大氣中顆粒物污染源解析及污染預警

摘要：隨著我國城市經濟與社會的快速發展，大氣污染日益嚴重，對顆粒物污染源的研究愈加緊迫與必要。本文簡要闡述了大氣污染源解析技術，指出了大氣中顆粒物污染源的主要類型，并針對主要污染源給出了相應的預警對策。

關鍵詞：顆粒物；污染源；預警

空氣污染的顆粒物是空氣中懸浮的一種固體、液體、固體和液體結合的微粒。大顆粒物是由大固體物質經機械性磨擦產生的顆粒。小顆粒物大多數來自人類生活的各種燃燒等過程，包括燃燒煤、燃氣、石油產品和各種植物(木材等)產生的廢氣顆粒，超細顆粒物來自冷凝或化學反應作用形成的顆粒物。顆粒物是以其空氣動力學直徑大小命名，直徑小于10μm顆粒物(PM10)為“胸腔顆粒物”，它能進入下呼吸道一直徑小于2.5μm顆粒物(PM2.5)為可吸入顆粒物，也叫細顆粒物，能吸入到肺的氣體交換區域(肺泡)；超細顆粒物，直徑小于100nm，大多以分散存在，很少形成顆粒物集團，數量比較多，有較大的物質表面體積，容易被吸入肺內，比其他顆粒物的危害性更大。顆粒物的成分比較復雜。有硫化物、氮化物、各種礦物質，金屬顆粒，有機物(包括大量的微生物和病原微生物)和無機物等。有人分析了pM10～2.1，顯示7種不同顆粒類型：富碳顆粒物、鈣和鎂的碳酸鹽顆粒物、硫酸鹽顆粒物，矽顆粒物、矽酸鹽顆粒物、富鐵顆粒物、其他金屬成分的顆粒物?？諝庵蓄w粒物污染對人體的健康有害，影響青少年肺功能的發育、新生嬰兒的體質量，神經元功能，縮短人群的壽命等。

一，大氣污染源解析技術概述

對大氣污染來源的研究始于以污染源排放清單的分析和以污染源排放清單為基礎的擴散模型(源模型)，20世紀70年代將著眼點由排放源轉移到受體。開始了受體模式的研究。目前大氣源解析技術的兩大基本技術分別是：①基于源的大氣擴散模式的源解析技術，②基于受體模型建立起來的源解析技術。其中基于各種大氣擴散模式的源解析技術，可以廣泛應用于一次及二次的氣態污染物和顆粒物的來源解析；基于化學平衡受體模型的解析技術主要用于具有復雜來源的大氣顆粒物來源解析。這兩種解析技術方法各有優點和不足，相互不能替代，在進行污染來源解析研究中，常常是將這兩種方法聯合起來，相互補充使用，出現將源清單、擴散模式和受體模式集成加以綜合應用的趨勢。

目前，發達國家已建立了比較完善的污染源請數據庫、各種源的排放因子系列和源排放化學成分譜庫、各類大氣擴散模式系統以及各類受體模型，為研究和確定源一一受體關系奠定了很好的基礎。美國和一些歐洲國家在PM10和PM2.5源排放特征化學成分譜研究方面開展了大量的工作，建立了用于源解析研究的排放源特征譜庫。

針對揚塵共同污染的現實問題，目前發展了一些二重源解析技術，這種技術方法建立在三次不同的CMB模型計算結果基礎上，用CMB計算出各單一源類對環境的貢獻率，用煙塵替代與其共線嚴重的單一源，將揚塵作為受體，其它各單一塵源類作為對其有貢獻的源，用CMB模型計算出各單一源類對揚塵的分擔率。多種技術的綜合，將擴散模式和受體模式這兩類模式結合使用，成為源解析研究的趨勢之一，以滿足環境管理和污染控制的需要。

逆向模擬技術是在三維立體的大氣濃度水平觀測的基礎上，根據氣象過程和化學過程，逆向運用空氣質量模式，檢驗和詛試建立的污染源清單。這一方法借助高質量的環境觀測，可以獲得污染源的時間和空間分布，但方法本身不具有將各類源(如機動車、燃煤)進行區分的能力。目前發展的大氣污染來源研究方法非常豐富，各有利弊。污染來源的研究在污染物的種類不斷擴展的同時，技術方法的發展有二個基本趨勢：一是采用多種技術方法進行相互驗證，或進行不同方法的綜合集成，一是使建立的污染源清單實現動態化，以反映污染源的時間和空間變化規律。

二、大氣中顆粒物污染源主要類型

關于大氣中顆粒物污染源的種類，每個城市由于自身發展程度和城市現狀不同，所固有的顆粒物污染源類型也會有所不同，但以下四種是我國大多數城市所共有的，分別介紹如下：

(一)城市揚塵

由于風力或人群活動等作用，把落到城市地面上的各類所排放的塵再次或多次揚起擴散到空氣中，形成一種合的塵，稱為城市揚塵。揚塵在顆粒物中占有相當大的比重。是造成顆粒物污染的主要原因。我國城市尤其是大多數的北方城市，揚塵污染都已相當嚴重。近年來，城市由于道路施工、住房建設增加很快，土方工程量很大。這些施工場地遍布城市各地，由于施工機械，車輛引起的土壤揚塵量非常大，而控制又很困難。另外，由于部分城市獨特的地形、氣候的特征，導致道路揚塵逐漸成為大氣顆粒物的重要來源之一。

(二)建筑水泥塵

主要是水泥生產企業有組織和無組織排放的水泥飛灰，建筑施工及生產過程中排放的以水泥成分為主的建筑工材料飛灰。其特點是：水泥企業的粉塵是某些城市的工粉塵的重點排放源，隨著城市化進程的不斷加快，很多城市建筑施工地較多，污源分散，排放點低。

(三)煤煙塵

城市中的煙煤塵一般包括工業燃煤飛灰和民用燃煤飛灰，工業燃煤飛灰是指工業鍋爐、工業窯爐、電廠鍋爐及其他的工業燃煤源從煙囪中排放的飛灰。我國大多數工業城市，工業用煤量較大，雖然絕大部分用煤單位都采取了除塵措施，但仍有相當大一部分煤煙塵排放到大氣環境中，成為大氣顆粒物的重要來源。很多燃煤大戶均使用高煙囪，以利于污染物的擴散，但同時也造成燃煤排放的顆粒物在城市范圍內的影響比較嚴重。

(四)交通運輸塵

隨著城市經濟建設的發展，人民生活水平的不斷提高，機動車擁有數量呈逐年遞增的趨勢。機動車數量的迅速增長，在給人民生活和工作帶來方便的同時，也加劇了城市大氣顆粒物污染的態勢。除了機動車外，我國城市中每百人擁有小轎車的數量也逐漸增多，交通流量的增加勢必導致汽車尾氣顆粒物和道路揚塵的污染加重，而且車輛數的增加與大氣中飄塵濃度的增值一般呈正相關關系。

了解了顆粒物污染源的主要類型，就可利用大氣污染源解析技術進行源解析。例如，計算各類污染源對TSP的貢獻率，并根據解析結果得出相應的結論，具體的結論則因每個城市的具體情況不同而不同。

三、顆粒物污染預警措施

對主要污染源進行重點控制，是有效削減顆粒物含量，改善城市空氣環境質量的重要途徑，下面分別介紹針對前面介紹的大氣顆粒物主要污染源的預警措施。

(一)揚塵的預警對策

一是實施城市水域生態工程。城市中的水域是唯一不起揚塵的地域，并且具有吸塵、降塵和調節城市氣候的重要作用，也是城市生態平衡的重要因素。因此，在進行水域生態工程建設時，要充分利用城區(或靠近城區)的采煤下沉區這一獨特條件，保護并擴大現有水域面積；同時積極開發新的水域，提高城區水域覆蓋率。

二是實施城市綠色生態工程。綠化是城市生態建設防治揚塵的重要部分。綠化可以調節城市氣候，凈化空氣，防風固沙，是非常經濟的生物防塵措施。針對當前我國大多數城市大氣顆粒物污染現狀，實施綠色工程是很重要的。

綠化工程的指導思想是：建設大型防護林帶和城市森林公園，盡快形成城市森林系統，使綠化工程最大限度地發揮環境保護和生態平衡作用，變“見縫插綠”為“成片開發”，設計大、中、小型的以林為主，林、草、喬、灌相結合的城市主體景觀系統。使市區內已建地域的裸地壘部綠化，做到黃土不露天，在建地域的裸地應隨建設工程結束時間完成綠化?；谶@種思想建議城市園林綠化的重點是實施“帶、環、區、廊，點”的綠化工程，大面積增加城市綠地。

(二)建筑水泥塵的預警對策

城市中的建筑水泥塵絕大部分來自于建筑工地和袋裝水泥的運輸和使用過程，其次來自于城區及近郊的水泥廠，由于水泥廠一般均安裝了除塵設備，因此它對環境空氣中水泥塵的貢獻是不大的。為了防治建筑水泥塵，建議一是加強建筑工地管理，工地臨街段實施高圍墻圍擋，使建筑施工主體有隔離圍護措施；二是道路施工工地實行封閉施工，嚴禁在車行道上堆放施工廢土，采用灑水，遮蓋等措施防治揚塵，三是對水泥生產一一運輸一一使用三個環節制定和形成嚴格的管理體系，大力發展散裝水泥的生產，把推廣發展散裝水泥與提高城市建筑行業整體水平總體考慮。并制定相應的法律法規，讓生產者、經營者、使用者、管理者都有法可依。根據專家咨詢，當施工工地管理較為完善，散裝水泥使用率達到100％時，建筑水泥塵可下降60％。

(三)煤煙塵的預警對策

一是增加煤炭洗選比例，提高煤質，降低煤耗。提高能源利用率，集中、聯片供熱，提高氣化率；二是調整能源結構，大力開發新的清潔能源，如太陽能、水力锫、潮夕能等；三是切實鞏固和深化煙塵控制成果，必須對工業鍋爐、窯爐用新頒發的鍋爐大氣污染物排放標準進行復驗，實行終端和原點兩頭控制，大力開發清潔環保產品，同時加強日常的監督管理，不僅抓除塵率而且要抓運轉率，防止應付監測檢查或流于“煙控”的形式而走過場；四是要開發高效除塵器，尤其是提高對小于2um細粒子的除塵率，結合脫硫研制非純水介質的除塵技術，更不可忽視的是要做好除塵的善后、綜合利用工作，嚴防二次揚塵污染；此外，要對分布面廣、治理難度較大的塵污染源進行全面的控制。包括生產工藝、交通運輸、建筑、堆場等揚塵。

(四)交通運輸塵的預警對策

目前，我國很多城市的各種機動車總量每年正以高度遞增，伴隨城市路面等級不高，交通不暢順，機動車將造成較嚴重的小顆粒物污染，以及車輪碾壓路面時造成揚塵污染。

為了有效控制和減少汽車塵的污染，一是在中心區入口處增加機動車沖洗站，使進入市區的車輛保持清潔，二是控制機動車尾氣污染，嚴格執行機動車尾氣排放標準，確保在用車穩定達標；三是鼓勵生產和使用清潔能源，使用優質燃料油，特種車輛如：公交車、郵政車、出租車等要逐步改用清潔燃料，四是嚴格按照國家標準報廢機動車，報廢車輛一律回收清理，不許轉讓；五是建議在適當時候建設軌道交通，發揮其容量大、速度快、環境污染小、能耗少、道路利用率高等特點。常經濟的生物防塵措施。針對當前我國大多數城市大氣顆粒物污染現狀，實施綠色工程是很重要的。

綠化工程的指導思想是：建設大型防護林帶和城市森林公園，盡快形成城市森林系統，使綠化工程最大限度地發揮環境保護和生態平衡作用，變“見縫插綠”為“成片開發”，設計大、中、小型的以林為主，林、草、喬、灌相結合的城市主體景觀系統。使市區內已建地域的裸地壘部綠化，做到黃土不露天，在建地域的裸地應隨建設工程結束時間完成綠化?；谶@種思想建議城市園林綠化的重點是實施“帶、環、區、廊，點”的綠化工程，大面積增加城市綠地。

(二)建筑水泥塵的預警對策

城市中的建筑水泥塵絕大部分來自于建筑工地和袋裝水泥的運輸和使用過程，其次來自于城區及近郊的水泥廠，由于水泥廠一般均安裝了除塵設備，因此它對環境空氣中水泥塵的貢獻是不大的。為了防治建筑水泥塵，建議一是加強建筑工地管理，工地臨街段實施高圍墻圍擋，使建筑施工主體有隔離圍護措施；二是道路施工工地實行封閉施工，嚴禁在車行道上堆放施工廢土，采用灑水，遮蓋等措施防治揚塵，三是對水泥生產——運輸——使用三個環節制定和形成嚴格的管理體系，大力發展散裝水泥的生產，把推廣發展散裝水泥與提高城市建筑行業整體水平總體考慮。并制定相應的法律法規，讓生產者、經營者，使用者、管理者都有法可依。根據專家咨詢，當施工工地管理較為完善，散裝水泥使用率達到100％時，建筑水泥塵可下降60％。

(三)煤煙塵的預警對策

一是增加煤炭洗選比例，提高煤質，降低煤耗。提高能源利用率，集中、聯片供熱，提高氣化率；二是調整能源結構，大力開發新的清潔能源，如太陽能、水力锫、潮夕能等；三是切實鞏固和深化煙塵控制成果，必須對工業鍋爐、窯爐用新頒發的鍋爐大氣污染物排放標準進行復驗，實行終端和原點兩頭控制，大力開發清潔環保產品，同時加強日常的監督管理，不僅抓除塵率而且要抓運轉率，防止應付監測檢查或流于“煙控”的形式而走過場；四是要開發高效除塵器，尤其是提高對小于2um細粒子的除塵率，結合脫硫研制非純水介質的除塵技術，更不可忽視的是要做好除塵的善后、綜合利用工作，嚴防二次揚塵污染；此外，要對分布面廣、治理難度較大的塵污染源進行全面的控制。包括生產工藝、交通運輸、建筑、堆場等揚塵。

(四)交通運輸塵的預警對策

目前，我國很多城市的各種機動車總量每年正以高度遞增，伴隨城市路面等級不高，交通不暢順，機動車將造成較嚴重的小顆粒物污染，以及車輪碾壓路面時造成揚塵污染。

為了有效控制和減少汽車塵的污染，一是在中心區入口處增加機動車沖洗站，使進入市區的車輛保持清潔，二是控制機動車尾氣污染，嚴格執行機動車尾氣排放標準，確保在用車穩定達標；三是鼓勵生產和使用清潔能源，使用優質燃料油，特種車輛如：公交車、郵政車、出租車等要逐步改用清潔燃料，四是嚴格按照國家標準報廢機動車，報廢車輛一律回收清理，不許轉讓；五是建議在適當時候建設軌道交通，發揮其容量大、速度快、環境污染小、能耗少、道路利用率高等特點。