辽阳市冬季一次典型污染过程成因分析及防控建议_王奕璇.pdf

1引言辽阳市地处辽宁中部城市群的中心地带，随着城市经济的快速发展，工业生产产生的资源消耗、秸秆的不完全燃烧和冬季取暖（散煤）导致污染物排放量较大，其污染状态呈现地域性强、持续时间长、重污染天气频发的特征。污染天气的频发严重影响了人体健康，阻碍了经济的可持续发展，因此大气污染防控受到社会普遍关注，成为辽阳市政府环境治理的重点任务。近年来，辽阳市每年的 10 月底至次年的 4 月初，伴随着供暖的开始和结束，在静稳天气条件下极易发生重污染天气。2022年2月26日19：0024：00 伴随着前期弱降水过程和静稳天气条件，辽阳市经历了一次空气质量重度污染过程。我国大气污染中硫酸盐、硝酸盐等二次污染源占比较大，工业生产、机动车、燃煤、扬尘等都是主要的污染来源1-3。此次区域性污染天气过程有着明显的污染来源特征。为了探讨辽阳市各区域范围污染差异的原因，分析了辽阳市不同区域的的污染物特征及对应的气象条件，以期为今后辽阳市重污染天气的应对和防治提供一定参考。2污染过程描述辽阳市污染时段污染物变化趋势见图 1。图 1辽阳市污染时段污染物变化趋势从图 1 可以看出，PM25，PM10，CO 和 NOX等污染物在2022年2月26日19：00开始升高，在27日00：00时开始回落。辽阳市部分区域污染时段污染物变化趋势见图2。2022-02-26 16：00PM2.5，PM10，SO2，NO2浓度/（g m-3）2502001501005002.52.01.51.00.50CO 浓度/（mg m-3）2022-02-26 17：002022-02-26 18：002022-02-26 19：002022-02-26 20：002022-02-26 21：002022-02-26 22：002022-02-26 23：002022-02-27 00：002022-02-27 01：002022-02-27 02：002022-02-27 03：002022-02-27 04：002022-02-27 05：002022-02-27 06：002022-02-27 07：002022-02-27 08：002022-02-27 09：00PM2.5PM10SO2NOXCOt/时摘要：利用辽阳市气象台气象资料、环境自动监测站污染物监测资料及颗粒物走航监测资料等，对辽阳市一次秸秆燃烧引起的重污染天气过程进行分析，探讨辽阳市不同区域间污染程度的差异及成因，以期为今后辽阳市重污染天气的应对和防控提供一定参考。关键词：重污染过程；污染特征；防控建议；辽阳市Abstract：Based on the meteorological data of Liaoyang meteorological station，the pollutant monitoring data ofautomatic environmental monitoring station and the particle navigation monitoring data，this paper analyzes a heavypollution weather process caused by a straw combustion in Liaoyang city，and discusses the differences and causes ofpollution degree among different regions in Liaoyang city，expect to provide some reference for the response andprevention and control of heavily polluted weather in Liaoyang city in the future.Key words：heavy pollution process；pollution characteristics；prevention and control suggestions；Liaoyang city中图分类号：X506文献标识码：A文章编号：16741021（2023）010085-03收稿日期：2022-11-10；修订日期：2023-01-10。作者简介：王奕璇，女，2001 年生，主要研究方向为环境科学。辽阳市冬季一次典型污染过程成因分析及防控建议王奕璇（大连理工大学环境学院，辽宁大连 116024）85由图 2 可见,在 2022 年 2 月 26 日，铁西工业园站点 NOX在 19：20 出现峰值，高达 200 g/m3；20：25时 PM2.5出现峰值，高达 351 g/m3；21：35 时 PM10出现峰值，高达 320 g/m3，之后开始回落。3污染原因分析31从主要污染物分析此次污染过程中，NOX作为重要污染物出现，其浓度与颗粒物、CO 浓度共同升高，并且 NOX的污染过程要提前于颗粒物。秸秆焚烧的重要特征为：当秸秆旺火焚烧时，NOX浓度迅速上升，并率先达到峰值。颗粒物浓度持续上升，其峰值在 NOX浓度达到峰值后出现。在日常肉眼观测过程中也可发现，当秸秆旺火焚烧时，颗粒相污染物较少，但烟气会伴随有刺激性气味，当火势转小时，烟尘逐渐增多，逐渐熄灭时会有大量烟尘排放，是由于旺火焚烧时，秸秆中的氮会首先形成NH3，HCN 等中间产物，然后被氧化成 NOX排放到大气环境中。待火势逐渐转小，温度也逐渐降低，氮的排放减少。此时剩余秸秆进入不完全焚烧的状态，大量的炭黑及烟尘排放至大气中，导致 PM25浓度上升4。CO 浓度的升高来源于炭在不完全燃烧的情况下产生 CO，供氧条件越差，CO 浓度越高。化石燃料主要成分都是碳，不完全燃烧容易产生颗粒状的物质，也产生了大量的 CO。煤炭（生物质、秸秆）燃烧排放的烟尘中有许多无法去除的超细颗粒，是PM25的主要来源5。基于极轨卫星遥感监测数据，2022 年 2 月 26日辽宁省共发现秸秆焚烧疑似火点 124 个（不包括云覆盖下的疑似火点），除本溪和阜新外，各市均监测到秸秆焚烧疑似火点，其中辽阳市最多，达到 73个，占总疑似火点数的 589，尤其是太子河区共监测到疑似秸秆焚烧火点37 个。图 2辽阳市部分区域污染时段污染物变化趋势a新华园b宏伟区CO 浓度/（mg m-3）t/时PM2.5，PM10，NOX，SO2，浓度/（g m-3）2502001501005003.02.52.01.51.00.502022-02-26 15：002022-02-26 16：002022-02-26 17：002022-02-26 18：002022-02-26 19：002022-02-26 20：002022-02-26 21：002022-02-26 22：002022-02-26 23：002022-02-27 00：00PM2.5PM10NOXSO2COCO 浓度/（mg m-3）PM2.5，PM10，NOX，SO2浓度/（g m-3）2.01.81.61.41.21.00.80.60.40.20PM2.5PM10NOXSO2CO200180160140120100806040200t/时2022-02-26 15：002022-02-26 16：002022-02-26 17：002022-02-26 18：002022-02-26 19：002022-02-26 20：002022-02-26 21：002022-02-26 22：002022-02-26 23：002022-02-27 00：00CO 浓度/（mg m-3）PM2.5，PM10，NOX，SO2浓度/（g m-3）PM2.5PM10NOXSO2CO250200150100500t/时2022-02-26 15：002022-02-26 16：002022-02-26 17：002022-02-26 18：002022-02-26 19：002022-02-26 20：002022-02-26 21：002022-02-26 22：002022-02-26 23：002022-02-27 00：002.52.01.51.00.50CO 浓度/（mg m-3）PM2.5，PM10，NOX，SO2浓度/（g m-3）4003503002502001501005003.02.52.01.51.00.50t/时2022-02-26 15：002022-02-26 16：002022-02-26 17：002022-02-26 18：002022-02-26 19：002022-02-26 20：002022-02-26 21：002022-02-26 22：002022-02-26 23：002022-02-27 00：00PM2.5PM10NOXSO2COc滨河路d铁西工业园86环境保护与循环经济从辽阳市4 个国控站污染过程及主要污染物来看，此次的污染过程主要是来自辽阳市春季秸秆焚烧及散煤（生物质）燃烧。从污染时段的辽宁省 AQI 污染分布图可以得知，辽阳市的污染过程完全独立于其他周边城市，辽阳市在 2022 年 2 月 2627 日以南风为主，不存在污染外部传输到辽阳市的可能。32从气象条件分析表 1 为辽阳市气象局提供的 2022 年 2 月 26 日18：00 至 27 日 02：00 的气象要素表。表 1污染时段辽阳市气象要素从风向上分析，辽阳市在 2022 年 2 月 26 日18：00 以西风为主，这一时段也是污染物积累的过程，19：00 开始为西南风，23：00 开始以南风为主。风速基本上为静风，不利于污染物扩散。从气温上分析，辽阳市在 2022 年 2 月 26 日18：00 温度最高，19：00 温度开始降低，27 日 00：00温度降到最低。26 日 18：00 开始地面气压场减弱，19：0023：00 开始降温，伴随强低空逆温开始，风速小，大气层结开始稳定，暖低压控制，这使得大气辐合，污染物不易扩散，昼间周边地区焚烧秸秆及散煤（生物质）燃烧形成的大气污染物向中心聚集，加剧辽阳市整个区域大气污染程度。33走航监测分析2022 年 2 月 26 日 21：1022：50 对辽阳市 2个国控站（太子河区、白塔区）及周边区域进行同时走航，共计 53 km，覆盖辽阳市周边，共发现高值问题 8 处（8 个 PM25高值点），走航发现多处秸秆焚烧后的余灰、饭店排烟、居民采暖烟囱等问题，主要集中在干渠路、八一街、中心路和新华路附近。走航期间受天气影响导致走航数据浓度值较高，走航结果显示，PM25浓度主要受秸秆焚烧、民房采暖燃料散烧、饭店排烟等因素影响，走航期间干渠路、八一街PM2.5浓度较高。4结论和建议辽阳市此次污染主要是由于本地污染源（尤其是秸秆焚烧）集聚与不利的气象条件结合形成，为此建议：（1）深入贯彻习近平生态文明思想。采取疏堵结合，早部署、重宣传、强监管，联防联控，层层落实责任，多措并举，以最小的经济代价换取最大的环境改善效果，提高减排措施的费效比，用实际行动守护好蓝天白云。（2）严格落实“党政同责、失职追责”。持续加大宣传力度，加强辖区防火隐患的巡查督察，建立起横到边、纵到底的禁烧防控、秸秆转化利用、碎秸秆等可燃物清运处置体系，对未监管到位造成区域环境影响的严肃问责。（3）完善相关奖补政策。对农作物种植户采取深耕、旋耕方式及按照生态环保要求利用秸秆作为饲料、有机肥、食用菌基料的场点给予适当定额补助补贴。（4）多途径转化利用秸秆。进一步拓宽秸秆青贮、固化、制沼、生物反应堆、秸秆养殖等转化利用渠道，拉长产业链条，不断提高秸秆转化利用水平。（5）着力改变农村取暖方式。加强南环路、八一街、民主路南段及青年大街东段周边平房散煤（生物质）取暖燃烧污染的治理，短时期内通过补贴等政策引导，鼓励采取清洁煤取暖。继续加大集中供暖工程建设力度，提高集中供暖管网覆盖率，减少散煤燃烧，努力提升区域环境空气质量。参考文献1 李云燕，葛畅我国三大区域 PM25源解析研究进展 J.现代化工，2017，37（4）：172 刘晓咏，王自发，王大玮，等京津冀典型工业城市沙河市大气污染特征及来源分析 J 大气科学，2019，43（4）：8618743 张小曳，孙俊英，王亚强，等我国雾霾成因及其治理的思考 J 科学通报，2013，58（13）：117811874 丁俊岐秸秆露天焚烧污染物排放特征及植被对 PM25阻滞效应模拟研究 D 北京：北京林业大学，20185 杜庆坤京津冀地区产业发展对大气污染影响研究 D 北京：中国地质大学，2017时间气温/风向风速/（ms-1）20220226 18：003.1西1.720220227 02：00-3.5南1.220220226 22：00-3.0西南静风20220226 23：00-3.5南1.020220227 00：00-4.0南1.020220227 01：00-3.8南1.020220226 19：000西南1.120220226 20：00-2.6西南1.020220226 21：00-2.4西南1.087