長沙市2019年大氣污染物人為源排放特征及變化分析

劉鋼 趙芳

湖南省長沙生態環境監測中心

一、引言

近年來，我國空氣質量總體得到較大改善，但京津冀、長三角等區域的重污染天氣仍時有發生,與此同時，城市大氣臭氧污染問題也日漸突出[1-3]。這些大氣污染問題會對我國人民群眾的身體健康和社會經濟發展產生負面影響。大氣污染物排放源清單指各種排放源在一定時間跨度和空間區域內向大氣中排放的大氣污染物的量的集合,建立全面、準確的區域大氣污染物排放信息對于識別區域復合大氣污染源和開展區域大氣污染控制都具有非常重要的意義[4-7]。多位學者雖已對大城市或特大城市開展了較多污染源排放清單研究工作［8-11］。因此，為摸清長沙市大氣污染物排放情況，提升大氣污染防治科學性和精準性，提高空氣質量預報準確性，堅決打贏藍天保衛戰，按照《湖南省大氣污染防治2018年度實施方案》文件要求及長沙市相關會議精神，長沙市啟動了2017至2019年度大氣污染源排放清單編制。

二、材料與方法

（一）研究區域及估算方法

本研究以2019年為基準年，包括長沙市所轄6個市轄區、3個縣（市）。針對SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5、BC、OC、VOCS和NH39種污染物，參照國家清單編制指南，依據長沙市大氣污染源特征和污染物產生機理及排放特征，按部門/行業、原料/產品、燃燒/工藝技術以及末端控制技術將每類排放源分為四級，逐級建立排放源的分類分級體系。第三級排放源重點識別排放量大、受燃燒/工藝技術影響顯著的重點排放源。對于排放量受燃燒/工藝技術影響不大的燃料和產品，第三級層面不細分，在第二級下直接建立第四級分類。在指南分類的基礎上，刪除長沙本地不涉及的排放源，例如鋼鐵冶煉；增加補充電子產品制造等的分類。大氣污染源排放清單分類體系見表1。

表1 長沙市大氣污染源排放清單分類體系Table 1 Classifi cation system of air pollutants emission inventory in Changsha

本研究參考國家環保部編制的《城市大氣污染物排放清單編制工作手冊》（中華人民共和國環境保護部，2015）及環保部頒發的各項清單編制指南，綜合采用排放系數法和物料衡算法建立長沙市2019年人為源大氣污染物排放清單。

（二）數據來源

活動水平數據主要來源于統計年鑒、環境統計（以下簡稱環統）、現場調研、遙感影像等。統計年鑒的數據主要用于面源活動水平數據獲取及數據間的校核；環統數據用于工業點源活動水平數據的獲取；現場調研補充完善環統數據庫中缺失信息及數據間的校核；高分遙感影像主要用于辨識裸土圖斑及加油站、工業企業的具體位置及核實路網信息。本次研究使用的排放系數選取主要參考清單編制指南及技術手冊的系數。

結合資料調研、部門調研、實地調研等方式，在2017年和2018年大氣污染物排放源清單的基礎上，進行重點工業企業的實地調查，更新大氣污染源基礎信息，主要包括活動水平和排放系數等相關數據，共納入計算的涉氣企業7064家，其中調查更新工業企業853家，其他企業數據進行面源補充更新，完成長沙市2019年活動水平數據庫的建立，包括電力熱力、工業鍋爐、生活燃燒源、工業過程源、揚塵源、移動源、生物質燃燒源、非工業溶劑使用源、農業源、儲存運輸源、廢棄物處理源、餐飲源共十二類一級排放源。

三、結果與討論

（一）排放源清單

測算結果顯示，2019年長沙全市電力熱力、工業鍋爐、生活燃燒源、移動污染源（道路移動源和非道路移動源）、揚塵排放源、工業過程源、非工業溶劑使用源、儲存運輸源、農業污染源、生物質燃燒源、廢棄物處理源和餐飲源等十二類人為源各類污染物的排放量分別為：SO2為0.6萬噸、NOX為6.3萬噸、CO為11.0萬噸、PM10為5.4萬噸、PM2.5為1.9萬噸、BC為0.1萬噸、OC為0.4萬噸、VOCs為5.4萬噸、NH3為2.9萬噸。各類污染物排放總量詳見表2。

表2 2019年長沙市大氣污染源排放清單（單位：t/a）Table 2 Emission list of air pollution sources in Changsha in 2019 (unit: t/a)

（二）長沙市大氣污染物排放特征

1.長沙市大氣污染源排放貢獻率分析

SO2的主要貢獻源為工業鍋爐，貢獻率為41.0%；NOx、CO的主要貢獻源為道路移動源，貢獻率分為55.1%、35.0%；PM10和PM2.5的主要貢獻源為揚塵源，貢獻率分別為61.3%和42.6%；BC的主要貢獻源為非道路移動源，貢獻率為35.4%，OC的主要貢獻源為生物質燃燒源，貢獻率為42.1%；VOCs主要來自非工業溶劑使用源的排放，貢獻率為36.9%；NH3的主要貢獻源為農業源，貢獻率為88.3%。各類污染源對大氣污染物的貢獻率詳見表3。

表3 長沙市2019年各類污染源對大氣污染物的貢獻率Table 3 Contribution rate of various pollution sources to air pollutants in Changsha in 2019

2.長沙市重點污染物排放情況

依據各源類活動水平調查數據，按照國家環保部頒發的各類污染源排放清單編制技術指南，采用排放系數法測算長沙市重點污染物的排放情況，詳見表4。

表4 長沙市2019年重點污染物排放源占比Table 4 Proportion of key pollutant emission sources in Changsha in 2019

細顆粒物（PM2.5）排放量為1.9萬噸，其中揚塵源排放占42.6%，工業過程源占19.8%，餐飲源占13.0%，生物質燃燒源占12.6%，非道路移動源占4.6%，道路移動源占3.4%，工業鍋爐排放占2.0%，生活燃燒源占1.3%，電力熱力生產排放占0.7%。揚塵源為PM2.5的第一大排放源。

可吸入顆粒物（PM10）排放量為5.4萬噸，其中揚塵源排放占61.3%，工業源占22.2%，餐飲排放源占5.8%，生物質燃燒源占4.7%，工業鍋爐排放占1.9%，非道路移動源占1.8%，道路移動源占1.3%，生活燃燒源占0.7%，電力熱力生產排放占0.3%。揚塵源為PM10的第一大排放源。

氮氧化物（NOx）排放量為6.3萬噸，其中道路移動源排放占55.1%，非道路移動源占25.4%，工業過程源占4.4%，工業鍋爐占5.6%，電力熱力生產排放占4.3%，生物質燃燒源占2.7%，生活燃燒源占2.5%。道路移動源為NOx的第一大排放源。

二氧化硫（SO2）排放量為0.6萬噸，其中工業鍋爐源排放占40.9%，工業過程源占21.7%，電力熱力源占11.6%，生活燃燒源占10.6%，生物質燃燒源占7.8%，非道路移動源占5.6%，道路移動源占1.8%。工業鍋爐源為SO2的第一大排放源。

揮發性有機物（VOCs）排放量為5.4萬噸，其中非工業溶劑使用源排放占36.9%，工業過程源占21.6%，道路移動源占15.9%，儲存運輸源占7.4%，生物質燃燒源占5.9%，非道路移動源占5.9%，餐飲源占4.1%，電力熱力生產排放占1.0%，生活燃燒源占0.6%，廢棄物處理源排放占0.5%，工業鍋爐排放占0.2%。非工業溶劑使用源為VOCs的第一大排放源。

氨（NH3）排放量為2.9萬噸，其中農業污染源排放占88.3%，道路移動源占4.1%，廢棄物處理源占3.5%，生物質燃燒源占1.6%，電力熱力源占1.4%，工業過程源占1.1%。農業污染源為NH3的第一大排放源。

熟料、水泥和水泥制品產業，SO2、NOx主要來自于燃料燃燒以及熟料生產過程中的排放，其顆粒物主要來源于原料破碎、粉磨、攪拌等工序過程中產生的無組織粉塵。水泥和熟料為工業源顆粒物排放的最主要來源。

汽車制造產業，主要污染物為VOCs，其排放量為1865.9噸，占工業行業排放的15.1%。VOCs產污環節為涂膠、零件清洗、熱處理、噴漆等、烘干工序。

涂料制造產業，主要污染物為VOCs，其排放量為1968.9噸，占工業行業排放的15.9%。VOCs主要產生于配料、混合攪拌、反應等過程中，特別是無組織VOCs的排放。

設備制造行業，主要污染物為VOCs，其排放量為1358.6噸，占工業行業排放的11.0%。主要產污環節有涂膠、零件清洗、熱處理、噴漆等工序。

4.大氣面源污染特征

機動車尾氣排放的特征污染物有PM10、PM2.5、NOx和VOCs。重型柴油車排放的污染物主要有PM10、PM2.5、NOx。主要原因是當柴油貨車載荷較重時，柴油與空氣在發動機燃燒室內難以混合均勻，油氣混合物在高溫缺氧的條件下容易炭化形成炭煙，造成更多的炭黑顆粒排放。載客汽車排放的特征污染物為VOCs，主要是因為載客汽車的燃料是汽油，在怠速或低速或急加速的條件下會排放大量的VOCs，同時汽油車的蒸發排放也是VOCs的主要排放來源。

非道路移動機械排放的污染物主要以NOx和VOCs為主。其中，工程機械排放最大，對各污染物排放的貢獻率在50%左右，其次是農業機械和船舶的排放貢獻。非道路移動源中燃油品質是影響排放的關鍵因素。

施工工地揚塵和機動車道路揚塵是PM10和PM2.5的重要排放源。中心城區（芙蓉區、天心區、岳麓區、開福區、雨花區、望城區、長沙縣、高新區、經濟開發區）因建筑工地較多，主要以施工揚塵排放為主；瀏陽市和寧鄉市的道路長度較長，非等級道路揚塵負荷較大，主要以道路揚塵排放為主。

（三）排放清單結果對比

2019年與2018年、2017年長沙市人為源大氣污染源排放清單對比，詳見表5，從各污染物排放總量來看，長沙市2019年各污染物排放總量較2018年均有所下降，其中SO2、NOx、PM10、PM2.5、VOCs和NH3的下降比例分別為45.5%、4.5%、11.5%、17.4%、10.0%和6.5%。2019年較2017年SO2、NOx、PM10、PM2.5、VOCs和NH3的下降比例分別為57.1%、4.5%、23.9%、29.6%、15.6%和3.3%。

表5 三年排放清單結果對比（單位:萬噸）Table 5 Comparison of emission inventory results in three years (unit: 10000 tons)

四、結論

長沙市2019年人為源SO2、NOX、CO、PM10、PM2.5、BC、OC、VOCs、NH3為排放總量分別為0.6萬噸、6.3萬噸、11.0萬噸、5.4萬噸、1.9萬噸、0.1萬噸、0.4萬噸、5.4萬噸、2.9萬噸。

從污染物的貢獻率來看，SO2的主要貢獻源為工業鍋爐，貢獻率為41.0%；NOx、CO的主要貢獻源為道路移動源，貢獻率分為55.1%、35.0%；PM10和PM2.5的主要貢獻源為揚塵源，貢獻率分別為61.3%和42.6%；BC的主要貢獻源為非道路移動源，貢獻率為35.4%，OC的主要貢獻源為生物質燃燒源，貢獻率為42.1%；VOCs主要來自非工業溶劑使用源的排放，貢獻率為36.9%；NH3的主要貢獻源為農業源，貢獻率為88.3%。

從時間變化來看，長沙市大氣污染物排放總量逐年下降，2019年較2017年主要污染物SO2、NOx、PM10、PM2.5、VOCs和NH3的分別下降57.1%、4.5%、23.9%、29.6%、15.6%和3.3%。