于新明
(遼寧省丹東生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心,遼寧丹東 118000)
丹東市被譽為“中國最大最美的邊境城市”,是國家園林城市,中國優(yōu)秀旅游城市,全國雙擁模范城市,中國十大養(yǎng)老勝地之一。人均占有水量是遼寧省人均占有水量的4 倍,森林覆蓋率達61.6%,是支撐遼東半島的一把天然綠傘。已發(fā)現(xiàn)礦藏資源達64種,是中國的“硼都”。地熱資源豐富,是著名的溫泉療養(yǎng)勝地,獲評為“中國溫泉之城”。近年來,丹東市城鎮(zhèn)化不斷加快,人民生活水平顯著提高,全市企業(yè)數(shù)量和規(guī)模也不斷增加,能源消耗增長速度迅速加快,機動車保有量逐年攀升,丹東市的大氣污染已由單一的煤煙型污染逐步向復合污染轉變,改善和優(yōu)化空氣質量成為丹東市治理大氣污染問題的重中之重,大氣污染源排放清單的建立為丹東市預報預警空氣質量提供數(shù)據(jù)支撐和技術保障。
建立大氣污染源排放清單是一種能反映和覆蓋各類污染源類別、各種污染物排放量及空間、時間分布特征的科學方法[1]。排放清單是指某特定區(qū)域大氣環(huán)境中的各類污染源在一定時間間隔內所排放的各種污染物排放量的綜合列表(U. S. EPA,2011)。排放源包括天然源和人為源兩類,其中天然源主要指土壤、海洋、火山、閃電、植物等自然界的排放源,而人為源主要指各種產(chǎn)生大氣污染物的人類活動排放源。人為源排放清單建立的方法有直接測量法、模型法、調研法及排放因子法,各類方法的基本含義、適用范圍和對象、精確程度及成本見表1。
表1 排放清單建立方法的比較
排放清單按覆蓋范圍和關注問題的大小不同分為全球、區(qū)域以及局地3 種。全球排放清單主要研究全球大氣物理化學過程和大氣—生態(tài)圈循環(huán),重點關注全球和洲際尺度各種溫室氣體、臭氧前體物、含碳氣溶膠以及持久性有機污染物等。區(qū)域排放清單一般用于國家或中尺度城市群的大氣污染研究或區(qū)域空氣質量管理,主要關注的污染物有顆粒物、致酸物質、臭氧前體物等。根據(jù)研究區(qū)域大小及發(fā)展情況,綜合使用排放因子法、調研法以及污染源監(jiān)測數(shù)據(jù)等。局地排放清單通常針對城市或小尺度城市群的空氣質量管理,在中國這類清單主要關注影響城市空氣質量的常規(guī)污染物,如二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)以及顆粒物等,大多基于排放因子和污染源調研相結合的方法獲得。
基于丹東市大氣污染源,分析高分辨率排放清單,建立所需的各類排放源詳細參數(shù),通過對各種行業(yè)不同規(guī)模的排放源開展實地調研等方式,同時參考丹東2016 年環(huán)境統(tǒng)計、丹東年鑒等公開發(fā)表的統(tǒng)計資料獲取相關數(shù)據(jù),整理得到本地排放因子及活動水平信息。對于部分無法實現(xiàn)本土化的排放因子則參考已有文獻報道的排放因子測試結果和排放計算方法,建立了詳細的丹東市大氣污染源排放清單編制方法。根據(jù)建立的排放清單編制方法,建立丹東市大氣污染源排放清單,結合詳細調研的本地源排放信息獲取較為準確的丹東市大氣污染源排放的時間分布和空間分布特征。分析丹東市污染物排放時間變化趨勢,根據(jù)能源消耗、工業(yè)產(chǎn)量以及污染物排放控制設備的更新狀況評估排放清單的準確度。
大氣污染物排放清單指各種排放源在一定時間跨度和空間區(qū)域內向大氣中排放的大氣污染物的量的集合。一套完整的大氣污染物排放清單應當覆蓋化石燃料固定燃燒、工藝過程、移動源、溶劑使用、揚塵、生物質燃燒和農(nóng)業(yè)等排放源,包含SO2、NOX、一氧化碳(CO)、揮發(fā)性有機物(VOCs)、氨(NH3)、一次顆粒物(PM2.5和PM10)等大氣污染物,并具備動態(tài)更新機制。
針對丹東市可能造成大氣污染的情況采用多手段多方法進行了解,得到各種不同類型的多個數(shù)據(jù),并結合相關資料進行活動水平調查,獲取計算各類排放因子所需的基本信息。獲取途徑見表2。
表2 活動水平獲取途徑
3.2.1 現(xiàn)場實測及調查研究
丹東市大氣污染源排放清單的編制運用現(xiàn)場實測及調查研究的方法,分別對工業(yè)源、移動源(機動車、非道路機械、船舶)、面源(揚塵源、農(nóng)村居民生活源、農(nóng)牧業(yè)氨源、油氣VOCs、生活使用VOCs、餐飲業(yè))等重點源類的排放清單進行了詳細研究,運用地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術,建立各類污染源的排放數(shù)據(jù)庫,對面源數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化,建立基于地理信息系統(tǒng)的可視化的大氣污染排放清單。
3.2.2 物料衡算法及排放因子法
對于電力、熱力、工業(yè)鍋爐、化學化工等工業(yè)源排放清單,基于原環(huán)保部排放清單技術指南中的編制計算方法等,主要采取了包括物料衡算法及排放因子法等計算方法。以實地調查數(shù)據(jù)為基礎,對丹東市2016 年環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)中缺失的數(shù)據(jù)進行補充,以充分獲得計算所需的活動水平數(shù)據(jù);通過文獻調研借鑒已有成果等收集計算所需的排放因子。
移動源排放清單包括道路機動車、非道路機動車、船舶3 個類別。道路機動車排放清單通過丹東市機動車保有量宏觀數(shù)據(jù)及道路信息收集,結合大量典型道路車流量調查和觀測獲取計算所需的活動水平數(shù)據(jù),參照原環(huán)保部發(fā)布的《道路機動車大氣污染物排放清單編制技術指南》中計算方法進行計算;非道路移動源和船舶排放清單編制以《非道路移動源大氣污染物排放清單編制技術指南》為基礎,整合工程機械燃油量、農(nóng)用機械燃油量、鐵路客貨運周轉量、船舶貨物及旅客周轉量等數(shù)據(jù)進行計算。
3.2.3 現(xiàn)場調查后核算
居民生活源排放清單采用了自下而上的排放清單編制技術,通過入戶調查的方法對居民生活面源污染進行了排放量計算。入戶調查獲取居民戶均能源消費情況和散煤煤質,通過年鑒獲得居民戶數(shù),結合排放清單編制指南的排放因子計算出了精細到面源斑塊的居民生活排放清單。
揚塵面源排放清單通過調查獲得工地及其堆場信息,并利用高清遙感圖像,在GIS 軟件平臺下,進行人工目視遙感解譯得到不同土地利用類型的位置與面積、道路分布等信息,綜合考慮大量年均風速、濕度、降水等環(huán)境參數(shù)計算出了丹東市揚塵源排放清單。
3.2.4 根據(jù)相關資料核算
農(nóng)牧業(yè)氨排放清單依據(jù)丹東市農(nóng)委提供的2016 年秸稈、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)藥、化肥、固氮植物種植面積等數(shù)據(jù),獲取計算所需的活動水平數(shù)據(jù),依據(jù)原環(huán)保部發(fā)布的《大氣氨源排放清單編制技術指南(試行)》開展了相關計算。
加油站、油氣儲存與運輸清單編制采用中石油、中石化、環(huán)保局提供數(shù)據(jù),并與加油站實地核實相結合的方式獲取活動水平,根據(jù)指南確定排放因子進而計算得出丹東市油氣VOCs 排放清單。
2016 年丹東工業(yè)企業(yè)(規(guī)模以上)能源利用主要以原煤為主,總利用量440.7 萬t[2],見表3。
表3 丹東市2016 年工業(yè)企業(yè)(規(guī)模以上)能源利用情況
2014 年原環(huán)保部發(fā)布了8 個大氣污染源排放清單編制技術指南[3-10],分別給出了PM2.5,PM10,VOCs,NH3的排放系數(shù)以及道路機動車、非道路移動源、揚塵以及生物質燃燒源的主要污染物排放系數(shù)。2017 年賀克斌主編的《城市大氣污染物排放清單編制技術手冊》(2018 年更新)[11],以及原環(huán)保部發(fā)布的一系列清單編制技術指南,給出了各類污染源9 種污染物的排放系數(shù)。計算方法見表4。
表4 9 種污染物排放量計算方法
2016 年丹東市SO2排放量為17 085.05 t,NOX排放量為31 305.33 t,PM2.5排放量為33 788.19 t,PM10排放量為71 054.20 t,CO 排放量為196 278.32 t,VOCs 排放量為24 365.46 t,NH3排放量為35 845.54 t。SO2主要排放貢獻源為戶內秸稈焚燒和供熱企業(yè)燃料燃燒源,分別占比34.01%,15.57%;NOX主要排放貢獻源為道路移動源和電力企業(yè)燃料燃燒源,分別占比37.23%,15.86%;PM2.5排放源中道路揚塵源占比最大,比例為26.57%;PM10排放源中道路揚塵源和民用散煤燃燒占比較大,占比分別為43.52%和10.06%;CO 排放源主要來自于民用散煤燃燒,占比37.90%;VOCs 主要排放源來自于戶內秸稈焚燒和工藝過程源,分別占比24.38%和17.84%。具體情況詳見表5。
表5 丹東市大氣污染物排放清單結果 t
丹東市大氣污染源排放清單的編制在國家發(fā)布的一系列指南基礎上,采用了自下而上的清單編制技術方法,進行了如典型工業(yè)源排放因子實地調查、居民生活源活動水平入戶調查等大量細致的清單本地化工作,使得編制的大氣污染源排放清單更貼合本地實際,降低了清單結果的不確定性。應用了人工目視遙感解譯等先進清單編制手段,提高了該項工作的技術水平。