城市環境空氣中PM2.5的成因分析及控制方法

劉芳瑩 張逸飛 范金周 張繼光

摘? 要：隨著近年來我國工業的快速發展和人口的急劇增加，城市空氣環境質量日益惡化，PM2.5超標現象頻繁出現，嚴重威脅到城市居民的健康。文章探討了造成細顆粒物污染產生的原因，以及目前針對此類污染物的應對措施。

關鍵詞：細顆粒物來源;污染;控制

Abstract： With the rapid development of industry and the rapid increase of population in China in recent years， the quality of urban air environment is deteriorating day by day， and the phenomenon of PM2.5 exceeding the standard occurs frequently， which is a serious threat to the health of urban residents. This paper discusses the causes of fine particle pollution and the current countermeasures for such pollutants.

隨著我國經濟的快速發展，城市面積不斷擴大，人口顯著增多，同時也帶來了嚴重的空氣污染問題，霧霾天氣頻發，給人們的健康造成嚴重威脅，引起了社會各界的廣泛關注[1-2]。PM2.5系造成我國大多數城市出現霧霾的主要因素，PM2.5的散射、消光作用在空氣能見度下降中占主要地位，形成霧霾天氣[3]。

1 城市空氣中PM2.5現狀

根據2017年中國環境狀況公報顯示，全國338個城市發生2311天次重度污染、802天次嚴重污染，以PM2.5為首要污染物的天數占重度及以上污染天數的74.2%，以PM2.5為首要污染物的占20.4%，以O3為首要污染物的占5.9%。其中有48個城市有超過20天達到重度及以上污染，分布在河南、河北、新疆等12個省份[4]。

相關研究基于多種觀測資料發現，城市城區及其鄰近鄉村在年或季節尺度上存在顯著的PM2.5濃度差異，如Lin等[5]基于中國東部地區遙感影像反演數據發現在“十一五”（2006～2010）期間，多數省份城區PM2.5濃度降幅低于鄉村，而在“十五”（2001～2005）和“十二五”（2011～2015）期間，多數省份城區PM2.5濃度降幅高于農村。

于振波等[6]對佳木斯市不同時段PM2.5監測濃度開展研究，結果表明PM2.5出現高值的時段與逆溫層的厚度有極大相關性，且燃煤及機動車尾氣排放存在等比關系，部分點位PM2.5高值則與棚戶區及小散污企業排放相關性較大。

Zheng等[7]選取北京城區的寶聯站和郊外的上甸子站進行城鄉對比，發現在日尺度上城鄉PM2.5濃度差值與熱島效應強度間存在明顯相關性。

姜蘊聰等[8]選取我國11座代表城市研究城鄉PM2.5濃度差異規律，結果表明同一城市的城區、郊區和鄉村間的PM2.5日均變化趨勢一致，城市PM2.5排放速率為城區>郊區>鄉村。

2 城市PM2.5來源分析

PM2.5組分因不同地區大氣污染源排放結構和污染控制力度有明顯變化，近年來PM2.5組分特征研究表明，氣態污染物（SO2、NO2和NH3）等前體物轉化生成二次顆粒物在PM2.5中占比呈增加趨勢，是PM2.5超標的主要因素[9]。

張敬巧等[10]對2016年某市冬季一次重污染過程研究發現重污染時段二次無機離子比例均達到起始階段的6倍以上。大多數PM2.5源解析研究顯示，我國京津冀、珠三角、長三角等城市細顆粒物的主要人為源是移動源、燃煤源、揚塵及生物質燃燒源等[11-14]。

李娟等[15]對濟南市不同類型的機動車現場測量尾氣細顆粒物的濃度，通過研究發現：怠速工況下，濟南市區機動車尾氣中細顆粒物濃度較低，隨著發動機轉速提高、車型變大，機動車尾氣中的細顆粒物濃度明顯升高。與怠速工況相比，高怠速工況下的PM2.5濃度升高3-44倍;與小型車相比，中、大型車的PM2.5濃度升高約5倍。

李荔等[16]基于源清單的來源分析等方法對徐州市顆粒物污染成因進行研究，結果表明施工揚塵對PM2.5貢獻率達到26.7%，根據COPERT模型模擬，重型貨車運輸對機動車尾氣排放一次PM2.5的貢獻率超過50%。

李建娜[17]針對北京市昌平區大氣中的PM2.5進行成因分析后發現工業污染源排放是PM2.5的主要貢獻源，其中水泥、非金屬礦物制品業和汽車制造業占工業源總排放量的86.8%。同時鍋爐排放、交通污染源和施工揚塵等也占了相當大的比例。王偉等[18]使通過監測分析發現鞍山市PM2.5的主要人為源為鋼鐵冶煉、機動車尾氣和建筑揚塵。

3 大氣細顆粒物污染的防治措施

3.1 加大政府監管力度

我國在大氣細顆粒物污染范圍和程度上較為嚴重。要有效削減顆粒物的排放量，必須協調多部門齊抓共管。PM2.5總量削減的核心是控制工業排放，尤其是削減水泥、火電及金屬冶煉行業的PM2.5排放量進行削減，同時也應有效控制機動車數量，加強居民生活小散源的控制。在PM2.5污染防治中，實行聯動機制，在城市深入推行“屬地化、網格化”管理制度，每塊網格的污染防治責任到人，并執行嚴格的督查考核制度。

3.2 完善污染防治方案加強源頭管控

污染防治方案應不斷修改完善，當前環境下應從以下幾方面入手：首先，實施區域性季節性排放總量控制，禁止新建、改建、擴建火電項目、焦化、石化化工等行業中的高污染項目。遠期科學規劃調整，分期分批將重污染企業遷出環境空氣敏感區。實施嚴格限排措施，強制企業有效運行治污措施。其次，優化能源結構，逐漸減少煤炭消費量，建成以使用電和天然氣等清潔能源為主的城市。淘汰小型燃煤鍋爐，提高能源利用效率。對于必須使用燃煤作為能源的工業企業，必須有嚴格的煙氣凈化裝置。城市建成區禁止新建燃煤、重油鍋爐，完成10t/h及以下燃煤鍋爐清潔能源改造或拆除。最后，應建立區域重污染天氣應急聯動機制。各級政府制訂并實施灰霾天氣環境應急預案，建立區域重污染天氣應急聯動機制，根據每日空氣污染狀況，適時啟動環境應急工作，努力控制PM2.5污染。

3.3 加大宣傳力度鼓勵公眾參與

城市空氣質量和每個人的生活息息相關，全社會共同參與，大力倡導綠色生活，是大氣污染防治的重要措施之一。有關部門應加大PM2.5污染防治的宣傳力度，充分利用廣播、電視、報紙、網絡等主流媒體，開辟專欄宣傳污染防治措施，報到工作進展動態，曝光存在的問題，動員社會各方面力量積極參與PM2.5污染防治，形成全社會共同參與的良好工作氛圍。

3.4 調整能源結構加快綠色技術革新

PM2.5污染防治的重點之一在于優化能源結構，逐漸減少煤炭消費量，建成以使用電和天然氣等清潔能源為主的城市。嚴控高耗能，高污染、高排放行業的盲目擴張，健全落后產能退出機制。減少化石能源的使用，如煤炭、石油。提高新型能源利用率，各地區應根據自身的優勢和特色，開發新型能源，并加強推廣和利用。這不僅需要政府的努力，也需要各行業給予輔助和認可，積極使用新型能源，減少污染和消耗[19]。

3.5 落實對機動車尾氣排放的管控

機動車對城市PM2.5影響較大，已經成為主要污染源之一?？刂茩C動車污染，首先要提高汽車尾氣標準及車用汽油排放標準，目前，國家第六階段機動車污染物排放標準已于2019年7月1日起全面實施。其次要提高燃油質量，推進新能源汽車，鼓勵使用清潔替代燃料或推廣燃料清潔劑。再次要加快淘汰老舊車輛，對大型貨車限制市區內特定路段的行駛。最后要優先發展公共交通，鼓勵市民綠色出行。

4 結束語

我國在新時代的發展和建設過程中，正不斷的提高細顆粒物的污染防治水平。下一步應繼續加強對細顆粒物污染的研究，不斷完善工作體系，各部門齊抓共管協同治理，同時應加大宣傳力度鼓勵更多群眾參與進來，力求在根源上徹底解決問題，確保全面打贏大氣污染攻堅戰。

參考文獻：

[1]馬安怡.淺析中國霧霾污染現狀和治理策略[J].低碳世界，2019（2）：5-6.

[2]Liu T T，Gong S L， He J J， et al. Attributions of' meteorological and emission factors to the 2015 winter severe haze pollution episodes in China's Jing-Jin-Ji area[J].Atmospheric Chemistry and Physics，2017，17：2971-2980.

[3]沈惠，陳前火.PM2.5的來源、現狀、危害及防控措施[J].中國會議，2015（8）：5291-5296.

[4]中華人民共和國環境保護部.2017中國生態環境狀況公報[R].北京：2018.

[5]Lin C Q， Alexis K， Li Y， et al. Difference in PM2.5 variations between urban and rural areas over Eastern China from 2001 to 2015[J].Atmosphere， 2018，9（8）：312.

[6]于振波，劉玉萍，李廣來，等.J市PM2.5污染特征及防治策略研究[J].環境科學與管理，2019，44（10）：107-112.

[7]Zheng Z F， Ren G Y， Wang H， et al. Relationship between fineparticle pollution and the urban heat island in Beijing， China：Observational evidence[J]. Boundary-Layer Meteorology， 2018，169：93-113.

[8]姜蘊聰，楊元建，王泓，等.2015-2018年中國代表性城市PM2.5濃度的城鄉差異[J].中國環境科學，2019，39（11）：4552-4560.

[9]Qin Y M， Li Y J， Wang H， et al. Particulate matter（PM）episodes at a suburban site in Hong Kong：evolution of PM characteristics and role of photochemistry in secondary aerosol formation[J].Atmospheric Chemistry and Physics，2016，16（22）：14131-14145.

[10]張敬巧，吳亞君，張萌，等.聊城冬季一重污染過程PM2.5污染特征及成因分析[J].環境科學，2018，39（9）：4026-4033.

[11]王彤，華陽，許慶成，等.京津冀郊區站點秋冬季大氣PM2.5來源解析[J].環境科學，2019，40（3）：1035-1042.

[12]Huang X J， Liu Z R， Liu J Y， et al. Chemical characterization and source identification of PM2.5 at multiple sites in the Beijing-Tianjin-Hebei region，China[J]. Atmospheric Chemistry，seasonal and Physics，2017，17（21）：12941-12962.

[13]趙莉斯，于瑞蓮，徐玲玲，等.廈門海滄區PM2.5中金屬元素污染評價及來源分析[J].環境科學，2017，38（10）：4061-4070.

[14]高韓鈺，魏靜，王躍思.北京南郊區PM2.5中水溶性無機鹽季節變化及來源分析[J].環境科學，2018，39（5）：1987-1993.

[15]李娟，王新鋒，薛麗坤，等.濟南市典型機動車的尾氣顆粒物污染特征與影響因素研究[J].環境科學學報，2019，39（1）：35-43.

[16]李荔，韓軍贊，李慧鵬.徐州市環境空氣顆粒物污染特征與成因分析[J].資源節約與環保，2018（9）：65.

[17]李建娜，李汝琪.城區PM2.5污染成因及防治對策研究[J].環境科學與管理，2016，41（1）：47-50.

[18]王偉，張靜，姬亞芹，等.鞍山市夏季PM2.5中元素污染特征與來源初探[J].南開大學學報，2015（2）：34-39.

[19]王淼，楊月梅，曹艷芳，等.顆粒物與霧霾的形成及防治措施研究[J].科技創新與應用，2017（8）：162.