廣安市城區(qū)2010年上半年酸雨頻率較高的成因分析

余 恒，史 箴，全 利，魏 菱

四川省環(huán)境監(jiān)測總站，四川 成都 610091

2010年7月26日，環(huán)境保護部新聞發(fā)言人向媒體通報了2010年上半年全國環(huán)境質(zhì)量狀況，提到全國8個城市(區(qū))酸雨頻率為100%，其中就包括四川省廣安市。廣安市城區(qū)酸雨污染屬于燃煤型，表現(xiàn)在降水中主要陰離子以硫酸根離子(SO42－)為主，國內(nèi)外研究成果普遍認為，致酸物質(zhì)主要來源于火電及工業(yè)燃煤廢氣［1］。為查明酸雨頻率高的原因，從歷年的環(huán)境空氣和大氣降水監(jiān)測資料入手，通過對廣安市及周邊地區(qū)污染源調(diào)查、自然條件分析、降水化學(xué)成分分析、廣安電廠等3個大型污染源污染物排放與酸雨頻率的相關(guān)分析，初步探明了火電廠排放污染物并不是酸雨頻率高的主要原因。

1 調(diào)查

1.1 污染源調(diào)查情況

根據(jù) 2008—2011年四川統(tǒng)計局統(tǒng)計數(shù)據(jù)［2-5］，廣安市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè) 2007—2010年呈遞增趨勢，廢氣企業(yè)主要以水泥制造、火力發(fā)電為主，廢水企業(yè)主要以化工為主，詳見表1。廣安市能源消耗以煤為主，截至2010年，原料煤年消耗量約6×104t標(biāo)煤，燃料煤年消耗量約706×104t標(biāo)煤，原煤含硫量平均為3.34%［6］。

表1 2007—2010年廣安市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)統(tǒng)計家

由于懷疑火電廠排污造成該市酸雨頻率高，因此對廣安市周邊大型火電廠進行了特別調(diào)查。在廣安市的東北方向有3個電廠:廣安電廠、華鎣山電廠、達州電廠，距廣安市城區(qū)分別約20、63、130 km，見圖1。目前，廣安電廠總裝機2 400 MW(一期2×300 MW于2000年2月建成投運，配套脫硫系統(tǒng)于2004年12月建成投運;二期2×300 MW及其配套脫硫系統(tǒng)于2005年12月建成投運;三期2×600 MW及其配套脫硫系統(tǒng)于2007年6月建成投運);華鎣山發(fā)電廠總裝機600 MW(一期2×50 MW 和二期2×100 MW于20世紀70年代初相繼建成投運，一期于2007年4月關(guān)停，二期于2008年初關(guān)停，三期2×300 MW及其配套脫硫系統(tǒng)于2007年4月建成投運);達州電廠總裝機600 MW(2×300 MW及其配套脫硫系統(tǒng)于2008年6月一起建成投運)。

1.2 自然條件狀況

1.2.1 地形和地貌

如圖1所示，廣安市位于四川省東部，地處嘉陵江、渠江中游。西面、北面分別與遂寧、南充、達州為鄰，東面、南面與重慶市相連。該市地形為低山丘陵，其東部為華鎣山、銅鑼山、明月山平行山嶺，呈“川”字狀以東北-西南排列，海拔一般為800～1 000 m，以華鎣山脈上的高登山(海拔1 704 m)為最高峰，平行山嶺間的槽谷地帶海拔300～500 m，相對高差20～80 m，多屬渾圓淺丘。華鎣山以西的地帶為廣布的丘陵，海拔300～700 m，一般北部較高，中部稍低［7］。

圖1 3個電廠的地理位置示意圖

1.2.2 地面局地氣象條件

廣安市全年以東北-北東北(NE-NNE)風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向，頻率為 25.3%，其次為西南-南西南(SW-SSW)風(fēng)，頻率為 11.9%;靜風(fēng)頻率高達33.0%;年均風(fēng)速為1.1 m/s。渠縣全年以北西北(NNW)風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向，頻率10.8%，以西北(NW)風(fēng)為次主導(dǎo)風(fēng)向，頻率10.3%;靜風(fēng)頻率較高，為38.1%;年均風(fēng)速為1.6～2.8 m/s。達州市全年以東北(NE)風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向，頻率為36.3%，以北東北(NNE)風(fēng)為次主導(dǎo)風(fēng)向，頻率為14.0%;靜風(fēng)頻率為17.8%。

2 相關(guān)性分析

2.1 廣安市城區(qū)環(huán)境空氣特征

“十一五”期間，廣安市城區(qū)共設(shè)有4個環(huán)境空氣監(jiān)測點位和2個降水監(jiān)測點位。城市環(huán)境空氣監(jiān)測采用24 h連續(xù)自動監(jiān)測，降水逢雨必測。

通過對廣安市城區(qū)環(huán)境空氣3項主要污染物監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計分析，“十一五”期間，該市二氧化硫、二氧化氮污染負荷系數(shù)呈逐年上升趨勢。一般來說，單項污染物的污染負荷系數(shù)越大，其對綜合污染指數(shù)的貢獻越大，對空氣污染程度的影響越大。截至“十一五”末，二氧化硫污染負荷系數(shù)為3項中最高，但是從貢獻增長率來說，二氧化氮遠遠高于二氧化硫，見表2。

表2 “十一五”期間3項主要污染物的污染負荷系數(shù)統(tǒng)計 %

通過對降水的化學(xué)成分分析［6］，“十一五”期間，廣安市城區(qū)降水中主要陰離子有硫酸根氟化物(F－)、氯化物(Cl－)和硝酸根等，其中 SO42－所占總陰離子比例一直最高，其比例呈波浪式上升趨勢。比例變化趨勢同，而F－、Cl－比例呈波浪式下降趨勢。詳見圖2、圖3。

圖2 降水中主要陰離子占總陰離子比例

圖3 降水中硫酸根和硝酸根占總陰離子比例變化趨勢

通過對降雨量、雨水pH、二氧化硫濃度等監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計分析后可知，“十一五”期間，廣安市城區(qū)環(huán)境空氣中二氧化硫年均值雖然達到國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但從2008年明顯增高，與降水 pH變化趨勢有較好的相關(guān)性，即二氧化硫濃度越高，pH越低，詳見圖4。

圖4 二氧化硫年均值與pH變化趨勢圖

2.2 工業(yè)污染源二氧化硫排放量

“十一五”期間，廣安市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)量呈遞增趨勢，但廢氣企業(yè)納入監(jiān)督性監(jiān)測的卻不多，截至2010年末，監(jiān)測的企業(yè)數(shù)僅占規(guī)模以上家數(shù)的11%，詳見表3。

根據(jù)2007—2010年重點污染源監(jiān)督性監(jiān)測結(jié)果［8-10］和歷年環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)，廣安市工業(yè)企業(yè)廢氣中二氧化硫排放量呈波浪式上升趨勢，2010年增長幅度最大，電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)以及非金屬礦物制品業(yè)這2類行業(yè)的二氧化硫排放量占全市75%以上。廣安電廠2007、2008年二氧化硫排放量變化不大，2009年二氧化硫排放量較前2年增加近1倍，2010年廣安電廠二氧化硫排放量占全市重點污染源排放量的90%左右。全市工業(yè)源二氧化硫排放總量通過物料衡算計算所得，與重點污染源監(jiān)測結(jié)果比較，廣安電廠二氧化硫排放量不到全市總量的10%，比生活源排放量低，90%是其他工業(yè)污染源所排放。經(jīng)統(tǒng)計，廣安市工業(yè)污染源以及廣安電廠、華瑩山電廠、達州電廠二氧化硫排放量，見表4。

表3 2007—2010年廣安市監(jiān)督性監(jiān)測工業(yè)企業(yè)數(shù)統(tǒng)計家

表4 2007—2010年廣安市工業(yè)源和3個電廠的二氧化硫排放量統(tǒng)計 104t

2.3 廣安電廠污染物的排放與酸雨發(fā)生的關(guān)系

廣安電廠是距離廣安市城區(qū)最近的大型火電廠，總裝機2 400 MW，疑其對城區(qū)酸雨的貢獻最大，根據(jù)廣安電廠各期項目建設(shè)時間分段統(tǒng)計了廣安市城區(qū)的二氧化硫濃度、降水 pH［11］，見圖5～圖7。廣安城區(qū)的酸雨狀況沒有因為電廠采取的脫硫措施而變好，也沒有因為電廠裝機容量增大而變差。

2008年廣安電廠的發(fā)電量和廣安市城區(qū)降水監(jiān)測結(jié)果見表5、圖8。在5、6、11月廣安電廠停產(chǎn)的情況下，廣安市的酸雨頻率仍然為100%。

圖5 2004年4月至2005年6月二氧化碳月均值與pH變化趨勢圖

圖6 2005年6月至2006年6月二氧化碳月均值與pH變化趨勢圖

圖7 2006年6月至2007年12月二氧化碳月均值與pH變化趨勢圖

表5 2008年廣安電廠發(fā)電量與廣安市城區(qū)降水pH統(tǒng)計表

可以看出，廣安電廠污染物排放量對城區(qū)酸雨的影響不明顯。因此，廣安電廠的建設(shè)以及采取的脫硫措施與廣安城區(qū)的酸雨變化關(guān)系不大，不是主要影響因素。

圖8 2008年廣安電廠發(fā)電量與降水pH變化趨勢

2.4 遠距離火電廠的排放與酸雨發(fā)生的關(guān)系

從地理位置可以看出，華鎣山山脈和銅鑼山山脈把廣安市、渠縣和達州市隔開，廣安電廠和華瑩山電廠同位于華鎣山山脈的西面，為丘陵地形，達州電廠位于華瑩山和銅鑼山之間的槽谷，為淺丘地形，3個電廠海拔高度相差不大(圖1)。

根據(jù)收集的相關(guān)資料分析，這3個電廠所有區(qū)域盛行風(fēng)向雖然基本相同，但受地形的影響，達州電廠污染物排放在華瑩山和銅鑼山之間，再加上靜風(fēng)頻率高的原因，在某種程度上其排放對廣安市城區(qū)影響不大。

考慮到華瑩山電廠和廣安市同處華瑩山山脈的西面，污染物有可能受到風(fēng)的影響輸運至下風(fēng)向，因此，對華瑩山電廠的二氧化硫排放量等資料進行統(tǒng)計、分析［10］。從統(tǒng)計結(jié)果可以看出，華瑩山電廠截至2007年底關(guān)停老機組共計300 MW，2008年二氧化硫排放量不到2007年的十分之一，但是廣安市城區(qū)2008年酸雨頻率仍為100%。可見華瑩山電廠污染物排放對廣安市城區(qū)影響不大。

2.5 自然條件與酸雨發(fā)生的關(guān)系

廣安、渠縣、達縣 3個地區(qū)風(fēng)向均以東北(NE)風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向，以北東北(NNE)風(fēng)為次主導(dǎo)風(fēng)向，靜風(fēng)頻率均在30%以上。

廣安市-達州市一線的氣象條件差，風(fēng)速小，靜風(fēng)頻率高，酸性排放物在空中停留的時間長，不利于大氣污染物的擴散與稀釋，是加劇廣安市城區(qū)酸雨發(fā)生頻率的一個重要原因。

3 結(jié)論及對策建議

3.1 結(jié)論

造成廣安市城區(qū)酸雨污染的主要影響因素有2個:一是廣安市-達州市一線的氣象條件，該線的靜風(fēng)頻率高不利于大氣污染物的擴散;二是工業(yè)污染源污染物排放的影響，廣安市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數(shù)呈遞增趨勢，工業(yè)企業(yè)廢氣中二氧化硫排放量同時呈波浪式上升趨勢，2010年排放量最大，較2007年增長近1.5倍。

廣安市城區(qū)降水中主要陰離子以SO2－4為主，國內(nèi)外研究成果普遍認為，致酸物質(zhì)主要來源于火電及工業(yè)燃煤廢氣。對此，對近距離的廣安電廠和遠距離的華瑩山電廠、達州電廠的調(diào)查、分析表明，廣安電廠的污染物排放雖然有影響，但并不是主要因素，因為該電廠的二氧化硫排放量僅占全市排放量的10%。另外，遠距離的華瑩山電廠、達州電廠的二氧化硫排放量更少，加上地形、氣象條件的影響，導(dǎo)致遠距離污染物傳輸對廣安市城區(qū)酸雨污染影響不大。

3.2 對策建議

1)建立高分辨大氣排放源清單。對轄區(qū)的規(guī)模以上重點污染源進行全面清理，建立高分辨大氣排放源清單，更好地掌握大氣污染排放特征，有針對性地制定區(qū)域控制對策，實現(xiàn)空氣質(zhì)量的改善。

2)進一步強化對酸雨污染控制的監(jiān)測能力。綜合考慮城市功能分區(qū)、污染源分布、主導(dǎo)風(fēng)向及擴散特征、敏感區(qū)與背景區(qū)對比等因素，增加城市監(jiān)測點位數(shù)量，全面掌握降水情況，準(zhǔn)確分析酸雨污染狀況。

3)進一步加強多專業(yè)部門聯(lián)合研究工作。酸雨污染原因是復(fù)雜的，單方面的分析有欠缺性，因此聯(lián)合科研院所、氣象部門等結(jié)合本轄區(qū)的特點，有針對性地開展對酸雨污染的研究分析，為今后控制酸雨污染提供更可靠的決策依據(jù)。

4)進一步加強行政主管部門的責(zé)任。對重點污染源進行源頭治理，深入實行污染物總量減排責(zé)任制，推動規(guī)模以上重點污染源采取煙氣脫硫、脫硝等措施，關(guān)閉嚴重污染企業(yè)，實施一批重點治理項目;強化對污染源減排行動的監(jiān)控，通過安裝在線監(jiān)測儀器、引進社會監(jiān)督等措施，推動污染治理設(shè)施的持續(xù)穩(wěn)定運行;同時，推廣實用有效的機動車尾氣和揚塵污染控制技術(shù)。

［1］史箴，魏菱，余恒.“十一五”四川省大氣降水的現(xiàn)狀、問題與對策［C］//羅毅.第十次全國環(huán)境監(jiān)測學(xué)術(shù)論文集.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2011:756-759.

［2］四川省統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局四川調(diào)查總隊.四川統(tǒng)計年鑒(2008)［M］.北京:中國統(tǒng)計出版社，2008.

［3］四川省統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局四川調(diào)查總隊.四川統(tǒng)計年鑒(2009)［M］.北京:中國統(tǒng)計出版社，2009.

［4］四川省統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局四川調(diào)查總隊.四川統(tǒng)計年鑒(2010)［M］.北京:中國統(tǒng)計出版社，2010.

［5］四川省統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局四川調(diào)查總隊.四川統(tǒng)計年鑒(2011)［M］.北京:中國統(tǒng)計出版社，2011.

［6］廣安市環(huán)境保護局.廣安市“十一五”環(huán)境質(zhì)量報告書［R］.廣安:廣安市環(huán)境保護局，2011.

［7］四川省測繪局.四川省地圖集［M］.成都:成都地圖出版社，2001:202.

［8］原四川省環(huán)境監(jiān)測中心站.四川省省控重點污染源監(jiān)督性監(jiān)測報告［R］.成都:原四川省環(huán)境監(jiān)測中心站，2008—2010.

［9］原四川省環(huán)境監(jiān)測中心站.四川省國控重點污染源監(jiān)督性監(jiān)測報告［R］.成都:原四川省環(huán)境監(jiān)測中心站，2008—2010.

［10］原四川省環(huán)境監(jiān)測中心站.四川省裝機容量300MW以上火電廠大氣污染物監(jiān)督性監(jiān)測報告［R］.成都:原四川省環(huán)境監(jiān)測中心站，2007—2010.

［11］原四川省環(huán)境監(jiān)測中心站.四川省酸雨監(jiān)測月報［R］.成都:原四川省環(huán)境監(jiān)測中心站，2008.