大氣顆粒物污染源解析助力邢臺(tái)精準(zhǔn)治污

文 齊芳 賈飛虎

科學(xué)的污染物源解析研究，為精準(zhǔn)治污、有針對(duì)性地采取措施提供方向和依據(jù)。

近年來，邢臺(tái)市不斷加大大氣污染防治工作力度，環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)改善。但2018年P(guān)M2.5和PM10年均濃度仍分別超出國家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.97倍、0.87倍，空氣質(zhì)量在全國169個(gè)城市排名中仍處于落后位次。顆粒物污染成因分析和溯源研究及其結(jié)果應(yīng)用對(duì)全市的大氣污染防治工作具有積極的指導(dǎo)意義。

邢臺(tái)市基本情況

企業(yè)能耗以燃煤為主。2005年至2016年全市工業(yè)煤炭消耗總量占能源消耗總量80%左右。自2008年起，邢臺(tái)市生活燃煤總量也在持續(xù)上升，且生活燃煤多以散燒為主，污染不容忽視。2017年邢臺(tái)全市規(guī)模以上工業(yè)煤炭消費(fèi)量為1751.25萬噸，同比減少95.19萬噸；規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)綜合能源消費(fèi)量1135.44萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤（當(dāng)量值），同比下降2.38%；單位工業(yè)增加值能耗1.321噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬元，同比下降8.25%。

自然條件

邢臺(tái)市位于河北省南部，地處太行山脈和華北平原交會(huì)處，市區(qū)位于太行山前凹槽地帶，地勢(shì)相對(duì)低洼。屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，寒暑懸殊，春旱風(fēng)大，夏熱雨多，秋涼時(shí)短，冬寒少雪。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

邢臺(tái)從20世紀(jì)50年代開始就是老工業(yè)基地，鋼鐵、建材、玻璃、煤化工是支柱產(chǎn)業(yè)。自2005年起至今，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正在調(diào)整，第一產(chǎn)業(yè)僅有3%的降幅，第二產(chǎn)業(yè)降幅12%，第三產(chǎn)業(yè)增幅15%。目前，邢臺(tái)市一、二、三產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)比例為12.2∶47.9∶39.9。相較河北省平均水平仍然偏低，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展階段上還處于較低的水平。

能源結(jié)構(gòu)

邢臺(tái)市能源結(jié)構(gòu)單一，煤炭消耗量較大，工業(yè)

顆粒物及其化學(xué)組分特征分析

采樣情況

點(diǎn)位布設(shè)。2017-2018年秋冬季在邢臺(tái)市開展顆粒物源解析觀測(cè)工作，共設(shè)置3個(gè)受體樣品采集點(diǎn)位，分別為邢臺(tái)一中、沙河市及內(nèi)丘縣站點(diǎn)。

采樣儀器。強(qiáng)化觀測(cè)使用儀器為武漢天虹環(huán)保儀器公司的四通道顆粒物智能采樣器。使用聚四氟乙烯濾膜與石英濾膜同時(shí)進(jìn)行PM2.5樣品采樣，用以分析顆粒物中的不同化學(xué)組分。

采樣時(shí)間。本次秋冬季觀測(cè)采樣周期為2017年10月15日-2018年1月31日。

受體化學(xué)組成時(shí)空分布

觀測(cè)期間，根據(jù)污染期間顆粒物化學(xué)組成對(duì)PM2.5質(zhì)量進(jìn)行重構(gòu)。其中地殼物質(zhì)為地殼元素的氧化物之和，一般使用地殼物質(zhì)=2.20[Al]+2.49[Si]+1.63[Ca]+2.42[Fe]+1.93[Mg],微量元素為其他無機(jī)金屬元素之和；有機(jī)物（OM）由OC乘以一系數(shù)轉(zhuǎn)化而來，本研究中取1.6。

邢臺(tái)市占比較高的化學(xué)組分為有機(jī)物質(zhì)、硝酸鹽、地殼物質(zhì)，占PM2.5比例分別為22.5%、16.6%和10.5%，其次為硫酸鹽和銨鹽，二者占PM2.5比例相差不多，分別為9.4%和9.3%，鈉鹽、鉀鹽以及微量元素成分占比相對(duì)較低。硫酸鹽、硝酸鹽及銨鹽為二次無機(jī)成分，三者共占PM2.5比例達(dá)到了35.3%，表明二次無機(jī)成分為邢臺(tái)市秋冬季PM2.5重要組成成分。

從空間分布上看，二次無機(jī)鹽及有機(jī)物為各站點(diǎn)顆粒物最主要的化學(xué)成分。其中，二次無機(jī)鹽占比最高的為邢臺(tái)一中站點(diǎn)，比例達(dá)到37%，沙河與內(nèi)丘二次無機(jī)鹽占比差異不大。有機(jī)物質(zhì)則為沙河市站點(diǎn)比例最高，為23.5%，邢臺(tái)一中和內(nèi)丘站點(diǎn)比例物相差不大。各站點(diǎn)地殼物質(zhì)含量基本一致，比例均在10%～11%之間。

從觀測(cè)期間邢臺(tái)市各站點(diǎn)顆粒物化學(xué)組分布情況看，秋季各站點(diǎn)隨著PM2.5濃度的上升，硝酸鹽成分升高得較為明顯，且為秋季PM2.5最主要的成分，而冬季采暖期間，有機(jī)物質(zhì)的濃度明顯升高，同時(shí)，隨著PM2.5濃度的升高，有機(jī)物、硝酸鹽以及硫酸鹽濃度均有明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

邢臺(tái)市PM2.5平均結(jié)果

利用化學(xué)質(zhì)量平衡（CMB）模型計(jì)算得到秋冬季觀測(cè)期間邢臺(tái)市顆粒物源解析結(jié)果。結(jié)果顯示，邢臺(tái)市PM2.5的主要污染來源為燃煤和硝酸鹽，對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)率分別為26%和16.8%，其次為揚(yáng)塵源，貢獻(xiàn)率也達(dá)到了15.6%，同時(shí)，機(jī)動(dòng)車的貢獻(xiàn)也不容小覷，對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)比例為12.9%，生物質(zhì)燃燒及冶金塵的貢獻(xiàn)率相對(duì)較低。

分站點(diǎn)PM2.5源解析結(jié)果

由于各采樣站點(diǎn)周邊的環(huán)境不同，顆粒物排放源對(duì)顆粒物的貢獻(xiàn)值及分擔(dān)率各有不同。整體看來，燃煤塵和揚(yáng)塵源為三站點(diǎn)最為主要的污染源類，其次為硝酸鹽及機(jī)動(dòng)車，各站點(diǎn)各源類貢獻(xiàn)率情況如下：

邢臺(tái)一中站點(diǎn)：燃煤25.1%＞硝酸鹽18.4%＞揚(yáng)塵15%＞機(jī)動(dòng)車13.9%＞硫酸鹽9.7%＞SOC7.5%＞冶金塵2.1%；

沙河站點(diǎn)：燃煤27.1%＞揚(yáng)塵15.8%＞硝酸鹽15.5%＞機(jī)動(dòng)車12.3%＞硫酸鹽9.3%＞SOC6%＞冶金塵3.2%；

內(nèi)丘站點(diǎn)：燃煤26.1%＞揚(yáng)塵16.3%＞硝酸鹽15.7%＞機(jī)動(dòng)車12.7%＞硫酸鹽9.1%＞SOC7%＞冶金塵2.8%。

結(jié)果運(yùn)用

2018年，邢臺(tái)市以顆粒物源解析結(jié)果為支撐，科學(xué)謀劃針對(duì)措施，圍繞燃煤污染、揚(yáng)塵污染、機(jī)動(dòng)車污染等重點(diǎn)污染來源治理，制定了《邢臺(tái)市打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年作戰(zhàn)計(jì)劃》《邢臺(tái)市2018年大氣污染防治工作方案》《邢臺(tái)市2018-2019年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動(dòng)方案》，打響了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)和用地結(jié)構(gòu)調(diào)整攻堅(jiān)戰(zhàn)。2018年全市壓減250萬重量箱平板玻璃、70萬噸焦炭、50萬噸煉鐵、210萬噸煤炭產(chǎn)能；對(duì)鋼鐵、焦化、玻璃等77家重點(diǎn)排污企業(yè)、68家涉VOC排放企業(yè)和96家新型墻材企業(yè)分別進(jìn)行深度治理；完成新排查的876家“散亂污”企業(yè)綜合整治；淘汰35蒸噸及以下燃煤鍋爐59臺(tái)，超低排放改造65蒸噸以上燃煤鍋爐13臺(tái)；完成清潔取暖改造16萬戶，大外環(huán)以內(nèi)區(qū)域設(shè)為禁煤區(qū)；嚴(yán)控儲(chǔ)存、銷售、使用散煤；抓好車油路綜合治理，大貨車實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端繞行；大力度開展路檢路查，嚴(yán)處尾氣不達(dá)標(biāo)車輛；嚴(yán)厲打擊“黑加油站點(diǎn)”，禁止銷售不達(dá)標(biāo)汽柴油。

通過以上措施，邢臺(tái)市圓滿完成大氣污染治理目標(biāo)任務(wù)，有效改善了環(huán)境空氣質(zhì)量。2018年，邢臺(tái)市環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)7.49，較2013年下降49.4%。主要污染物PM2.5年均濃度69μg/m3，PM10年均濃度131μg/m3，分別較2013年下降56.9%、55.4%。顆粒物源解析有力提高了邢臺(tái)市科學(xué)治霾、精準(zhǔn)治污水平，加快了空氣質(zhì)量改善步伐，為下一步大氣污染治理工作提供了有力的技術(shù)支撐。