毛红梅

(四川大学建筑与环境学院，四川成都610065)



成都市细颗粒物排放清单基础研究

毛红梅

(四川大学建筑与环境学院，四川成都610065)

摘要通过调研成都市工业生产、城市建设和居民生活的统计资料，研究分析文献报道的各种污染源排放因子，计算出成都市各源相对PM2.5的贡献率，开发了成都市2012年PM2.5的排放源清单。结果显示，成都市2012年共向大气中排放PM2.570923吨。其中扬尘源对PM2.5的贡献最大，所占比例为60%，其次为移动源，所占比例为24%。

关键词PM2.5排放清单排放因子

0引言

排放源清单是对某一地区的一种或几种污染物排放源的排放量进行估算，它对于政策制定和科学研究都具有重要的价值。在科学研究上，排放源清单是大气污染模式重要的起始输入数据，是研究空气污染物在大气中物理化学过程的先决条件，它对于模拟二次污染物、了解某一地区的空气污染状况，确立合适的减排方案都有重要作用。

目前，成都市已经形成电子信息、机械、冶金、化工、医药、建材、能源、轻工、纺织、食品、燃料和军工等多元化的产业布局，在西部地区的经济社会发展中具有十分重要的地位。与此同时，能源消费也不断增加、大气污染也越来越严峻，以颗粒物为主的污染更是呈加剧态势。空气颗粒物污染不仅能使大气能见度降低,增加了交通事故的次数，而且对城市景观和气候产生了严重的影响,同时对人体健康造成危害。根据国内外大量流行病学研究资料，可吸入颗粒物的浓度升高与疾病的发病、死亡率密切相关，尤其是呼吸系统疾病及心肺疾病；而PM2.5的粒径很小，与PM10或直径大的颗粒物比较, PM2.5的比表面积大,易被病毒、细菌、放射性尘埃和重金属等各种有毒有害物质吸附，研究表明，PM2.5可影响人体的心血管、呼吸、免疫、神经、生育和遗传系统等，PM10可进入人的鼻腔及气管，而PM2.5除了能进入肺部，还能进入肺泡甚至血液，引起肺部和全身炎症， 增加血脂升高、动脉硬化的风险，导致心律不齐，血压升高。所以必须高度重视颗粒物的监测和防治。因此，研究四川盆地的PM2.5污染状况，建立成都市的排放源清单是十分必要的。不仅事关成都人民的生活和经济发展 ，对于研究西南地区的空气污染状况也有非常重要的意义。

1来源分类

成都市颗粒物污染来源较复杂，由于成都市经济不断地增长，2012年成都市的的机动车保有量仅次于北京。同时又由于成都市近年来高架桥、地铁、工业园区等不断壮大，使成都市颗粒物污染来源变得更为复杂，颗粒物的来源也多种多样。其主要的来源有：工业源、移动源、扬尘源、生物质燃烧源。

2清单计算方法

2.1计算方法

PM2.5排放量的估算采用排放因子法，排放因子法是排放源清单估算使用最为广泛的方法之一，是EPA、EEA排放源清单编制手册推荐的清单编制方法。该方法是人类活动程度的信息，即活动水平数据与量化单位活动的排放量系数即排放因子相结合的结果。其计算公式如下：

E=A×EF

(1)

式中:E为PM2.5的排放量;A为活动水平数据,如燃料消耗量或产品产量;EF为排放因子,该因子为考虑到控制措施的综合排放因子。

1)固定燃烧源的计算方法

固定燃烧源包括火电、钢铁、有色金属冶炼、建材、化工等高耗能、高排放行业。一般采用自下而上的排放因子法。公式如下：

(2)

式中，E为PM2.5的排放总量，kg/a;k,m分别为燃料类型、燃烧技术类型；Ak为活动水平数据，燃料燃烧量(kg/a)或能源消耗量(GJ/a)；EFk,m为排放因子，g/kg或g/GJ；η为控制措施的去除效率(对于没有采取任何控制措施的情况下，η为0)。

2)工业过程源的计算方法

工业过程源涉及范围广，污染物排放量大。对于不同的经济行业，由于工艺技术和原料类型的差异，其排放的细颗粒物的强度有所不同。例如，砖瓦、水泥等非金属矿业和钢铁、炼焦等金属冶炼行业生产过程会排放大量的细颗粒物。在估算细颗粒物的排放量时，应根据生产活动统计数据类型的不同和数据的可获得性，以及排放量与相关活动水平数据的相关性，选择计算公式：

1)采用基于原辅材料活动水平数据的排放因子法。其计算公式如下：

(3)

式中，E为PM2.5的排放总量，kg/a;j为产品类型；k为生产第j类产品的工艺过程；Aj为第j类产品的年产量，kg/a；EFj,k为生产第j类产品第k种过程的排放因子，g/kg。2)采用基于原辅材料活动水平数据的排放因子法。其计算公式如下：

(4)

式中，E为PM2.5的排放总量，kg/a;j为产品类型；k为生产第j类产品的工艺过程；Aj为生产第j类产品的原辅材料活动水平数据，kg/a；EFj,k为生产第j类产品第k种过程的排放因子，g/kg。

3)道路移动源的计算方法

道路移动源的排放特征受到内燃机、尾气控制技术、燃料类型等因素的影响，其污染物排放量一般采用模型估算法和排放因子法相结合的方式进行估算，目前机动车的排放因子主要是采用IVE、MOBILE、COPERT等模型进行估算。本研究采用MOBILE6模式计算排放因子，MOBILE6是由美国环保局开发的分别计算道路机动车气态污染物排放系数和颗粒物排放系数的数学模型, 它根据多年来对大量车辆测试数据的分析回归, 得到计算机动车各类污染物排放系数的经验公式。根据成都市分车型的保有量和年均行驶里程, 以及MOBILE模式计算得到的各车型排放系数, 可求得机动车气态污染物和颗粒物的总排放量。计算公式为:

(5)

式中: E 为机动车PM2.5的排放量(kg/a) , EFv为v类机动车的综合排放系数(g/km ) , Pv为计算年份v类机动车的保有量,Mv为计算年份v类机动车的年均行驶里程(km )。[4]

4)非道路移动源的计算方法

根据成都市的实际情况，非道路移动院主要为农业机械与工程机械，通常采用基于燃料消耗量的排放因子法进行估算。公式如下：

E=FC×FSEF×10-3

(6)

式中，E为PM2.5总排放量，kg/a；FC为燃料消耗量，kg/a；FSEF为基于燃油类型的排放因子，g/kg燃料。

5)道路扬尘源的计算方法

道路扬尘主要是指车辆碾压和气流夹带等合力的作用下，沉积在路面上尘土、松散料再悬浮重新扬起进入大气环境的过程。道路扬尘可分为两大类：未铺装道路扬尘和铺装道路扬尘，这两种类型的道路扬尘的细颗粒物的排放量的估算公式如下：

(7)

式中，E为PM2.5总排放量，kg/a; j为道路类型；EFj为第j种道路的排放因子，表示车辆在单位长度道路路面(Vehicle Kilometer Travelled, VKT)的扬尘产生量，g/VKT;Lj为研究区域第j种道路的长度，km; Vj为第j种道路的车流量，辆/h。

6)建筑扬尘源的计算方法

建筑扬尘主要指在城市建设、建筑物建造与拆迁、道路改造与施工等过程中产生的一类无组织源。由于建筑施工工序和阶段复杂，在实际估算中通常把施工扬尘看作面源，认为建筑施工扬尘排放量主要与施工面积和施工运作活动有关，采用基于施工面积的排放因子法进行估算。公式如下：

E=A×EF×T×(1-θ)×10-3

(8)

式中，E为建筑施工扬尘PM2.5排放量，kg/a；A为活动水平，即建筑施工面积，m2；EF为建筑施

表1　固定燃烧源排放因子

表2　郊区各类型公路PM2.5道路积尘排放因子g/VKT

表3　城市各类型城市道路PM2.5的道路排放因子g/VKT[6]

表4道路移动源排放因子 g/km[3]

机动车类型排放因子(g/km)汽油桥车0.019轻型汽油车0.033重型汽油车0.116摩托车0.012柴油桥车(出租车)0.282轻型柴油车0.259重型柴油车0.779公共汽车1.2512

表5成都市PM2.5排放量

成都市PM2.5排放量单位:吨源类型PM2.5排放量比例/%工业源928013.08461289移动源1677123.64677185扬尘源4232959.68303653生活燃料燃烧4950.697940019秸秆露天燃烧20482.887638707合计70923

工扬尘排放因子，g/(m2*h)；T为施工周期，h;θ为扬尘控制效率，建筑扬尘防治措施主要有洒水、密目网、围栏等，成都市中心城区建筑扬尘防治措施的控制效率设为70%，二圈层和三圈层控制效率分别设为50%和40%。赵普生等获得天津市某工地建筑施工扬尘PM10的排放因子为20.3μg/m3，黄玉虎等获得呼和浩特建筑施工现场再悬浮颗粒物的粒径分布为： PM2.5：PM10= 0.396:1。可以计算出成都市建筑施工扬尘PM2.5的排放因子为8.04 μg/m3。

7)生物质燃烧源的计算方法

根据四川盆地的实际情况分析，生物质燃烧源主要包括以下两种形式：农村居民使用秸秆和薪柴作为炊事燃料，收获季节农田废弃秸秆露天焚烧。关于这两种形式的生物质燃烧源都是采用基于活动水平数据的排放因子法进行污染物排放量估算，公式如下：

E=M×EF×10-3

(9)

式中，E为生物质源燃烧PM2.5的排放总量，kg/a；M为生物质燃烧量，kg/a；EF为污染物PM2.5的排放因子，g/kg。

2.2基础资料

本研究估算排放清单时活动水平数据主要来源如下：国家统计机构公布的相关统计信息；环保部门排污申报登记、环境统计和污染普查的数据；环境类著作、期刊和报告等科技文献；行业工艺设计手册；其他国家、地区公开公布的国家/地区排放源清单报告等。

2.3排放因子

在大多数情况下，排放因子只是在可接受条件下能得到的数据简单平均，所以它们并不能推荐作为任何源的排放标准或限值。国外有关颗粒物和污染气体的排放因子有很多实测数据，但有关中国区域的实验工作目前还较少，由于所用的排放因子过于庞杂，故文中未能一一列出，本文的排放因子主要引用国内外已有的研究成果，同时也引用了国内较新的实验成果。

3不确定性分析

成都市污染源排放清单的不确定性主要取决于以下两个方面：排放因子与实际情况的贴切程度，本研究中收集分析了大量国内的排放因子，同时又根据成都市具体情况适当加以调整，如在计算裸露地表扬尘时充分考虑了成都市的气象要素。但是，由于缺乏基础数据，在计算建筑施工扬尘的过程中，本研究中只考虑了堆料的自然风蚀扬尘，没有计算人类扰动对堆料的影响，这将对计算建筑施工扬尘量产生不确定性。活动水平数据的代表性，本研究的数据不仅统计了环境统计数据，更在其基础上进一步细化，使本研究的排放源清单更为系统、全面。

4分析和结论

成都市2012年共向大气中排放PM2.5约70923吨。其中扬尘源对PM2.5的贡献最大，所占比例为60%，其次为移动源，所占比例为24%。要对成都市PM2.5的治理实施有效的控制以缓解其对大气环境的压力, 必须采取综合控制措施。

对于扬尘源，要增加道路清扫频次和洒水次数，结合环境卫生整治活动，及时清除道路积尘及道路两侧生活、建筑垃圾，减少二次扬尘污染；对建筑控制区内祼露土地，选择性地进行植被覆盖；要加强公路两侧货场(厂)散装货物的监管，对易引起扬尘的货物要加盖篷布，货场(厂)周围要建筑围挡，通过多种途径有效降低货场(厂)二次污染；公路建筑施工现场，要采取加盖篷布、建筑围挡等有效措施防止施工现场散装建筑用料扬尘污染。

对于移动源，增强公众环保意识，呼吁公众低碳出行；逐渐淘汰国一国二的机动车；安装催化净化器；改善油品质量。

参考文献

[1]李丽珍,曹露, 王磊, 等.谈中国 PM2.5的污染来源及危害[J].能源与节能， 2013(4)：77-78.

[2]吴烨, 郝吉明, 傅立新, 等. 澳门机动车排放清单[J]. 清华大学学报，2002，42(12)：1601-1604.

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[6]赵斌. 华东地区大气污染源排放状况研究[D].北京：中国气象科学研究院，2008.

[7] 张强，Zbigniew Klimont，David G．Streets．中国人为源颗粒物排放模型及2001年排放清单估算[J]．自然科学进展，2006，16(2)：223— 23l.

作者：毛红梅(1991-)，女，硕士研究生，研究方向:环境工程。

Basic Research of Fine Particles Emission List of Chengdu

MAO Hong-mei

(College of Architecture and Environment, Sichuan University, Chengdu 610065)

Abstract：By studying the statistical data of Chengdu industry production, city construction and residents’ lives and analyzing various emission factors of pollution source reported in literature, the corresponding PM2.5 contribution rates were calculated and PM2.5 emission source list of Chengdu 2012 was developed. The results showed that the total emission amount of PM2.5 to atmosphere made by Chengdu in 2012 was 70923 tons, among which the largest portion was made by dust source, occupying 60% and next was mobile source, occupying 24%.

Key words：PM2.5, emission list, emission factors

文献标志码：中国分类号：X513A

收稿日期：2014-12-22

文章编号：1008-5580(2015)02-070-05 1008-5580(2015)02-075-05