南京市生物质燃烧源大气污染物排放清单及其特征

刘春蕾　杨峰

摘 要：该研究根据搜集的南京市生物质燃烧源活动水平数据，采用排放因子法，建立了南京市2015年生物质燃烧源大气污染物排放清单。结果表明：（1）2015年南京市生物质燃烧源主要大气污染物SO2、NOX 、PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3排放量分别为553t、1504t、3123t、2920t、501t、1793t、27653t、3396t和446t；（2）生物质燃烧大气污染物排放地区分布不均衡，排放量较大的是六合、溧水、江宁、高淳区；（3）各类生物质燃烧对不同污染物排放量的贡献差异显著。生物质锅炉是SO2和NOX排放的主要来源，户用炉灶是PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3的主要贡献源。

关键词：南京市；生物质燃烧源；清单；特征

中图分类号 X511 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）16-0095-03

Emission Inventories of Atmospheric Pollutants Discharged from Biomass Burning in Nanjing City

Liu Chunlei et al.

（Nanjing Academy of Environmental Science，Nanjing 210013，China）

Abstract：Based on the activity data collected from biomass burning source in Nanjing，emission inventory was developed and its characteristics were analyzed.Results showed that the total emissions of SO2、NOX、PM10、PM2.5、BC、OC、 CO、VOCS、NH3 were estimated to be 553t、1504t、3123t、2920t、501t、1793t、27653t、3396t and 446t.Uneven allocation of air pollutants discharged from each district was observed，with larger emissions from Luhe，Lishui，Jiangning，Gaochun.The contribution to the amount of pollutants discharged from each kind of biomass burning differed greatly，in which biomass boiler was the main source of SO2 and NOX emissions，while household stoves was the main source of PM10，PM2.5，BC，OC，CO，VOCS，NH3 emissions.

Key words：Nanjing City；Biomass burning；Inventory；Characteristic

生物質是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，全球14%左右的能源需求来自于生物质能源，发展中国家的比例更是高达35%[1]。近年来，随着我国农村生活能源结构的变化与集约化生产的发展，秸秆逐步失去了传统农业原料的作用，南京市由于收割时节秸秆焚烧引起的严重的空气污染过程时有发生，秸秆焚烧不但造成了严重的资源浪费，排放的大气污染物对大气环境产生了严重影响[2-4]。另外，南京市为了削减煤炭消耗总量，开展了“煤改生物质锅炉”工程，将散而乱的小燃煤锅炉改造成了生物质锅炉，生物质成型燃料使用量明显增加。生物质燃烧源作为大气污染源重要的排放源之一[5-6]，建立较为准确详实的排放清单，了解并评估生物质燃烧源各项大气污染物的排放量，对于城市大气污染控制具有重要意义。

本研究主要依据2014年8月国家环保部颁发的《城市大气污染物排放清单编制指南》，收集了南京市生物质燃烧源活动水平数据及相关参数，选取合理的估算方法和排放因子，编制了南京市2015年生物质燃烧源大气污染物排放清单，并分析了排放特征，为制定南京市相关大气污染控制对策提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域与对象 以2015年为基准年，估算了南京市生物质燃烧排放的大气污染物SO2、NOX、PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3量。

1.2 估算方法与数据来源 生物质燃烧源分为生物质锅炉、户用生物质炉具和开放燃烧3种，由于南京市位于长江下游中部发达地区，以平原为主要地形，地表草原面积比例非常小，森林面积占比不大，生物质开放燃烧仅核算秸秆露天焚烧情况。排放量计算公式如下：

E=A×EF （1）

式中，A为排放源活动水平，即生物质锅炉、炉灶或露天焚烧的生物质燃料消耗量，EF为排放系数。生物质燃烧活动水平A计算公式为：

A=P×N×R×η （2）

式中，A为生物质燃烧量，P为主要农作物产量，N为农作物谷草比；R为燃烧比例；η为燃烧率。生物质燃烧活动水平直接由主要农作物秸秆产生量、燃烧比例、燃烧率来估算，根据市农委2012年的统计结果，秸秆焚烧比例取10%，农作物秸秆燃烧率取0.9。生物质锅炉生物质使用量数据来自于南京市经信委生物质锅炉调查数据及南京市环保局生物质锅炉补充调查数据，农作物产量数据来自江苏省农委。

户用生物质燃料包括户用秸秆、薪柴2个部分。南京市户用生物质燃烧量依据2012年秸秆生活燃料利用率8.98%[7]估算，薪柴燃烧量依据文献[8]估算，该研究选取了南京市高淳区作为江苏农村地区家庭能源消费水平与构成的研究区域，数据与本研究具有较高的适用性与统一性。endprint

1.3 排放系数 排放因子的获取方式为文献调研法，由于缺乏可靠的本地实测资料，选择了环保部《指南》中排放系数，见表1。

2 结果与分析

2.1 2015年南京市生物质燃烧大气污染物排放清单 根据上述研究方法和数据，估算得到南京市2015年生物质燃烧源大气污染物排放清单，见表2。由表2可知，2015年南京市生物质燃烧源主要大气污染物SO2、NOX、PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3排放量分别为553t、1504t、3123t、2920t、501t、1793t、27653t、3396t和446t。

2.2 源贡献分析 图1为不同生物质燃烧类型对污染物排放总量的贡献率，南京市生物质燃烧源的SO2主要来自生物质锅炉和户用炉灶，合计贡献了85%，NOX主要来自于生物质锅炉，其排放占总排放的63%，VOCs主要来自用于生物质锅炉与生物质开放燃烧，合计贡献了88%。颗粒物主要来自于户用炉灶的排放，贡献了58%以上。生物质锅炉对SO2和NOX贡献最大，其贡献率分别为43%和63%，对PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3贡献都最小，在8%～18%之间，户用炉灶对PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3贡献都最大，贡献率分别为58%、58%、67%、60%、73%、54%和66%。可见，不同生物质的消耗量不同，且不同生物质燃烧对同一污染物的排放因子存在较大的差异，因此其对污染物排放总量的贡献率也不同。

<2.3 空间分布特征 图2为2015年南京市各区生物质燃烧各污染物排放量。总体来看，南京市生物质燃烧源大气污染物排放主要分布在涉农区，排放量从大到小依次排列为六合区、溧水区、江宁区、高淳区、浦口区、栖霞区、雨花区。玄武、秦淮、建邺区及鼓楼区4个主城区由于无农业活动，工业活动较少，未调查到生物质锅炉企业。栖霞区及雨花区第一产业占比分别为0.7%及0.2%，含部分涉农区，生物质锅炉燃烧量分别占全市的2%和1%，所以，两个区的大气污染物排放量排最后2位。高淳区的NOX排放量最高，这是由于高淳区的生物质锅炉燃烧生物质成型燃料量占比全市第一，高达37%。除NOX以外，SO2、PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3排放量最高的均为六合区，其次为溧水区和江宁区，这是由于六合区的农村人口占全市农村人口的25%、农作物播种面积占全市31%，都位列全市第一，六合、溧水、江宁、高淳農业占比位列全市前4，农村人口相对较多，对农作物秸秆、薪柴的消耗量较大，4个区各污染物的排放量也相对较高。可见，影响生物质燃烧源大气污染物排放的根本原因是各区地理位置及社会经济发展不平衡，城镇化水平参差不齐。

3 不确定性分析

清单的不确定性主要与活动水平、排放因子、参数选择、核算方法有关。此次估算采用全国统一的核算方法及代表全国平均水平的排放因子，排除上述影响，本研究清单结果的不确定性主要来自活动水平获取是否真实及参数选择的准确性。生物质锅炉的生物质成型燃烧使用量获取自经信、环保部门逐个企业调查数据，具有较高可信度。户用炉灶的薪柴及秸秆使用量为相关学者在2010年对南京市高淳区的调查结果，地区具有一致性，但是没有考虑到5年来南京市经济发展对农村传统生物质能的削减，户用炉灶大气污染物排放量存在高估的可能。自2012年南京市全面禁烧立项以来，2012—2017年5年里，南京市未发生因本地焚烧秸秆造成的污染天气，未发现大面积秸秆焚烧现象，卫星火点和巡查火点通报数量从最初的两位数降到零，农民的禁烧意识显着增强，南京市2015年秸秆露天燃烧量按照市农委2012年的秸秆利用情况以未利用秸秆比例10%作为秸秆焚烧比例，秸秆露天燃烧大气污染物排放量存在高估的可能。

4 结论与讨论

（1）采用自下而上的计算方法建立了2015年南京市生物质燃烧源大气污染物排放清单。主要大气污染物SO2、NOX、PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3排放量分别为553t、1504t、3123t、2920t、501t、1793t、27653t、3396t 和446t。

（2）各类生物质燃烧对不同大气污染物的排放量的贡献差异很大。生物质锅炉对SO2和NOX贡献最大，其贡献率分别为43%和63%，对PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3贡献都最小，在8%～18%，户用炉灶对PM10、PM2.5、BC、OC、CO、VOCS、NH3贡献都最大，贡献率分别为58%、58%、67%、60%、73%、54%和66%。

（3）生物质燃烧大气污染物排放地区分布不均衡，排放量较大的是六合、溧水、江宁、高淳区。其主要原因是各区地理位置及社会经济发展不平衡，城镇化水平参差不齐。

（4）生物质能作为中间过渡能源，未来终将会被天然气等清洁能源取代，但目前生物质锅炉大气污染物排放仍需关注，建议做好煤改生物质锅炉的废气治理工作。随着南京市社会经济发展日新月异、城镇化水平不断提高以及第一产业的不断减少，传统生物质能正向现代商业能源转型，南京市户用炉具生物质消耗量必将逐步减少，而得益于南京市露天禁烧秸秆政策的强力有效实施及秸秆综合利用率的稳步提高，未来南京市露天秸秆焚烧大气污染物排放将微乎其微。

参考文献

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[2]陆晓波，喻义勇，傅寅，等.秸秆焚烧对空气质量影响特征及判别方法的研究[J].环境监测管理与技术，2014，26（4）：17-21.

[3]苏继峰，朱彬，周韬，等.秸秆焚烧导致南京及周边地区2次空气污染事件的成因比较[J].生态与农村环境学报，2012，28（1）：37-41.

[4]朱彬，苏继锋，韩志伟，等.秸秆焚烧导致南京及周边地区一次严重空气污染过程的分析[J].中国环境科学，2010，30（5）：585-592.

[5]田贺忠，赵丹，王艳.中国生物质燃烧大气污染物排放清单[J].环境科学学报，2011，31（2）：349-357.

[6]刘湛，李贝睿，尤翔宇，等.长株潭区域生物质开放燃烧的大气污染物排放清单及不确定性分析[J].环境污染与防治，2016，38（1）：23-29.

[5]田贺忠，赵丹，王艳.中国生物质燃烧大气污染物排放清单[J].环境科学学报，2011，31（2）：349-357.

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[7]丁铭，管蓓.南京秸秆综合利用与禁烧工作探讨[J].污染防治技术，2015，28（5）：27-31.

[8]是丽娜.发达地区农村家庭能源使用和选择研究——以江苏省南京市为例[D].南京：南京农业大学，2008. （责编：张宏民）endprint