颗粒物成分

4月15日，北京市环保局局长陈添介绍了北京大气细颗粒物(PM2.5)来源的最新解析结果。　　通过模型解析，北京全年PM2.5来源中，区域传输约占28%&mdash 36%，本地污染排放占64%&mdash 72%。而在本地污染源中，机动车占比高达30%以上。　　北京市环保局最新披露的数据显示，机动车、燃煤、工业生产、扬尘成为北京市大气细颗粒物(PM2.5)的主要来源。专业人士表示，治理大气污染，仍待有的放矢、联防联控。　　北京大气细颗粒物三成来自外地传输　　北京市环保局局长陈添介绍说，由于空气的流通性，北京大气中的PM2.5约30%来自于外地传输。他表示，空气质量是一个区域性问题，周边对北京市有影响，但北京市在区域内也是一个污染节点，也会影响别人，&ldquo 要改善区域空气质量，需要大家共同为之付出努力，就是联防联控&rdquo 。　　陈添透露，从主要成分看，北京市空气中PM2.5成分主要为有机物、硝酸盐、硫酸盐、地壳元素和铵盐等，分别占PM2.5质量浓度的26%、17%、16%、12%和11%。　　在北京的PM2.5中，70%是二次粒子，也就是说由一次排放的气态污染物在大气氧化过程中反应而产生的细颗粒物。陈添说，例如机动车排放的尾气中，氮氧化物和碳氢化合物会转化成PM2.5。所以，从科学的分析来看，应该&ldquo 先测成分再去推导原因，再去推导来源&rdquo 。　　源解析锁定四大污染源　　按照环保部的部署，6月底前，北京、天津和石家庄要完成污染源解析。　　北京最新的分析结果显示，在北京本地PM2.5污染中，机动车、燃煤、工业生产、扬尘为主要来源。机动车占31.1%，燃煤占22.4%，工业生产占18.1%，扬尘占14.3%，餐饮、汽车修理、畜禽养殖、建筑涂装等其他排放约占14.1%。这其中，机动车对PM2.5的贡献是综合性的，既包括直接排放的PM2.5及其气态前体物，也包括间接排放的道路交通扬尘等。　　陈添介绍，以上结果是对北京过去一年半PM2.5的源解析，这一研究成果已通过环保部、中科院、工程院等单位的专家论证。　　陈添强调，源解析是制定空气清洁行动计划的根本依据。&ldquo 从来源来看，锁定机动车、燃煤、工业排放和扬尘，这四大块是没错的。&rdquo 陈添说。　　例如，冬春时节是北京空气污染较为严重的季节。今年至今已经出现了8次重污染过程，重污染天达23天。去年同期，北京出现了15次重污染过程，重污染天为31天。陈添介绍，这个季节容易出现重污染的原因，一是供暖季节污染物排放量偏大，二是气象条件影响。　　关电厂退企业，大气治理需联防联控　　围绕PM2.5的不同来源，治理需要采取不同举措。　　机动车方面，陈添介绍说，目前对于高排放的黄标车实施了六环路内(含)以及城关镇限行的措施，实际上已经实施了&ldquo 低排放区&rdquo 政策，将来还可能进一步完善。同时，未来还将研究在已有低排放区的基础上征收交通拥堵费。陈添表示，2017年底，公共服务车辆使用新能源车力争达到20万辆，其中公交车使用新能源与清洁能源车总量预计在60%左右，出租车将更换1.5万辆，环卫车、邮政车预计达到50%。　　燃煤方面，北京将关停四大燃煤热电厂，2016年底前建成四大燃气热电中心。目前东南和西南两座热电中心已投入运营，石景山正在建设的西北热电厂今年年底有望建成。　　工业方面，去年北京市共调整退出污染企业288家。陈添介绍说，今年还将针对现存的污染企业进行调整和污染治理。具体来说，一是对于现存的高污染企业采取限期退出的措施 二是未来还将制定一批新的更加严格的污染物排放标准 三是今年1月1日起大幅提高了排污收费标准，增加企业排污成本。&ldquo 今年计划再退出300家污染企业。&rdquo 陈添说。　　关于大气联防联控，陈添介绍，各个地区、各个部门要制定好自己的规划和措施，落实自己应该干的所有的工作。在&ldquo 联&rdquo 上面，要共同做好规划，互通信息。　　陈添表示，PM2.5主要由人类的活动造成，他建议，在政府主导的前提下，企业承担起大气污染的主责，市民从自我做起，从点滴做起，为减排做贡献。

8月22日，天津市环保局召开新闻发布会，发布天津市颗粒物源解析研究结果：本地PM10、PM2.5污染贡献中，扬尘成为首要污染物。　　据数值模式、CMB模型与源清单的计算结果，天津市环境空气中PM10来源中本地排放占85%-90%，区域传输占10%-15%。在本地污染贡献中，扬尘、燃煤、机动车、工业生产为主要来源，分别占42%、23%、14%、14%，餐饮、汽车修理、畜禽养殖、建筑涂装及海盐粒子等其它排放对PM10的贡献约为7%。　　PM2.5来源中本地排放占66%-78%，区域传输占22%-34%。在本地污染贡献中，扬尘、燃煤、机动车、工业生产为主要来源，分别占30%，27%、20%、17%，餐饮、汽车修理、畜禽养殖、建筑涂装及海盐粒子等其它排放对PM2.5的贡献约为6%。　　据了解，本次发布数据基于全市空气质量自动监测站的观测数据，解析了天津市颗粒物的浓度水平及时空变化规律，并根据天津市近年来的气候变化特征、天气形势类型，分析了天气形势对大气污染的影响，重点对煤烟尘、城市扬尘、机动车尾气尘、土壤风沙尘、建筑水泥尘和金属冶炼尘等进行了污染源样品的采集。　　本次发布数据运用数值模式、受体模型、源排放清单等方法解析了天津市PM10、PM2.5的主要来源，揭示了天津市PM10、PM2.5的化学组分特征及时空变化规律。研究结论得到了环境保护部会、中科院、工程院认可。　　南开大学环境科学与工程学院教授、国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室主任冯银厂表示，通过源解析研究，天津PM2.5和PM10的污染水平在京津冀三省市中分别排名第二，本次研究将为大气空气污染防治&ldquo 指名方向、找到敌人&rdquo ，为政府治理决策提供依据。　　天津环保局大气处副处长张伦梁表示，环保部门将基于上述源解析结论，加强扬尘、燃煤、工业、机动车污染的控制，坚持PM10、PM2.5防控措施并重，认真落实并积极实施《天津市清新空气行动计划》中的各项管理措施。加强颗粒物气态前体物的控制，针对颗粒物主要组分中除地壳物质外，其它物质主要来自气体前体物二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、挥发性有机物(VOCS)二次转化的特性，加强燃煤、机动车和工业生产等气态前体物主要排放源的控制。并持续开展颗粒物成分监测、精细化的颗粒物来源解析，大气污染物动态排放清单等方面的研究，科学指导大气污染的治理。另外，实施区域联防联控，实现区域环境空气质量的整体改善。

p　　湿法脱硫是中国燃煤烟气主要的脱硫方法，中国绝大多数的燃煤电厂，工业燃煤锅炉、采暖热水锅炉、烧结机、玻璃窑使用这种方法脱硫，每年脱除的二氧化硫高达数千万吨，大大减少了大气中的二氧化硫浓度，因而减少了酸雨和在大气中碱性物质与二氧化硫合成的硫酸盐颗粒物。/pp　　但是，近年来，各地逐渐发现，大气中硫酸盐颗粒物在PM2.5中所占的比例显著升高，经常成为非采暖季大气中PM2.5的主要成分，很可能就是采暖季大气污染的罪魁祸首。从逻辑上讲，因为燃煤烟气大规模地脱硫，使得大气中二氧化硫的浓度降低了，在大气中合成的硫酸盐会大大降低。那么大气中这么多的硫酸盐是哪里来的?莫非是什么设备把硫酸盐排到了大气中?/pp　　我们在一个燃煤烟气污染治理可行性研究的调查工作中发现，湿法脱硫工艺产生了大量极细的硫酸盐，排放到大气中。而同一时期，很多专业人士也发现了这个问题。某省的一位专业环保官员告诉我，这种湿法脱硫工艺产生的烟气颗粒物，还有一个俗称，叫“钙烟”。/pp　　那么湿法脱硫工艺是如何产生极细的硫酸盐的?我下面试图用科普方式来解释。/pp　　燃煤烟气中的主要大气污染物是颗粒物、二氧化硫和氮氧化物。当然还有一些次要颗粒物，如汞等重金属。一些特殊的燃煤或固体燃料的燃烧过程如烧结机和垃圾焚烧，还会产生其它的污染物，如氟化氢、氯化氢、二恶英等，篇幅所限本文暂不涉及。/pp　　大部分燃煤烟气污染物减排的主要任务就是除尘(去除颗粒物)、脱硫(去除二氧化硫)和脱硝(去除氮氧化物)。/pp　　一般来说，在烟气污染物减排过程中脱硝是第一道工艺，因为除了低温脱硝工艺外，一般的脱硝工艺采用锅炉内(900~1100℃)的高温脱硝方法——非选择性催化还原法(SNCR)，或者锅炉外(300~400℃)的中温选择性催化还原法(SCR)。这两种方法都需要加氨水或尿素水作为还原剂。氨逃逸就在此时发生，氨逃逸量与氨喷射和控制技术有关，同时也与要求氮氧化物脱除的排放上限成反比。在技术相同的情况下，要求排放的氮氧化物越少，氨的使用量就越多，逃逸量也就越多。氨逃逸会在湿法脱硫环节惹麻烦。/pp　　脱硝后，就开始进行烟气的换热降温，以回收烟气中的热量。一般先通过省煤器，将锅炉的进水加热，而后再经过空气预热器，将准备进入到锅炉里燃烧煤炭的空气加热，经过这两道节能换热过程后，烟气的温度下降到100℃左右，就开始进入第二道工序，除尘，即去除颗粒物，一般采用静电除尘或袋式除尘工艺。如果设计合理，设备质量合格，一般情况下，静电除尘器可以将烟气中的颗粒物浓度降至5毫克/立方米以下，袋式除尘器甚至可以将烟气中的颗粒物浓度降至1毫克/立方米以下。今天，除尘技术已经非常成熟。/pp　　烟气经过除尘后，就开始了第三道减排工艺，脱硫。湿法脱硫是现在中国普遍采用的脱硫方法。大部分湿法脱硫工艺是使用脱硫塔，把大量的水与石灰石(主要成分为碳酸钙)粉或生石灰粉(生石灰粉的主要成分是氧化钙，与水反应生成后的主要成分是氢氧化钙)混合，形成石灰石或熟石灰碱性乳液，从脱硫塔的上部喷洒，这些液滴向脱硫塔下滴落 在风机的作用下，含有大量二氧化硫的酸性烟气则从下向上流动，碱性乳液中的石灰石或熟石灰及其它少量的碱性元素(如镁、铝、铁和氨等)与二氧化硫的酸性烟气相遇，就生成了石膏(硫酸钙)及其它硫酸盐。由于石膏在水中的溶解率很低，因此，收集落到塔底的乳液，将其中的石膏分离出来，剩下的就是含有大量可溶性硫酸盐的污水，这些硫酸盐包括：硫酸镁、硫酸铁、硫酸铝和和硫酸铵等，需要去除这些硫酸盐后，污水才能排放或重新作为脱硫制备碱性乳液的水使用。/pp　　中间插一段儿：恰恰这些含有硫酸盐的污水的处理现在存在很大的问题。因为这些污水的处理耗资巨大，因此有很多燃煤企业或将这些污水未经处理排放到河流中，或者不经处理重新作为制备脱硫碱性乳液的水使用 前者严重地污染了水体，后者则将这些可溶盐排放到了空中(原因在下面解释)。我曾经去过一家企业考察燃煤锅炉，锅炉的运行人员告诉我们，锅炉污水零排放。一同考察的专家们讽刺到，污水中的污染物都排放到空中了。这个燃煤企业实际的做法是不对湿法脱硫产生的废水中溶解的硫酸盐做去除处理，而是将溶有大量硫酸盐的废水反复使用，还美其名曰，废水零排放。废水是零排放了，可溶性的硫酸盐倒是全都撒到天上了，每立方米的燃煤烟气中，有好几百毫克的硫酸盐，全都变成PM2.5了。还不如不做烟气脱硫处理呢!这就是经过几年的大规模燃煤烟气处理，大气中的PM2.5没有大幅度下降的原因!/pp　　接下来说：并不是所有的乳液都落到了塔底。因为进入到脱硫塔里的烟气温度很高，于是将大量的乳液液滴蒸发。越到脱硫塔的底部，烟气的温度就越高，乳液液滴的蒸发量就越大。不幸的的是，越到底部，乳液液滴中所含的硫酸盐也就越多(如果反复使用未经处理的含有大量硫酸盐的废水，则硫酸盐就更多了)，由于乳液液滴的蒸发速度很快，一些微小液滴中的可溶性硫酸盐来不及结晶，液滴就完全蒸发，因此析出极细的硫酸盐固体颗粒，平均粒径很小，大量的颗粒物直径在1微米以下，即所谓的PM1.0。当然乳液中最大量的固体还是硫酸钙(石膏)，不过其不溶于水，硫酸钙颗粒的平均粒径比较大。/pp　　这些含有硫酸钙颗粒和可溶盐的盐乳液的蒸发量非常巨大。对应一台100万千瓦的燃煤发电机组，在烟气脱硫塔中这些盐溶液的蒸发量每小时会达到100吨左右。因此，析出的极细颗粒物数量巨大。/pp　　这些极细的颗粒物随着烟气向脱硫塔上部流动，大部分被从上部滴落的液滴再次吸收和吸附(于是这些极细的颗粒物在脱硫塔中被反复地吸收/吸附和析出)，但仍有可观的残留颗粒物随着烟气从塔顶排出。需要说明的是，颗粒物的粒径越小，残留的就越多。/pp　　有人会有疑问，从塔顶喷洒的液滴密度很大，难道不能将这些极细颗粒物都洗掉?遗憾的是，不能。早先锅炉的烟气除尘就用过水膜法，即喷射水雾除尘，除尘效果很差。道理很简单，同样的颗粒物重量浓度，颗粒物的粒径越小，颗粒物的数量就越多，从水雾中逃逸的比例就越大。/pp　　烟气出了脱硫塔后，在早先的燃煤烟气处理工艺中，就算完成烟气处理工艺了，烟气经过烟囱排放到大气中，当然，那些在湿法脱硫过程中产生的大量的二次颗粒物——硫酸盐们，也随着烟气排放到大气中。其中石膏颗粒物粒径较大，于是就跌落在距烟囱不远的周围，被称为石膏雨。那些粒径较小的可溶盐，则随风飘向远方，并逐渐沉降，提高了广大地区大气中颗粒物的浓度。烟气中的颗粒物浓度常常达到几百毫克/立方米，比起脱硫前烟气中的颗粒物，增加了好几倍甚至几十倍。所以有人讽刺，湿法脱硫把黑烟(烟尘)和黄烟(二氧化硫)变成了白烟(硫酸盐)。/p