散煤燃烧对贵州省农村地区空气质量影响初探

曾昭婵，高兰兰，戴 刚

(贵州省生态环境监测中心，贵州 贵阳 550000)

1 引言

近年来，随着淘汰落后产能、加大重污染行业综合治理力度、能源结构调整、清洁能源替代等多措并举，对抑制污染物排放起到重要作用[1～3]，但2020年贵州省仍累计有192 d次出现不同程度的污染，其中中度污染6 d次，轻度污染186 d次，发生在冬季采暖期(1～3月份，12月份)的占73.4%。冬季污染情况明显高于夏季，与冬季传统散烧供暖有较大关系[4～7]。贵州省以小型煤矿为主且煤炭生产较为分散，加之农村地区监管力度薄弱、劣质煤价格优势等均使得贵州农村地区普遍采用散烧烟煤的供暖方式。而散煤燃烧效率低下，污染物低空排放，大多无治污设施，集中燃烧于采暖期，这些因素都使散煤燃烧对空气质量的影响显著[8～11]。

目前，传统的散煤使用可能是继工业及交通后另一个重要的污染贡献源，特别是重灰霾频发与燃煤集中在冬季高度重合的现象，更引起公众对农村散煤严重污染的关注[12，13]。据支国瑞等对我国北方农村生活燃煤情况的研究表明，散煤在农村生活能源结构中占主导性地位，由于农村散煤燃烧排放高度较低，其单位排放对空气污染的贡献要远高于高架源排放，再加上其污染物排放因子更高，对空气的污染效率更大[14]，加之农村地区散煤面源的污染效率较高[15]，因而应给予重点关注。

贵州省无集中供暖设施，冬季采暖问题由居民自行解决。其煤炭资源丰富，当前煤矿开采以小型煤矿为主，煤炭生产较为分散，加之特殊的地理环境和少数民族分散居住现状，贵州省农村地区的能源结构仍以煤炭为主。但针对贵州省农村地区散煤使用情况的调查研究较少，缺乏直接的数据支持。为了解贵州省农村地区散煤燃烧情况及其对空气环境的影响，本研究对贵州省36个典型村镇的生活能源(含散煤)使用情况进行实地抽样调查，同时分别于冬、夏两季对典型村镇空气质量进行采样与分析，进而研究农村地区散煤燃烧对空气质量的影响情况，为摸清贵州省农村地区燃煤利用现状及其环境污染状况，填补贵州省农村地区燃煤利用现状调查空白，进而为农村地区大气环境保护与管理提供重要基础数据与决策参考。

2 调查与数据分析

2.1 调查方式与内容

本文以贵州省农村地区为研究区域，选取散煤能耗占比不同、地域不同、经济发展不同、民族生活不同、资源禀赋不同和避开工业污染源的36个典型村镇开展了农村生活能源使用情况入户调查，采用抽样调查的形式，每个典型村镇随机选取30户村民进行调查，共计36个村镇的1080户村民接受了调查。为适应当地情况，保证调查顺利开展，设计了简明易懂的调查问卷，调查内容主要包括：煤质情况、煤炉类型、散煤来源、燃煤用途、散煤量、型煤量、用电量、液化气、沼气、柴草/秸秆的用量及家庭常住人口数量、家庭总收入等。

2.2 环境空气采样与分析

调查分别对冬、夏两季的环境空气质量现状进行监测采样及分析。每个典型村镇布设3个监测点位，其中上风向20 m处布设1个无组织排放对照监控点，村民聚集中心布设2个无组织排放监控点。监测指标包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物和细颗粒物4项空气质量主要污染物，监测频次为连续监测5 d，每天监测不低于20 h。样品采集严格执行环境空气质量手工监测技术规范(HJ/T194-2017)和环境空气颗粒物(PM10和PM2.5)采样器技术要求及检测方法(HJ 93-2013)标准。

2.3 煤质采集与分析

研究根据商品煤样人工采取方法(GB475-2008)标准要求对各地区主要矿区煤样进行采集，并对灰分、全硫、发热量、挥发分、固定碳和水分等煤质指标进行分析。

2.4 数据统计与分析

对选择的典型农村燃煤调查数据按煤炭消耗量、能源结构、燃煤品质、燃煤炉具、经济发展水平和区域分布进行分类统计分析，对煤炭消耗量较高区域，对经济发展水平相对落后、空气质量相对较差的典型区域典型地区农村燃煤状况实地调查和数据收集。对燃煤污染源排放因子实地调查研究，通过对排放样品分析测试，计算出贵州省典型区域燃煤与空气质量关系。

3 结果与讨论

3.1 贵州省煤炭资源产储量及其分布情况

通过调查贵州省煤炭资源分布、煤炭资源储量、勘探开采数量以及目前共拥有的各类煤矿数量、产量、煤矿区域分布等情况，进行数据统计分析得出，贵州省煤炭资源主要分布在北(遵义市)、西(毕节市、六盘水市、黔西南州)部地区，4个地区储煤量合计占全省的93.9%。煤炭资源耗煤量最大的地区主要集中在六盘水市、毕节市、遵义市，其耗煤量合计占全省的81.8%。可见与贵州省六盘水市、毕节市、遵义市的煤炭产销量呈正相关，而黔西南州由于其海拔较低，年均气温较高的原因导致耗煤量有所下降(图1、2)。

图1 贵州省各地区煤炭资源产量占比情况分布

3.2 贵州省主要矿区燃煤品质

通过对贵州省各地区主要矿区(煤炭)煤成分进行分析，贵州省约45%的产煤为无烟煤，集中分布在贵阳市、毕节市、安顺市、黔西南州，烟煤则集中分布在六盘水和黔南州。从煤的工业成分分析来看，贵州省主要煤矿煤质为中灰分中高硫煤，其中，中硫煤和高硫煤产量约占总产煤量的94%，低中灰份，中灰份和中高灰份含量约占84%。产煤硫含量和灰份含量较高，煤质品质一般。

图2 贵州省各地区煤炭资源消耗量占比情况分布

3.3 贵州省典型村镇能源结构及利用方式

贵州省大部分地区典型村镇散煤能源占比最高，占71%，电能占18%，其他能源在典型村镇占比相对较小。燃煤是贵州省农村地区采用的主要能源。通过调查可知，走访的农户普遍采用回风炉、土灶炉、蜂窝煤炉等。全部为直接燃烧和直接排放，且无治理措施，加上燃烧效率低，集中燃烧于采暖期，这些因素都使散煤燃烧对空气质量有一定的影响。

3.4 贵州省典型村镇环境空气质量

3.4.1 总体评价

按照《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)二级标准进行年度评价，全省36个典型村镇的环境空气质量中，13个典型村镇达标，占36.1%；14个典型村镇的可吸入颗粒物、细颗粒物两项指标浓度均超标，占38.9%；1个典型村镇的二氧化硫、细颗粒物两项指标浓度均超标，占2.8%；8个典型村镇的细颗粒物浓度超标，占22.2%(图3)。

3.4.2 主要污染指标情况

按照《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)二级标准进行年度评价，全省36个典型村镇二氧化氮年均浓度值均达标；1个典型村镇的二氧化硫年均浓度值超标，占2.8%；14个典型村镇的可吸入颗粒物年均浓度值超标，占38.9%；23个典型村镇的细颗粒物年均浓度值超标，占63.9%。主要污染指标年均浓度统计情况详见表1。

3.4.3 季节性变化分析

贵州省典型村镇环境空气质量季节性变化明显，各污染指标冬季浓度值普遍高于夏季浓度值，冬季超标情况较夏季严重。其中，二氧化硫指标夏季平均浓度超标的典型村镇数占2.8%，冬季则占8.3%；二氧化氮指标夏季平均浓度超标的典型村镇数占0%，冬季则占2.8%；可吸入颗粒物指标夏季平均浓度超标的典型村镇数占13.9%，冬季则占55.6%。细颗粒物指标夏季平均浓度超标的典型村镇数占30.6%，冬季则占83.3%(图4)。

图3 全省36个典型村镇4项污染物不同年均浓度区间村镇比例

表1 贵州省36个典型村镇环境空气质量主要污染指标年均浓度统计 μg/m3

续表1

图4 全省36个典型村镇二氧化硫指标不同浓度区间村镇比例

3.4.4 地理性分布情况

贵州省典型村镇环境空气质量地理性分布差异明显，空气质量超标情况主要分布在西(六盘水市、毕节市)部、北(遵义市)部和中南(黔南州)部地区，这与贵州省煤炭资源分布情况相吻合，而东部地区因煤炭资源相对匮乏、散煤购买不便等原因，空气质量受散煤燃烧污染影响相对较小，本次调查的安顺市、铜仁市、黔东南州典型村镇的环境空气质量均达标。

4 结论与建议

4.1 结论

贵州省煤炭资源主要分布在北(遵义市)、西(毕节市、六盘水市、黔西南州)部地区，耗煤量最大的地区为六盘水市、毕节市和遵义市。贵州省煤炭资源以烟煤为主，占55%，集中分布在六盘水市和黔南州。煤质为中灰分中高硫煤，品质一般。燃煤是贵州省农村地区采用的主要能源，炉具普遍采用回风炉、土灶炉、蜂窝煤炉等，均为直接排放，无治理措施。本次调查的36个典型村镇中，散煤能源占71%、电能占18%；23个典型村镇环境空气质量超标，占63.9%；主要污染指标为可吸入颗粒物和细颗粒物；污染情况呈季节性变化，冬季超标情况高于夏季，且主要分布在西(六盘水市、毕节市)部、北(遵义市)部和中南(黔南州)部地区，这与贵州省煤炭资源分布情况相吻合，东部地区因煤炭资源相对匮乏、散煤购买不便等原因，空气质量受散煤燃烧污染影响相对较小。

4.2 建议

农村散煤燃烧因量大、分散、无治理措施等原因使得农村散煤燃烧是农村大气承载力超载的主要原因。因散煤燃烧导致的空气污染情况不容忽视，建议采取源头控制、使用经过洗选加工的洁净型煤、推广应用节能环保型燃煤采暖炉具、逐步实施清洁能源替代等措施，加强政策激励和引导，促进煤炭由主要燃料向燃料、原料并重转变、煤为能源主体向煤与新能源协同发展转变、煤炭由高碳粗放型开发利用向近零排放目标的清洁高效利用转变，以最终建立煤炭清洁高效可持续发展支撑体系，有效缓解散煤燃烧污染情况。