘器的性能参数，包括处理量、除尘效率和除尘装置的压力损失。

除尘器有多重类型，包括重力除尘、离心除尘、过滤除尘等，不同类型的除尘器使用成本不同，处理力度也存在差异，具体可以根据实际需求进行选用。对于气态污染物，可以采用吸收法、催化法、燃烧法、冷凝法等处理方式。低浓度SO2废气可以采用湿法和干法两种处理方式，湿法包括氨法、钠碱法等，干法包括活性炭吸附、喷雾干燥法等。汽车尾气可以采用机内净化和机外净化两种方式，前者以改进发动机燃烧为主，减少污染物产量，后者以利用装置在发动机外部进行净化为主，对已经排出的废气净化处理，降低污染。目前，电动汽车逐渐普及，电动汽车具有节能环保的效果，可以加强此类汽车的研制开发和推广使用。在大气污染治理的过程中，应该充分发挥现代技术的作用，并且结合实际治理的经验，对技术方法进行创新和改进，全面提升治理的效果。

4.2 完善法律规范

在大气污染防治的过程中，国家政府应该发挥积极作用，不断完善政策法律，不仅要加强大气保护的宣传教育工作，还要出台相关的法律规范，针对城市、区域中存在的大气污染特性制定针对性的治理方案和政策方针，促进治理效果的提升。一方面，要完善法律法规，同时加强规范政策的推广普及，提升人们保护环境的意识和能力。另一方面，要培养更加优秀的执法团队，提升各个环境部门的执法能力，严格落实各项法律法规，切实减少环境污染问题，并落实有效的防治措施。我国已经制定了《中华人民共和国大气污染防治法》，并且在实践的过程中不断修订和改进。法律规范包括监督管理、防治燃煤污染、防治机动车船排放污染、法律责任等多项内容[5]。

国家会采取相关措施，对各地大气污染物排放量进行有计划的控制或者逐步削减，县级以上人民政府环境保护行政主管部门应该对防治工作进行统一的监督和管理。地方政府也应该制定具有针对性的防治策略和政策。例如，长沙市人民政府严格落实“十个严禁”，即严禁渣土车、运沙车等车辆带泥上路；严禁违法倾倒渣土；严禁工地裸露黄土；严禁重污染天气下进行土石方施工；严禁在禁燃区燃烧散煤；严禁在禁燃区或禁燃时段燃放烟花爆竹；严禁露天焚烧垃圾；严禁露天烧烤；严禁露天焚烧秸秆；严禁拖拉机等排量较高的车辆进入城区。通过“十个严禁”政策对各类污染源进行规范和治理，有效降低污染的排放，促进大气治理水平的提升。