鋼鐵企業(yè)超低排放改造對城市環(huán)境空氣質(zhì)量影響的研究

林錦熙

（福建省冶金工業(yè)設(shè)計院有限公司，福建 福州 350001）

引言

鋼鐵行業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)。目前鋼鐵企業(yè)的高能耗、高污染是影響環(huán)境空氣質(zhì)量的重要因素之一，同時鋼鐵企業(yè)的地域分布與環(huán)境空氣質(zhì)量具有一定的相關(guān)性［1］。為了降低鋼鐵企業(yè)的污染物排放，生態(tài)環(huán)境部等五部委聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》（環(huán)大氣〔2019〕35 號）［2］，《關(guān)于做好鋼鐵企業(yè)超低排放評估監(jiān)測工作的通知》（環(huán)辦大氣函〔2019〕922 號）［3］等超低排放改造政策，以推進鋼鐵企業(yè)超低排放改造。

三明市位于福建省中部，是一個新興的工業(yè)城市，集聚了全省最大的鋼鐵、造紙、水泥、重型卡車等生產(chǎn)企業(yè)。近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，三明市的環(huán)境空氣質(zhì)量逐漸成為社會關(guān)注的焦點。本文以三明市一家大型鋼鐵企業(yè)-三鋼為例，探討了鋼鐵企業(yè)超低排放改造對城市環(huán)境空氣質(zhì)量的影響。

1 研究方法

1.1 研究對象

三鋼作為三明市區(qū)唯一的特大型企業(yè)，年生產(chǎn)總值約312 億元，占三明市生產(chǎn)總值約12%，主要廢氣污染物排放量占三明市區(qū)總排放量的比例約：顆粒物70%、二氧化硫65%、氮氧化物55%，為三明市區(qū)首要大氣排放源，具有典型代表意義。

1.2 數(shù)據(jù)收集

三鋼從2017 年開始實施超低排放改造工程，預(yù)計2025 年完成超低排放改造工程，本文以5 年為一個階段，收集三鋼改造前后（2017 年至2021 年）的污染物排放數(shù)據(jù)和三明市區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進行分析。企業(yè)污染物排放數(shù)據(jù)來自企業(yè)歷年污染物排放統(tǒng)計報表核算得出，環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來自三明市區(qū)的三個監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

首先，對比改造前后的排放數(shù)據(jù)，評估改造工程的減排效果。

其次，采用皮爾遜（Pearson）相關(guān)系數(shù)法分析，分析三鋼排污量與三明市環(huán)境空氣質(zhì)量的相關(guān)性，進而通過對比改造前后市區(qū)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，評估改造工程對市區(qū)空氣質(zhì)量的影響。

皮爾遜相關(guān)系數(shù),通常用r來表示，用于度量兩個變量X 和Y 之間的相關(guān)（線性相關(guān)），其值介于-1與1之間，相關(guān)系數(shù)的絕對值越大，則表明X 與Y 相關(guān)度越高，當(dāng)0.0≤|r|＜0.3 為不相關(guān)、0.3≤|r|＜0.5 為弱相關(guān)、0.5≤|r|＜0.8 為中度相關(guān)、0.8≤|r|≤1.0 為強相關(guān)。在自然科學(xué)領(lǐng)域中，該系數(shù)廣泛用于度量兩個變量之間的相關(guān)程度。

2 鋼鐵企業(yè)超低排放改造工程

2.1 污染物減排數(shù)據(jù)

2017-2021 年三鋼進行的改造工程主要包括：焦化煤場封閉治理、淘汰1#焦?fàn)t、關(guān)停7#、8#高爐、淘汰1#180 m2燒結(jié)，燒結(jié)機頭煙氣脫硫脫硝改造、動力廠鍋爐煙氣脫硝改造、燒結(jié)南、北區(qū)料場封閉改造、燒結(jié)機除塵改造、石灰窯除塵改造、二煉鋼三次除塵改造等措施。

根據(jù)表1統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過改造企業(yè)各污染物排放指標(biāo)均有大幅削減，其中：顆粒物排放量削減了3026 t/a、SO2削減了3207 t/a，NOx削減了2229 t/a，說明改造工程對廢氣排放的控制非常有效。

2.2 降塵量數(shù)據(jù)

根據(jù)表2 統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017 年至2021 年三鋼廠區(qū)月平均降塵量呈下降趨勢（見圖1），從11.72 t/km2月（2017 年）降至7.81 t/km2·月（2021 年），說明三鋼近年的建設(shè)項目和超低排放改造工程明顯減少了三鋼廠區(qū)的降塵量。

圖1 2017-2022年廠區(qū)月降塵量變化趨勢圖

表2 2017-2021年廠區(qū)月降塵監(jiān)測統(tǒng)計結(jié)果（單位：t/km2·月）

3 三鋼廢氣排放對三明市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量的影響分析

3.1 相關(guān)性分析

利用spss25軟件，對三鋼2017~2021各污染物的年排放量及三明市區(qū)各污染物年均值進行相關(guān)性分析。分析結(jié)果如表3 所示，根據(jù)分析結(jié)果可得出，三鋼污染物排放與三明市區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量均有較強烈的相關(guān)性。

表3 三鋼污染物排放量與三明市區(qū)各污染物年均值相關(guān)性

3.2 減排前后三明市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量影響分析

改造前后三明市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 2017-2022年三明市區(qū)年空氣質(zhì)量狀況表

首先，分析該企業(yè)SO2、NOx、顆粒物排放量與三明 市 區(qū)SO2、NO2、PM10、PM2.5的 監(jiān) 測 值，三 鋼SO2、NOx、顆粒物排放總量減少的趨勢與三明市區(qū)SO2、NOx、PM10和PM2.5濃度降低的趨勢基本一致（見圖2），企業(yè)的減排，有利于三明市區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量的提高。

圖2 環(huán)境空氣質(zhì)量變化趨勢圖

其次，分析2017 年至2021 年期間三鋼顆粒物排放量、廠區(qū)月平均降塵量及PM10監(jiān)測值，顆粒物排放量減少趨勢與降塵量減少趨勢一致，PM10年均值從41 μg/m3（2018年）降至38 μg/m3（2020年）；PM2.5年均值從26 μg/m3（2018年）降至22 μg/m3（2020年）（見圖2），說明三鋼近年的建設(shè)項目和超低排放改造工程明顯減少了三鋼廠區(qū)的降塵量，對三明市PM10和PM2.5有改善作用。

最后，分析改造前后三明市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，如表4，從表中可以看出，改造后，三明市區(qū)的SO2、NOx、PM10和PM2.5濃度均顯著降低。其中，SO2濃度從改造前的12 μg/m3降低到改造后的7 μg/m3，降低了42%；NO2濃度從改造前的25 μg/m3降低到改造后的19 μg/m3，降低了24%；PM10濃度從改造前的41 μg/m3降低到改造后的31 μg/m3，降低了24.4%；PM2.5濃度從改造前的26 μg/m3降低到改造后的21 μg/m3，降低了19.2 %。數(shù)據(jù)表明，三鋼超低排放改造對三明市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量產(chǎn)生了積極的影響。

三鋼超低排放改造的減排效果明顯，主要污染物排放大幅降低。改造后，SO2、NOx和顆粒物的減排率分別為68.2%、21.5%和42.5%，這充分證明了超低排放改造工程的減排潛力。

4 結(jié)論

通過相關(guān)分析可知三鋼污染物排放與三明市區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量均有較強烈的相關(guān)性，然后通過對三鋼超低排放改造前后的環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進行對比分析，得出以下結(jié)論：三鋼超低排放改造工程的實施顯著降低了SO2、NOx和顆粒物等主要污染物的排放，三明市區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量得到明顯改善，為市區(qū)居民提供了更加清潔、健康的生活環(huán)境。位于城市建成區(qū)的鋼鐵企業(yè)，應(yīng)通過超低排放改造的契機進一步削減廢氣污染物排放總量，改善所在城市環(huán)境空氣質(zhì)量。超低排放改造工程的成功實施也為其他鋼鐵企業(yè)提供了借鑒和參考，有助于推動鋼鐵行業(yè)的環(huán)保轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。