生物法在大气污染治理中的应用

保定市生态环境局蠡县分局 陈景涛

大气污染本身就具有较强的复杂性，在大气污染治理过程中需要进行多角度的分析，摸清污染源头，这样才能够根据污染源的特点采取更具针对性的治理措施，推动大气污染治理工作高效率、高质量进行，遏制大气污染，进而改善生态环境质量，提高人民群众的幸福指数[1]。

一、大气污染特点

随着大气污染的增加，其对社会环境和经济发展都会产生较大的危害。目前，我国的大气污染的主要特征表现为以下三点。①总悬浮颗粒物（TSP）在污染指标中的总量最高，这使得空气质量受到较大的影响；②中国每年使用大量的煤炭等燃料，这类燃料燃烧会导致较为严重的大气污染；③我国机动车保有量由2014年的2.64亿辆增长到2020年的3.72亿辆，随着机动车数量的增长，在大气中，汽车尾气排放对大气污染产生了较大的影响，这也是不容忽视的[2]。

二、大气污染治理形势

在能源结构方面，其燃油、煤炭一直是城市发展中应用的主要能源，但在能源使用方面，清洁能源使用的情况依旧较少。在现实中，由于人们过于依赖煤炭等资源，导致其在使用过程中，排放了大量的二氧化碳、二氧化硫、烟粉尘等污染物，这对大气环境造成了严重的污染。而相关部门在对常规污染物控制方面，通过加大治理力度也已取得了一定的治理效果，使城市污染物指标出现了下降的趋势。在产业结构方面，主要是以工业生产为主，如钢铁、水泥、陶瓷等产业。近几年，工业发展迅速，对我国的经济水平起到了促进作用，但同时也是造成大气污染的重要因素之一，导致大气污染治理形势日益严峻。

由于工业生产具有涉及范围广、原材料种类丰富等特点，所以，在部分工业生产地区出现了多元污染物交叉的现象，且随着时间的推移呈现出不同的物理变化和化学变化，导致更多新的污染物呈上升趋势。

在社会生活方面，随着人们生活水平的提高，汽车逐渐成为出行必备的交通工具，在汽车尾气的排放过程中，包含了一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等污染物质，随着在大气中的含量不断增加，进一步加大了对大气环境的污染。

三、城市大气污染的危害

（一）危害人体健康

城市大气污染物持续时间较长，污染物的来源、种类、浓度和危害性存在差异，加上被污染城市的地理条件和气候环境有所不同，城市大气污染会对人体健康造成不同程度的危害，如引发各种呼吸道疾病、慢性中毒、癌变等。此外，大气污染还包括生物性污染和放射性污染，也会引发人体疾病和各种过敏反应。

（二）缺乏完善的治理机制

首先，在工业发展方面，新的污染物逐渐增多，但在进行治理时仍然采用传统的治理方法，这已满足当前的治理需求，影响了大气污染的治理效果。其次，随着汽车数量的逐渐增多，但对于汽车尾气的管理工作并未落到实处，主要体现在管理方法和管理模式过于形式化，无法保证管理工作的质量。最后，政府有关部门虽然对大气污染问题较为重视，但在工作执行过程中仍存在不足，导致监督和治理工作流于表面，致使环保监测工作无法有效落实，同时也进一步阻碍了治理工作的顺利开展。

（三）能源消费结构不合理

在经济快速发展的背景下，部分企业为提高自身的竞争力，实现最大化效益，没有重视生产设备造成的环境污染问题，更没有做到污染物达标排放，因此加大了对大气的污染程度。同时，在能源利用方面，煤炭等不可再生资源依旧被广泛使用，同样对大气环境造成了严重的影响。目前，国家在提倡节能减排方面，倡导区域集中供热项目、燃气锅炉综合整治以及低氮改造，以上项目已逐渐落实，在一定程度上减少了大气污染，但在开发风力、水力等清洁能源方面还存在欠缺，导致对清洁能源的利用率较低。

（四）林业资源过度开发造成的土地沙化

若是对林业资源存在过度开发，则有可能会对当地经济的正常、持续发展造成影响。因为林业开发过度的情况下就会出现土地沙化问题，从而形成一系列的恶性循环，比如导致当地的气候、环境都发生恶化，同时植被的减少，会使得对风的抵御能力下降，而在风力作用下，会让已经沙化的土地产生大量灰尘，让大气环境恶化，也会使得当地居民的生活环境变得恶劣，容易引起人才流失现象，还会让投资人降低对此地区的发展期望，使得当地经济发展受到限制。若是以牺牲环境为代价来发展经济，所带来的经济增长也只会是短期的，因此必须要注重对环境的保护。

四、生物法净化废气的基本原理

生物法，就是采用活性的微生物，将废气中的有毒物质及有机组分进行分解。然后，在进行氧化分解的过程中，可以使有毒物质分解为无毒无害的物质。根据生物学知识可知，微生物净化废气的过程中，需要注意三个方面。第一是要使废气中的有毒物质可溶于水。第二是提高污染物的浓度，将污染物进行扩散，从而使污染物到达生物膜上，使生物净化效率更高。第三是加强微生物新陈代谢方式的实施。生物法净化的效率提高，主要与污染物的两个过程有紧密的联系，一个是污染物的性质；另一个是降解的过程。这两个过程对于废气中污染物的降低非常有帮助。比如，在空气中，比较多的是甲苯污染物，其水溶性较强，也是微生物碳的来源之一。通过微生物可以对其进行吸收，并氧化分解为无机物等。

五、生物法净化废气的处理工艺

（一）生物滴滤法

生物滴滤法就是生物过滤与吸收的集合处理。对于废气，一般是将其置于反应容器中进行处理。因而在废气的处理中，不仅包括污染物的降解过程，也包括污染物的吸收过程。生物滴滤法处理工艺需要一个特殊的填料作为基础，其材质有多种选择，比如陶瓷和小碎石就是不错的选择。这样处理的目的是为了使微生物的生长环境更好。还需要进行的工序有：对填料表面进行营养化处理、通过替换回流液，从而去除微生物新陈代谢产物。

（二）生物过滤法

生物过滤法在生物法净化处理工艺中使用年限最长，这些工艺可以对硫化氢等臭味气体进行处理。在科学技术不断改进与创新的过程中，生物过滤法所适应的范围越来越大。目前，在挥发性废气的微生物处理中应用较多。通过对该项技术的应用，能够使废气中的有机气体挥发。另外，该技术对于生物过滤装置吸附性要求较高，需要使用活性炭等吸附性物质。在这个装置中，其中的滤料可以附生微生物，通过微生物的吸收转换，使挥发性废气被氧化分解为H2O和CO2等无机物。

（三）电晕法

电晕法逐渐应用至废气的处理中，在废气处理中，电晕法对于挥发性有机气体的处理效果较好。电晕法对废气处理的原理是在高电压的反应中，使用高压脉冲放电，得到OH、O等活性基。通过活性基，可以使有机气体进行氧化和分解，最终得到无毒无害物质。

六、治理大气污染问题的主要措施

（一）使用周全思想执行大气质量监测工作

大气污染的成因是较为复杂的，很多有害物质都会对大气质量产生不良影响，由于地域间和行业间存在差异性，对污染源头更加难以调查清晰，因此，工作人员在对大气质量进行监测的时候需要进行多角度的思考，切实结合地区和行业的实际情况制定更加科学的监测计划，并且针对实际情况对重点污染物的监测数据信息加以统计和系统分析。一方面，按照地域差异，华东地区有二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘；华北地区有二氧化硫和烟粉尘；华中地区有氮氧化物，这些作为本地区的主要污染物，应重点监测，对监测数据进行系统的统计和分析，摸清地区和季节排放规律，以便制定更具针对性和更有效的大气污染治理措施。而在秋冬重污染天气期间，各区域应对臭氧和PM2.5的排放量进行重点监测，结合气候、天气等因素制定重污染天气应对方案，提高秋冬空气质量。此外，按照行业差异，对不同的行业制定不同的监测方案。化工企业污染成分最为复杂，应根据本行业原料、工艺等特点找出主要污染物重点监测，同时化工行业异味往往最为明显，臭气浓度也成为重要的监测项目；对于使用燃煤锅炉窑炉的行业，在督促其进行锅炉超低排放改造的同时，要重点监测烟气中的氮氧化物、二氧化硫、颗粒物浓度；钢铁、建材等行业粉尘、扬尘污染最重，要做好这方面的监测；近年来，我国对挥发性有机物废气（VOCs）的治理力度不断加大，对于涉VOCs的行业，如印刷、塑料、板材等，要重点监测其VOCs排放量；另外，加油站废气污染也越来越受到相关部门的重视，应督促加油站安装油气回收装置，并对密闭性、液阻、气液比、油气排放浓度等项目加以监测。通过对不同行业、不同区域的针对性监测，不仅可以摸清污染特点和污染程度，也可以通过对监测数据的分析补充区域性和行业性大气污染排放标准，从而倒逼企业加大大气污染治理力度，实现达标合法排污。

（二）优化产业结构调整

工业污染作为造成大气污染的首要因素，一些工厂排放尾气时没有经过处理，对大气造成极大的危害。为了改变这种现状，要优化产业结构，逐步完善大气污染物排放许可制度，加大监督管理，确保企业执行相关的制度和规范，以减少大气污染。虽然工业在国民经济发展中占据重要地位，但是生态文明建设也不容忽视，应兼顾两种发展模式。通过优化产业结构，加大技术创新，提高产业技术水平，从而有效降低工业化进程的污染物产生量。在不影响工业发展的情况下，应结合区域发展情况，推动管理系统、经济系统和环境系统的循环发展，优化产业分配，提升区域产业的适应能力和发展能力。

（三）转变健康绿色发展理念

在可持续发展的导向下，必须对传统观念进行革新，转变健康绿色发展理念，实现人与自然和谐发展，以此保证大气污染治理效果。一方面，地方政府要重视绿色发展，制定“绿色”采购制度，确保在生产过程中所使用的原材料属于无害、绿色的产品，保证排放物的指标符合环保需求。同时，政府要加大对企业单位的财政补贴，确保其可以及时对生产设备和设施进行更换，以此减少污染物的排放，提高环境质量。另一方面，政府要重视财政支出中环境治理的预算工作，要建立专有的管理部门，实现管理资金专款专用，为健康绿色环境治理工作提供保障。

（四）完善重污染天气预警应急机制

对于国内目前的大气污染现象，在开展相应的治理工作时，应当创建重污染天气预警应急机制，通过此机制来实时监督预测天气变化，及时向公众公布重污染天气状况的分析结果与警示信息。当前，全国许多城市都已经完成了对此机制的创建，不过还有部分地区对于此机制的建设工作面临着一些问题，每个地区都应当根据自身时下的发展状况来开展机制建设工作，全面掌握区域的大气污染变化状况，对预警应急机制之中的有关内容加以优化，从而保证此机制的实施效果，让其作用得以充分发挥，经过对此机制的严格实行，能为公司制定错峰生产等管理控制计划提供指导，也能使有关大气污染防治工作的实施更加有据可依。

（五）严格控制尾气排放

对于大部分国家来说，汽车的尾气排放或许并不会对环境造成大的污染，但是我国人口众多，交通运输行业发达，汽车尾气排放造成的大气污染不容忽视。在国民经济不断增长过程中，人们的生活水平稳步提升，汽车保有量逐年增加，汽车尾气排放控制愈发紧迫。因此，要做好汽车尾气排放监测控制，利用先进的监测设备和技术，加大对不符合标准车辆的惩处力度。不仅如此，要推动汽车清洁能源的发展，如电力、天然气和液化石油气等，从当前发展趋势来看，清洁能源在汽车中的使用比例不断增加，缓解了我国大气污染问题。

（六）VOC废气治理

将低温等离子体技术运用于VOC废气的治理工作中具有较多优势，只需在常温常压的环境下便能实现对废气的有效处理。此技术的原理为：可以获取活性高能量的小粒子，然后利用高压脉冲放电的措施来加以获取，而获得的物质能够和VOC废气发生一定的反应，以此让VOC废气中的有害物质转变成无害或是有害程度更低的物质，比如CO2或SO2等。目前，此技术在低浓度的VOC废气处理领域获得了大面积的普及应用。而在应用热力焚烧技术来处理VOC废气时，要求对废气实行加热处理，加热的温度不得低于700℃，以此来将有机物质予以分解，使之转变成水或是CO2，而且对VOC废气的净化率能够高达90%以上。不过，热力焚烧技术虽然处理效果十分理想，但是需要投入的成本很高，因此一般只在危害程度非常大的VOC废气处理中应用此技术。

（七）以信息反馈为基础，总结大气治理防治效果

通过分析和总结大气治理防治效果，可以对以往的大气治理政策和相关管控措施的质量进行分析，从而将这种经验应用到后续的大气治理过程中，相应的大气治理效果也可进一步得到优化和改善。从信息反馈的角度分析，管理部门在收集此类反馈信息时，应注意合理选择反馈信息的收集渠道。一方面，管理部门可在区域内选择代表性的企业单位，发放与大气治理效果相关的调查问卷，并要求企业相关工作人员应从自身工作的角度衡量此类大气治理行为管理的有效性，进而可对管理过程中存在的问题进行细化分析，力求改正和优化。在分析企业管理人员或者工作人员提交的问卷结果时，管理部门也应注重对结果筛选，排查出不合理的问卷报告，以免对反馈结果产生印象；另一方面，管理部门可在区域内通过随机方法调查文件，收集普通居民的反馈意见，进而从生活行为影响的角度分析大气防治政策的相关意见和合理性，这样不仅可优化大气防治行为管理细节，还可有效征求人们的意见和建议，从而提高大气防治效果的持续性。

七、结语

综上所述，随着我国各个领域的飞速发展，很多新的污染物也被排放到大气环境中，我国的大气污染治理工作不断面临新的难题。所以，相关工作人员和城市管理者应该积极创新思维方式及时改变原本的工作模式，根据每个地区、每个行业的实际情况采取最为适合的大气治理措施，结合城市发展规划制定配套的污染治理方案，让大气污染治理工作在全新的工作模式和框架下获得更好的成效，从而不断提高环境质量[4-5]。