山東省環境保護科學研究設計院有限公司 李棟
大氣污染具有擴散性特征,所以對于大部分地區來說,大氣污染物擴散的范圍和速度是比較難控制的,另外我國大氣環境監測問題以及處理策略整體來說起步較晚。所以,以解決大氣污染問題為目的,建立起一套兼顧準確性和時效性的大氣環境監測體系就顯得尤為重要。
大氣污染物在空氣中平均停留時間少則幾分鐘,多至幾十年、百余年,要將已經污染的大氣治理好花費的代價極大,控制大氣污染的最好方式是控制污染物的排放。大氣污染物從產生過程來看,可以分為兩類:一次大氣污染物,即由污染源直接排入大氣的;二次大氣污染物,是由一次大氣污染物在大氣中進行熱或光化學反應后的產物,一般后者往往危害性更大。從我國大氣污染物的來源來看,主要來自工業廢氣、交通運輸廢氣、燃料燃燒廢氣及其他廢氣的排放。
隨著我國工業進程的不斷推進,我國工業發展速度也是越來越快,但是其背后的代價之一就是廢氣排放造成的大氣污染。截至目前,工業大氣污染物排放仍然是我國二氧化硫、氮氧化物、顆粒物及揮發性有機物的第一大排放源。近年來,我國投入很大的力量實施大氣污染物減排,同時也建立起了較為嚴格的工業廢氣排放標準體系,以控制工業企業廢氣排放,降低工業企業廢氣排放對周圍環境的影響,經過這幾年的努力,二氧化硫、氮氧化物和顆粒物等污染物排放量均出現下降,但是由于我國工業企業大氣污染物排放量絕對值較高,總體排放量在全球仍居于高位,因此,工業大氣污染物仍須較大幅度實施減排,環境空氣質量改善仍面臨前所未有壓力。
當下人們對交通工具、出行方式、物流時效性等要求也越來越高。因此而帶來的是乘用車、重型運輸車輛等車輛的急劇增加,截至目前,全國機動車保有量達到了3.84億輛,這也同時帶來了汽車尾氣排放量的增加,而汽車尾氣中的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物、二氧化硫、含鉛化合物、苯并芘及固體顆粒物,對于生態環境及人體健康均具有嚴重的傷害作用。據統計,交通尾氣已經成為我國目前氮氧化物和揮發性有機物的最重要排放源。
現如今各國對于燃料資源開發和利用也變得非常的重視。以我國為例,煤炭、石油、天然氣等化石能源仍然是我們開展生活、生產不可或缺的重要能源。2020年,我國能源消費總量達到了49.8億噸標準煤。而在這些化石能源的使用過程中,不可避免地會產生氮氧化物、二氧化硫、顆粒物、一氧化碳、苯并芘等各類大氣污染物,排放到空氣中。
另外,我國能源結構不合理和能源利用效率低是造成大氣污染的重要原因之一。作為煤炭使用大國,煤炭是我國一次能源消費中使用量最大、占比最多的能源。但是全年煤炭發電量占全年煤炭使用量的一半,另外的部分則是用于工業及民用燃燒,煤炭能源利用率低,清潔能源使用比例小,特別是冬季,北方大部分地區還是依靠煤炭燃燒來取暖,導致冬季空氣質量差,大氣污染嚴重。
能源浪費的主要原因是我國各類燃燒設備技術及制造水平較低,能源利用率不高,在實際生產過程中,使用能耗高排污量大的燃燒設備的現象也比較普遍,低效率燃燒器的使用也就造成了能源的大量浪費及大氣污染物的額外排放。
除了以上各類大氣污染因素以外,其他還包括:道路施工揚塵、生活源、農業污染源、天然源等,在這些生產生活過程中產生的氮氧化物、二氧化硫、顆粒物、揮發性有機物也日漸成為影響我國環境空氣質量關鍵因素。
我國目前仍處于基礎建設的高速發展期,大規模的基礎建設給經濟社會發展起到帶動和支撐作用的同時,也給生態環境帶來了諸多大氣污染的問題,特別是揚塵的問題,如果道路清潔程度不高,工地管理不到位,對產生的揚塵控制不到夠,會對局地環境空氣造成較大影響。在人們的日常生活和農業生產過程中,餐飲油煙、農藥和化肥的使用均可產生大氣污染物的排放。
隨著我國大氣環境治理工作的不斷推進,我國的大氣污染也逐漸呈現出復合型、區域性、壓縮性特征,而在應對這些大氣污染的問題時,大氣環境監測就成為了必不可少的措施。另一方面講,大氣環境監測以及基于大氣環境監測的數據分析、預報預警,可以有效地為生態環境部門制定環境空氣改善方案或處理措施提供必要的數據支持和決策依據,同時也可以對改善方案或處理措施的有效性提供數據驗證。
根據不同區域、不同的大氣污染物排放特征,適當選擇當地特征大氣污染因子作為補充監測因子變得尤為重要。
我國的常規環境空氣監測因子一般有:AQI、PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO共七項,但是目前大氣污染的情況更趨向多污染因子的復合型影響,特別是隨著近年來臭氧污染的不斷加重,對于臭氧前體物——揮發性有機物排放的控制變得越來越重要。揮發性有機物在發生光化學反應過程中不斷推高臭氧濃度的同時,還會轉化為二次有機氣溶膠,增加可吸入性顆粒物的濃度,產生“1+1〉2”的大氣污染生成效果。同時,由于不同區域,不同的工業聚集效應,一些行業特征污染物的排放也具有明顯的區域分布特征。
揮發性有機物及其他特征污染物排放來源復雜、排放形式多樣、物質種類繁多,因此,結合當地工業企業大氣污染物排放特點,合理地選擇大氣環境監測補充因子,可以有效幫助當地生態環境部門,準確地識別當地的污染成因,研究污染過程,為制定有針對性地大氣污染改善方案、治理措施提供依據。
要保證大氣環境監測的準確性、時效性,真正做到監測數據對大氣環境治理工作起到數據支撐的作用,增強關于大氣環境監測的相關制度管理建設,加強立法就顯得尤為重要。
大氣環境監測數據是生態環境部門判斷區域環境空氣質量現狀,研究大氣污染過程,進行大氣污染溯源的最基本數據,其真實性和時效性直接影響著有關部門應對各類大氣環境問題的決策。但是,各類環境監測數據弄虛作假事件仍然時有發生。基于以上原因,各級生態環境部門應進一步探索建立適合本地實際、便于操作的監測數據質量監督檢查和調查處理機制,完善相關制度建設,加強相關立法,通過制度和法律嚴肅處理環境監測數據弄虛作假行為,提升環境監測數據的公信力和權威性。
隨著大氣污染治理工作的不斷深入,環境空氣質量改善措施的不斷加強,大氣環境精細化管理的需要也變得越來迫切。由于通過目前常規的大氣監測手段很難做到精準溯源和及時處理響應。因此,推行網格化大氣環境監測系統成為了目前應對大氣環境污染的一個重要手段。
網格化大氣環境監測系統主要是通過采用單元網格化的部署方式,按照“網定格、格定責、責定人”的理念,建立“橫向到邊、縱向到底”的區域網格化監控體系,應用、整合多項智慧環保技術,在全面掌握、分析污染源排放、氣象因素的基礎之上,采用因地制宜的靈活設點方法進行部署。通過建立網格化監測體系作為現有監測網絡的有力補充,可以很好地彌補現有大氣環境監測體系在覆蓋面和及時響應處理方面的短板,為大氣污染的精準溯源、及時處理和污染過程分析,提供必要的數據依據,為生態環境部門大氣污染治理決策提供支撐。
根據有關數據統計,目前我國已經建成了網絡化監測點位數萬個,特別是京津冀及周邊地區等重點地區,已經建立了比較完備的網格化監測體系。通過網格化監控體系可以長期監測布控城市區域內的空氣質量,明確空氣污染的趨勢和擴散規律,查找污染物源頭讓區域環境管理者能夠心中有數,從而做到有效管理空氣質量。
以德州市大氣污染環境監測系統為例,其采用常規空氣站、交通站與小型站、網格化站、揚塵站的組合監測監控技術,組成“群體式”協同監測網絡,并在此基礎上建設了超級空氣站,可以對顆粒物來源、輸送路徑和強度進行精確解析,從而實現高效治理大氣污染。
空氣質量預報預警系統建設是監測預警體系關鍵核心部分,“大氣十條”也對建立監測預警應急體系做出了明確的要求;同時基于大氣環境監測網絡體系基礎上,依托于精準的源清單和氣象預報體系,采用多模式集合預報技術的空氣質量預報預警系統可以較為準確地預判重污染天氣的形成與出現,并提前預警,早做準備。另外還可以對污染成因做出較為明確的分析,為環境管理工作的運行提供必要的技術支持。
對于大氣環境污染問題的治理,我們是時不可待的,新時期的我們應該樹立大氣污染綜合治理以及環境監測緊密結合的生態環境保護理念。在充分利用各類先進科技技術,構建先進的大氣質量監測體系和預警預報體系,控制大氣污染的前提下,從自身做起,減少大氣污染物的產生和排放,維持綠色低碳的生活,依法保護自然環境,創造美好家園。