大氣顆粒物污染源解析助力邢臺精準治污

文 齊芳 賈飛虎

科學的污染物源解析研究，為精準治污、有針對性地采取措施提供方向和依據。

近年來，邢臺市不斷加大大氣污染防治工作力度，環境空氣質量持續改善。但2018年PM2.5和PM10年均濃度仍分別超出國家空氣質量二級標準0.97倍、0.87倍，空氣質量在全國169個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果應用對全市的大氣污染防治工作具有積極的指導意義。

邢臺市基本情況

企業能耗以燃煤為主。2005年至2016年全市工業煤炭消耗總量占能源消耗總量80%左右。自2008年起，邢臺市生活燃煤總量也在持續上升，且生活燃煤多以散燒為主，污染不容忽視。2017年邢臺全市規模以上工業煤炭消費量為1751.25萬噸，同比減少95.19萬噸；規模以上工業企業綜合能源消費量1135.44萬噸標準煤（當量值），同比下降2.38%；單位工業增加值能耗1.321噸標準煤/萬元，同比下降8.25%。

自然條件

邢臺市位于河北省南部，地處太行山脈和華北平原交會處，市區位于太行山前凹槽地帶，地勢相對低洼。屬溫帶大陸性季風氣候，四季分明，寒暑懸殊，春旱風大，夏熱雨多，秋涼時短，冬寒少雪。

產業結構

邢臺從20世紀50年代開始就是老工業基地，鋼鐵、建材、玻璃、煤化工是支柱產業。自2005年起至今，產業結構正在調整，第一產業僅有3%的降幅，第二產業降幅12%，第三產業增幅15%。目前，邢臺市一、二、三產業的結構比例為12.2∶47.9∶39.9。相較河北省平均水平仍然偏低，產業結構發展階段上還處于較低的水平。

能源結構

邢臺市能源結構單一，煤炭消耗量較大，工業

顆粒物及其化學組分特征分析

采樣情況

點位布設。2017-2018年秋冬季在邢臺市開展顆粒物源解析觀測工作，共設置3個受體樣品采集點位，分別為邢臺一中、沙河市及內丘縣站點。

采樣儀器。強化觀測使用儀器為武漢天虹環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進行PM2.5樣品采樣，用以分析顆粒物中的不同化學組分。

采樣時間。本次秋冬季觀測采樣周期為2017年10月15日-2018年1月31日。

受體化學組成時空分布

觀測期間，根據污染期間顆粒物化學組成對PM2.5質量進行重構。其中地殼物質為地殼元素的氧化物之和，一般使用地殼物質=2.20[Al]+2.49[Si]+1.63[Ca]+2.42[Fe]+1.93[Mg],微量元素為其他無機金屬元素之和；有機物（OM）由OC乘以一系數轉化而來，本研究中取1.6。

邢臺市占比較高的化學組分為有機物質、硝酸鹽、地殼物質，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較低。硫酸鹽、硝酸鹽及銨鹽為二次無機成分，三者共占PM2.5比例達到了35.3%，表明二次無機成分為邢臺市秋冬季PM2.5重要組成成分。

從空間分布上看，二次無機鹽及有機物為各站點顆粒物最主要的化學成分。其中，二次無機鹽占比最高的為邢臺一中站點，比例達到37%，沙河與內丘二次無機鹽占比差異不大。有機物質則為沙河市站點比例最高，為23.5%，邢臺一中和內丘站點比例物相差不大。各站點地殼物質含量基本一致，比例均在10%～11%之間。

從觀測期間邢臺市各站點顆粒物化學組分布情況看，秋季各站點隨著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，有機物質的濃度明顯升高，同時，隨著PM2.5濃度的升高，有機物、硝酸鹽以及硫酸鹽濃度均有明顯的增長趨勢。

邢臺市PM2.5平均結果

利用化學質量平衡（CMB）模型計算得到秋冬季觀測期間邢臺市顆粒物源解析結果。結果顯示，邢臺市PM2.5的主要污染來源為燃煤和硝酸鹽，對PM2.5的貢獻率分別為26%和16.8%，其次為揚塵源，貢獻率也達到了15.6%，同時，機動車的貢獻也不容小覷，對PM2.5的貢獻比例為12.9%，生物質燃燒及冶金塵的貢獻率相對較低。

分站點PM2.5源解析結果

由于各采樣站點周邊的環境不同，顆粒物排放源對顆粒物的貢獻值及分擔率各有不同。整體看來，燃煤塵和揚塵源為三站點最為主要的污染源類，其次為硝酸鹽及機動車，各站點各源類貢獻率情況如下：

邢臺一中站點：燃煤25.1%＞硝酸鹽18.4%＞揚塵15%＞機動車13.9%＞硫酸鹽9.7%＞SOC7.5%＞冶金塵2.1%；

沙河站點：燃煤27.1%＞揚塵15.8%＞硝酸鹽15.5%＞機動車12.3%＞硫酸鹽9.3%＞SOC6%＞冶金塵3.2%；

內丘站點：燃煤26.1%＞揚塵16.3%＞硝酸鹽15.7%＞機動車12.7%＞硫酸鹽9.1%＞SOC7%＞冶金塵2.8%。

結果運用

2018年，邢臺市以顆粒物源解析結果為支撐，科學謀劃針對措施，圍繞燃煤污染、揚塵污染、機動車污染等重點污染來源治理，制定了《邢臺市打贏藍天保衛戰三年作戰計劃》《邢臺市2018年大氣污染防治工作方案》《邢臺市2018-2019年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》，打響了產業結構、能源結構、交通運輸結構和用地結構調整攻堅戰。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、210萬噸煤炭產能；對鋼鐵、焦化、玻璃等77家重點排污企業、68家涉VOC排放企業和96家新型墻材企業分別進行深度治理；完成新排查的876家“散亂污”企業綜合整治；淘汰35蒸噸及以下燃煤鍋爐59臺，超低排放改造65蒸噸以上燃煤鍋爐13臺；完成清潔取暖改造16萬戶，大外環以內區域設為禁煤區；嚴控儲存、銷售、使用散煤；抓好車油路綜合治理，大貨車實現遠端繞行；大力度開展路檢路查，嚴處尾氣不達標車輛；嚴厲打擊“黑加油站點”，禁止銷售不達標汽柴油。

通過以上措施，邢臺市圓滿完成大氣污染治理目標任務，有效改善了環境空氣質量。2018年，邢臺市環境空氣質量綜合指數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市科學治霾、精準治污水平，加快了空氣質量改善步伐，為下一步大氣污染治理工作提供了有力的技術支撐。