PM2.5污染来源及防治对策

PM2.5污染来源及防治对策

区伟

肇庆市环境保护监测站广东肇庆526000

【摘要】PM2.5是地球大气成分中的组成部分，它对空气的能见度和大气环境质量有重要的影响。为解除目前我国大部分地区灰霾天气的困扰，本文介绍了PM2.5组成与来源，分析了PM2.5对环境的危害，并有针对性地提出一些防治对策。供今后PM2.5的防治工作参考。

【关键词】PM2.5；来源；途径；防治对策

随着我国社会经济的快速发展和城市化进程的不断加快，以臭氧、PM2.5和酸雨为特征的区域性大气污染越来越突出。其中PM2.5指的是大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，来源于日常发电、工业生产和汽车尾气排放等过程中经过燃烧而拜访的残留物，大多是有害物质。研究表面，PM2.5的质量浓度与人们的身体健康息息相关，对空气的能见度和大气环境质量有重要的影响，近年来PM2.5也被世界各国纳入环境空气质量标准，作为重点大气污染物进行防控。因此，分析PM2.5的危害，来源和组成，寻找合理有效的防治对策，对实现大气的清洁和人类的可持续发展具有重要意义。

1PM2.5的危害

关于“大气细颗粒物（PM2.5）污染与居民每日死亡关系的Meta分析”中建立了居民短期接触大气PM2.5污染的暴露反应关系，并得出结论：即大气PM2.5浓度每升高100μg/m3，居民死亡发生率增加12.07%。目前已知的细微颗粒物对人体健康的影响主要包括：增加重病和慢性病患者的死亡率；使呼吸系统、心脏系统疾病恶化；改变肺功能及其结构；改变免疫功能；患癌率增加等。

2PM2.5的组成与来源

2.1PM2.5的基本组成

PM2.5的主要组分是硫酸盐、硝酸盐、有机化合物、元素碳（EC）及土壤尘等[5]。研究表明，PM2.5由直接排入空气中的一次微粒和空气中的气态污染物通过化学转化生成的二次微粒组成。一次微粒主要由尘土性微粒和由植物及矿物燃料燃烧产生的碳黑（有机碳）粒子两大类组成。二次微粒主要由硫酸铵、硝酸铵和二次有机气溶胶组成，其形成的主要过程是大气中的一次气态污染物SO2、NOX、NH3、VOCS通过冷凝或在大气中发生复杂的化学反应而生成。其中，硫酸铵和硝酸铵是水溶性盐类，在水中的溶解度均较高。因此，大气中的水滴就易成为二次污染物在1000m以下低空不断累积的重要媒介[6]。PM2.5中一次粒子与二次粒子的比例因地、因时而异，主要取决于污染源的特征以及当地的气象、气候条件。

2.2PM2.5的来源解析

（1）一次粒子排放源

在一次微粒中，尘土性微粒主要来源于道路、建筑和农业产生的扬尘；碳黑粒子主要来源于柴油发动机汽车、锅炉、废物焚烧、露天烧烤、秸秆露天焚烧和居民烧柴等。在一次微粒的各个来源中，PM2.5所占的比例相差较大，道路扬尘与建筑扬尘以粗颗粒为主，由燃烧产生的颗粒则以PM2.5为主。

（2）二次粒子排放源

硫酸铵和硝酸铵的前体物SO2主要来源于燃煤锅炉和燃油锅炉，NOX主要来源于锅炉与机动车，NH3主要来源于化肥生产、动物粪便、焦炭生产、冷冻车间和控制NOX的锅炉。二次有机气溶胶的前体物VOCS主要来源于喷涂、印刷、胶合板、家具、家居装修等。在二次粒子的生成过程中，相对湿度不仅是决定二次粒子的生成和低空累积的重要条件，而且是决定二次粒子粒径增大与散射率变化的首要条件，起着至关重要的作用。

3PM2.5防治措施

与控制TSP、PM10相比，控制PM2.5更为困难，因为这不但要控制一次污染物，更重要的是必须减排其前体物，且减排氮氧化物、二氧化硫、挥发性有机物等前体物的难度很大。因此，在控制PM2.5污染时，建议遵循一次粒子控制总量，二次粒子加强协同，城市重点考核，区域联防联控，减排循序渐进，防控标本兼治的总体思路。

3.1PM2.5的政策建议

（1）实施区域污染分区分类管理

依据自然地理特征、社会经济发展水平、大气污染程度、城市空间分布及区域内污染物的空间输送规律，将区域划分为重点控制区和一般控制区。针对不同区域出现的区域性复合型污染问题，将区域分为复合型污染严重区、复合型污染显现区、传统煤烟型污染控制区、自然源影响区，对不同区域各类型的污染，实施差异化的控制管理，有的放矢地制定污染防治措施。

（2）提高环境准入门槛

在重点区域实施更加严格的大气污染物排放限值，禁止新建、扩建除热电联产以外的燃煤电厂、钢铁厂、水泥厂。继续推行“区域限批”制度和行业准入制度，严把新建项目准入关，严格环境执法监管。污染严重地区考虑行业/企业不能准入的同时，还应实施更严格的行业/企业退出机制。

（3）强化多污染物协同控制

在京津冀、长三角、珠三角等重点区域，实施大气污染联防联控，坚持一次污染和二次污染控制相结合，采取多污染物、多污染源协同控制战略。加强颗粒物与SO2、NOX、VOCS和温室气体协同控制；加强颗粒物与碳黑的协同控制，包括对部分重点工业（炼焦、砖瓦等）、柴油车等的控制。加强多污染物协同控制的基础研究，研究二次无机/有机颗粒物生成及影响机制，解析大气复合污染成因。

（4）增加科研投入与科技创新

设立国家大气污染防治重大科技专项，摸清空气质量变化规律，明确排放清单和控制对策，针对空气质量改善途径和阶段目标以及相应的控制工程技术进行科学、系统、深入的研究。推动尽快设立中央财政大气污染防治专项资金，采取以奖促治、以奖代补等方式，着力推进工业企业污染防治、黄标车淘汰等重点治污项目，加强区域空气质量监测、监控能力建设。地方各级环保部门也要积极联合地方有关部门加大地方政府和企业大气污染治理资金投入力度。

3.2控制PM2.5的途径分析

（1）一次粒子的控制

针对尘土性微粒，建议开展城市扬尘综合整治，加强监督管理，有效遏止扬尘污染。减少城市裸地面积，提高林木绿化率和水域面积；施工工地严控土石方作业面积，减少裸露作业面，严查渣土车遗撒；积极推行城市道路机械化清扫，增加城市道路冲洗保洁频次，加强道路两侧绿化；强化煤堆、物料堆的监督管理。杜绝城市近郊的秸秆、草木和废物的露天焚烧，减少碳黑和有机碳粒子的排放。优先发展公共交通，严控新车排放标准限值，改善车用油品质量，加强用车污染控制，发展清洁能源车辆，加强非道路机动车管理，到2015年，基本淘汰2005年以前注册运营的“黄标车”。

（2）二次粒子的控制

控制PM2.5中的二次粒子最重要的是控制二次粒子的前体物：NOX、SO2、VOC。

1）NOX的控制方法

NOX控制方法主要归为三类：燃料脱氮、改进燃烧方式和生产工艺、烟气脱硝。燃料脱氮至今尚未很好开发，有待继续研究；目前改进燃烧方式和生产工艺的主要方式为：低NOX燃烧技术和设备，但这种方式还未达到全面实用的阶段；烟气脱硝是近期内NOX控制措施中最重要的方法。

烟气脱硝技术主要有气相反应法、液体吸收法、吸附法等几类。气相反应法又包括：电子束照射法和脉冲电晕等离子体法；选择性催化还原法、选择性非催化性还原法和炽热碳还原法；低温常压等离子体分解法等。液体吸收NOX的方法较多，应用也较广。NOX可以用水、碱溶液、稀硝酸、浓硫酸吸收。吸附法脱除NOX，常用的吸附剂有分子筛、活性碳、天然沸石、硅胶及泥煤等。

总的看来，目前工业上（电力和水泥行业）应用的方法主要是气相反应法和液体吸收法两类。这两类方法中又分别以催化还原法和碱吸收法为主，前者可以将废气中的NOX排放浓度降至较低水平，但消耗大量NH3，有的还消耗燃料气，经济亏损大；后者可回收NOX为硝酸盐和亚硝酸盐，有一定经济效益，但净化效率不高，不能把NOX降至较低水平。因此，要找到一种或几种技术上可行、经济上合理、适合中国国情的脱硝技术，还需作出更大的努力。

2）SO2的控制方法

烟气脱硫技术按工艺特点分为湿法、半干法和干法三大类。湿法烟气脱硫技术是烟气脱硫技术中最为成熟的方法，其中最主要的是石灰/石灰石—石膏法。该方法利用石灰或石灰石作吸收剂，吸收净化烟气中SO2，反应生成亚硫酸钙，再将这一产物氧化成石膏（CaSO42H2O）。半干法烟气脱硫技术是把石灰乳雾滴喷入吸收塔，使其与烟气中的SO2反应生成CaSO3和CaSO4，由于烟气的加热作用，石灰乳中的水分很快蒸发，最终得到干燥状态的副产品。干法烟气脱硫工艺是将固体石灰石或石灰粉料直接喷射到炉膛内的高温区，在高温作用下石灰石被烧成CaO，吸收烟气中的SO2并与之发生反应，在短时间内即完成煅烧、吸收和氧化三个过程。三种工艺的技术经济比较见表1。

表1三种脱硫工艺技术经济比较

由表1可看出，传统的二氧化硫烟气治理技术虽然脱硫率较高，但设备投资高，运行费用大，并且普遍存在着污染治理不彻底，产生废渣，容易造成二次污染等问题。因此，为了实现经济与环境的可持续发展，有必要探索和研究新的适合我国国情的烟气脱硫技术。

目前我国专家学者正在研究与示范烟气污染物的联合脱除技术，包括联合脱硫脱硝技术、联合脱硫脱汞技术、联合脱硫脱硝脱汞技术。联合脱硫脱硝技术主要有：湿法：氧化吸收、尿素等；半干法：LurgiGmbH循环流化床联合脱除工艺；干法：活性焦法、高能辐射法等。联合脱硫脱汞技术主要有：湿法：基于钙基湿法的脱硫脱汞技术；半干法：基于半干法脱硫的脱硫脱汞技术。联合脱硫脱硝脱汞技术主要为：氯酸工艺、添加NaClO2的钙基湿法工艺。联合脱除技术为进一步治理NOX、SO2提供了新的途径。

3）VOCS的控制方法

VOC物种成分涉及烷烃、不饱和烃、苯系物、醇类、醛酮类、酯类、卤代烃等物种。我国经济发达地区已经受到VOC污染，呈现组分复杂、行业分布广、区域性和过程性强等特征。VOC的控制技术主要分为回收技术和销毁技术两大类，回收技术是一种物理方法，该技术通过改变温度、压力或采用选择性吸附剂及渗透膜来富集分离VOCs，主要包括吸附技术、吸收技术、膜分离技术和冷凝技术四种；与之相反，销毁技术是一种化学方法，是在销毁过程中发生化学或生化反应，用热、光、催化剂或微生物等将有机化合物转变成为二氧化碳和水，主要包括催化燃烧技术、热力焚烧技术、生物技术、等离子体技术和光催化技术等。

目前，VOCs主流治理技术主要为：吸附技术、催化燃烧、热力焚烧和生物技术，在应用方面，吸附技术的应用占到了50%以上，催化燃烧技术约占30%，热力焚烧技术约占5%，生物技术约占5%以下，但近年来得到了较快发展。

但是，由于工业VOCs废气成分及性质的复杂性，加之单一治理技术的局限性，在很多情况下，采用单一技术往往难以达到治理要求，且不经济，利用不同单元治理技术的优势，采用组合治理工艺不仅可以满足排放要求，同时可以降低净化设备的运行费用。针对高浓度废气，可采用冷凝回收+吸附技术组合工艺；而对低浓度废气，可采用吸附浓缩+冷凝回收组合工艺、吸附浓缩+催化燃烧或高温焚烧组合工艺、等离子体+水吸收净化技术组合工艺、等离子体+光催化复合净化技术组合工艺。总之，在治理VOCs废气时应综合考虑技术、经济两方面因素，实现环境与经济的双赢。

4.结论

综上所述，PM2.5形成过程复杂，给大气环境质量和人们的身体健康带来重要影响。因此，国家、各地方政府与环境保护职能部门应统筹协调，制定本地区空气污染防治实施方案，明确工作任务和部门职责分工。并且，应全面提升全民环境意识，不断增强公众参与环境保护的能力，加强舆论监督，为改善大气环境质量营造良好氛围。

参考文献：

[1]刘勇；罗克强；廖慧彬，PM2.5的污染现状与多元化控制[J].吉林农业，2012年04期

[2]曾德政，重量法监测PM2.5质量控制探讨[J].科技信息，2012年第23期