贺铮 高倩楠 王悦
黑龙江省人工影响天气办公室，150030
摘要：电力、热力生产和供应业作为工业烟粉尘的主要排放源之一，减排压力巨大。本研究以2013年全省245家电力、热力生产和供应企业的烟粉尘排放清单为基础，知烟粉尘排放量均主要来自于火电行业，燃料以煤为主，苏州、南京、徐州依次为排放量最大的城市。提出以下减排措施：提高燃煤品质、改善能源结构、取缔小锅炉的使用、提高除尘设施处理能力、增加人工影响天气作用。研究结果对控制江苏省热电行业烟粉尘的排放具有重要的参考意义。
关键词：烟粉尘排放清单；空间分布；烟粉尘排放量；人工影响天气
1．引言
目前大气污染形势严峻，伴随我国工业、交通迅猛发展，人口愈发集中，城市化更加严重，燃料的消耗量急剧增加，且由于人为原因造成的工业烟粉尘污染日趋严重。其中热电行业产生的烟粉尘占有很大比重。
近年来，随着雾霾现象愈加严重，大气颗粒物的污染已经深入人心，作为雾霾现象的主要贡献者，对于它的研究热度逐年增加。根据中国大陆 2007 年高时空分辨率的颗粒物排放源清单计算的年排放量分别是：PM2.5为1321.2万吨，BC 139.9万吨，OC 294.6万吨，且主要来自于工业源和居民生活源[3]。对于北京地区，1999年北京市固定工业污染源中TSP、PM2.5、PM10的工业源占比分别为70.5%、63. 4% 和67. 2%[4]，2000年北京市的碳黑气溶胶排放清单，排放总量估算为 7.77千克，焦炭、原煤和非商品能源秸秆是北京碳黑排放清单中最重要的排放源。据报道，中国碳黑排放量初步估计为全球碳黑排放总量的1/4，占世界第一位，源于煤炭的碳黑排放占了中国碳黑排放总量的 60%。碳黑排放量的80%来源于焦炭、生物质和煤炭。对于珠三角地区，2006 年大气面源排放的PM10为1.6×105吨。对于上海市，PM10年日均值从2004年的0.099毫克/立方米持续下降到2008年的0.084毫克/立方米，年均降幅3.8%；可吸入颗粒物浓度的月际变化呈现冬春季高、夏秋季相对较低的规律，最大月均值出现在11月、12月和1月，次大值出现在3月和4月；最小月均值出现在8月和9月，且其中主要的来源之一为工业源输出。
随着2008年北京奥运会的闭幕，大气颗粒物污染仍是亟待解决的问题。TSP、PM10和 PM2.5之间具有同源性，三者在环境空气污染中的变化规律相似，不同地区的可吸入颗粒物粒径分布随不同地区的特征污染源而变化。2011年，中国大陆的颗粒物浓度最高地区为华东地区，其次为华中地区，而中国的边远地区污染情况较为轻微。工业排放的颗粒物中，火电厂排放的颗粒物占据主要的地位。2011年估算的全国火电厂大气颗粒物和PM2.5总排放分别是1433 千吨和622千吨，随着除尘技术的进步和发展，排放量逐年减少。我国是一个以煤炭为主要能源的国家，年煤炭消费量巨大，2002年我国煤炭产量为13.8亿吨，2012年增长到36.5亿吨，为十年前的2.6倍。2011年我国煤炭消耗量即占全球当年煤炭总产量的46%，大部分用于发电或作为工业和民用燃料。
2．排放清单计算方法
工业烟粉尘排放清单是对某一地区工业产生的一种或几种大气颗粒物排放源的排放量进行估算，是大气污染模式的重要起始输入数据，是研究大气颗粒物在大气物理化学过程中的先决条件。
工业烟粉尘排放清单的计算方法主要有两种：Klimont公式法和源强因子法。
（1）Klimont公式
排放清单的计算是通过各地区、各类型排放源的综合估算而得到。当已知某地区、某部门不同燃料种类情况下的消费量、去除效率和排放因子时，PM2.5、PM10、BC、OC的计算方法可参照Klimont[1]的公式，即
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其中，E为排放量，A为燃料或产品消费量，η为去除效率，EF 为排放因子，j、k、l分别为地区、分类部门、燃料种类。
（2）源强因子法
源强因子法[2]采用中观分析的方法，当已知各排放源的源强和各排放因子（该因子需充分考虑相应的污染控制措施情况）时，可选用此法。此方法多用于热电行业颗粒物排放清单的统计。
第 i 种排放物，n个源的总排放量Qi可用下式估计：
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式中，Sk 为第k种排放源源强；Fk为第k种源排放因子；Pk为单位换算因子，以保证Qi的量纲为t·a-1。
3.电力、热力生产和供应业烟粉尘排放清单空间分析
本研究基于2013年全省245家电力、热力生产和供应企业的烟粉尘排放清单。对2013年江苏省工业烟粉尘排放清单进行统计，知江苏省烟粉尘排放量最大的行业主要集中在以下三大行业：（1）电力、热力生产和供应业，（2）黑色金属冶炼和压延加工业，（3）非金属矿物制品业。电力、热力生产和供应业是江苏省2013年烟粉尘排放量最大的行业，故研究电力、热力生产和供应业的烟粉尘排放清单和空间分布对于系统把握江苏省的烟粉尘排放情况具有重要意义。
本研究范围包括江苏省的1个副省级城市：南京；12个地级市：南通、盐城、徐州、连云港、泰州、宿迁、无锡、苏州、镇江、扬州、淮安和常州。根据2013年江苏省热电行业烟粉尘排放清单，分析得到各地市各子行业的分布情况。如图1所示，火电行业企业主要集中在江苏省南部地区，烟粉尘排放量最大的工厂分别位于徐州、南通、盐城和苏州；大多数的火电厂烟粉尘排放量均在1000吨以下。
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图1 江苏省火电行业企业及排放量（吨）分布
2013年江苏省各地市烟粉尘总产生量为2738万吨，经过设施处理后排放量总值为12万吨，烟粉尘产生量为排放量和去除量的总和。其中苏州、徐州和无锡依次为烟粉尘产生量最大的三个城市，分别为624.5、480.6、358.2万吨，三个地市累计排放烟粉尘占整个江苏省热电行业烟粉尘产生量的80%；苏州、南京、徐州依次为排放量最大的城市，烟粉尘排放量分别为2.63、1.81、1.66万吨，占比为21.27%、14.6%、13.39%。江苏省13个城市均以火电行业为电力行业的龙头结构，各地市烟粉尘产生量排放量的最大值均来自于火电行业；比较13个地市燃料的消耗量，苏州、徐州、无锡依次为燃料消耗总量最大的三个城市，其消耗量依次为3099、2687、1624万吨。各地市均以燃料煤为主要能源物质，其次为燃料油。
4．电力、热力生产和供应业烟粉尘减排对策
当前大气颗粒物污染形势日益严峻，火电厂作为电力、热力生产和供应业烟粉尘排放的主要源之一，依据其行业结构和空间分布，从以下几个方面进行控制，改善大气环境的质量。
（1）提高燃料品质
从源头上减少烟粉尘的产生，是治理烟粉尘的根本。
（2）改善能源结构
使用天然气作为燃料是相对清洁的。虽然主要燃料选用燃料煤的结构仍将持续，但是新能源的开发和利用有巨大潜力。
（3）取缔小锅炉的使用
2013年，热力生产和供应行业仍有部分小锅炉未取缔。使用小锅炉企业的规模通常较小，在烟粉尘去除的投入较少，相对污染较大，所以要取缔小锅炉的使用。
（4）提高除尘设施处理能力
增加除尘设施投入、改善除尘设施处理能力对于烟粉尘的去除具有重要作用。
（5）增强末端治理投入
目前电力行业遇到的发展问题包括产业融资不足、资金匮乏，专业人才缺失、技术水平落后，治污减排过程缺乏有效投入，产业商业运营模式选择不当等。末端治理投入微乎其微。
（6）人工影响天气
通过降雨、降雪等使颗粒物从大气中去除的过程。它是去除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效方法。
5．结论与讨论
本研究以2013年全省245家电力、热力生产和供应企业的烟粉尘排放清单为基础，通过行业分析和空间分布处理，得到如下分析结果：各地市、各行业的烟粉尘排放量均主要来自于火电行业，燃料以煤为主，依不同地市产业结构的不同而不同。大多数的火电厂烟粉尘排放量均在1000吨以下。江苏省电力、热力生产和供应业排放源主要集中在苏州、南京、徐州。火电行业企业主要集中在江苏省南部地区，苏州、南京、徐州依次为排放量最大的城市，三个城市烟粉尘排放总量超过总排放量的70%。依据上述行业、空间排放特征，提出以下减排对策：提高燃煤品质、改善能源结构、取缔小锅炉的使用、增加除尘设施投入、提高除尘设施处理能力、增加末端治理投入、人工影响天气。
参考文献:
[1] Klimont Z，Streets D G，Gupta S，et al．Anthropogenic emissions of non-methane volatile organic compounds in China．Atmos Environ，2002，36：1309-1322．
[2] 赵斌，马建中. 天津市大气污染源排放清单的建立［J］．环境科学学报，2008，28（2）：368-375．
[3] 曹国良，张小曳，龚山陵，安兴琴，王亚强．中国区域主要颗粒物及污染气体的排放源清单[J]．科学通报，2011，03：261-268．
[4] 陈建华，薄以匀，李培省，许绿薇．北京市工业污染源大气污染物排放特征[J]．工业安全与环保，2003，02：3-5．
作者简介：贺铮（1993.05）女，汉族，黑龙江省哈尔滨市人，硕士学历，助理工程师，从事人工影响天气工作。