建立高分辨率工業(yè)大氣排放清單
我國火電、鋼鐵行業(yè)是大氣污染主要排放來源之一。近年來,我國火電、鋼鐵行業(yè)環(huán)保技術(shù)快速發(fā)展,已有的火電、鋼鐵污染物排放清單無法反映這兩個行業(yè)最新的大氣排放特征,嚴重制約了國家大氣污染物排放清單建設(shè)以及藍天保衛(wèi)戰(zhàn)等工作的開展。
目前,我國火電、鋼鐵等工業(yè)源整體排放濃度、排放量如何?火電、鋼鐵等工業(yè)源對大氣貢獻如何?針對這些問題,筆者所在研究團隊通過現(xiàn)場調(diào)研、數(shù)據(jù)收集等方法,積累了大量污染源排放清單原始數(shù)據(jù)集,編制了全國高分辨率火電排放清單、全國高分辨率鋼鐵排放清單、2000年~2016年全國機場大氣排放清單等,開發(fā)了相關(guān)的清單系統(tǒng)管理軟件,為污染源精準(zhǔn)治理、打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)提供了精細化的數(shù)據(jù)支撐。
通過調(diào)研分析我國火電、鋼鐵等工業(yè)源整體排放濃度和排放量情況,筆者所在研究團隊主要得出以下結(jié)論。
一是對全國火電排放濃度分析。近年來,雖然我國火電行業(yè)裝機容量在增長,但污染物濃度、排放量卻在大幅度下降。二氧化硫、氮氧化物、煙塵3類常規(guī)污染物排放濃度的空間分布具有較為明顯的地區(qū)差異,經(jīng)濟較為發(fā)達的京津冀、長三角、珠三角三大區(qū)域,排放濃度均值明顯低于其他地區(qū),高值區(qū)主要集中在東北地區(qū)及西南地區(qū)。
二是對全國火電單位活動水平排放大氣污染物量(排放因子)分析。火電排放因子是使用污染控制設(shè)備或措施后,單位活動水平排放的大氣污染物的量。一般來說,火電廠排放因子越低,表明火電廠的大氣污染控制水平越好。隨著火電超低排放改造的推進,近幾年我國火電污染物排放因子出現(xiàn)了“斷崖式”下降。
三是全國火電大氣污染物排放量。2015年,全國火電一氧化碳、VOCs、氮氧化物、二氧化硫、PM10、PM2.5排放量分別為403.87、10.73、122.94、146.68、28.72、22.80萬噸/年。一氧化碳的排放量主要集中在京津冀、長三角、珠三角三大區(qū)域以及相關(guān)臨近地區(qū),表明此地區(qū)的火電生產(chǎn)活動水平較高。東北、西北地區(qū)活動水平則相對較低,其他污染物排放量空間分布與在線監(jiān)測排放濃度的分布存在一定差異,即三大區(qū)域及臨近省份的排放濃度水平較低,但排放量相對較高。
四是火電對大氣貢獻濃度分析。以京津冀火電行業(yè)為例,2011年火電企業(yè)對各城市二氧化硫、氮氧化物、PM10年均最大貢獻濃度占背景濃度比例分別為1.92%~6.85%、2.00%~6.60%、2.61%~5.24%;2014年火電企業(yè)對各城市二氧化硫、氮氧化物、PM10年均最大貢獻濃度占背景濃度的比例范圍分別為0.45%~2.06%、0.26%~1.44%、0.16%~0.44%。這說明隨著火電環(huán)保技術(shù)的提高、標(biāo)準(zhǔn)的加嚴、超低改造的推廣,京津冀地區(qū)火電企業(yè)對大氣污染物的貢獻比例不斷下降。當(dāng)京津冀地區(qū)火電企業(yè)超低改造全面完成時,火電行業(yè)對京津冀大氣污染的貢獻比例將更低,未來的大氣污染防治、超低改造等工作將從火電行業(yè)轉(zhuǎn)向非電行業(yè)。
五是全國鋼鐵大氣污染物排放量。根據(jù)本研究團隊2012年鋼鐵行業(yè)大氣污染物排放清單顯示,2012年我國鋼鐵行業(yè)排放的二氧化硫、氮氧化物、煙塵分別為176萬噸、190萬噸、79萬噸。華北地區(qū)和東部地區(qū)是鋼鐵行業(yè)排放量最大的區(qū)域,各類污染物排放量占全國的45%左右。排放二氧化硫的主要工序是燒結(jié)和球團,其排放量占鋼鐵全流程二氧化硫總排放量的76.66%左右。燒結(jié)工序和軋鋼工序排放的氮氧化物占比較大,共計達79.2%。燒結(jié)和球團工序產(chǎn)生的顆粒物最多,其排放量占鋼鐵全流程顆粒物總排放量的56.73%。
六是鋼鐵對大氣貢獻濃度分析。以京津冀鋼鐵行業(yè)對各城市主要大氣污染物濃度貢獻情況為例,2012年京津冀鋼鐵企業(yè)對唐山、秦皇島、承德、邯鄲等城市主要大氣污染物濃度貢獻比例較大。從區(qū)域污染排放量及污染物濃度貢獻角度看,京津冀鋼鐵企業(yè),尤其是唐山鋼鐵企業(yè)排放對周邊城市大氣環(huán)境影響顯著,在特殊氣象條件下對周邊環(huán)境的影響不容忽視。2012年,京津冀鋼鐵企業(yè)對區(qū)域大氣環(huán)境影響最大的污染物為氮氧化物,夏季最高濃度貢獻比例達到了50%以上。目前來看,京津冀鋼鐵燒結(jié)機上脫硝環(huán)保措施數(shù)量較少,未來京津冀鋼鐵企業(yè)氮氧化物存在較大的減排空間。
為推進高分辨率工業(yè)源排放清單建設(shè),加強大氣污染防治,助力打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn),筆者提出以下幾點建議。
首先,我國當(dāng)前主流大氣排放清單中,火電、鋼鐵等重點行業(yè)未考慮近年來因排放標(biāo)準(zhǔn)加嚴而帶來的變化,嚴重制約了國家大氣排放清單建設(shè)、藍天保衛(wèi)戰(zhàn)等工作開展。此外,筆者所在研究團隊發(fā)現(xiàn),一些城市的2016年排放清單編制過程中,火電企業(yè)排放因子并未考慮超低改造等技術(shù)進步因素。為此,建議進一步開展重點區(qū)域(京津冀及周邊地區(qū)、長三角、汾渭平原等)火電、鋼鐵等企業(yè)大氣污染研究課題,更新火電、鋼鐵等排放清單,結(jié)合數(shù)值模型,分析重點區(qū)域火電、鋼鐵企業(yè)對PM2.5貢獻情況,完成相關(guān)區(qū)域“一行一策”和“一廠一策”,為打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)、城市精準(zhǔn)治污、重污染天氣應(yīng)對等提供數(shù)據(jù)支持。
其次,未來我國鋼鐵行業(yè)超低改造工作任重道遠。根據(jù)目前鋼鐵燒結(jié)機機頭現(xiàn)有、新建、特排限值要求,2017年全國鋼鐵燒結(jié)機的整體達標(biāo)情況較好,其中氮氧化物全部能夠達到標(biāo)準(zhǔn)要求,顆粒物和二氧化硫基本達到標(biāo)準(zhǔn)要求。但根據(jù)超低排放要求,鋼鐵燒結(jié)整體排放濃度水平尚有一定差距。顆粒物、二氧化硫、氮氧化物能夠達到超低排放限值的排口,基本為長流程的特大型國營鋼鐵企業(yè)。建議對于粗鋼產(chǎn)能在200萬噸及以上處于國內(nèi)先進水平的鋼鐵企業(yè),應(yīng)通過加強管理,尤其是氮氧化物治理方面的超低改造,使其污染物濃度達到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。對于規(guī)模小、裝備落后、處于落后水平的鋼鐵企業(yè),若環(huán)保改造后仍無法達標(biāo),應(yīng)加大相關(guān)企業(yè)落后產(chǎn)能的淘汰力度。同時,加強鋼鐵行業(yè)超低改造可行性分析研究。
第三,結(jié)合排污許可與固定污染源管理制度,加強連續(xù)在線監(jiān)測(CEMS)在清單編制中的應(yīng)用。在線監(jiān)測可以為重點工業(yè)行業(yè)的排放清單提供更為精準(zhǔn)的排放源強及時間分辨率,推動在線監(jiān)測數(shù)據(jù)構(gòu)建排放清單建立的技術(shù)體系,以便于排放清單的及時動態(tài)更新,將大氣污染治理落實到排放源,提高精細化管理水平。
第四,筆者所在研究團隊建立的CALPUFF模型快速解析重污染期間城市工業(yè)源貢獻的方法,已用于滄州市大氣攻關(guān)項目,為重點區(qū)域、重點企業(yè)大氣污染管控提供科學(xué)支撐。建議地方大氣污染治理應(yīng)基于源解析結(jié)果、模型嵌套等,結(jié)合應(yīng)急預(yù)案減排措施,快速給出成效分析,應(yīng)用到秋冬季重污染天氣應(yīng)急管理,為重污染天氣應(yīng)急提供保障。
責(zé)任編輯:任我行
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