常州市工業大氣污染物排放特征研究

程 鐘

常州市環境監測中心，江蘇 常州 213001

常州市工業大氣污染物排放特征研究

程 鐘

常州市環境監測中心，江蘇 常州 213001

通過調查企業生產情況，采用現場實測、模型、排放因子等方法，獲得了常州市工業大氣污染物的排放量，從行業、排放口高度、空間、時間及重點源所占比例等方面，分析了常州市工業大氣污染物的分布特征。結果顯示：常州市工業PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3、VOCs排放量分別為3.089、1.348、0.695、5.380、7.077、14.459、0.030、0.848萬t；鋼鐵、水泥、熱電、金屬制品、化工是常州市大氣污染物產生的主要行業；高架源、中架源、低架源排放比例依次增加；11.5%的企業占據了全市排放量的86%以上；SO2等污染物各月排放量基本穩定， PM2.5等上半年排放量波動較大；市區企業的集中排放在不利氣象條件下易造成大氣污染。

大氣污染物；排放特征；工業；常州

工業企業是一個地區污染物排放的主要行業，控制工業污染是改善地區環境質量的關鍵。我國環保制度對工業企業的管理包括總量控制、排污申報、環境統計和污染源普查等，對大氣污染物主要針對SO2、NOx和煙(粉)塵。實際上，大氣污染物種類眾多，來源廣泛。對于目前造成空氣污染的主要污染物PM2.5來說，既有一次排放的顆粒物(煙粉塵)，又有SO2、NOx、NH3、CO、VOCs等污染物在大氣中發生復雜光化學反應生成的二次顆粒物[1-2]。北京、上海、天津、南京、石家莊等城市PM2.5源解析結果表明，燃煤和工業排放占本地PM2.5來源的40.5%～53.7%。因此，了解工業大氣污染物排放特征，是控制大氣污染、改善空氣質量的基礎性工作。

常州市地處蘇南中部經濟發達區，其工業發展模式具有典型的蘇南經濟特征。本文采用現場實測、在線儀(CEMS)實測、模型、排放因子、物料平衡、經驗估算、工業污染源產排污系數等方法，對工業生產中的有組織排放、無組織排放、儲罐、堆場、廢水處理等環節的大氣污染物排放量進行核算，獲得了2011年常州市工業企業PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、VOCs、CO、NH3等8種大氣污染物的排放總量，并分析了排放特征，提出了對策建議，以期為蘇南地區大氣污染控制提供支持。

1 實驗部分

1.1 研究區域概況

常州地處長江之南、太湖之濱、上海和南京的中間地帶，下轄天寧、鐘樓、戚墅堰、新北、武進5個區和金壇、溧陽2個縣級市，東經119°08′～120°12′，北緯31°09′～32°04′，面積4 372 km2。工業以鋼鐵、化工、機械、水泥、熱電、紡織、電子為主導，是典型的蘇南經濟發達城市。

1.2 生產情況調查

由于以往的大氣管理僅針對SO2、NOx和煙(粉)塵3項指標，NH3、VOCs等污染物統計數據較少，因此，調查范圍確定時，在污染源普查和環境統計企業名單的基礎上，篩選出有SO2、NOx、煙(粉)塵排放的企業，再根據產品、原料、工藝等信息，補充排放廢氣中含NH3、VOCs的企業，最后經轄市(區)環保局補充和核實，確定調查范圍。編制調查表后，由環保專業人員通過集中培訓或深入企業現場指導企業完成調查表的填寫。調查內容包括主要產品、原材料及能源消耗情況、鍋爐、爐窯情況、排放口污染物排放情況、大氣污染物治理設施情況、有機溶劑原料及有機溶劑使用信息、儲罐信息、堆場信息、污水處理情況等。企業調查表填好后，經轄市(區)和常州市環保局進行審核，市環保局在審核過程中實地走訪和電話咨詢部分企業。最終完成調查的企業共689家，涉及鋼鐵冶金、紡織印染、化工、熱電、水泥、金屬制品等22個行業(表1)。

表1 完成調查的工業行業分布情況

1.3 定量方法

有組織廢氣排放：電廠、供熱等大型鍋爐PM、SO2、NOx采用了8家25臺套煙氣在線(CEMS)數據；353個有組織排放口PM、SO2、NOx、VOCS、CO、NH3的排放量選用市監測中心的實測數據；其余有組織排放口及其他項目，在查詢AP-42和相關文獻后[3-13]，選取鋼鐵、水泥、電廠鍋爐、一般鍋爐、紡織、電子、機械等36家代表性企業進行實地監測，取得了本地化驗證后的行業排放因子，其中PM10、PM2.5使用武漢某企業生產的PM10/PM2.5細顆粒物采樣槍，用等速采樣方法進行現場實測。

無組織排放：儲罐VOCs排放采用了AP-42中的相關模型；企業堆場顆粒物排放在結合氣象資料的基礎上選用了文獻的排放因子[14-21]；窯爐和一般鍋爐PM、SO2、NOx、CO的無組織排放采用物料平衡估算；鋼鐵、水泥行業的PM無組織排放選用工業污染源產排污系數；污水處理設施NH3、VOCs的無組織排放，通過實地監測2家加蓋密封的工業污水處理廠廢氣治理設施的進出口濃度，獲得有(無)處理設施的排放因子；一般化工、制藥等行業VOCs、 NH3的無組織排放采用物料平衡估算；較小企業、無法用上述方法計算的無組織排放量，根據企業管理水平，以該企業有組織排放量的1～4倍進行經驗估算。其中， PM10、PM2.5的排放，通過實地監測36家代表企業中的無組織PM、PM10、PM2.5濃度，由行業PM10/PM和PM2.5/PM系數折算得到。

2 結果與討論

2.1 排放總量

2011年常州市工業大氣污染物PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3、VOCs排放總量分別為3.089、1.348、0.695、5.380、7.077、14.459、0.030、0.848萬t，居于前3位的是CO、NOx和SO2，NH3的排放量相對較小，比其他污染物低1～2個數量級。對于環保管理的3項污染物，煙(粉)塵已經遠遠低于SO2和NOx。另外，CO和NOx能夠參與大氣光化學反應，增強大氣化學活性，是大氣中O3和PM2.5二次顆粒物的前體污染物，而煙氣脫硝才剛剛開始，CO還沒有列入環保管理內容，這些都需引起足夠的重視。

2.2 行業分布

圖1為常州市工業大氣污染物行業排放比例情況。2011年，常州市顆粒物(PM、PM10、PM2.5)和NOx主要排放行業為鋼鐵、水泥和熱電企業，分別占排放總量的85.4%、86.4%、88.1%和92.6%；SO2主要來自鋼鐵、熱電和金屬制品行業，占總量的86.8%；CO來自鋼鐵、金屬制品、熱電行業，占95.5%；NH3來自化工、制藥、污水廠，占91.5%；VOCs主要來源相對分散，主要為化工、金屬制品、鋼鐵、紡織印染、儲運、熱電、造紙及紙品、涂料油漆等8類行業，占總量的86.9%。值得注意的是，金屬制品表面噴涂和紙品包裝面印刷排放的VOCs不容忽視。從這8類污染物的排放比例看，鋼鐵、水泥、熱電、金屬制品、化工是常州市大氣污染物產生的主要行業，這些行業8類大氣污染物的排放量總和達0.9～2.1萬t。

圖1 常州市工業大氣污染物各行業排放比例示意圖

2.3 垂直高度分布

將工業企業排放口高度分為小于15 m、15～30 m、30～50 m、50～100 m、大于100 m 5個等級，統計各個高度污染物的排放比例發現(表2)，常州市工業排放口中，顆粒物(PM、PM10、PM2.5)、SO2排放比例較大的依次為15～30 m、50～100 m和大于100 m的3個高度，NOx排放比例較大的依次為大于100 m、15～30 m、50～100 m 3個高度，CO、NH3、VOCs排放主要集中在15～100 m的高度，總體上，15～30 m高度(低架源)污染物的排放比例最高，其次是50～100 m(中架源)，再次是大于100 m的高度(高架源)。分析常州工業企業排放口高度分布，熱電廠燃煤鍋爐的排放口高度一般要大于100 m，鋼鐵、水泥企業的主要廢氣排放口高度為30～100 m，化工、機械、制藥企業為15～50 m，有些企業的排放口甚至多達十幾個，高度相差也較大。因此工業污染源大氣污染控制的重點依次是低架源、中架源和高架源，特別是鋼鐵、水泥、機械、化工行業的低架源和中架源。

2.4 空間分布

將常州市各個企業的大氣污染物排放量根據經緯度標示在圖上，結果見圖2。在7個轄市(區)中，企業數量方面，市區企業較多，溧陽市和金壇市企業數量相對較少。排放比例方面，顆粒物(PM、PM10、PM2.5)溧陽市排放比例最高，武進區其次；SO2、NOx、CO，武進區排放比例最高，溧陽其次，新北區NOx的排放比例為第3位；武進區NH3的排放比例最高；新北區、武進區、鐘樓區VOCs排放比例依次降低。對空氣質量的影響，溧陽市顆粒物排放量較大的是水泥企業，分布在農村和遠郊地區，對城區空氣質量的影響較小，而武進、新北區的鋼鐵、熱電、化工、機械等企業分布在市區中間，這些企業大氣污染物的集中排放，使得不利氣象條件下極易發生大氣污染。

表2 常州市工業不同高度排放口大氣污染物分擔率 %

圖2 常州市工業大氣污染物空間分布情況

2.5 時間分布

圖3為2011年常州市工業大氣污染物排放月度變化情況，可以看出，顆粒物(PM、PM10、PM2.5)和NOx的排放規律類似，均表現出上半年波動較大、下半年小幅增加的特征，這與水泥行業的生產有關；除受春節影響外，SO2、CO、VOCs各月排放量基本穩定；NH3表現出6—9月排放量較大、其余時間波動變化的規律。

2.6 重點源排放量所占比例

根據各企業不同大氣污染物的排放量，計算前30名企業(NH3為前15名)排放量之和，除VOCs占全市排放總量66.6%以外，PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3污染物的比例分別為86.5%、88.0%、89.8%、91.2%、93.6%、96.0%、94.4%，即極少數企業占據了全市排放量的極大部分，這些企業稱其為重點源[22]。常州市8類大氣污染物重點源共79家，占調查企業總數的11.5%，這也為常州市大氣污染控制和管理縮小了范圍。

3 結論

1) 通過現場調查工業企業的生產情況，采用現場實測、在線實測、模型、排放因子、排污系數、估算等方法，獲得了常州市工業企業8類大氣污染物的排放總量。2011年常州市工業企業PM、PM10、PM2.5、SO2、NOx、CO、NH3、VOCs排放總量分別為3.089、1.348、0.695、5.380、7.077、14.459、0.030、0.848萬t。CO、NOx排放量較大，能增強大氣化學活性，易造成大氣二次污染，應該引起足夠重視。

2) 鋼鐵、水泥、熱電、金屬制品、化工是常州市大氣污染物產生的主要行業；高架源、中架源、低架源排放比例依次增加；11.5%的企業占據了常州市除VOCs以外7類大氣污染物排放量的86%以上，這些都為常州市大氣污染控制和管理提供了技術依據。

3) 企業的生產情況和地理位置決定了常州市工業大氣污染物的空間和時間特征。時間上，SO2、CO、VOCs各月的排放量基本穩定，PM、PM10、PM2.5、NOx2011年上半年排放量波動較大，NH36—9月排放量較大；空間上，溧陽市、武進區、新北區的排放量相對較大，由于溧陽市的水泥企業遠離城區，武進、新北企業的集中排放，在不利氣象條件下市區極易發生大氣污染。

該研究首次獲得了常州市工業企業8類大氣污染物的排放總量，由于一些污染物無組織排放采用經驗估算、VOCs排放模型沒有驗證以及調查范圍的局限等原因，使得結果存在一定的不確定性。建議加強研究，盡早建立一套廢氣PM10、PM2.5標準監測方法和無組織排放、VOCs排放總量核算方法；建立污染源數據的定期更新機制，拓展調查范圍，加強排放因子的本地化研究，不斷提高結果的準確度；將這8類污染物列入大氣環境管理目標，納入項目審批、排污許可、環境統計、總量控制等日常環境管理環節，以提高其在大氣污染控制中的作用。

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Study on the Emission Characteristics of Industrial Air Pollutants in Changzhou City

CHENG Zhong

Changzhou Environmental Monitoring Centre, Changzhou 213001, China

By investigating the production situation of enterprises and using the methods of field measurement, model and emission factor, discharge amount of atmospheric pollutants in Changzhou city was obtained. The distribution characteristics of industrial air pollutants in Changzhou were analyzed from the aspects of the industry, the height of the discharge port, the space, time and proportion of key sources. Results show, the emissions of industrial PM, PM10, PM2.5, SO2, NOx, CO, NH3, VOCs in Changzhou were 3.089, 1.348, 0.695, 5.380, 7.077, 14.459, 0.030 and 0.848 million tons respectively. Iron and steel, cement, thermoelectricity, metal products and chemical industry are the main industries of air pollutants in Changzhou City. The ratio of elevated source, middle source and low source emissions are increased in turn. 11.5% of enterprises accounted for more than 86% of the city′s emissions. Emissions of SO2and other pollutants are steady in month while the number of PM2.5and other pollutantsfluctuate in the first half of year. The centralized discharge of urban enterprises is prone to air pollution in adverse weather conditions.

air pollutant; emission characteristics; industry; Changzhou

2016-01-22;

2016-04-30

江蘇省第四期“333”工程科研資助立項項目(BRA2013060)

程 鐘(1967-)，男，江蘇淮安人，學士，高級工程師。

X823；X51

A

1002-6002(2016)04- 0079- 05

10.19316/j.issn.1002-6002.2016.04.15