孟祥瑞
(新疆克拉瑪依市環境保護局,新疆 克拉瑪依834000)
克拉瑪依是典型的以石油工業為主的重工業城市,石油開采、石油化工及其配套行業生產過程中產生的工業廢氣較多;而且克拉瑪依又是典型的大陸性干旱氣候,總的地貌特征為開闊平坦的戈壁灘,地表植被覆蓋度低,以碎石、沙、沙土為主,因此風大沙多,城市建設中的二次揚塵,自然和人文因素共同導致的沙塵暴、揚沙、浮塵等造成的空氣污染都較為嚴重。因此,制定好空氣環境保護目標,對克拉瑪依建設國家園林城市、國家生態城市以及國家人居城市等具有重要的意義。
到2015年,克拉瑪依市環境空氣質量總體達到國家二級標準,基本要好于當前水平。其中,克拉瑪依市環境空氣質量優良的自然保護區、森林公園、風景名勝區等達到《環境空氣質量標準》(GB3095-1996)中的一級標準,其它區域都達到國家二級標準。工業煙塵排放達標率達97%以上,煙塵控制區覆蓋率達97%以上,工業二氧化硫排放達標率達82%以上,汽車尾氣排放達標率達95%以上,城市集中供熱率達90%以上。通過各種大氣污染物的總量控制、達標排放以及改善生態環境、減少沙塵暴和浮塵天氣等綜合整治措施,使環境空氣質量符合國家環境保護模范城市和國家生態城市的要求。
環境空氣總量控制目標是從現有污染水平出發,針對特定環境的質量目標要求,確定出規劃期內各種污染物排放總量的預期目標?,F階段,將環境空氣總量控制目標與大氣容量總量控制和濃度目標控制相結合,可以為城市環境規劃與實施科學的環境管理政策奠定基礎。
由于不同大氣污染物的排放總量受不同因素影響,因此要準確預測各種大氣污染物的排放量比較困難。本著科學性、簡明性、實用性和可操作性的原則,結合大氣容量總量控制和濃度目標控制,主要采用萬元產值法結合線性和非線性回歸模型,分別對工業廢氣排放量、煙塵排放總量、工業煙塵排放量、二氧化硫排放總量、工業二氧化硫排放量、TSP排放量、氮氧化物排放量等7個指標進行預測,并進行總量控制。
(1)工業廢氣排放量控制在337.4億m3。由于克拉瑪依是典型的石油工業城市,因此工業廢氣是各種大氣污染物的主要來源,工業煙塵、工業二氧化硫等在煙塵、二氧化硫總排放量中占主要份額。因此工業廢氣是一個重要的總量控制指標。從1985~2004年克拉瑪依市工業廢氣排放量來看,工業廢氣排放量總體呈增加趨勢,但是隨時間變化的規律并不明顯。
考慮到工業廢氣排放量跟工業經濟總量密切相關,因此,做出1985~2004年克拉瑪依市萬元產值工業廢氣排放量隨時間變化的散點圖??梢钥闯?,克拉瑪依市萬元產值工業廢氣排放量隨時間呈指數衰減,衰減的彈性系數為-0.1534,衰減方程為:
y=2×10133×e-0.1534x,R2=0.9738
式中:y為萬元產值工業廢氣排放量,x為年份,e為自然數,R為擬合的相關系數。相關系數越接近于1,擬合效果越好。
從模擬結果來看,克拉瑪依市萬元產值工業廢氣排放量隨時間的變化極為規律。這是因為,自1985年以來,克拉瑪依市在工業生產過程中,不斷依靠科技進步,改進工藝流程,從而降低了萬元產值工業廢氣排放量。由于科學技術的引進、創新和擴散是一個漸進的過程,萬元產值工業廢氣排放量在時間上的衰減基本上是連續的。以此為前提,通過上述模擬結果可以計算2010年萬元產值工業廢氣排放量為0.3374萬m3/萬元,2015年萬元產值工業廢氣排放量為0.3436萬 m3/萬元。
(2)煙塵和工業煙塵排放量控制在5000t以內。煙塵是克拉瑪依市大氣污染物的主要來源??死斠朗袩焿m排放量2000年為4028t,2004年為3439t,近年來總體呈減少的趨勢??紤]到2010年煙塵控制區覆蓋率和工業煙塵達標排放率均達到95%以上,為適應社會經濟發展的需要,可將煙塵排放量控制在5000t以內。由于工業煙塵排放量2000年為3911t,2004年為3340t,均為煙塵排放總量的97%,因此,采用97%進行折算,2010年將工業煙塵相應控制在4850t以內,2015年將工業煙塵相應控制在5000t以內,2020年將工業煙塵相應控制在5500t以內。
(3)二氧化硫和工業二氧化硫排放量控制在30000t以內。由于已經對克拉瑪依市SO2大氣環境容量進行了系統測算,克拉瑪依市SO2的理想環境容量為10.265×104t/年,遠大于實際排放量。因此,只要通過污染源的適當分散布局,將各污染源(包括現有和新增的污染源)的排放量都控制在允許排放量以內,就可以實現環境容量的有效利用。從1985~2004年克拉瑪依市SO2排放量來看,其變化規律并不明顯,尤其是近年來出現了突然增大的趨勢,由2000年的7592t和2002年的5364t,突然上升到2003年的11989t和2004年的22970t,4年內變化最大相差4.3倍。結果造成萬元工業產值SO2排放量并沒有隨工業產值的增加呈現有規律的變化。
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因此,在原來SO2大氣環境容量開發利用不充分的前提下,僅僅依靠萬元工業產值SO2排放量的變化趨勢來預測SO2排放量,不利于SO2環境容量的開發利用以及社會經濟的高效發展。鑒于2003年和2004年SO2排放量增加很多的情況下,克拉瑪依市SO2濃度依然達到了國家一級標準,認為克拉瑪依市SO2排放量還有一定增長潛力,因此將2015~2020年SO2排放量控制在30000t以內。由于工業二氧化硫是克拉瑪依市SO2的主要來源,從歷年已有的數據來看,工業二氧化硫排放量大致是SO2排放總量的85%~93%,以其平均值89%進行折算,2010年工業二氧化硫將控制在26700t以內。
(4)TSP排放量控制在4000t以內。TSP也是克拉瑪依市主要的大氣污染物,主要是指懸浮在空氣中、空氣動力學當量直徑≤100μm的顆粒物,其中,空氣動力學當量直徑≤10μm的顆粒物為可吸入顆粒物(PM10)。從克拉瑪依歷年PM10占TSP比重來看,一般在60%~80%之間。由于已經對克拉瑪依市PM10的大氣環境容量進行了測算,2002年,克拉瑪依區PM10的實際環境容量為0.7486×104t/年,白堿灘區為0.2983×104t/年,烏爾禾區為0.0310×104t/年,獨山子區為1.2177×104t/年,克拉瑪依市PM10的實際環境容量為2.2956×104t/年,僅為理想環境容量的12.9%。因此,克拉瑪依市PM10和TSP排放量的增加也有一定的潛力。從歷史數據來看,克拉瑪依市1990年TSP排放量為3037t,1995年為6459t,2000年為1993t,可見,根據時間系列來預測TSP排放量比較困難,因為它的產生除了與當地人類活動和自然條件有關外,還受其它區域和全球環境變化的影響。因此,為了增強克拉瑪依市抵抗外部不確定性因素影響的能力,克拉瑪依市應主要從改善生態環境,將自身城市建設中的二次揚塵,自然和人文因素共同導致的沙塵暴、揚沙、浮塵等減少到最低限度等方面著手,并主要結合TSP和PM10的濃度控制,最終將TSP排放量控制在4000t以內(PM10排放量控制在3000t以內)。
(5)氮氧化物排放量——控制在80000t以內。氮氧化物也是克拉瑪依市主要的大氣污染物,指空氣中主要以一氧化氮和二氧化氮形式存在的氮的氣氧化物,一般可折算成NO2來計算。從NO2的實際環境容量來看,2002年克拉瑪依市NO2的實際環境容量為1.2021×104t/年,僅為理想環境容量的8.3%。因此,克拉瑪依市氮氧化物排放量的增加也有較大的潛力。從歷史數據來看,克拉瑪依市1990年氮氧化物排放量為22127t,1995年為14519t,2000年為76295t??梢姡灰獙⒌趸锬昱欧帕靠刂圃?萬t以內,并結合濃度控制,就能夠保證大氣中的氮氧化物和NO2能夠達到克拉瑪依市建設國家環境保護模范城市和國家生態城市的要求。
綜合以上分析結果,將克拉瑪依市“十二五”環境空氣總量控制目標列表如下表,同時還對2020年克拉瑪依市環境空氣總量控制目標進行了展望(表1)。

表1 2010~2020年克拉瑪依市環境空氣總量控制目標預測
為了有效地控制克拉瑪依市的空氣環境污染,除了采用總量控制指標以外,還要采用濃度控制指標。到2015年,克拉瑪依市環境空氣質量執行《環境空氣質量標準》(GB3095-1996)中的二級標準,其主要大氣污染物排放濃度控制指標如表2。

表2 2010~2015年克拉瑪依市主要大氣污染物排放濃度控制目標 mg/m3
從表可以看出,“十一五”期間,克拉瑪依市SO2濃度的年日平均值都遠低于《環境空氣質量標準》(GB3095-1996)中的二級標準,滿足一級標準,因此,“十二五”期間,從社會經濟發展以及充分利用大氣環境容量出發,可以適當增加SO2的濃度,但仍控制在一級標準以內。從總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物(占總懸浮顆粒物的60%~80%)的濃度來看,“十一五”期間,其年日平均值都在《環境空氣質量標準》(GB3095-1996)中的二級標準和一級標準之間浮動,因此“十二五”期間,將TSP和PM10的濃度控制在二級標準上下限的平均值以下。從氮氧化物和二氧化氮的濃度來看,“十一五”期間,其年日平均值變化都不大,都屬于《環境空氣質量標準》(GB3095-1996)中統一執行的一、二級標準,因此“十二五”期間,應將NOx和NO2的濃度維持在現有水平并使之略有減少。
克拉瑪依市集中供熱始于20世紀70年代末,當時以新疆石油管理局、克拉瑪依及下屬的各二級廠處為單位實行小面積集中或聯片供熱。后經改革重組后,成立了新疆石油管理局供熱公司、獨山子區晟通熱力公司。供熱公司主要承擔克拉瑪依區、白堿灘區、烏爾禾區采油五廠等區域的供熱任務,供熱公司下屬的白堿灘一分公司有8個供熱車間,金龍鎮二分公司有5個供熱車間,克拉瑪依區有18個供熱車間;晟通熱力公司主要承擔獨山子區集中供熱任務。在“十二五”期間,要不斷加強城區供熱系統的集中改造,積極推進熱電聯產工程,實現能源的梯級利用,將高品位的熱能用于發電,低品位的熱能用于供熱,從而提高能源利用效率。
(1)鍋爐用燃料改造。燃煤鍋爐改為然氣鍋爐方案從技術上是可行的。但鍋爐房改燒天然氣從經濟上燃料的價格上升較多,是煤的2.5~3倍,從而增大鍋爐房的運行成本。本著保護環境,減少污染的原則,在天然氣量充足的情況下,可以在部分鍋爐房實施以天然氣為原料。
(2)供熱車間的鍋爐改造項目。包括改造供熱車間的除塵系統,提高鍋爐房除塵器的除塵效果;對供熱車間加裝分層給煤裝置,積極開發使用高效除塵器和低氮燃燒器,改善鍋爐的燃燒條件,減少因不完全燃燒給大氣帶來的CO、SO2等有害氣體污染,據不完全估算,需投入大約2550萬元。
(3)新城區鍋爐房的新建與增容改建項目。包括新建供熱鍋爐房,更新陳舊設備,合并或淘汰供熱區域較小的鍋爐房,建立換熱站,完善城區供熱管線布局,把集中供熱管線范圍內的所有用戶都納入到集中供熱系統中來等,進一步提高集中供熱普及率,據不完全估算,需投入大約5.44億元。
(4)供熱公司與電廠的熱電聯產項目。包括克拉瑪依中心內城區和獨山子區供熱系統的集中改造,考慮由燃煤鍋爐改為燃油燃氣鍋爐,甚至實現熱電聯供,提高能源利用效率,減少污染來源,創造良好的經濟效益和社會效益。
2010~2020年間,要大力推進工業企業廢氣的脫硫除塵工程,主要包括大中型燃煤工業鍋爐和窯爐應逐步安裝二氧化硫和煙塵在線監測裝置,工業鍋爐、窯爐逐步用潔凈氣體(液體)燃料及優質煤替代散燒原煤,逐步推廣、安裝脫硫凈化裝置,對難以改燃清潔燃料或優質煤的大型鍋爐房要逐步實施煙氣脫硫;煙氣脫硫中的脫硫液應采用閉路循環,減少外排;建設煙氣脫硫裝置時,應同時考慮副產品的回收和綜合利用,減少廢棄物的產生量和排放量;不能回收利用的脫硫副產品禁止直接堆放,應集中進行安全填埋處置,并達到相應的填埋污染控制標準;對工藝裝置尾氣設立低壓石油氣回收裝置,減少火炬氣的燃燒量,直至消滅火炬。主要包括的重要項目有:克石化公司的硫磺回收裝置的擴容改造項目;獨石化公司的酸性水汽提裝置及硫磺尾氣處理裝置約7000萬元;電廠煙氣在線監測項目,燃煤鍋爐增設脫硫脫氮措施,預計投資8500萬元。
機動車尾氣排放是克拉瑪依市空氣環境污染的重要原因之一。因此,要加強對機動車尾氣污染的監測與防治,嚴格執行機動車尾氣年檢、路檢、抽檢制度,并結合年檢發放《機動車尾氣檢測合格證》;在用汽車要達到國家機動車排放標準,對未達標的車輛強制改裝尾氣凈化裝置;發展清潔燃料車,分期分批推廣使用汽車燃油、燃氣雙燃料裝置,建設一批加氣站,加強油品管理;強制性報廢超過使用年限、尾氣嚴重超標的車輛,嚴格執行用車淘汰報廢制度,力爭2010年機動車尾氣排放達標率達到90%以上,努力減少機動車尾氣排放對空氣環境的污染。在機動車尾氣污染治理項目中,重點對中巴車、農用車等車輛執行嚴格的尾氣排放監測,加裝尾氣凈化裝置,限期達標,并逐步推廣90號、93號、97號等高標準汽油以及天然氣的使用,減少柴油的使用量。
雖然克拉瑪依市通過采取一些有利于環境空氣改善的工程措施,可以有效的降低各類廢氣污染源對大氣環境質量的影響,但是克拉瑪依市目前及以后規劃的工業布局比較集中在獨山子區和克拉瑪依區、白堿灘區。按照克拉瑪依市“十二五”規劃思路,獨山子區的工業集中度還要進一步加強,但相應的配套環保項目在這里集中度也比較高,因此在今后的10年中,獨山子區的環境空氣質量可基本保持現狀水平并且通過努力會較現狀水平有所好轉,通過前面的分析,依然會滿足既定的環境空氣質量的目標,其余各區的環境空氣質量會有進一步好轉的趨。
克拉瑪依市全市沒有集中生活污水、工業企業入河、入庫排污口,河流、水庫污染程度較輕,呈有機污染特征,主要污染物為總氮、總硬度、硫酸鹽、氯化物、揮發酚等。其污染源一般與水文條件及上游來水周邊的人畜活動有關。規劃期克拉瑪依市各類污水均不排入地表水體,不存在對地表水體污染影響。預測規劃期各河、庫水質均能保持現有水平不降低,并通過一系列的水資源保護措施,還可在現有水平上提高。
規劃期對地表水環境影響主要表現在用水量及用水結構對水資源的影響。通過水資源供需平衡分析,規劃2020年在P=75%的來水保證率下水資源量基本滿足需求量,但存在著地區間的不平衡。通過對推薦方案水資源開發率的統計分析,2010、2020年水資源開發率在枯水年分別為71.8%、95.0%,開發率很高,接近極限開發方案。規劃區域內水資源已被完全開發。
調水工程以后,每年都有剩余水量泄向艾里克湖,使艾里克湖生態得以恢復。根據規劃,塔城地區在白楊河上游增加用水量后,克拉瑪依市的白楊河入庫水量減少,加之各業用水需求,下泄給艾里克湖的生態水量保證率降低,同時由于和布克賽爾縣和什托洛蓋工業區瑪納斯鹽湖鹽化工區規劃水源為艾里克湖,其近期規劃年需水量為873.4萬m3;遠期規劃年需水量為1173.2萬m3。這對于計劃補給艾里克湖的水量2973萬m3來說所占比例不算小,更增加了艾里克湖水的消耗。水量不能保證的直接結果是艾里克湖有可能再度干涸。
從2000年開始,油田聯公司在百口泉水源地及其上游進行石開發,建設百重7井區,開發規模60萬t/年,是油田公司稠油重點開發區。建設油井后,一旦發生原油泄漏,將污染地下水源。雖然油田分司采取了一系列必要的保護措施保護水源,但這仍是百口泉地下水源的一個重要威脅因素。另外,白楊河上游和達爾布圖河上游將建設攔河壩式水庫,調水7300萬m3,減小百口泉地下水的河道滲漏補給量,從而影響百口泉地下水供水量。
瑪納斯河流域小拐地區灌區地下水嚴重超采,目前地下水位已下降到22.2m以下,局部地區地表植被已經得不到地下水的補給,生態環境面臨威脅。
[1]新疆維吾爾自治區環境保護局.關于在克拉瑪依市開展區域經濟社會發展戰略環境影響評價的通知[R].烏魯木齊:新疆維吾爾自治區環保局,2008.
[2]克拉瑪依人民政府.克拉瑪依市國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要[R].克拉瑪依:克拉瑪依人民政府,2010.
[3]克拉瑪依人民政府.克拉瑪依市城市總體規劃(2006-2020)[R].克拉瑪依:克拉瑪依人民政府,2010.
[4]克拉瑪依人民政府.2004-2010年新疆石油化學工業發展規劃[R].克拉瑪依:克拉瑪依人民政府,2010.
[5]克拉瑪依人民政府.克拉瑪依市生態建設與環境保護規劃[R].克拉瑪依:克拉瑪依人民政府,2010.
[6]克拉瑪依人民政府.克拉瑪依市統計年鑒(2001~2009)[R].克拉瑪依:克拉瑪依人民政府,2009.