PM2.5的來源及污染控制對策

劉 超

（濟寧市生態環境局，山東 濟寧 272000）

1 引言

PM2.5于2012年就已納入我國環境空氣評價體系。該物質化學成分復雜，有一次生成，也有二次化學合成，容易融合多種有毒有害物質，且粒徑小，質量小。其特點是：一可以在大氣中漂浮更長時間，且能漂浮至更遠的距離；二是因粒徑小，呼吸道部位的細胞基本無法阻擋，因此，其可以直接穿過肺泡進入人體肺部及血液，影響人們的呼吸，并帶來其他病毒危害。基于此，無論從大氣環境保護，還是人類健康安全的角度出發，對PM2.5的認識、解析和研究越來越深入。目前，由于其受到污染源排放和氣象條件的共同作用，已成為城市大氣環境質量評價和研究的重點內容。本文通過研究PM2.5的危害、主要來源，并以濟寧為典型城市進行分析，在此基礎上指出PM2.5治理的方向，這對于PM2.5的溯源分析、以及應對主要行業的污染治理具有重要意義。

2 PM2.5的定義及影響

2.1 PM2.5的定義

PM2.5在空氣動力學中是指大氣中直徑小于或等于2.5mm的顆粒物，也稱為可吸入顆粒物，其直徑還不到人頭發絲粗細的1/20。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，富含大量的有毒、有害物質，且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因此，對人們的身體健康和大氣環境質量的影響更大。2013年2月，全國科學技術名詞審定委員會將PM2.5的中文名稱命名為細顆粒物。

2.2 PM2.5的影響

眾所周知，大氣環境能見度與光的強度、穿透力有直接關系。而當大氣中存在的各種懸浮物，在光線穿過時會吸收或散射，從而使光的強度和穿透力降低，導致能見度降低，產生陰“霾”天氣[1]。由于PM2.5粒徑極小，呼吸道部位細胞基本無法阻擋，其可以直接穿過人體的肺泡進入肺部，直接帶來呼吸系統疾病，如咳嗽、哮喘等。同時，還可以通過毛細血管進入血液，直接引起血液凝血問題，進而嚴重影響人體健康[2]。

3 PM2.5的來源分析

根據目前對PM2.5的認識，其來源可分為自然源和人為源。其中，自然源包括風揚塵土、火山灰、森林火災等；而人為源主要包括一次顆粒物和二次顆粒物。一次顆粒物是由燃煤煙塵、工業粉塵、機動車排氣、建筑及道路揚塵等污染源直接排放的；二次顆粒物是由排放到大氣中的硫氧化物、氮氧化物、氨、揮發性有機物等通過復雜的化學反應而產生的。因此，本文對PM2.5的人為源中一次來源進行了剖析，旨在分析可控制的來源及特征，并依次提出了有針對性的控制策略。

在人為源一次顆粒物的來源中，尤其以工業源和移動源兩個源頭最為關鍵，占比較大。其中，工業源又主要包括化石燃料源污染和工藝工業污染兩種。化石燃料源污染主要包括電力和熱力生產、以及供應業、制造業和民用源產生的污染。而工藝工業污染則是工藝過程源，主要是指在工業生產和加工過程中，工業原料在進行物理和化學轉化時產生的污染。移動源主要包括道路源和非道路移動源，道路源主要指以汽柴油為主要動力燃料、由發動機牽引經常上路的車輛；而非道路移動源主要是指工地或企業內部運輸使用的鏟車、挖掘機，農業使用的拖拉機，船舶和飛機也屬于非道路移動機械范疇。

以山東濟寧為例，其東北部的泰沂山區南麓地形以平原洼地為主，地勢東高西低，地貌較為復雜，使得抵達濟寧的東北方向的風速普遍減小，有利于污染物的累積和停留。另外，濟寧產業結構偏重，焦化產能全省最高，煤炭總消費量占全省的9.4%，位居全省第二。交通運輸結構也偏重，機動車數量全省排名第七，柴油貨車數量全省排名第五，非道路移動機械數量全省排名第一，因此，PM2.5控制和治理的壓力巨大。以濟寧市2016年各排放源的參數為基準，化石燃料固定燃燒源PM2.5排放量為30 477 t，其中，PM2.5又以電力和熱力供應、燃煤燃燒為主要來源；在工藝過程源，PM2.5排放量為4 160 t，主要來自建材（占比67%）和石化行業（占比18%）；移動源排放為5 455 t，其中道路源排放為3 988 t，非道路源（非道路移動機械污染源）排放為1 467 t；非道路移動源全年排放PM2.51 467 t，其中，拖拉機是非道路移動源最主要的排放源，PM2.5貢獻比高達41%，聯合收割機的占比也不小，這主要是因為濟寧市是農業大市，拖拉機的保有量和使用量較大。

4 PM2.5的控制對策

4.1 加強源頭控制

4.1.1 嚴格環境準入

從以上PM2.5來源分析中可知，化石燃料污染是PM2.5重要來源，因此，如何從源頭控制重點化石燃料污染尤為重要。首先，要對一般類的新增燃煤項目說不，即新建的項目燃煤一律不允許建設自備的燃煤電站。同時，還要加大高耗能行業的升級改造力度，大力削減煤炭消費總量，以及適度壓減燃煤發電計劃。而且，還要有序推進交通運輸、工業、分散采暖等重點領域的“煤改電”“煤改氣”工程；積極發展新能源替代傳統煤炭能源；加強余能利用，提高能源利用效率；強制淘汰落后產能，主要是指在滿足當地資源環境承載力的前提下采取升級改造、異地重建的方式轉移必須保留的用煤產業產能；區域縣級及以上城市建成區原則上不得新建燃煤鍋爐，核心控制區嚴禁新建用煤項目。再者，嚴格控制新建“兩高”（高耗能、高污染）項目新增產能，即新建耗能項目必須嚴格執行節能評估審查，同時，加快對現役煤電機組節能改造；加強煤炭需求管理，從而逐步降低煤炭消費強度，扭轉對單一能源品種依賴過重的局面。

4.1.2 提高排放標準及燃油品質

一方面，針對移動源的污染源情況，在車輛或機械生產制造時就提高排放標準尤為重要。當前，我國的國六排放標準已經實施，相比于國五標準，對氮氧化物和顆粒物兩項柴油車關鍵污染物指標分別加嚴了77%和67%，并新增顆粒物粒子數量（PN）限值。由于普遍采用SCR控制系統降低NOx，并用尿素作為反應劑，為防止氨泄漏，也對NH3提出了排放限值。因此，加快國六標準車輛的實施力度，可從源頭大幅度減少PM2.5污染。另一方面，發展新能源汽車也是根治機動車污染的主要途徑。因此，要加大新能源汽車的應用推廣力度，完善充電樁等配套設施，并逐漸擴大新能源汽車應用規模。同時，加快老舊車輛的淘汰和更換，這對于PM2.5的污染控制十分重要。比如，可選取在重要的運輸節點，即物流園區、貨場等，對短途運輸或裝卸均要求使用新能源車輛，基本達到近零排放要求。并且，還要推廣應用節能和以天然氣汽車、電動汽車為主的清潔能源運輸裝備，在城市公共交通等城市內部客運以及園林、環衛、通信等行業加大新能源汽車的普及力度。再者，提高燃油的品質，這主要是因為要提高車輛的排放標準，但在針對移動源“車、油、路”監管中[3]，燃油還是極其關鍵的一個環節。且油品的硫含量、烯烴、芳烴、辛烷值等多個項目指標是否達標，會直接影響車輛尾氣排放狀況。但同時，還要對黑加油站、不合法的流動加油點等加大打擊力度，避免“黑油”流入市場。

4.2 加大過程管控

4.2.1 降低排放強度

在PM2.5的管控過程中，要加強高耗能、高排放項目的生態環境源頭防控，并逐步淘汰低端落后的產能，同時，還要加大監管強度，降低其污染程度。而對于已建設應用的化石燃料設施，要加強企業排污許可的管理，明確企業污染物排放濃度、總量控制以及其他環境管理要求，要對排放標準限值一嚴再嚴。此外，還要嚴格管控超低排放水平，特別是火電行業的提標改造和排放監管、水泥行業脫硝和除塵改造、焦化行業節能技術和提標改造及燃煤鍋（窯）爐達標治理。

針對移動源污染源，一是要開展新車環保達標監督，對新車輛的環保達標情況進行抽查；二是要加強非接觸式監測監控方式的應用，如機動車尾氣遙感監測、黑煙車電子抓拍系統，對于發現的不合格車輛，按照違章代碼6063進行處罰；三是對工業企業、工業園區、物流園區等，開展重點企業運輸車輛門禁系統的建設，并通過門禁系統識別車輛排放類型，對不達標車輛進行攔截，不允許進入廠區運輸貨物。同時，還要進一步完善重污染天氣的響應機制，可通過企業車輛進出管控，加強重污染天氣下減排企業的強管控力度，督促企業選擇排放達標的車輛或車隊，承擔企業移動源污染治理責任；四是加強執法監管，交管和環保聯動，對主要物流通道的柴油車進行抽測執法檢查，對超標排放車輛進行處罰。同時，擴大車輛高排放的控制區范圍，監督車輛升級換代；推動智能化低碳化綠色交通體系建設，并針對不同的環節需求，如運輸、裝卸搬運等，推進多種貨物運輸及管理體系的同步建設；加快推進節能環保運輸工具，積極倡導私家車等社會用車清潔化。

4.2.2 實施科技治污

當前，我國科技發展日新月異，對PM2.5復雜成因及污染影響進行科技化的監管、監控及治理尤為重要。首先，要完善監測監控網絡，可通過科技手段實時監測監控排放指標。雖然“十三五”期間，對于PM2.5的監測已在國內全面鋪開，但監測方式及對象還有待完善，如可在工業企業園區、廠界、廢氣排污口等建設PM2.5的監測及分析設備，以便于實時監測、監控排放指標。而對于在移動源車輛或機械上安裝OBD、電子標簽等監控設備，并可通過搭建“天地車人”一體化的移動源監測體系，實時監測獲取車輛排放指標；還可以在道路建設機動車遙感監測、交通道路空氣站等，實時掌握道路移動源排放水平。其次，要加強大數據的分析應用。由于PM2.5來源多、形成的機理非常復雜，所以，大氣污染防治已不是一兩個部門、單獨區域所能完成的，其流動性、復合型特征非常明顯，因此，可運用大數據、區塊鏈等先進理念和技術，建立、完善PM2.5污染防治技術體系，同時將各行業、各部門的相關基礎數據、監測數據、治理數據等進行融合分析，這對于PM2.5的控制與治理事半功倍。比如，可將針對工業企業PM2.5排放的多種監測方式（道路監測、園區專項監測、小型站、激光雷達等）進行數據融合，一是全時空、全污染要素監測覆蓋、數據打通共享；二是基于大數據分析，實現對PM2.5污染評估、預報預警及減排情景核算模擬。再比如結合移動源“天地車人”一體化信息化支撐體系，可實現區域移動源排放強度測算、管控措施評估以及空氣質量改善達標規劃等。

4.2.3 多污染物協同控制

由于PM2.5來源多、形成的機理非常復雜，如果僅對某一類的污染源進行管控，對某一個排放因子進行管控，已無法適應目前的大氣復合污染。因此，在強化一次顆粒物控制的同時，對于二次產生的機理、原理、過程等也要進行深入研究，并在相關研究的基礎上，再開展二次產生顆粒物的污染控制，以此開展多種污染源因子的協同、平衡計算和污染控制，并找到多種污染因子的平衡點、臨界點，打好組合拳，全面實現技術路線和政策措施的協調統一。另外，由于PM2.5質量輕，在大氣環境中最大的特征就是流動性強，故PM2.5在大氣中的傳輸距離遠、停留時間長，流動半徑可達400 km以上，其大氣污染已超越了單純的點源局部性污染階段。因此，針對此類污染特征的因子，除了要對本地源加強管控外，還要破除各自為戰的局面，即相關聯區域要及時共享相關污染數據、治理現狀、措施方式、應急聯動，要建立健全長效機制，實現大氣污染精準可靠有效治理，并從立法層面建立PM2.5監測、預警、應急處置的“區域聯防聯控”機制[3]。

5 結語

源頭控制對于防治PM2.5污染尤為重要，但對已運行的燃煤設施、車輛等污染源排放過程的監管也必不可少。雖然我國對PM2.5的研究工作起步較晚，但經過近10年的發展，也取得了很多經驗和成果。由于PM2.5的污染控制越來越進入深水區，特別是國家提出在“十四五”期間要大力開展臭氧與細顆粒物協同管控的形勢下，更要加大對工業源和移動源專項的監測及排放研究，并在系統識別PM2.5細顆粒物組分、來源及污染特征后，能準確溯源PM2.5污染源頭，再通過“人防”+“技防”，充分利用先進的科技手段，加強聯防聯控，配套完善的政策支撐，以此實現對PM2.5的源頭控制、過程削減和末端治理，從而進一步全面提升空氣質量指數，提高人們的生活幸福感。