鎮(zhèn)江市典型區(qū)域大氣特征污染物溯源監(jiān)測分析

殷思敏，顧婷婷，任 容，謝 琳

（江蘇省鎮(zhèn)江環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

引言

隨著大氣污染防治工作的不斷深入，大氣環(huán)境質(zhì)量得到改善，但大氣污染防治形勢依然嚴(yán)峻，大氣污染對人體健康、植物生長、器物及材料、大氣能見度和氣候等均有一定的負(fù)面作用[1]。國家提出了精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污、依法治污的要求，其中精準(zhǔn)識別是精準(zhǔn)治污的前提，在全面準(zhǔn)確掌握污染源基礎(chǔ)信息的基礎(chǔ)上，應(yīng)準(zhǔn)確識別重點(diǎn)區(qū)域、行業(yè)、時(shí)間等。大氣污染溯源監(jiān)測作為精準(zhǔn)識別的重要手段，通過在重點(diǎn)區(qū)域、街鎮(zhèn)以及功能區(qū)等尋找污染源，實(shí)現(xiàn)靶向治理的目標(biāo)[2]。目前，為貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以及生態(tài)文明建設(shè)，溯源監(jiān)測已逐漸形成江蘇品牌，相繼發(fā)布了環(huán)境空氣、地表水污染溯源監(jiān)測技術(shù)指南，高效推動(dòng)了污染預(yù)防和治理工作。鑒于此，本文對典型區(qū)域的大氣溯源監(jiān)測行動(dòng)進(jìn)行了一次重要梳理，闡述常用的大氣污染溯源監(jiān)測技術(shù)，排查大氣污染問題，并提出有效應(yīng)用措施，旨在為相關(guān)專項(xiàng)溯源監(jiān)測工作提供借鑒和參考。

1 典型區(qū)域概況

1.1 污染概況

該典型區(qū)域位于鎮(zhèn)江市區(qū)上風(fēng)向，其主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)為化工、造紙、機(jī)械設(shè)備制造、汽修、生物制藥等。2022年5月，典型區(qū)域PM2.5、優(yōu)良天數(shù)比率市區(qū)排名靠前，但NO2濃度最高，為30 μg/m3，明顯高于市區(qū)均值20.0%；VOCs濃度也為最高，明顯高于市區(qū)均值。典型區(qū)域風(fēng)速最高3.2 m/s，最低0.3 m/s，平均風(fēng)速1.4 m/s，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)-東南風(fēng)，大氣污染基本以本地累積為主。

利用風(fēng)速、風(fēng)向和污染物數(shù)據(jù)繪制NO2、NO3-、K+污染玫瑰圖并進(jìn)行分析，與非污染天相比，污染天NO2因二次轉(zhuǎn)化成NO3-濃度有所下降；非污染天受東南風(fēng)影響，NO2高值時(shí)下風(fēng)向NO3-也出現(xiàn)高值。NO3-和K+分別受NO2二次轉(zhuǎn)化、生物質(zhì)燃燒排放影響，污染天濃度明顯高于非污染天。

1.2 PM2.5組分分析

2022年5月，典型區(qū)域PM2.5組分分析顯示：二次組分（NO3-、SO42-、NH4+）占比達(dá)72.3%，其中NO3-占比最高，達(dá)35.6%，PM2.5逐步向硝酸型污染轉(zhuǎn)化。5月下旬，NO3-明顯上升，主要來源于工業(yè)NO2二次轉(zhuǎn)化，這與NO3-污染玫瑰圖表征一致。5月上旬K+相對平穩(wěn)，下旬明顯上升，這與秸稈焚燒密切關(guān)聯(lián)。

1.3 來源解析

2022年5月，通過對典型區(qū)域PM2.5進(jìn)行PMF源解析，結(jié)果表明：主要貢獻(xiàn)源依次為二次硝酸（主要組分為NO3-）、工業(yè)（主要組分為Mn）、機(jī)動(dòng)車（主要組分為EC）、揚(yáng)塵（主要組分為Ca）、生物質(zhì)燃燒（主要組分為K+）、燃煤（主要組分為Cl-）、二次硫酸（主要組分為SO42-）[3]。其中二次硝酸（18.48%）和工業(yè)（17.96%）貢獻(xiàn)最高，主要來源于工業(yè)排放及NO2二次轉(zhuǎn)化。另外，5月正值油菜、小麥?zhǔn)崭罴竟?jié)，生物質(zhì)燃燒（12.17%）也不容忽視。

2 典型區(qū)域溯源監(jiān)測

2.1 監(jiān)測技術(shù)

目前，常規(guī)空氣質(zhì)量監(jiān)測手段為紫外熒光法、化學(xué)發(fā)光法、紅外吸收法、紫外吸收法、錐形振蕩微天平法分別測量SO2、NO、CO、O3、PM10及PM2.5的質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測綜合站，但監(jiān)測綜合站在典型區(qū)域大氣特征污染溯源中的應(yīng)用相對薄弱。環(huán)境污染溯源監(jiān)測是針對突出環(huán)境問題，或圍繞當(dāng)?shù)匚廴驹磁欧盘卣骷捌洵h(huán)境熱點(diǎn)問題，通過溯源監(jiān)測查明污染來源，提出整改建議。本次大氣溯源監(jiān)測利用多手段、多方法對典型區(qū)域大氣污染物組分進(jìn)行識別監(jiān)測，包括無人機(jī)搭載紅外熱成像系統(tǒng)、走航監(jiān)測、便攜式顆粒物分析儀、手持便攜式VOCs檢測儀等先進(jìn)技術(shù)手段。

其中無人機(jī)搭載紅外熱成像系統(tǒng)是通過探測目標(biāo)物體的紅外輻射，并通過光電轉(zhuǎn)換、信號處理等手段，將目標(biāo)物體的溫度分布圖像轉(zhuǎn)換成視頻圖像。應(yīng)用此技術(shù)，能有效辨別廢氣處理設(shè)施是否正在運(yùn)行，廠房內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備是否處于開啟狀態(tài)，可以在完全無光的夜晚或是在陰云密布的惡劣環(huán)境，清晰地觀察到前方的情況，能進(jìn)一步提高工作效率，降低執(zhí)法人員所面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)無人機(jī)可隨時(shí)起飛，具有時(shí)效性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性好、巡查范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，能直接飛到企業(yè)上空拍攝，不受空間、地形條件的制約。走航監(jiān)測是將垂直雷達(dá)設(shè)備置于檢測車上沿特定路線進(jìn)行走航，可以快速定位本地源，掌握站點(diǎn)數(shù)據(jù)異常變化，站點(diǎn)數(shù)據(jù)異?？焖偎菰?，分析典型污染過程，監(jiān)督已知源動(dòng)態(tài)，捕捉污染源消散過程，污染物高空遷移擴(kuò)散等[4]。便攜式顆粒物分析儀小巧輕便，操作簡單，易于維護(hù)，便于手持檢測使用，數(shù)據(jù)可滾動(dòng)查看。手持便攜式VOC檢測儀（PID）其核心是儀表內(nèi)置的光離子傳感器，光離子傳感器對于VOCs和一些有毒氣體有著良好的反應(yīng)，可通過紫外燈將有機(jī)分子進(jìn)行電離，成為可檢測的正負(fù)離子，傳感器通過捕捉被測氣體的正負(fù)電荷而轉(zhuǎn)化為電信號，達(dá)到檢測濃度的目的。

2.2 工業(yè)源

2022年5月，根據(jù)PM2.5組分分析、來源解析結(jié)果，對典型區(qū)域工業(yè)企業(yè)開展現(xiàn)場溯源調(diào)查，主要包括化工、造紙、機(jī)械設(shè)備制造等重點(diǎn)行業(yè)。發(fā)現(xiàn)的主要問題如下：一是走航發(fā)現(xiàn)5處VOCs高值點(diǎn)，疑似有無組織排放存在，其VOCs高值主要污染物種分別為：乙酸乙酯、二甲苯、乙醇、乙酸等。二是生產(chǎn)過程中存在“敞開式”作業(yè)現(xiàn)象，VOCs散逸明顯，部分廠區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)多處露天油漆噴涂，采用手持便攜VOCs設(shè)備測得VOCs濃度達(dá)3.949 mg/m3；部分廠區(qū)內(nèi)油漆地面標(biāo)識，廠界監(jiān)測VOCs濃度達(dá)3.470 mg/m3；油漆等物料桶裸露擺放，桶口VOCs濃度達(dá)1 528 mg/m3。三是部分企業(yè)工段VOCs濃度達(dá)29.23 mg/m3，車間未密閉，VOCs自動(dòng)監(jiān)控設(shè)施檢查中發(fā)現(xiàn)運(yùn)維人員資質(zhì)及儀器相關(guān)信息未上墻，運(yùn)維臺賬記錄不規(guī)范。

汽修企業(yè)調(diào)漆、噴漆環(huán)節(jié)VOCs無組織排放現(xiàn)象依然存在，危廢、溶劑等密封管理不到位。調(diào)漆環(huán)節(jié)VOCs無組織排放尚處于管理盲區(qū)，部分企業(yè)調(diào)漆室內(nèi)VOCs濃度達(dá)79.47 mg/m3，廢氣收集裝置未開啟，存在“敞開式”作業(yè)現(xiàn)象。危廢、溶劑等密封管理不到位，部分企業(yè)危廢室內(nèi)VOCs濃度達(dá)6.739 mg/m3，危廢室外VOCs濃度達(dá)5.750 mg/m3，散逸明顯。

走航發(fā)現(xiàn)多處NO2高值點(diǎn)，部分廠區(qū)NO2達(dá)755 μg/m3，疑似有無組織排放存在。典型區(qū)域重點(diǎn)排污單位氮氧化物自動(dòng)監(jiān)控設(shè)施檢查中，部分企業(yè)存在不合規(guī)現(xiàn)象，包括運(yùn)維人員無資質(zhì)且專業(yè)能力不足、監(jiān)控設(shè)備量程錯(cuò)誤、運(yùn)維不規(guī)范、校準(zhǔn)標(biāo)氣不足、環(huán)境條件不符合規(guī)范等現(xiàn)象。

2.3 揚(yáng)塵源

走航發(fā)現(xiàn)多處顆粒物高值點(diǎn)，可能來源于汽車揚(yáng)塵。采用走航—質(zhì)譜技術(shù)對典型區(qū)域多條主干道開展顆粒物巡查，累計(jì)發(fā)現(xiàn)4處PM10高值點(diǎn)，濃度值分別為2 973.84 μg/m3、583.34 μg/m3、475.79 μg/m3和489.35 μg/m3，主要來源于碼頭和渣土轉(zhuǎn)運(yùn)。周邊工地?cái)?shù)量多，部分裸土覆蓋不到位。對典型區(qū)域周邊工地進(jìn)行專項(xiàng)調(diào)查，采用無人機(jī)巡查發(fā)現(xiàn)7處裸土覆蓋不到位，揚(yáng)塵風(fēng)險(xiǎn)大，應(yīng)盡早為裸土穿“新衣”。

2.4 移動(dòng)源

典型區(qū)域主干道碼頭、企業(yè)、施工渣土車轉(zhuǎn)運(yùn)較多，本次溯源監(jiān)測連續(xù)兩日對主要轉(zhuǎn)運(yùn)主干道進(jìn)行監(jiān)控，渣土車流量約為500輛/日左右，峰值可達(dá)600輛，渣土揚(yáng)塵位于主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)向，移動(dòng)源的高排放污染物對典型區(qū)域監(jiān)測站點(diǎn)空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響。此外，由于典型區(qū)域監(jiān)測站點(diǎn)周邊工地較多，非道路機(jī)械的高排放污染物也不容忽視。

2.5 秸稈焚燒

2022年5月，正值油菜、小麥?zhǔn)崭罴竟?jié)，秸稈焚燒現(xiàn)象嚴(yán)重。農(nóng)田集中在典型區(qū)域的三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，采用無人機(jī)（搭載紅外熱成像功能）和現(xiàn)場巡查方式，發(fā)現(xiàn)11處露天秸稈焚燒現(xiàn)象，焚燒時(shí)段基本集中在中午及傍晚時(shí)段。秸稈焚燒時(shí)產(chǎn)生大量SO2、NO2、PM2.5，在陽光作用下可能伴隨生成O3，嚴(yán)重影響大氣環(huán)境質(zhì)量。

2.6 生活源

鎮(zhèn)江典型區(qū)域雖以工業(yè)為主，監(jiān)測站點(diǎn)周邊小區(qū)密集，部分居民小區(qū)距站點(diǎn)僅50米，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)老舊小區(qū)居民生活油煙通過管道直排戶外，新居民小區(qū)生活油煙經(jīng)公共煙道在樓頂排放，但無油煙凈化設(shè)施。由于站點(diǎn)周邊小區(qū)密度較大，居民生活油煙對空氣質(zhì)量產(chǎn)生一定影響。

3 對典型區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量改善的建議

2022年5月，位于鎮(zhèn)江市區(qū)上風(fēng)向的典型區(qū)域PM2.5、O3、優(yōu)良天數(shù)比率在市區(qū)排名靠前，但作為O3生成前體物和PM2.5二次硝酸鹽來源的NO2濃度為市區(qū)最高，VOCs濃度為市區(qū)最高，特征污染物問題突出。為扭轉(zhuǎn)典型區(qū)域空氣質(zhì)量嚴(yán)峻形勢，利用走航監(jiān)測、無人機(jī)、現(xiàn)場調(diào)查等方式，對典型區(qū)域工業(yè)源、揚(yáng)塵源、移動(dòng)源、秸稈焚燒、生活源開展“三駕馬車”聯(lián)合溯源排查，發(fā)現(xiàn)存在的問題并提出以下建議：

（1）加強(qiáng)三方合力建設(shè)，增強(qiáng)底線思維，保持高壓態(tài)勢。形成以監(jiān)測、監(jiān)管、督察相結(jié)合的系統(tǒng)化“監(jiān)測+執(zhí)法”的溯源方式，結(jié)合“鐵腳板”、走航、無人機(jī)等方式，加大巡查夜查力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。持續(xù)管控典型區(qū)域VOCs、NOX排放，強(qiáng)化協(xié)同治理。典型區(qū)域位于市區(qū)上風(fēng)向，VOCs、NOX是PM2.5和O3形成的關(guān)鍵前體物，污染高值對下風(fēng)向產(chǎn)生影響。有效削減VOCs、NOX排放，將直接影響到全市大氣環(huán)境質(zhì)量形勢。應(yīng)加強(qiáng)重點(diǎn)高值區(qū)域、重點(diǎn)行業(yè)、排放大戶動(dòng)態(tài)清單式管理，抓住減排“牛鼻子”，有的放矢。加強(qiáng)汽修噴涂及危廢管理，避免“敞開式”作業(yè)散逸排放，強(qiáng)化廢氣收集處理，嚴(yán)格管控合規(guī)性作業(yè)時(shí)段。

（2）加大重點(diǎn)污染企業(yè)自動(dòng)監(jiān)控設(shè)施的核查力度，確保在線監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效。針對典型區(qū)域企業(yè)現(xiàn)場排查的共性問題，舉一反三，在全市范圍內(nèi)對重點(diǎn)排污單位自動(dòng)監(jiān)控設(shè)施進(jìn)行專項(xiàng)檢查，加大執(zhí)法抽查力度和頻次，持續(xù)開展污染源自動(dòng)監(jiān)控設(shè)施日常監(jiān)管，督促企業(yè)嚴(yán)格履行環(huán)境保護(hù)主體責(zé)任。以自動(dòng)監(jiān)控為非現(xiàn)場監(jiān)管的主要手段，利用視頻監(jiān)控、大數(shù)據(jù)共享等信息化技術(shù)，有效提升監(jiān)管能力。

（3）強(qiáng)化揚(yáng)塵、移動(dòng)源和生活源污染防治，嚴(yán)格管控秸稈焚燒。盡力做到市區(qū)無裸土、路面無積塵、運(yùn)輸全封閉、監(jiān)控全覆蓋的精細(xì)化管控。鑒于移動(dòng)源渣土車影響，應(yīng)合理規(guī)劃渣土車行駛路線，可在不利氣象條件下調(diào)整渣土車行駛路線，以降低渣土車排放對大氣監(jiān)測站點(diǎn)的影響，為不利氣象條件下的應(yīng)急管控提供支撐。加強(qiáng)居民生活油煙集中處理，建議在樓頂公共煙道出口安裝油煙凈化設(shè)施，加強(qiáng)餐飲企業(yè)油煙排放管理，定期檢查設(shè)施清洗、煙道破損及違法排污情況，確保餐飲油煙能夠達(dá)標(biāo)排放。典型區(qū)域農(nóng)作物收割期間，應(yīng)提升秸稈綜合利用率，強(qiáng)化秸稈禁燒網(wǎng)格化監(jiān)管和監(jiān)控，保持禁燒高壓態(tài)勢，實(shí)行夜間、收割高峰期等重點(diǎn)時(shí)段的不間斷巡邏，并加強(qiáng)農(nóng)戶秸稈禁燒知識宣講，及時(shí)通報(bào)和曝光相關(guān)情況。

（4）加大引導(dǎo)和指導(dǎo)力度，技術(shù)幫扶、靶向整治，常態(tài)化開展“回頭看”專項(xiàng)行動(dòng)。針對前期整改項(xiàng)目，及時(shí)開展“回頭看”閉環(huán)檢查，建立整改空氣質(zhì)量深層次問題的長效機(jī)制?？山Y(jié)合典型區(qū)域的具體情況，按污染類別及分布特點(diǎn)，初步探索單顆粒質(zhì)譜源解析、高密度網(wǎng)格監(jiān)測、3D激光雷達(dá)監(jiān)測（水平和走航）、移動(dòng)式空氣質(zhì)量監(jiān)測站、車載顆粒物監(jiān)測五種監(jiān)測手段的綜合協(xié)同應(yīng)用，不斷提升大氣污染溯源監(jiān)測水平[5]。加強(qiáng)夜間執(zhí)法檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，精準(zhǔn)發(fā)力，并以點(diǎn)帶面，助力典型區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量全面改善。