城市环境空气中PM2.5的成因分析及控制方法

刘芳莹 张逸飞 范金周 张继光

摘  要：随着近年来我国工业的快速发展和人口的急剧增加，城市空气环境质量日益恶化，PM2.5超标现象频繁出现，严重威胁到城市居民的健康。文章探讨了造成细颗粒物污染产生的原因，以及目前针对此类污染物的应对措施。

关键词：细颗粒物来源;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.

随着我国经济的快速发展，城市面积不断扩大，人口显著增多，同时也带来了严重的空气污染问题，雾霾天气频发，给人们的健康造成严重威胁，引起了社会各界的广泛关注[1-2]。PM2.5系造成我国大多数城市出现雾霾的主要因素，PM2.5的散射、消光作用在空气能见度下降中占主要地位，形成雾霾天气[3]。

1 城市空气中PM2.5现状

根据2017年中国环境状况公报显示，全国338个城市发生2311天次重度污染、802天次严重污染，以PM2.5为首要污染物的天数占重度及以上污染天数的74.2%，以PM2.5为首要污染物的占20.4%，以O3为首要污染物的占5.9%。其中有48个城市有超过20天达到重度及以上污染，分布在河南、河北、新疆等12个省份[4]。

相关研究基于多种观测资料发现，城市城区及其邻近乡村在年或季节尺度上存在显著的PM2.5浓度差异，如Lin等[5]基于中国东部地区遥感影像反演数据发现在“十一五”（2006～2010）期间，多数省份城区PM2.5浓度降幅低于乡村，而在“十五”（2001～2005）和“十二五”（2011～2015）期间，多数省份城区PM2.5浓度降幅高于农村。

于振波等[6]对佳木斯市不同时段PM2.5监测浓度开展研究，结果表明PM2.5出现高值的时段与逆温层的厚度有极大相关性，且燃煤及机动车尾气排放存在等比关系，部分点位PM2.5高值则与棚户区及小散污企业排放相关性较大。

Zheng等[7]选取北京城区的宝联站和郊外的上甸子站进行城乡对比，发现在日尺度上城乡PM2.5浓度差值与热岛效应强度间存在明显相关性。

姜蕴聪等[8]选取我国11座代表城市研究城乡PM2.5浓度差异规律，结果表明同一城市的城区、郊区和乡村间的PM2.5日均变化趋势一致，城市PM2.5排放速率为城区>郊区>乡村。

2 城市PM2.5来源分析

PM2.5组分因不同地区大气污染源排放结构和污染控制力度有明显变化，近年来PM2.5组分特征研究表明，气态污染物（SO2、NO2和NH3）等前体物转化生成二次颗粒物在PM2.5中占比呈增加趋势，是PM2.5超标的主要因素[9]。

张敬巧等[10]对2016年某市冬季一次重污染过程研究发现重污染时段二次无机离子比例均达到起始阶段的6倍以上。大多数PM2.5源解析研究显示，我国京津冀、珠三角、长三角等城市细颗粒物的主要人为源是移动源、燃煤源、扬尘及生物质燃烧源等[11-14]。

李娟等[15]对济南市不同类型的机动车现场测量尾气细颗粒物的浓度，通过研究发现：怠速工况下，济南市区机动车尾气中细颗粒物浓度较低，随着发动机转速提高、车型变大，机动车尾气中的细颗粒物浓度明显升高。与怠速工况相比，高怠速工况下的PM2.5浓度升高3-44倍;与小型车相比，中、大型车的PM2.5浓度升高约5倍。

李荔等[16]基于源清单的来源分析等方法对徐州市颗粒物污染成因进行研究，结果表明施工扬尘对PM2.5贡献率达到26.7%，根据COPERT模型模拟，重型货车运输对机动车尾气排放一次PM2.5的贡献率超过50%。

李建娜[17]针对北京市昌平区大气中的PM2.5进行成因分析后发现工业污染源排放是PM2.5的主要贡献源，其中水泥、非金属矿物制品业和汽车制造业占工业源总排放量的86.8%。同时锅炉排放、交通污染源和施工扬尘等也占了相当大的比例。王伟等[18]使通过监测分析发现鞍山市PM2.5的主要人为源为钢铁冶炼、机动车尾气和建筑扬尘。

3 大气细颗粒物污染的防治措施

3.1 加大政府监管力度

我国在大气细颗粒物污染范围和程度上较为严重。要有效削减颗粒物的排放量，必须协调多部门齐抓共管。PM2.5总量削减的核心是控制工业排放，尤其是削减水泥、火电及金属冶炼行业的PM2.5排放量进行削减，同时也应有效控制机动车数量，加强居民生活小散源的控制。在PM2.5污染防治中，实行联动机制，在城市深入推行“属地化、网格化”管理制度，每块网格的污染防治责任到人，并执行严格的督查考核制度。

3.2 完善污染防治方案加强源头管控

污染防治方案应不断修改完善，当前环境下应从以下几方面入手：首先，实施区域性季节性排放总量控制，禁止新建、改建、扩建火电项目、焦化、石化化工等行业中的高污染项目。远期科学规划调整，分期分批将重污染企业迁出环境空气敏感区。实施严格限排措施，强制企业有效运行治污措施。其次，优化能源结构，逐渐减少煤炭消费量，建成以使用电和天然气等清洁能源为主的城市。淘汰小型燃煤锅炉，提高能源利用效率。对于必须使用燃煤作为能源的工業企业，必须有严格的烟气净化装置。城市建成区禁止新建燃煤、重油锅炉，完成10t/h及以下燃煤锅炉清洁能源改造或拆除。最后，应建立区域重污染天气应急联动机制。各级政府制订并实施灰霾天气环境应急预案，建立区域重污染天气应急联动机制，根据每日空气污染状况，适时启动环境应急工作，努力控制PM2.5污染。

3.3 加大宣传力度鼓励公众参与

城市空气质量和每个人的生活息息相关，全社会共同参与，大力倡导绿色生活，是大气污染防治的重要措施之一。有关部门应加大PM2.5污染防治的宣传力度，充分利用广播、电视、报纸、网络等主流媒体，开辟专栏宣传污染防治措施，报到工作进展动态，曝光存在的问题，动员社会各方面力量积极参与PM2.5污染防治，形成全社会共同参与的良好工作氛围。

3.4 调整能源结构加快绿色技术革新

PM2.5污染防治的重点之一在于优化能源结构，逐渐减少煤炭消费量，建成以使用电和天然气等清洁能源为主的城市。严控高耗能，高污染、高排放行业的盲目扩张，健全落后产能退出机制。减少化石能源的使用，如煤炭、石油。提高新型能源利用率，各地区应根据自身的优势和特色，开发新型能源，并加强推广和利用。这不仅需要政府的努力，也需要各行业给予辅助和认可，积极使用新型能源，减少污染和消耗[19]。

3.5 落实对机动车尾气排放的管控

机动车对城市PM2.5影响较大，已经成为主要污染源之一。控制机动车污染，首先要提高汽车尾气标准及车用汽油排放标准，目前，国家第六阶段机动车污染物排放标准已于2019年7月1日起全面实施。其次要提高燃油质量，推进新能源汽车，鼓励使用清洁替代燃料或推广燃料清洁剂。再次要加快淘汰老旧车辆，对大型货车限制市区内特定路段的行驶。最后要优先发展公共交通，鼓励市民绿色出行。

4 结束语

我国在新时代的发展和建设过程中，正不断的提高细颗粒物的污染防治水平。下一步应继续加强对细颗粒物污染的研究，不断完善工作体系，各部门齐抓共管协同治理，同时应加大宣传力度鼓励更多群众参与进来，力求在根源上彻底解决问题，确保全面打赢大气污染攻坚战。

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