重慶主城區(qū)城鄉(xiāng)結(jié)合部大氣污染成因調(diào)查及污染防治對(duì)策研究

趙紅靜，李春燕，張丹，王儉，李斗果，喬雷

(1.重慶市環(huán)境保護(hù)局，重慶 401147；2.重慶市環(huán)境科學(xué)研究院，重慶 401147；3.重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，重慶 401147)

重慶主城區(qū)城鄉(xiāng)結(jié)合部大氣污染成因調(diào)查及污染防治對(duì)策研究

趙紅靜1，李春燕2，張丹1，王儉3，李斗果3，喬雷2

(1.重慶市環(huán)境保護(hù)局，重慶 401147；2.重慶市環(huán)境科學(xué)研究院，重慶 401147；3.重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，重慶 401147)

城鎮(zhèn)與農(nóng)村結(jié)合的區(qū)域由于其特殊性，其污染防治問題日益突出。從區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，污染物主要以細(xì)顆粒物(PM2.5)和可吸入顆粒物(PM10)為主，SO2、NOx、CO等較主城區(qū)偏高；重慶典型城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域的大氣污染問題的調(diào)查結(jié)果表明，秸稈焚燒、散煤的使用以及小型生產(chǎn)型單位排放是城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域局地大氣污染的重要來源；提出了控制揚(yáng)塵、秸稈綜合利用、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化等城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域污染防治對(duì)策。

城鄉(xiāng)結(jié)合部；大氣污染防治；大氣環(huán)境空氣質(zhì)量

重慶市是我國(guó)早期的六大工業(yè)基地之一，歷史形成的工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)落后，污染物排放復(fù)雜。同時(shí)，作為典型的內(nèi)陸山地城市群，具有逆溫頻繁、擴(kuò)散條件差、多云霧、下墊面復(fù)雜等特殊的地理氣象條件，使得重慶成為我國(guó)霧霾易發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域之一。目前，重慶大氣污染治理面臨諸多挑戰(zhàn)，特別是大企業(yè)環(huán)保搬遷和快速城市化發(fā)展進(jìn)程下城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域的大氣環(huán)境污染問題日益突出。本文就典型的重慶城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域的污染問題進(jìn)行調(diào)查，并依此開展了治理對(duì)策的研究與探討。

1 重慶主城區(qū)空氣質(zhì)量現(xiàn)狀及面臨的調(diào)整

1.1主城區(qū)空氣質(zhì)量現(xiàn)狀概述

近年來，特別是2013年實(shí)施國(guó)務(wù)院《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》和執(zhí)行空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)以來，重慶市通過大力實(shí)施 “創(chuàng)建國(guó)家環(huán)保模范城市”、“藍(lán)天行動(dòng)”等系列工程，重慶主城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量得到顯著改善，空氣污染形勢(shì)依然嚴(yán)峻。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，受特殊的氣象條件和污染物排放的疊加影響，以冬春季細(xì)顆粒物(PM2.5)和夏秋季臭氧(O3)為代表的城市大氣復(fù)合型污染凸顯，成為制約空氣質(zhì)量持續(xù)改善的決定因素。重慶冬春季PM10和PM2.5易超標(biāo)，且濃度居高難下，2015年主城區(qū)PM2.5年均值目前仍然超標(biāo)62.9%，PM10超標(biāo)24.3%。而夏秋季臭氧(O3)濃度超標(biāo)頻發(fā)，2016年僅6、7兩個(gè)月超標(biāo)天數(shù)就超過8天。除了顆粒物和臭氧外，2015年主城區(qū)二氧化氮年均值達(dá)到45 μg/m3，超標(biāo)12.5%，復(fù)合污染問題進(jìn)一步加重。

1.2城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域大氣污染現(xiàn)狀概述

重慶市因擔(dān)負(fù)庫(kù)區(qū)發(fā)展的歷史原因，是典型的“大城市帶大農(nóng)村”二元社會(huì)結(jié)構(gòu)。就主城區(qū)而言，雖然大氣污染問題正逐步得以控制，環(huán)境空氣質(zhì)量改善趨勢(shì)明顯。但是隨著城市的發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)和農(nóng)村人口在城鄉(xiāng)結(jié)合部聚集，小散企業(yè)突起，基礎(chǔ)設(shè)施落后，環(huán)境管理相對(duì)薄弱，大氣環(huán)境問題日益突出[1]。特別是在主城區(qū)重工業(yè)退城入園和高排放污染源關(guān)閉后，城市污染呈現(xiàn)向郊區(qū)轉(zhuǎn)移的態(tài)勢(shì)[2]。在城鄉(xiāng)結(jié)合部，垃圾焚燒、秸稈燃燒、家庭作坊、林業(yè)病蟲害樹枝焚燒等落后的生活和生產(chǎn)處置方式產(chǎn)生的有害氣體及顆粒物已成為霧霾天氣形成的污染源之一。

經(jīng)過前期的調(diào)查及資料收集，表明城鄉(xiāng)結(jié)合部的大氣污染主要以復(fù)合型污染為主，主要來源有：一是小型企業(yè)尤其是作坊式企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的煙粉塵、揮發(fā)性有機(jī)廢氣等；二是因城市開發(fā)或道路建設(shè)導(dǎo)致施工和道路揚(yáng)塵污染；三是基礎(chǔ)設(shè)施不完善造成居民無法使用清潔能源，存在散煤燃燒污染；四是露天焚燒問題突出，焚燒垃圾、枯草、樹葉、秸稈等情況時(shí)有發(fā)生。此類區(qū)域的污染排放不僅影響局地環(huán)境空氣質(zhì)量，而且通過大氣傳輸將影響主城區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量[3]。

目前，重慶市主城的城鄉(xiāng)結(jié)合部主要分布在沙坪壩區(qū)的歌樂山、雙碑、上橋、磁器口、大學(xué)城；江北區(qū)的溉瀾溪、石馬河、大竹林；南岸區(qū)的雞冠石、茶園；九龍坡區(qū)的黃桷坪、中梁山、白市驛；北碚區(qū)的龍鳳橋；渝北區(qū)的龍溪鎮(zhèn)、禮嘉等區(qū)域，并有向緊鄰主城的城市發(fā)展新區(qū)延伸之勢(shì)。

2 典型城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域大氣污染治理問題解析

城鄉(xiāng)結(jié)合部大氣污染的特征既有城市化特征，又有農(nóng)村特征，主要存在原煤散燒低空直排、“小散亂污”企業(yè)無組織排放、工地道路揚(yáng)塵、垃圾秸稈露天焚燒等污染問題，部分區(qū)域還存在大型柴油車超標(biāo)排放問題。這些問題均是城鄉(xiāng)結(jié)合部大氣污染防治的重點(diǎn)，為了理清思路，本文特選擇了重慶市典型城鄉(xiāng)結(jié)合部——歌樂山鎮(zhèn)的龍井灣作為調(diào)查和分析的對(duì)象，摸清污染源及源強(qiáng)，研究治理的方式及對(duì)策。

2.1典型城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量分析

歌樂山鎮(zhèn)坐落在沙坪壩區(qū)中部的歌樂山上，轄5個(gè)行政村(農(nóng)村居民2.3萬人)、3個(gè)社區(qū)居委會(huì)(城鎮(zhèn)居民1.1萬人)，地區(qū)總?cè)丝?萬余人。全鎮(zhèn)現(xiàn)有以建材、汽摩配、塑料制品、食品、醫(yī)藥為主的工業(yè)企業(yè)700余家，基本形成門類齊全，品種繁多，多種經(jīng)濟(jì)成份并存的格局，具有典型的經(jīng)濟(jì)工業(yè)化、農(nóng)村城市化特點(diǎn)。而此次研究的龍井灣區(qū)域靠近天池，處于歌樂山山腰之上。

龍井灣為二類環(huán)境空氣功能區(qū)，執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)。 2015年和2016年龍井灣空氣質(zhì)量等級(jí)分布如圖1所示。2015年，龍井灣區(qū)域空氣優(yōu)良天數(shù)為260 d，2016年為278 d，比上年增加18 d。相比于2015年，2016年龍井灣站點(diǎn)中度污染和重度污染的比例下降明顯，輕度污染天數(shù)有所增加，優(yōu)良天數(shù)比例基本持平。

圖1 龍井灣區(qū)域空氣質(zhì)量等級(jí)分布比例圖Fig.1 Area air quality grade distribution chart of Longjing Bay

從龍井灣站點(diǎn)2015年1月—2017年3月PM10和PM2.5日均值濃度變化趨勢(shì)分析，無論是從日均質(zhì)量濃度值超標(biāo)頻次，還是從首要污染物頻次來說，顆粒物尤其是細(xì)顆粒物(PM2.5)是影響龍井灣環(huán)境空氣質(zhì)量的重點(diǎn)污染物。顆粒物污染呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性規(guī)律，即每年的冬春季(當(dāng)年11月至次年2月)。

圖2 龍井灣區(qū)域2015年1月—2017年3月PM2.5濃度變化趨勢(shì)圖Fig.2 Longjing Bay Area in January 2015-March 2017 in the trend of PM2.5 concentration diagram

臭氧(O3)和二氧化氮(NO2)是除顆粒物之外主要影響龍井灣空氣質(zhì)量的兩種重要污染物。

圖3 龍井灣站點(diǎn)2015年1月—2017年3月O3濃度變化趨勢(shì)圖Fig.3 Longjing Bay Area in January 2015-March 2017 in the trend of O3 concentration diagram

從龍井灣站點(diǎn)2015年1月—2017年3月O3濃度變化趨勢(shì)圖可以看出，臭氧是除了PM2.5之外的第二種主要污染物，超標(biāo)頻次較高，臭氧的超標(biāo)時(shí)段主要在每年的4月到8月。這可能是由于夏季太陽(yáng)紫外輻射強(qiáng)烈，有利于空氣中的氮氧化物和揮發(fā)性有機(jī)物(如烴類)等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧和其它有機(jī)物(如醛類)等。從龍井灣站點(diǎn)2015年1月—2017年3月NO2濃度變化趨勢(shì)圖可以看出，除2015年1月份少量超標(biāo)外，其余時(shí)間均達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，且也呈現(xiàn)季節(jié)性規(guī)律變化趨勢(shì)。

圖4 龍井灣站點(diǎn)2015年1月—2017年3月NO2濃度變化趨勢(shì)圖Fig.4 Longjing Bay Area in January 2015-March 2017 in the trend of NO2concentration diagram

龍井灣站點(diǎn)2015年1月—2017年3月環(huán)境空氣中二氧化硫(SO2)和一氧化碳(CO)日均質(zhì)量濃度在1—3月較高且波動(dòng)較大，其余月份日均質(zhì)量濃度低且波動(dòng)較小。

綜上所述，影響龍井灣環(huán)境空氣質(zhì)量的主要污染物是細(xì)顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)和臭氧(O3)。細(xì)顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)夏秋季低于春冬季；臭氧(O3)(8 h)呈現(xiàn)上半年逐月上升、下半年逐月下降的兩頭底、中間高的變化趨勢(shì)。

2.2典型城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域大氣污染現(xiàn)狀調(diào)查

以龍井灣所在的天池小學(xué)本次以歌樂山鎮(zhèn)龍井灣站點(diǎn)周邊1 km為研究對(duì)象(研究范圍詳見圖5)。調(diào)查范圍內(nèi)涉及天池村和歌樂村兩個(gè)村，總戶數(shù)1820戶，常住人口數(shù)量4953 人，耕地面積約1465畝。其中，天池村耕地面積1235畝，以種植蔬菜、經(jīng)濟(jì)作物為主，歌樂村耕地面積230畝，以種植玉米、海椒、豇豆、西紅柿、窩筍、蓮白為主。500 m范圍內(nèi)僅涉及天池村。龍井灣調(diào)查區(qū)域范圍內(nèi)使用清潔能源1555戶，使用非清潔能源65戶，其中500 m范圍內(nèi)使用非清潔能源12戶、共計(jì)常駐人口28人，以煤作為主要能源，分布在距離站點(diǎn)200～500 m范圍內(nèi)。其余35個(gè)小型作坊，以天然氣為主要能源有22家，其余13家使用電及其他能源。500 m范圍內(nèi)18家小型作坊中，8家使用天然氣，其余使用電及其他能源。

圖5 龍井灣周邊研究區(qū)域Fig.5 The Research Area Around Longjing Bay

調(diào)查范圍內(nèi)秸稈年產(chǎn)量為12 175 kg，其中天池村秸稈年產(chǎn)量3 175 kg，秸稈類型以玉米桿為主，利用方式為堆肥；歌樂村秸為9 000 kg，秸稈類型包括玉米、海椒、豇豆、西紅柿，利用方式包括家庭燃料、焚燒和堆肥，焚燒的主要時(shí)段為7:00—18:00。

此外，對(duì)調(diào)查范圍內(nèi)其他生活污染源也進(jìn)行了調(diào)查，主要以餐飲業(yè)油煙為主，同時(shí)也存在部門家具廠等小型作坊。

表1 歌樂山鎮(zhèn)龍井灣調(diào)查區(qū)域居民其他大氣污染源調(diào)查表

2.3典型城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域大氣污染問題分析

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，龍井灣調(diào)查區(qū)域大氣污染源主要有以下幾個(gè)方面:

(1)煤的燃燒

龍井灣空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)周邊1 km范圍內(nèi)使用清潔能源1555戶，使用煤作為能源的65戶，常駐人口165人，根據(jù)陳蓓等人對(duì)重慶農(nóng)村能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)狀調(diào)查研究[4]，農(nóng)村人均用煤400～650 kg/(人·a)，本次計(jì)算取500 kg/(人·a)。根據(jù)《民用煤大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南中的附錄C民用煤排放系數(shù)推薦值，進(jìn)行計(jì)算，假設(shè)全部使用型煤，則龍井灣調(diào)查區(qū)域內(nèi)燃煤排放SO2280.5 kg、NOx66 kg、VOCs90.75 kg、PM1090.75 kg、PM2.566 kg。

(2)秸稈焚燒

根據(jù)《生物質(zhì)燃燒源大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南》中的生物質(zhì)開放燃燒排放系數(shù)匯總，對(duì)龍井灣站點(diǎn)周邊的秸稈焚燒產(chǎn)生的污染物進(jìn)行計(jì)算。據(jù)統(tǒng)計(jì)，龍井灣調(diào)查區(qū)域秸稈年產(chǎn)生量為12 175 kg，假如全部采取露天焚燒方式，則產(chǎn)生的大氣污染物情況如表2所示。

表2 秸稈焚燒大氣污染物排放量計(jì)算

3 城鄉(xiāng)結(jié)合區(qū)域大氣污染防控對(duì)策

解決城鄉(xiāng)結(jié)合部露天焚燒、非清潔能源使用等問題必須突破城鄉(xiāng)二元管理體制，強(qiáng)化環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管，并通過調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、優(yōu)化生產(chǎn)布局、提高建設(shè)管理水平等措施減少城鄉(xiāng)結(jié)合部大氣污染。

(1)優(yōu)化生產(chǎn)布局減少工業(yè)污染

城鄉(xiāng)結(jié)合部具有城鄉(xiāng)二元互動(dòng)特點(diǎn)，行業(yè)分布廣泛，管理難度較大。把城鄉(xiāng)結(jié)合部的“小散亂污”企業(yè)，以工業(yè)區(qū)形式布局在整體規(guī)劃中的鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)，這些企業(yè)的集中使得污染源集中，便于管理和治理。結(jié)合經(jīng)濟(jì)體制改革，調(diào)整不合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，通過行政手段及技術(shù)支援、優(yōu)惠政策等措施，對(duì)規(guī)模小、能耗大、污染嚴(yán)重的企業(yè)分別實(shí)行關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)，改革落后工藝設(shè)備，促使企業(yè)轉(zhuǎn)變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，減少工業(yè)污染。同時(shí)，加強(qiáng)現(xiàn)有企業(yè)的環(huán)境監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)源頭、工藝、末端全過程管理。

(2)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)減少燃煤污染

城鄉(xiāng)結(jié)合部因供氣管網(wǎng)建設(shè)還不完善，居民使用煤、柴等非清潔能源的情況較多，容易產(chǎn)生顆粒物、二氧化硫等污染物，影響空氣質(zhì)量。需要加快推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，減少非清潔能源的使用，推行煤改電，煤改氣，從根本上消除污染[5]。

(3)推進(jìn)秸稈、枯草綜合利用減少生活污染

城鄉(xiāng)結(jié)合部居民種植農(nóng)作物產(chǎn)生的秸稈、枯草等，一般都被直接于田間焚燒，產(chǎn)生大量濃煙，排放二氧化硫、一氧化碳、甲烷、細(xì)微顆粒物等有毒有害氣體和懸浮物，造成嚴(yán)重的空氣質(zhì)量問題與環(huán)境污染問題。針對(duì)這一問題，一方面，強(qiáng)化焚燒監(jiān)管。另一方面，要因地制宜，找出破解秸稈和枯草資源化利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，建立補(bǔ)貼機(jī)制、創(chuàng)新工作方法，考慮粉碎還田、有機(jī)堆肥等方式綜合利用。

(4)強(qiáng)化城市管理減少揚(yáng)塵污染

針對(duì)城鄉(xiāng)結(jié)合部建筑施工量大的問題，要提高該區(qū)域揚(yáng)塵監(jiān)管水平，保持監(jiān)管力度不衰減，確保揚(yáng)塵控制措施落到實(shí)處。同時(shí)，提高城鄉(xiāng)結(jié)合部道路的硬化、黑化水平，加強(qiáng)清掃保潔，減少土路、破損道路揚(yáng)塵污染[6]。

(5)增強(qiáng)監(jiān)管能力

突破城鄉(xiāng)二元管理體制，在明確各級(jí)政府和各部門職責(zé)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮基層環(huán)保力量，做到層層落實(shí)環(huán)境管理責(zé)任。加大環(huán)保資金投入，完善環(huán)境治理設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)城鄉(xiāng)結(jié)合部環(huán)境監(jiān)測(cè)能力建設(shè)。發(fā)揮基層環(huán)保組織和新聞媒介的作用，通過圖片展覽、錄像、畫冊(cè)等方式，廣泛深入地開展環(huán)保宣傳，促使企業(yè)主和居民認(rèn)識(shí)到應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的環(huán)保責(zé)任和義務(wù)。

總之，城鄉(xiāng)結(jié)合部大氣環(huán)境治理是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，政府部門要建立切實(shí)有效的執(zhí)法管理體制，并且得以落實(shí)。企業(yè)和公眾要有環(huán)境保護(hù)的意識(shí)，同時(shí)有效治理“小散亂污”的工業(yè)污染，有效遏制燃煤和秸稈垃圾焚燒的污染，揚(yáng)塵污染得到進(jìn)一步控制，實(shí)現(xiàn)PM2.5、PM10、二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物的減排，改善該區(qū)域和主城大氣環(huán)境質(zhì)量，這樣才能實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)結(jié)合部環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的良性互動(dòng)。

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Investigation of Air Pollution and Countermeasures of Pollution Control in Urban and Rural Fringe of Central Districts of Chongqing

ZHAO Hong-jing1, LI Chun-yan2, ZHANG Dan1, WANG Jian2, LI Dou-guo2, QIAO Lei3

(1.Chongqing Environmental Protection Bureau,Chongqing 401147, China; 2.Chongqing Academy of Environmental Science, Chongqing 401147,China; 3.Ecological and Environmental Monitoring Center of Chongqing, Chongqing 401147, China)

In the combination of urban and rural areas because of its particular nature, prevention of its pollution problems have become increasingly prominent. From the regional air quality monitoring data analysis, mainly in fine particulate matter (PM2.5) and respirable particulate matter (PM10), and SO2, NOx, CO and other main urban areas is too high, typical problem of air pollution in urban areas of Chongqing’s findings show that straw burning, Coal use and small emissions per unit of production is an important source of local air pollution in urban areas; proposed to control dust, straw, energy optimization and other pollution control measures in urban areas.

countermeasures ;urban fringe area; air Pollution

10.14068/j.ceia.2017.05.014

X321

： A

： 2095-6444(2017)05-0063-06

2017-06-28

環(huán)境保護(hù)部行業(yè)專項(xiàng)資助“我國(guó)大氣重污染的區(qū)域特征與空氣質(zhì)量管理分區(qū)研究”(201509001)

趙紅靜(1976—)，女，重慶人，工程師，主要研究方向?yàn)榇髿馕廴痉乐?，E-mail：zjzhj@163.com

喬雷(1983—)，男，重慶人，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槲廴痉乐握吲c技術(shù)，E-mail：cquqiaolei@163.com