廈門市東渡港區(qū)港口大氣污染排放清單研究

鮑 琨，曹亞麗，王 霞

（1.江蘇省環(huán)科咨詢股份有限公司，江蘇南京 211100；2.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇南京 210014）

0 引言

港口作為我國交通運(yùn)輸業(yè)的重要組成部分，在我國經(jīng)濟(jì)粗放型增長(zhǎng)以及出口導(dǎo)向型發(fā)展模式下，港區(qū)環(huán)境問題進(jìn)一步凸顯。港口和船舶排放已成為繼工業(yè)廢氣、機(jī)動(dòng)車尾氣后我國第三大大氣污染源。交通運(yùn)輸部印發(fā)了《船舶與港口污染防治專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案（2015—2020 年）》，對(duì)港口和船舶的大氣污染防治提出了嚴(yán)格要求。為了更好地落實(shí)該實(shí)施方案的環(huán)保要求，針對(duì)性地提出廈門港東渡港區(qū)的大氣污染控制方案，需準(zhǔn)確建立港口大氣污染物排放清單。

廈門港東渡港區(qū)的港口大氣污染物主要包括港區(qū)貨種裝卸、儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)生大氣污染源以及港區(qū)作業(yè)機(jī)械與車輛大氣污染源。本研究通過對(duì)東渡港區(qū)污染物排放現(xiàn)狀的調(diào)查，以煤堆場(chǎng)、有機(jī)物儲(chǔ)罐區(qū)、港口作業(yè)機(jī)械以及港區(qū)內(nèi)集疏運(yùn)車輛為研究對(duì)象，調(diào)研東渡港區(qū)四大污染源的相關(guān)活動(dòng)水平；在綜合國內(nèi)外排放系數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合廈門市湖里區(qū)的實(shí)際情況，基于確定的估算方式計(jì)算東渡港區(qū)港口大氣污染物排放清單。

1 堆場(chǎng)及裝卸過程中揚(yáng)塵排放清單

1.1 國內(nèi)外研究進(jìn)展簡(jiǎn)介

國外對(duì)于顆粒物起塵問題的研究最初以風(fēng)沙粒作為突破口，提出了沙粒的典型運(yùn)動(dòng)形式，如躍移、蠕移以及塵粒的懸浮運(yùn)動(dòng)［1］。自20 世紀(jì)70 年代開始，許多學(xué)者開展研究定量確定散料堆場(chǎng)懸浮顆粒物排放因子和散料裝卸作業(yè)過程中各類活性的責(zé)任分擔(dān)率等［2］。與國外相比，我國對(duì)于散貨物料顆粒物起塵排放問題的研究主要利用風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)風(fēng)速、含水率、粒徑、風(fēng)向以及多堆間的相互影響等因素進(jìn)行分析，并進(jìn)行了單因素不同風(fēng)速以及多因素不同風(fēng)速的大量風(fēng)洞試驗(yàn)，通過數(shù)據(jù)分析總結(jié)出了較為簡(jiǎn)便的起塵量估算公式［3-4］。

1.2 研究方法

以東渡港區(qū)散貨堆場(chǎng)污染源為研究對(duì)象，依據(jù)《揚(yáng)塵源顆粒物排放清單編制技術(shù)指南（試行）》中推薦的方法，對(duì)東渡港區(qū)散貨堆場(chǎng)分布情況及相關(guān)活動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)研，同時(shí)通過文獻(xiàn)資料調(diào)研，選取合適的污染物排放系數(shù)；基于上述方法與資料，估算大型散料堆場(chǎng)揚(yáng)塵源排放顆粒物總量。

1.2.1 散貨堆場(chǎng)裝卸揚(yáng)塵

堆場(chǎng)裝卸時(shí)引起的揚(yáng)塵量采用《揚(yáng)塵源顆粒物排放清單編制技術(shù)指南（試行）》推薦公式估算，具體如下：

式中，W1為堆場(chǎng)的裝卸揚(yáng)塵量；Eh為堆場(chǎng)裝卸運(yùn)輸過程的揚(yáng)塵顆粒物排放系數(shù)；m為每年料堆物料裝卸總次數(shù)；GYi為第i次裝卸過程的物料裝卸量；ki1為裝卸過程中產(chǎn)生的顆粒物粒度乘數(shù)；u為地面平均風(fēng)速；M1為物料含水率；η1為堆場(chǎng)操作揚(yáng)塵控制措施的控制效率。

對(duì)于上述公式中各參數(shù)，ki1、η1采用上述《技術(shù)指南》中推薦值；m、GYi通過對(duì)東渡港區(qū)活動(dòng)量調(diào)研取得；u根據(jù)廈門的水平年（選取為2015年）氣象資料取得；M1則通過選取典型物料含水率進(jìn)行實(shí)測(cè)取得。

1.2.2 散貨堆場(chǎng)風(fēng)蝕揚(yáng)塵

堆場(chǎng)風(fēng)蝕引起的揚(yáng)塵量采用《揚(yáng)塵源顆粒物排放清單編制技術(shù)指南（試行）》推薦公式估算，具體如下：

式中，W2為煤堆場(chǎng)的風(fēng)蝕揚(yáng)塵量；EW為料堆受到風(fēng)蝕作用的顆粒物排放系數(shù)；AY為料堆表面積；ki2為物料的粒度乘數(shù)；Pi為第i次擾動(dòng)中觀測(cè)的最大風(fēng)速的風(fēng)蝕潛勢(shì)。

對(duì)于上述公式中各參數(shù)，ki2、η2采用《技術(shù)指南》中推薦值；AY通過對(duì)東渡港區(qū)活動(dòng)量調(diào)研取得；Pi則由廈門的水平年風(fēng)速資料、料堆受擾動(dòng)次數(shù)、地面粗糙度等參數(shù)計(jì)算得出。

1.2.3 散貨堆場(chǎng)四周道路揚(yáng)塵

道路揚(yáng)塵量主要考慮堆場(chǎng)四周鋪裝道路的揚(yáng)塵量。道路的揚(yáng)塵排放量計(jì)算公式采用《揚(yáng)塵源顆粒物排放清單編制技術(shù)指南（試行）》推薦公式估算，具體如下：

對(duì)于鋪裝道路，道路揚(yáng)塵源排放系數(shù)計(jì)算公式：

式中：W3為道路揚(yáng)塵源中顆粒物的總排放量；LR為道路長(zhǎng)度；NR為一定時(shí)期內(nèi)車輛在該段道路上的平均車流量；nr為不起塵天數(shù)；EPi鋪裝道路的揚(yáng)塵排放系數(shù)；ki3為產(chǎn)生的揚(yáng)塵的粒度乘數(shù)；sL為道路積塵負(fù)荷，g/m2；W為平均車重；η3為污染控制技術(shù)對(duì)揚(yáng)塵的去除效率。

對(duì)于上述公式中各參數(shù)，ki3、η3采用上述《技術(shù)指南》中推薦值；LR、NR、W為通過對(duì)東渡港區(qū)活動(dòng)量調(diào)研取得；nr則根據(jù)廈門的水平年氣象資料取降水量大于0.25 mm/d 的天數(shù)；sL則類比采用南京港的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.3 排放清單建立

根據(jù)以上方法計(jì)算，廈門港東渡港區(qū)各干散企業(yè)2015 年裝卸揚(yáng)塵的 TSP、PM10、PM2.5年排放量分別為824.6 t、570.0 t 和 109.0 t；各干散企業(yè) 2015 年風(fēng)蝕揚(yáng)塵的TSP、PM10、PM2.5年排放量分別為121.22 t、64.01 t和31.49 t；各干散企業(yè)2015 年堆場(chǎng)道路揚(yáng)塵的TSP、PM10、PM2.5年排放量分別為102.54 t、26.05 t和7.56 t。

港區(qū)貨種揚(yáng)塵通過風(fēng)蝕揚(yáng)塵、裝卸揚(yáng)塵以及道路揚(yáng)塵排放的排放量占比如圖1 所示。由圖1 可以看出，裝卸揚(yáng)塵的排放占比最大，其次是風(fēng)蝕揚(yáng)塵，最后是道路揚(yáng)塵，因此針對(duì)港口堆場(chǎng)揚(yáng)塵排放控制時(shí)，應(yīng)注重裝卸揚(yáng)塵的控制。

圖1 2015年東渡港區(qū)碼頭不同類型揚(yáng)塵排放占比

不同貨種產(chǎn)生的揚(yáng)塵排放量占比如圖2 所示。由圖2 可以看出，煤炭的揚(yáng)塵排放量最高，其次是砂石，最后是礦石。

圖2 2015年港口碼頭不同貨種揚(yáng)塵排放占比

2 液散碼頭VOCs排放清單

2.1 國內(nèi)外研究進(jìn)展簡(jiǎn)介

美國國家環(huán)保署（EPA）對(duì)化學(xué)品儲(chǔ)罐呼吸的VOCs 排放量提出了一套完整的計(jì)算方法［5］，美國石油協(xié)會(huì)（API）在此計(jì)算方法基礎(chǔ)上編寫了儲(chǔ)罐污染物排放計(jì)算模型Tanks。同時(shí)，港口碼頭裝卸過程中及各環(huán)節(jié)管線組件泄漏均會(huì)產(chǎn)生VOCs 的排放，美國環(huán)?？偸鸸嫉摹癊missions Factors&AP 42，Compilation of Air Pollutant Emission Factors”中對(duì)油品裝卸過程中的VOCs 排放及各管線組件泄漏亦提出了一套完整的計(jì)算方法［6］。我國SH/T3002—2000《石油庫節(jié)能設(shè)計(jì)導(dǎo)則》對(duì)美國EPA 中的“大小呼吸”排放量計(jì)算公式進(jìn)行了修正，可較為方便地直接應(yīng)用于我國常見拱頂罐和內(nèi)外浮頂油罐的“大小呼吸”排放量的計(jì)算［7-8］。

2.2 研究方法

以東渡港區(qū)有機(jī)物儲(chǔ)罐區(qū)等污染源為研究對(duì)象，對(duì)東渡港區(qū)有機(jī)物儲(chǔ)罐區(qū)分布情況及相關(guān)活動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)研，同時(shí)通過文獻(xiàn)資料調(diào)研，選取合適的污染物排放系數(shù)。基于上述方法與資料，估算有機(jī)物儲(chǔ)罐區(qū)“大小呼吸”作用導(dǎo)致的VOCs排放總量。

2.2.1 儲(chǔ)罐呼吸的VOCs排放

利用美國國家環(huán)保署（USEPA）公布“Emissions Factors&AP 42”中的液散裝卸VOCs 計(jì)算公式，及其推薦的儲(chǔ)罐呼吸VOCs 計(jì)算模型Tanks4.0.9，同時(shí)集成廈門市2015年日均氣象資料（風(fēng)速、溫度、氣壓等）等本地化參數(shù)。

2.2.2 裝卸過程的VOCs排放

裝卸過程的VOCs 的排放采用EPA 推薦“Emissions Factors&AP 42”中公式計(jì)算。

式中：LL注油裝載損失；MY物料相對(duì)分子質(zhì)量；P裝載液體真實(shí)蒸汽壓；T裝載液體溫度；S飽和系數(shù)。

對(duì)于上述公式中各參數(shù)，S采用上述公式中推薦值；MY、P、T通過對(duì)東渡港區(qū)液散貨種類型活動(dòng)量調(diào)研取得。

2.2.3 管道輸送的VOCs排放

東渡港的管線VOCs泄露排放量公式如下。

式中：LG為管線組件的VOCs總排放量；FA為管線組件泄漏排放系數(shù)；N為東渡港液散的管線周轉(zhuǎn)量。其中N通過對(duì)東渡港區(qū)液散管線作業(yè)活動(dòng)量調(diào)研取得，F(xiàn)A則取國內(nèi)同類港口研究數(shù)據(jù)。

2.3 排放清單建立

根據(jù)以上方法計(jì)算，計(jì)算出2015 年東渡港區(qū)涉及液散裝卸的企業(yè)VOCs排放量44.06 t。東渡港區(qū)各環(huán)節(jié)VOCs排放比例見圖3所示。

3 港作機(jī)械和港區(qū)集疏運(yùn)車輛大氣污染物排放清單

3.1 國內(nèi)外研究進(jìn)展簡(jiǎn)介

一般認(rèn)為港口作業(yè)機(jī)械的污染物排放與機(jī)械數(shù)量、機(jī)械種類、機(jī)械工作時(shí)間、運(yùn)行工況等相關(guān)。張禮俊等［9］建立了珠江三角洲非道路移動(dòng)源排放清單，為決策者制訂合理的大氣污染控制措施提供了依據(jù)和參考；譚華等［10］計(jì)算了上海港碼頭作業(yè)機(jī)械的大氣污染物排放量，對(duì)港口作業(yè)機(jī)械污染物排放計(jì)算方法進(jìn)行了上海本地化校正；賈旭等［11］估算了南京港龍?zhí)都b箱碼頭大氣污染物的排放。

圖3 東渡港區(qū)各環(huán)節(jié)VOCs排放比例

3.2 研究方法

以東渡港區(qū)港作機(jī)械以及運(yùn)輸車輛為研究對(duì)象，調(diào)研并梳理港口作業(yè)機(jī)械與集疏運(yùn)車輛類型、數(shù)量及相關(guān)活動(dòng)數(shù)據(jù)，參考《非道路移動(dòng)源大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南（試行）》以及其他相關(guān)國內(nèi)外文獻(xiàn)中港作機(jī)械及運(yùn)輸車輛的大氣污染物排放量計(jì)算方法，采用燃油消耗法進(jìn)行港口作業(yè)機(jī)械及運(yùn)輸車輛污染物排放量的計(jì)算，在此基礎(chǔ)上建立東渡港區(qū)港作機(jī)械及運(yùn)輸車輛排放清單。

3.2.1 港作機(jī)械污染物排放

燃油機(jī)械污染排放的估算方法選擇燃油消耗法。具體計(jì)算公式如下：

式中，Ii表示港作機(jī)械第i種污染物排放量；EFi表示港作機(jī)械第i種污染物的排放因子；C表示港作機(jī)械總?cè)加拖牧浚籆Fi表示港作機(jī)械第i種污染物排放量的修正因子。

對(duì)于上述公式中各參數(shù)，EFi采用類似港口的港作機(jī)械排放因子；C通過對(duì)東渡港區(qū)液散貨種類型活動(dòng)量調(diào)研取得。

3.2.2 集疏運(yùn)車輛污染物排放

港區(qū)集疏運(yùn)車輛排放僅針對(duì)進(jìn)出港口的集疏運(yùn)車輛在港區(qū)內(nèi)部行駛產(chǎn)生的大氣污染，其出港口的排放量不在計(jì)算范圍內(nèi)，本課題采用基于燃料消耗的方法，估算港區(qū)內(nèi)集疏運(yùn)車輛NOx、CO、烴類及SO2等大氣污染物的排放。具體如下：

式中，El表示貨車第l種污染物排放量；EFl表示貨車第l種污染物的排放因子；C表示貨車總?cè)加拖牧?；CFl表示貨車第l種污染物排放量的修正因子。

由于集疏運(yùn)車輛的總?cè)加拖牧侩y以直接獲得，本次研究擬采用咨詢企業(yè)和典型車輛調(diào)研的方法獲取各類型車輛的單車百公里油耗，以各類型貨車進(jìn)出港口次數(shù)和單次平均行駛里程的乘積作為各類貨車在港區(qū)內(nèi)的行駛里程。貨車污染物排放因子參考《環(huán)境保護(hù)實(shí)用數(shù)據(jù)手冊(cè)》獲得。

3.3 排放清單建立

2015 年東渡港區(qū)港作機(jī)械污染物排放量計(jì)算為：NOx226.2 t/a，VOCs 34.9 t/a，CO 186.9 t/a，PM1028.3 t/a，SO217.1 t/a。

2015 年東渡港區(qū)集疏運(yùn)車輛污染物排放量計(jì)算為：NOx46.86 t/a，CO 28.49 t/a，SO23.42 t/a，烴類4.69 t/a。

總體來說，港區(qū)港作機(jī)械污染物排放量大于集疏運(yùn)車輛的污染物排放量。

5 結(jié)語

根據(jù)東渡港區(qū)污染物排放清單研究結(jié)果，對(duì)于揚(yáng)塵的不同來源途徑，裝卸揚(yáng)塵的排放占比最大，其次是風(fēng)蝕揚(yáng)塵，最后是道路揚(yáng)塵；對(duì)于貨種，煤炭的揚(yáng)塵排放量最高，其次是砂石，最后是礦石。東渡港區(qū)集裝箱、干散貨碼頭的 SO2、NOx、CO 排放量較大；對(duì)于VOCs，其來源主要為液散碼頭以及港作機(jī)械排放。

考慮到本研究以廈門東渡港區(qū)為研究范圍，建立了2015 年港口大氣污染物排放清單，但僅一個(gè)港區(qū)的排放清單無法說明其污染物排放量占整個(gè)廈門市乃至福建省的大氣污染排放的比重。今后在建立清單的過程中，可確定清單編制所需的數(shù)據(jù)類型以及來源途徑，建立港口大氣污染物動(dòng)態(tài)排放清單，動(dòng)態(tài)跟蹤港區(qū)大氣污染物排放情況，跟蹤評(píng)估管理和控制措施的落實(shí)情況以及環(huán)境效益，為管理部門的監(jiān)管提供有力的依據(jù)。