城市環(huán)境空氣中PM2.5的成因分析及控制方法

劉芳瑩 張逸飛 范金周 張繼光

摘? 要：隨著近年來我國工業(yè)的快速發(fā)展和人口的急劇增加，城市空氣環(huán)境質(zhì)量日益惡化，PM2.5超標(biāo)現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重威脅到城市居民的健康。文章探討了造成細(xì)顆粒物污染產(chǎn)生的原因，以及目前針對此類污染物的應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：細(xì)顆粒物來源;污染;控制

Abstract： With the rapid development of industry and the rapid increase of population in China in recent years， the quality of urban air environment is deteriorating day by day， and the phenomenon of PM2.5 exceeding the standard occurs frequently， which is a serious threat to the health of urban residents. This paper discusses the causes of fine particle pollution and the current countermeasures for such pollutants.

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市面積不斷擴(kuò)大，人口顯著增多，同時(shí)也帶來了嚴(yán)重的空氣污染問題，霧霾天氣頻發(fā)，給人們的健康造成嚴(yán)重威脅，引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[1-2]。PM2.5系造成我國大多數(shù)城市出現(xiàn)霧霾的主要因素，PM2.5的散射、消光作用在空氣能見度下降中占主要地位，形成霧霾天氣[3]。

1 城市空氣中PM2.5現(xiàn)狀

根據(jù)2017年中國環(huán)境狀況公報(bào)顯示，全國338個(gè)城市發(fā)生2311天次重度污染、802天次嚴(yán)重污染，以PM2.5為首要污染物的天數(shù)占重度及以上污染天數(shù)的74.2%，以PM2.5為首要污染物的占20.4%，以O(shè)3為首要污染物的占5.9%。其中有48個(gè)城市有超過20天達(dá)到重度及以上污染，分布在河南、河北、新疆等12個(gè)省份[4]。

相關(guān)研究基于多種觀測資料發(fā)現(xiàn)，城市城區(qū)及其鄰近鄉(xiāng)村在年或季節(jié)尺度上存在顯著的PM2.5濃度差異，如Lin等[5]基于中國東部地區(qū)遙感影像反演數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)在“十一五”（2006～2010）期間，多數(shù)省份城區(qū)PM2.5濃度降幅低于鄉(xiāng)村，而在“十五”（2001～2005）和“十二五”（2011～2015）期間，多數(shù)省份城區(qū)PM2.5濃度降幅高于農(nóng)村。

于振波等[6]對佳木斯市不同時(shí)段PM2.5監(jiān)測濃度開展研究，結(jié)果表明PM2.5出現(xiàn)高值的時(shí)段與逆溫層的厚度有極大相關(guān)性，且燃煤及機(jī)動(dòng)車尾氣排放存在等比關(guān)系，部分點(diǎn)位PM2.5高值則與棚戶區(qū)及小散污企業(yè)排放相關(guān)性較大。

Zheng等[7]選取北京城區(qū)的寶聯(lián)站和郊外的上甸子站進(jìn)行城鄉(xiāng)對比，發(fā)現(xiàn)在日尺度上城鄉(xiāng)PM2.5濃度差值與熱島效應(yīng)強(qiáng)度間存在明顯相關(guān)性。

姜蘊(yùn)聰?shù)萚8]選取我國11座代表城市研究城鄉(xiāng)PM2.5濃度差異規(guī)律，結(jié)果表明同一城市的城區(qū)、郊區(qū)和鄉(xiāng)村間的PM2.5日均變化趨勢一致，城市PM2.5排放速率為城區(qū)>郊區(qū)>鄉(xiāng)村。

2 城市PM2.5來源分析

PM2.5組分因不同地區(qū)大氣污染源排放結(jié)構(gòu)和污染控制力度有明顯變化，近年來PM2.5組分特征研究表明，氣態(tài)污染物（SO2、NO2和NH3）等前體物轉(zhuǎn)化生成二次顆粒物在PM2.5中占比呈增加趨勢，是PM2.5超標(biāo)的主要因素[9]。

張敬巧等[10]對2016年某市冬季一次重污染過程研究發(fā)現(xiàn)重污染時(shí)段二次無機(jī)離子比例均達(dá)到起始階段的6倍以上。大多數(shù)PM2.5源解析研究顯示，我國京津冀、珠三角、長三角等城市細(xì)顆粒物的主要人為源是移動(dòng)源、燃煤源、揚(yáng)塵及生物質(zhì)燃燒源等[11-14]。

李娟等[15]對濟(jì)南市不同類型的機(jī)動(dòng)車現(xiàn)場測量尾氣細(xì)顆粒物的濃度，通過研究發(fā)現(xiàn)：怠速工況下，濟(jì)南市區(qū)機(jī)動(dòng)車尾氣中細(xì)顆粒物濃度較低，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高、車型變大，機(jī)動(dòng)車尾氣中的細(xì)顆粒物濃度明顯升高。與怠速工況相比，高怠速工況下的PM2.5濃度升高3-44倍;與小型車相比，中、大型車的PM2.5濃度升高約5倍。

李荔等[16]基于源清單的來源分析等方法對徐州市顆粒物污染成因進(jìn)行研究，結(jié)果表明施工揚(yáng)塵對PM2.5貢獻(xiàn)率達(dá)到26.7%，根據(jù)COPERT模型模擬，重型貨車運(yùn)輸對機(jī)動(dòng)車尾氣排放一次PM2.5的貢獻(xiàn)率超過50%。

李建娜[17]針對北京市昌平區(qū)大氣中的PM2.5進(jìn)行成因分析后發(fā)現(xiàn)工業(yè)污染源排放是PM2.5的主要貢獻(xiàn)源，其中水泥、非金屬礦物制品業(yè)和汽車制造業(yè)占工業(yè)源總排放量的86.8%。同時(shí)鍋爐排放、交通污染源和施工揚(yáng)塵等也占了相當(dāng)大的比例。王偉等[18]使通過監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)鞍山市PM2.5的主要人為源為鋼鐵冶煉、機(jī)動(dòng)車尾氣和建筑揚(yáng)塵。

3 大氣細(xì)顆粒物污染的防治措施

3.1 加大政府監(jiān)管力度

我國在大氣細(xì)顆粒物污染范圍和程度上較為嚴(yán)重。要有效削減顆粒物的排放量，必須協(xié)調(diào)多部門齊抓共管。PM2.5總量削減的核心是控制工業(yè)排放，尤其是削減水泥、火電及金屬冶煉行業(yè)的PM2.5排放量進(jìn)行削減，同時(shí)也應(yīng)有效控制機(jī)動(dòng)車數(shù)量，加強(qiáng)居民生活小散源的控制。在PM2.5污染防治中，實(shí)行聯(lián)動(dòng)機(jī)制，在城市深入推行“屬地化、網(wǎng)格化”管理制度，每塊網(wǎng)格的污染防治責(zé)任到人，并執(zhí)行嚴(yán)格的督查考核制度。

3.2 完善污染防治方案加強(qiáng)源頭管控

污染防治方案應(yīng)不斷修改完善，當(dāng)前環(huán)境下應(yīng)從以下幾方面入手：首先，實(shí)施區(qū)域性季節(jié)性排放總量控制，禁止新建、改建、擴(kuò)建火電項(xiàng)目、焦化、石化化工等行業(yè)中的高污染項(xiàng)目。遠(yuǎn)期科學(xué)規(guī)劃調(diào)整，分期分批將重污染企業(yè)遷出環(huán)境空氣敏感區(qū)。實(shí)施嚴(yán)格限排措施，強(qiáng)制企業(yè)有效運(yùn)行治污措施。其次，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，逐漸減少煤炭消費(fèi)量，建成以使用電和天然氣等清潔能源為主的城市。淘汰小型燃煤鍋爐，提高能源利用效率。對于必須使用燃煤作為能源的工業(yè)企業(yè)，必須有嚴(yán)格的煙氣凈化裝置。城市建成區(qū)禁止新建燃煤、重油鍋爐，完成10t/h及以下燃煤鍋爐清潔能源改造或拆除。最后，應(yīng)建立區(qū)域重污染天氣應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制。各級政府制訂并實(shí)施灰霾天氣環(huán)境應(yīng)急預(yù)案，建立區(qū)域重污染天氣應(yīng)急聯(lián)動(dòng)機(jī)制，根據(jù)每日空氣污染狀況，適時(shí)啟動(dòng)環(huán)境應(yīng)急工作，努力控制PM2.5污染。

3.3 加大宣傳力度鼓勵(lì)公眾參與

城市空氣質(zhì)量和每個(gè)人的生活息息相關(guān)，全社會(huì)共同參與，大力倡導(dǎo)綠色生活，是大氣污染防治的重要措施之一。有關(guān)部門應(yīng)加大PM2.5污染防治的宣傳力度，充分利用廣播、電視、報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)等主流媒體，開辟專欄宣傳污染防治措施，報(bào)到工作進(jìn)展動(dòng)態(tài)，曝光存在的問題，動(dòng)員社會(huì)各方面力量積極參與PM2.5污染防治，形成全社會(huì)共同參與的良好工作氛圍。

3.4 調(diào)整能源結(jié)構(gòu)加快綠色技術(shù)革新

PM2.5污染防治的重點(diǎn)之一在于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，逐漸減少煤炭消費(fèi)量，建成以使用電和天然氣等清潔能源為主的城市。嚴(yán)控高耗能，高污染、高排放行業(yè)的盲目擴(kuò)張，健全落后產(chǎn)能退出機(jī)制。減少化石能源的使用，如煤炭、石油。提高新型能源利用率，各地區(qū)應(yīng)根據(jù)自身的優(yōu)勢和特色，開發(fā)新型能源，并加強(qiáng)推廣和利用。這不僅需要政府的努力，也需要各行業(yè)給予輔助和認(rèn)可，積極使用新型能源，減少污染和消耗[19]。

3.5 落實(shí)對機(jī)動(dòng)車尾氣排放的管控

機(jī)動(dòng)車對城市PM2.5影響較大，已經(jīng)成為主要污染源之一?？刂茩C(jī)動(dòng)車污染，首先要提高汽車尾氣標(biāo)準(zhǔn)及車用汽油排放標(biāo)準(zhǔn)，目前，國家第六階段機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)已于2019年7月1日起全面實(shí)施。其次要提高燃油質(zhì)量，推進(jìn)新能源汽車，鼓勵(lì)使用清潔替代燃料或推廣燃料清潔劑。再次要加快淘汰老舊車輛，對大型貨車限制市區(qū)內(nèi)特定路段的行駛。最后要優(yōu)先發(fā)展公共交通，鼓勵(lì)市民綠色出行。

4 結(jié)束語

我國在新時(shí)代的發(fā)展和建設(shè)過程中，正不斷的提高細(xì)顆粒物的污染防治水平。下一步應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對細(xì)顆粒物污染的研究，不斷完善工作體系，各部門齊抓共管協(xié)同治理，同時(shí)應(yīng)加大宣傳力度鼓勵(lì)更多群眾參與進(jìn)來，力求在根源上徹底解決問題，確保全面打贏大氣污染攻堅(jiān)戰(zhàn)。

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