西安市氮氧化物排放治理狀況研究及減排建議

張星 楊萬(wàn)精

（1 西安市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院 陜西西安 710061 2 西安市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站 陜西西安 710061）

人類活動(dòng)產(chǎn)生的NOX主要來(lái)自于火力發(fā)電、機(jī)動(dòng)車尾氣、各類窯爐，其次是硝酸、炸藥生產(chǎn)及硝化、金屬表面處理等過程。大氣中NOX不但直接影響二氧化氮（NO2）濃度，還會(huì)與排放到大氣中的碳?xì)浠衔镌谧贤饩€作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧，是臭氧（O3）的重要前體物［1］。根據(jù)2015—2019 年西安市環(huán)境狀況公報(bào)［2］，全市NO2年平均濃度均超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，O3污染亦有加重趨勢(shì)，二者都與大量排入大氣的NOX有密切關(guān)系。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，加之近10 年來(lái)的固定源NOX排放治理及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，西安市NOX污染的主要來(lái)源已發(fā)生改變，因此應(yīng)重新審視西安市的NOX排放治理狀況。結(jié)合實(shí)際、因地制宜制定NOX減排措施，才能取得好的治理成效。本文基于西安市第二次全國(guó)污染源普查結(jié)果，對(duì)西安市NOX排放水平、排放結(jié)構(gòu)、行業(yè)分布進(jìn)行分析，結(jié)合本地實(shí)際，對(duì)NOX的減排工作提出措施建議，以期對(duì)西安市的NOX排放控制及環(huán)境空氣質(zhì)量改善有所借鑒。

1 西安市NOX 排放現(xiàn)狀

根據(jù) 《第二次全國(guó)污染源普查技術(shù)規(guī)定》（國(guó)污普〔2018〕16 號(hào)），以及 《陜西省第二次全國(guó)污染源普查清查技術(shù)規(guī)定》（陜污普發(fā) 〔2018〕5 號(hào)），本次NOX排放情況普查范圍為工業(yè)源、生活源、集中式治理設(shè)施、移動(dòng)源，普查時(shí)段為2017 年。

1.1 各類源NOX 排放占比

根據(jù)西安市第二次全國(guó)污染源普查結(jié)果，2017 年全市NOX排放總量為8.46 萬(wàn)t，其中移動(dòng)源排放7.39 萬(wàn)t，占比87.35%；工業(yè)源排放0.63 萬(wàn)t，占比7.45%；生活源排放0.41 萬(wàn)t，占比4.85%；集中式污染治理設(shè)施排放0.03 萬(wàn)t，占比0.35%；由此可知目前西安市NOX排放主要來(lái)自于移動(dòng)源，見圖1。

圖1 2017 年西安市各類源NOX 排放占比

1.2 移動(dòng)源排放結(jié)構(gòu)分析

本次普查移動(dòng)源包含機(jī)動(dòng)車和非道路移動(dòng)源兩大類，其中，非道路移動(dòng)源包括飛機(jī)、船舶、鐵路內(nèi)燃機(jī)車和工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械。根據(jù)西安市本地實(shí)際，西安市移動(dòng)源普查范圍為機(jī)動(dòng)車和非道路移動(dòng)源中的飛機(jī)、工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械。

2017 年西安市移動(dòng)源NOX排放量7.39 萬(wàn)t，其中機(jī)動(dòng)車NOX排放量4.32 萬(wàn)t，占移動(dòng)源NOX排放總量的58.46%，占整個(gè)西安市NOX排放總量的51.06%。非道路移動(dòng)源排放3.07 萬(wàn)t，其中NOX排放量排在第一位的是工程機(jī)械，排放量為2.36 萬(wàn)t，占非道路移動(dòng)源排放量的76.87%，占移動(dòng)源NOX排放總量的31.94%。

1.3 工業(yè)源NOX 排放結(jié)構(gòu)分析

西安市NOX排放量占第二位的為工業(yè)源。根據(jù)普查數(shù)據(jù)結(jié)果，西安市NOX排放量前三的行業(yè)分別為電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，排放量為0.39 萬(wàn)t，占工業(yè)源排放NOX總量的61.90%；非金屬礦物制品業(yè)，排放量為0.11 萬(wàn)t，占工業(yè)源排放NOX總量的17.46%；農(nóng)副食品加工業(yè)，排放量為0.06 萬(wàn)t，占工業(yè)源排放NOX總量的9.5%，這3 個(gè)行業(yè)NOX排放總量占工業(yè)源NOX總排放量的88.86%。

2 西安市已采取的NOX 減排措施及存在問題

2017 年西安市NOX平均排放強(qiáng)度為8.38 t/km2，全國(guó)NOX平均排放強(qiáng)度為1.86 t/km2［3］，陜西省NOX平均排放強(qiáng)度為2.25 t/km2［4］，西安市的NOX平均排放強(qiáng)度為全國(guó)的4.5 倍，為陜西省NOX平均排放強(qiáng)度的3.72 倍。由此可見，西安市NOX排放強(qiáng)度較高，NOX減排任務(wù)較重。

自“十二五”以來(lái)，西安市采取了煤改氣、煤改電、脫硫脫硝、散亂污染治理、低氮燃燒等一系列大氣污染物減排措施，但是大氣中NO2濃度依然超過（GB 3095—2012）中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，治理成效不如二氧化硫（SO2）。根據(jù)王葉琳等［5］的研究，2010—2018 年，SO2濃度顯著降低，已不再是整個(gè)西安地區(qū)的主要大氣污染物。而NO2污染呈加重趨勢(shì)，O3污染日趨嚴(yán)重，此情況從西安市近幾年的環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)亦可以反映出來(lái)。出現(xiàn)此種情況主要有以下3 點(diǎn)原因。

（1）相對(duì)于SO2減排工作，NOX減排工作起步較晚。SO2減排工作“十一五”期間已開展，NOX減排工作“十二五”期間才開始。采用清潔能源替代傳統(tǒng)能源是大氣污染防治的重要措施，其中煤改氣應(yīng)用較為普遍。根據(jù)姚芝茂等［6］的研究，天然氣作為鍋爐燃料與煤相比，其燃燒過程產(chǎn)生的SO2、顆粒物等顯著降低，NOX排放量雖有所降低，但仍在同一個(gè)數(shù)量級(jí)上。加之以往采取的NOX減排措施大多是針對(duì)工業(yè)源等固定源，針對(duì)其他源的減排措施力度較弱，因此雖然經(jīng)過幾年的NOX減排工作，西安市的NOX污染情況并未顯著改善。

（2）移動(dòng)源是目前西安市NOX排放的主要來(lái)源，具有總量大、追溯難的特點(diǎn)。針對(duì)移動(dòng)源污染防治西安市已陸續(xù)出臺(tái)《西安市機(jī)動(dòng)車排氣污染防治條例》《西安市機(jī)動(dòng)車污染減排管理辦法》 等，《西安市機(jī)動(dòng)車和非道路移動(dòng)機(jī)械排氣污染防治條例》也于2021 年4 月1 日起實(shí)施。法律規(guī)范已從單純的機(jī)動(dòng)車污染防治轉(zhuǎn)變到機(jī)動(dòng)車和非道路移動(dòng)機(jī)械污染共管共治階段，這標(biāo)志著移動(dòng)源污染防治的一大進(jìn)步。此外，西安市還采取了淘汰黃標(biāo)車、進(jìn)行油品升級(jí)、推行新能源汽車、機(jī)動(dòng)車限行等措施，雖然采取了以上措施，但是西安市移動(dòng)源NOX排放量仍然很大，很大原因是由于機(jī)動(dòng)車保有量的高速增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010 年西安市機(jī)動(dòng)車保有量125.35 萬(wàn)臺(tái)，2017 年西安市機(jī)動(dòng)車保有量288.56 萬(wàn)臺(tái)，2017 年機(jī)動(dòng)車保有量為2010年的2.3 倍，年均增長(zhǎng)率12.67%［7］，見圖2；西安市機(jī)動(dòng)車NOX排放量最大一類的為重型貨車，占機(jī)動(dòng)車NOX排放總量的47.45%，該類車型大多使用柴油作為燃料，根據(jù)生態(tài)環(huán)境部2020 年《中國(guó)移動(dòng)源環(huán)境管理年報(bào)》柴油車NOX排放量超過汽車排放總量的80%［8］，因此下一步西安市機(jī)動(dòng)車NOX減排工作的重點(diǎn)應(yīng)在柴油車，尤其是重型柴油貨車。

圖2 2010—2017 年西安市機(jī)動(dòng)車保有量變化情況

西安市非道路移動(dòng)源中NOX排放量最大的是工程機(jī)械，西安市仍處于城市大規(guī)模建設(shè)時(shí)期。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017 年，西安市施工項(xiàng)目為5 434 個(gè)［7］，大量的施工活動(dòng)相應(yīng)需要大量的工程機(jī)械，進(jìn)而帶來(lái)了更多的污染物排放，且目前在用工程機(jī)械主要使用柴油。由工程機(jī)械帶來(lái)的NOX污染不容小覷，截止目前針對(duì)非道路移動(dòng)機(jī)械的污染物減排工作開展較少，在今后的非道路移動(dòng)機(jī)械的排污治理工作中應(yīng)著重關(guān)注工程機(jī)械。

（3）工業(yè)源NOX排放量仍較大，部分行業(yè)的NOX削減率較低。其中電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)NOX削減率為81.36%，雖然該行業(yè)削減率較高，但是由于其產(chǎn)生量大，排放量仍占據(jù)工業(yè)源各行業(yè)第一位，由2015—2019 年西安市NO2月均濃度值［9］變化趨勢(shì)（見圖3）可以看出，在西安市的供暖季（11 月至次年3 月）有明顯的峰值出現(xiàn)，說(shuō)明電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)對(duì)NOX的排放量貢獻(xiàn)仍然較大；工業(yè)源中排放量排在第二、第三位的非金屬礦物制品業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)，NOX削減率分別為52.96%、40.98%，這2 個(gè)行業(yè)中采用了低氮燃燒技術(shù)或脫硝設(shè)施的工業(yè)鍋爐僅占比36.43%，NOX削減率較低。此外汽車制造業(yè)、化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)、食品制造業(yè)等行業(yè)在西安市工業(yè)源中也屬于NOX排放量較高且削減率低的行業(yè)。

3 西安市NOX 減排措施建議

通過以上分析可以看出，按照傳統(tǒng)思路僅僅從工業(yè)企業(yè)著手實(shí)施NOX減排工作已很難實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量根本轉(zhuǎn)變，今后西安市NOX減排的主要領(lǐng)域應(yīng)為移動(dòng)源，其次為工業(yè)源中的電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)。

3.1 加大移動(dòng)源NOX 減排力度

移動(dòng)源的環(huán)境管理起步較晚，盡管已陸續(xù)出臺(tái)部分機(jī)動(dòng)車污染防治相關(guān)政策法規(guī)，但是相對(duì)固定源污染治理力度較弱，加之快速增長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車保有量，因此污染防治效果并不顯著。因此，面對(duì)日益凸顯的移動(dòng)源NOX污染應(yīng)采取以下措施：①對(duì)目前已經(jīng)實(shí)施的各項(xiàng)機(jī)動(dòng)車減排措施進(jìn)行效果評(píng)估，細(xì)分每種措施對(duì)各種污染物的減排效果，淘汰無(wú)效措施，保留并優(yōu)化有效措施。②完善公共交通體系，加快城市軌道交通建設(shè)，進(jìn)一步提高公共交通運(yùn)能和效率，鼓勵(lì)倡導(dǎo)綠色出行。③加大購(gòu)置新能源汽車優(yōu)惠政策，全市新增公交、出租等應(yīng)采用新能源車輛。加快充電樁等配套設(shè)施建設(shè)。④淘汰老舊車輛，全面實(shí)施國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，探索采取經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償、自愿淘汰方式，鼓勵(lì)國(guó)三排放標(biāo)準(zhǔn)非營(yíng)運(yùn)柴油車和國(guó)二及以下排放標(biāo)準(zhǔn)汽油車提前淘汰。⑤對(duì)重型柴油貨車開展摸底調(diào)查，建立清單，對(duì)重點(diǎn)用車大戶加強(qiáng)監(jiān)管，建立重型柴油貨車污染防治責(zé)任制，將重點(diǎn)用車大戶納入重污染天氣應(yīng)急減排體系。⑥科學(xué)規(guī)劃道路，出臺(tái)措施，疏解交通擁堵，引導(dǎo)過境西安車輛尤其是貨運(yùn)車輛避讓西安市區(qū)，減少過境車輛的NOX貢獻(xiàn)率。⑦鼓勵(lì)機(jī)動(dòng)車尾氣排放高效脫硝裝置研究，從源頭上減少NOX排放。⑧非道路移動(dòng)機(jī)械種類繁多，應(yīng)用廣泛，目前還存在著底數(shù)不清，污染防治技術(shù)水平較低等問題，因此對(duì)于非道路移動(dòng)機(jī)械應(yīng)積極開展摸底調(diào)查，建立申報(bào)登記制度，未進(jìn)行申報(bào)登記和不符合標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械嚴(yán)禁使用；完善已劃定的禁止高排放非道路移動(dòng)機(jī)械使用區(qū)域，根據(jù)已劃定區(qū)域嚴(yán)格監(jiān)管；出臺(tái)政策措施淘汰不能達(dá)標(biāo)排放的老舊非道路移動(dòng)機(jī)械；以定期檢測(cè)和不定期抽查方式對(duì)非道路移動(dòng)機(jī)械排放污染物進(jìn)行監(jiān)管。⑨提高移動(dòng)源排放監(jiān)管科技水平，相比于固定源，移動(dòng)源數(shù)量大，追溯難，依靠人力難以實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管，必須將移動(dòng)源的監(jiān)管科技化、智能化，將重型柴油車遠(yuǎn)程在線監(jiān)控、黑煙車電子抓拍、遙感監(jiān)測(cè)等技術(shù)廣泛應(yīng)用到移動(dòng)源的監(jiān)管工作中。

3.2 工業(yè)源NOX 精準(zhǔn)減排

“十二五”以來(lái)，西安市已采取了較為系統(tǒng)有效的工業(yè)源NOX減排措施，下一步工業(yè)源NOX治理工作應(yīng)充分利用第二次全國(guó)污染源普查結(jié)果，更加精準(zhǔn)有針對(duì)性的采取減排措施：①對(duì)于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，完成超低排放或低氮燃燒改造已無(wú)進(jìn)一步減排空間的企業(yè)，加強(qiáng)監(jiān)督檢查，確保脫硝設(shè)施運(yùn)行效果，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。②電力、熱力生產(chǎn)企業(yè)繼續(xù)實(shí)施燃煤鍋爐超低排放改造和燃?xì)忮仩t的低氮燃燒技術(shù)改造。③重點(diǎn)對(duì)非金屬礦物制品業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)增大低氮燃燒技術(shù)和脫硝設(shè)施覆蓋率，對(duì)非金屬礦物制品企業(yè)中的工業(yè)爐窯進(jìn)行綜合整治，減少NOX排放。④根據(jù)第二次全國(guó)污染源普查結(jié)果，加快汽車制造業(yè)、化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)、食品制造業(yè)等NOX排放量較大且去除率較低的行業(yè)的脫硝設(shè)施建設(shè)或低氮燃燒技術(shù)改造，并對(duì)采取的工藝給出合理建議。⑤結(jié)合本地實(shí)際，探索研究制定適用工業(yè)鍋爐、非工業(yè)鍋爐、工業(yè)爐窯更嚴(yán)格的NOX排放標(biāo)準(zhǔn)。