金口河區空氣中PM2.5和PM10的變化趨勢及防治措施

陳自然，廖周萍

（四川職業技術學院 建筑與環境工程系，四川 遂寧 629000）

從科學的角度來講，大氣顆粒物可分為三種，將粒徑≤100微米的所有顆粒物稱為總懸浮顆粒物（TSP）；粒徑≤10微米的顆粒物通稱為可吸入顆粒物，又稱PM10；粒徑≤2.5微米的顆粒物通稱為細顆粒物，又稱PM2.5[1-2]。PM2.5和PM10在大氣中的含量雖然較少，但對人體和環境的危害是非常巨大的[3]。PM2.5和PM10懸浮在大氣中，會導致大氣能見度降低，影響交通安全；也會反射太陽光，導致高層大氣溫度升高，地表的溫度降低，影響空氣的對流；另外，還會影響人體的身體健康，損害人體的呼吸系統，誘發哮喘病、引發心臟病、肺病、呼吸道疾病，降低肺功能等[4-5]。所以，加大對大氣中的PM2.5和PM10含量的監測力度，對控制大氣顆粒物污染具有指導意義。

金口河是四川省的“三州一市”（即甘孜州、阿壩州、涼山州和樂山市）的45個深度貧困縣之一，該縣地處四川盆地邊緣，地勢地質構造復雜，斷層交錯。地理坐標介于東經102°50′24″至103°10′24″，北緯29°0′24″至29°0′26″之間。地貌以山地為主，占全區總面積的90%以上。境內崇山峻嶺，崗巒起伏，相對高差較大。全區氣候受印度洋暖流和東南季風的控制，基本上屬于中亞熱帶季風類型，全年四季分明，殘冬持續較久，春季回溫較遲，冬春季少雨，造成常年性的冬干春旱現象。社會經濟發展水平長期滯后，為了發展經濟，在加快工業化以及城市建設步伐同時，新增了金洋康寧、川輝、鑫河等工業硅生產企業。其主要能源是煤炭燃燒，因而，近年來，空氣質量較差。通過對近幾年PM2.5和PM10的監測數據統計分析，以獲取PM2.5和PM10的變化趨勢，為進一步提出防止措施以及處理方法提供依據。

1 點位布設

根據《環境監測技術規范》以及金口河區大氣環境監測實際需要，金口河區環境空氣質量監測共設1個監測點位，采用自動監測系統。表1為監測點位布設情況。

表1 金口河區二氧化硫環境空氣監測點位布設情況表

2 固體顆粒物貢獻較大的新增企業

2017年～2019年，表2為金口河區對大氣中固體顆粒物貢獻較大的新增企業。表2同時列出了2017年～2019年各新增企業主要原輔料及產品工業硅年產量。由表2可知，主要原輔料年消耗量與產品工業硅年產量較大的是鑫河電力和金洋康寧。

表2 2017～2019年主要原輔料及產品工業硅年產量/T

圖1 2017年～2019年固體顆粒物年產生量與年排放量

3 固體顆粒物年產生量與年排放量

表3列出了2017年～2019年，固體顆粒物年產生量與年排放量，圖1給出了變化趨勢。由表3和圖1可知，固體顆粒物年產生量與年排放量最大的企業為鑫河電力，這主要源于，在所有企業中，其主要原輔料年消耗量與產品工業硅年產量最大。年排放量顯著低于年產生量，表明企業對廢氣中的固體顆粒物治理力度較大。

表3 2017～2019年固體顆粒物年產生量與年排放量/T

4 新增企業工業窯爐與廢氣治理設施數量

表4列出了2017年～2019年，三個新增企業每年在生產過程中，工業窯爐與廢氣治理設施運行數量。由表中數據知，2018年，各企業生產量達到了最高，尤其是鑫河電力公司在2018年有10座工業窯爐運行。

表4 新增企業工業窯爐與廢氣治理設施數

5 新增企業廢氣處理能力

2017年～2019年三個新增企業廢氣處理能力見表5，由表可知，隨著國家環保政策的大力實施，各生產企業節能減排措施的落實，廢氣處理能力逐年增強。

表5 新增企業廢氣處理能力/(m3/h)

6 金口河區PM2.5季度監測結果

2018年1月～2020年9月金口河區PM2.5季度監測結果見表6，變化趨勢見圖2。由表6數據及圖2變化趨勢看出，金口河區監測結果，PM2.5一、四季度明顯高于二、三季度。

表6金口河區PM2.5季度監測結果(μg/m3)

7 金口河區可吸入顆粒物（PM10）季度監測結果

2018年1月～2020年9月金口河區PM10季度監測結果見表7，變化趨勢見圖3。由表7數據及圖3變化趨勢看出，可吸入顆粒物（PM10）一、四季度明顯高于二、三季度。

圖2 2018年1月～2020年9月金口河區PM2.5季度變化趨勢

表7 金口河區可吸入顆粒物（PM10）季度監測結果(μg/m3)

圖3 金口河區可吸入顆粒物（PM10）季度變化趨勢

8 固體顆粒物除塵設備

企業在生產過程中產生的固體顆粒物主要是由工業窯爐煅燒、礦熱爐冶煉、原輔料和工業硅破碎等生產過程產生，目前主要采用袋式除塵器對礦熱爐煙囪煙氣和出料口煙氣進行收集處理，經布袋除塵器處理后的廢氣進入脫硫塔講行脫硫處理。表8列出了新增3家工業硅生產企業廢氣中固體顆粒物除塵設備。由表8可知，新增3家工業的均采用袋式與旋風聯合除塵方法，因而固體顆粒物年排放量較低，與圖1的變化趨勢相吻合。

表8 各企業主要產品與除塵設備

9 結果分析

9.1 季節性變化

由表6、表7、圖2及圖3可知，金口河區PM2.5和PM10的濃度隨著季節變化明顯，冬春兩季PM2.5和PM10的濃度均高于夏秋兩季。這主要源于金口河區地處南方，四季分明，殘冬持續較久，春季回溫較遲，冬春季少雨，造成常年性的冬干春旱現象，所以冬、春兩季熱力對流較弱，氣流下沉，造成了大氣層結穩定，容易在低空形成逆溫層，不利于PM2.5和PM10的擴散。夏、秋兩季氣壓較低，夏季降雨集中，且多大到暴雨、大風天氣較多，而秋季多綿雨，有利于PM2.5和PM10的沉降和擴散。另外，冬季除企業生產外，山區居民采用燃煤取暖，排放到大氣中固體顆粒物對PM2.5和PM10也有較大貢獻。

9.2 年度變化

金口河區的化工企業積極響應《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》，在最近兩年，對原有的除塵設備進行了升級改造，固體顆粒物排放較大的四個化工企業，都在原運行的旋風除塵器每個倉室增設煙氣出口分風管，然后并入主風管；同時還增設增壓風機，讓含塵氣流快速進入脫硫與除塵裝置，提高了除塵效率。別外，加高了煙囪排放高度，讓廢氣盡可能地進入到大氣對流層較高處，利用自然條件讓廢氣在大氣中稀釋、消散，減少了對地面環境的污染。所以金口河區2018～2020年PM2.5和PM10年季度值都有所下降，如圖2及圖3所示。

9.3 地形地貌

“兩山夾一河”的金口河四周都被高山環繞,形成一個凹形地勢，四個化工企業所排放的廢氣無法向外擴散，冬春兩季溫度比較低，又少雨，所以冬春兩季PM2.5和PM10的濃度比較高。

10 防治措施與策略

10.1 減少化石燃料的使用

城區的餐館、化工企業等用煤大戶，盡可能使用清潔能源，如使用天燃氣或者使用電來代替燃煤，金口區水資源比較豐富，近幾年也增建了水電企業，能保障電能的使用，且能源成本也會下降，如將煤碳冶煉改為電爐冶煉。

10.2 做好城區的規劃與管理

首先，城區比較密集的地方，進行建筑施工的現場，采取封閉式管理，減少揚塵的污染。然后，交通要道一些大面積裸露的地面，可以增加地面的灑水頻率和清掃頻率。最后，搞好城市的綠化。做好城市綠化工作，加強生態綠化建設，保護好原有的生態面貌，在此基礎上不斷進行升級改造。

10.3 改進企業生產工藝

新增的化工企業都是生產工業硅，生產原料都含有石油焦和精煤，產物在破碎過程中都會產生大量顆粒物，盡管企業都有旋風除塵設備，并進行了的升級改進，能捕捉到100%的煙氣，除塵效率也可達到89%。但是企業的生產工藝比較落后，一些散煙卻無法進行除塵，所以還需進一步改進企業生產工藝，提高除塵效率。

10.3.1 改進生產工藝

企業生產原料在燃燒過程中，為了讓原料燃燒充分，會進行攪拌，攪拌過程中會產生大量的粉塵，除塵器無法捕捉，空間也不密閉。生產工程可以改為全密閉生產，提高粉塵的處理效率，減少PM2.5和PM10的排放。

10.3.2 定期檢查企業的設備

定期檢查除塵設備的密閉性，生產設備、排放廢氣設備不合格要及時進行更換，要達到排放要求。

11 結語

PM2.5和PM10濃度變化主要與季節、地形地貌和化工企業的生產工藝有關。在冬春兩季PM2.5和PM10濃度比夏秋兩季高，這主要源于冬春兩季晴冷雨少，熱力對流較弱，氣流下沉，易造成大氣層結穩定，在低空形成逆溫層，不利于顆粒物的擴散。金口河區又是凹形地勢，四周都是高山，容易出現下沉逆溫，廢氣無法向外擴散，所以改進化工企業的生產工藝非常重要。

隨著金口河區的社會經濟的不斷發展，工業化以及城市建設步伐不斷加快，為了有效控制PM2.5和PM10的濃度的上升趨勢。只有繼續扎實、有效的推進節能減排，調整好產業結構和能源結構，做好化工企業的生產工藝和處理工藝的改進，不斷開發和推進新型能源使用，督促鼓勵企業采用潔凈煤技術，同時采用先進的除塵設備，實現除塵設施運營效率的最大化，達到生產與管理減排，這樣才能有效控制大氣中PM2.5和PM10的濃度，從而保障人們的身心健康，推動社會的可持續發展。