厦门市东渡港区港口大气污染排放清单研究

鲍 琨，曹亚丽，王 霞

（1.江苏省环科咨询股份有限公司，江苏南京 211100；2.中设设计集团股份有限公司，江苏南京 210014）

0 引言

港口作为我国交通运输业的重要组成部分，在我国经济粗放型增长以及出口导向型发展模式下，港区环境问题进一步凸显。港口和船舶排放已成为继工业废气、机动车尾气后我国第三大大气污染源。交通运输部印发了《船舶与港口污染防治专项行动实施方案（2015—2020 年）》，对港口和船舶的大气污染防治提出了严格要求。为了更好地落实该实施方案的环保要求，针对性地提出厦门港东渡港区的大气污染控制方案，需准确建立港口大气污染物排放清单。

厦门港东渡港区的港口大气污染物主要包括港区货种装卸、储运产生大气污染源以及港区作业机械与车辆大气污染源。本研究通过对东渡港区污染物排放现状的调查，以煤堆场、有机物储罐区、港口作业机械以及港区内集疏运车辆为研究对象，调研东渡港区四大污染源的相关活动水平；在综合国内外排放系数的基础上，结合厦门市湖里区的实际情况，基于确定的估算方式计算东渡港区港口大气污染物排放清单。

1 堆场及装卸过程中扬尘排放清单

1.1 国内外研究进展简介

国外对于颗粒物起尘问题的研究最初以风沙粒作为突破口，提出了沙粒的典型运动形式，如跃移、蠕移以及尘粒的悬浮运动［1］。自20 世纪70 年代开始，许多学者开展研究定量确定散料堆场悬浮颗粒物排放因子和散料装卸作业过程中各类活性的责任分担率等［2］。与国外相比，我国对于散货物料颗粒物起尘排放问题的研究主要利用风洞试验对风速、含水率、粒径、风向以及多堆间的相互影响等因素进行分析，并进行了单因素不同风速以及多因素不同风速的大量风洞试验，通过数据分析总结出了较为简便的起尘量估算公式［3-4］。

1.2 研究方法

以东渡港区散货堆场污染源为研究对象，依据《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南（试行）》中推荐的方法，对东渡港区散货堆场分布情况及相关活动数据进行调研，同时通过文献资料调研，选取合适的污染物排放系数；基于上述方法与资料，估算大型散料堆场扬尘源排放颗粒物总量。

1.2.1 散货堆场装卸扬尘

堆场装卸时引起的扬尘量采用《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南（试行）》推荐公式估算，具体如下：

式中，W1为堆场的装卸扬尘量；Eh为堆场装卸运输过程的扬尘颗粒物排放系数；m为每年料堆物料装卸总次数；GYi为第i次装卸过程的物料装卸量；ki1为装卸过程中产生的颗粒物粒度乘数；u为地面平均风速；M1为物料含水率；η1为堆场操作扬尘控制措施的控制效率。

对于上述公式中各参数，ki1、η1采用上述《技术指南》中推荐值；m、GYi通过对东渡港区活动量调研取得；u根据厦门的水平年（选取为2015年）气象资料取得；M1则通过选取典型物料含水率进行实测取得。

1.2.2 散货堆场风蚀扬尘

堆场风蚀引起的扬尘量采用《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南（试行）》推荐公式估算，具体如下：

式中，W2为煤堆场的风蚀扬尘量；EW为料堆受到风蚀作用的颗粒物排放系数；AY为料堆表面积；ki2为物料的粒度乘数；Pi为第i次扰动中观测的最大风速的风蚀潜势。

对于上述公式中各参数，ki2、η2采用《技术指南》中推荐值；AY通过对东渡港区活动量调研取得；Pi则由厦门的水平年风速资料、料堆受扰动次数、地面粗糙度等参数计算得出。

1.2.3 散货堆场四周道路扬尘

道路扬尘量主要考虑堆场四周铺装道路的扬尘量。道路的扬尘排放量计算公式采用《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南（试行）》推荐公式估算，具体如下：

对于铺装道路，道路扬尘源排放系数计算公式：

式中：W3为道路扬尘源中颗粒物的总排放量；LR为道路长度；NR为一定时期内车辆在该段道路上的平均车流量；nr为不起尘天数；EPi铺装道路的扬尘排放系数；ki3为产生的扬尘的粒度乘数；sL为道路积尘负荷，g/m2；W为平均车重；η3为污染控制技术对扬尘的去除效率。

对于上述公式中各参数，ki3、η3采用上述《技术指南》中推荐值；LR、NR、W为通过对东渡港区活动量调研取得；nr则根据厦门的水平年气象资料取降水量大于0.25 mm/d 的天数；sL则类比采用南京港的实测数据。

1.3 排放清单建立

根据以上方法计算，厦门港东渡港区各干散企业2015 年装卸扬尘的 TSP、PM10、PM2.5年排放量分别为824.6 t、570.0 t 和 109.0 t；各干散企业 2015 年风蚀扬尘的TSP、PM10、PM2.5年排放量分别为121.22 t、64.01 t和31.49 t；各干散企业2015 年堆场道路扬尘的TSP、PM10、PM2.5年排放量分别为102.54 t、26.05 t和7.56 t。

港区货种扬尘通过风蚀扬尘、装卸扬尘以及道路扬尘排放的排放量占比如图1 所示。由图1 可以看出，装卸扬尘的排放占比最大，其次是风蚀扬尘，最后是道路扬尘，因此针对港口堆场扬尘排放控制时，应注重装卸扬尘的控制。

图1 2015年东渡港区码头不同类型扬尘排放占比

不同货种产生的扬尘排放量占比如图2 所示。由图2 可以看出，煤炭的扬尘排放量最高，其次是砂石，最后是矿石。

图2 2015年港口码头不同货种扬尘排放占比

2 液散码头VOCs排放清单

2.1 国内外研究进展简介

美国国家环保署（EPA）对化学品储罐呼吸的VOCs 排放量提出了一套完整的计算方法［5］，美国石油协会（API）在此计算方法基础上编写了储罐污染物排放计算模型Tanks。同时，港口码头装卸过程中及各环节管线组件泄漏均会产生VOCs 的排放，美国环保总署公布的“Emissions Factors&AP 42，Compilation of Air Pollutant Emission Factors”中对油品装卸过程中的VOCs 排放及各管线组件泄漏亦提出了一套完整的计算方法［6］。我国SH/T3002—2000《石油库节能设计导则》对美国EPA 中的“大小呼吸”排放量计算公式进行了修正，可较为方便地直接应用于我国常见拱顶罐和内外浮顶油罐的“大小呼吸”排放量的计算［7-8］。

2.2 研究方法

以东渡港区有机物储罐区等污染源为研究对象，对东渡港区有机物储罐区分布情况及相关活动数据进行调研，同时通过文献资料调研，选取合适的污染物排放系数。基于上述方法与资料，估算有机物储罐区“大小呼吸”作用导致的VOCs排放总量。

2.2.1 储罐呼吸的VOCs排放

利用美国国家环保署（USEPA）公布“Emissions Factors&AP 42”中的液散装卸VOCs 计算公式，及其推荐的储罐呼吸VOCs 计算模型Tanks4.0.9，同时集成厦门市2015年日均气象资料（风速、温度、气压等）等本地化参数。

2.2.2 装卸过程的VOCs排放

装卸过程的VOCs 的排放采用EPA 推荐“Emissions Factors&AP 42”中公式计算。

式中：LL注油装载损失；MY物料相对分子质量；P装载液体真实蒸汽压；T装载液体温度；S饱和系数。

对于上述公式中各参数，S采用上述公式中推荐值；MY、P、T通过对东渡港区液散货种类型活动量调研取得。

2.2.3 管道输送的VOCs排放

东渡港的管线VOCs泄露排放量公式如下。

式中：LG为管线组件的VOCs总排放量；FA为管线组件泄漏排放系数；N为东渡港液散的管线周转量。其中N通过对东渡港区液散管线作业活动量调研取得，FA则取国内同类港口研究数据。

2.3 排放清单建立

根据以上方法计算，计算出2015 年东渡港区涉及液散装卸的企业VOCs排放量44.06 t。东渡港区各环节VOCs排放比例见图3所示。

3 港作机械和港区集疏运车辆大气污染物排放清单

3.1 国内外研究进展简介

一般认为港口作业机械的污染物排放与机械数量、机械种类、机械工作时间、运行工况等相关。张礼俊等［9］建立了珠江三角洲非道路移动源排放清单，为决策者制订合理的大气污染控制措施提供了依据和参考；谭华等［10］计算了上海港码头作业机械的大气污染物排放量，对港口作业机械污染物排放计算方法进行了上海本地化校正；贾旭等［11］估算了南京港龙潭集装箱码头大气污染物的排放。

图3 东渡港区各环节VOCs排放比例

3.2 研究方法

以东渡港区港作机械以及运输车辆为研究对象，调研并梳理港口作业机械与集疏运车辆类型、数量及相关活动数据，参考《非道路移动源大气污染物排放清单编制技术指南（试行）》以及其他相关国内外文献中港作机械及运输车辆的大气污染物排放量计算方法，采用燃油消耗法进行港口作业机械及运输车辆污染物排放量的计算，在此基础上建立东渡港区港作机械及运输车辆排放清单。

3.2.1 港作机械污染物排放

燃油机械污染排放的估算方法选择燃油消耗法。具体计算公式如下：

式中，Ii表示港作机械第i种污染物排放量；EFi表示港作机械第i种污染物的排放因子；C表示港作机械总燃油消耗量；CFi表示港作机械第i种污染物排放量的修正因子。

对于上述公式中各参数，EFi采用类似港口的港作机械排放因子；C通过对东渡港区液散货种类型活动量调研取得。

3.2.2 集疏运车辆污染物排放

港区集疏运车辆排放仅针对进出港口的集疏运车辆在港区内部行驶产生的大气污染，其出港口的排放量不在计算范围内，本课题采用基于燃料消耗的方法，估算港区内集疏运车辆NOx、CO、烃类及SO2等大气污染物的排放。具体如下：

式中，El表示货车第l种污染物排放量；EFl表示货车第l种污染物的排放因子；C表示货车总燃油消耗量；CFl表示货车第l种污染物排放量的修正因子。

由于集疏运车辆的总燃油消耗量难以直接获得，本次研究拟采用咨询企业和典型车辆调研的方法获取各类型车辆的单车百公里油耗，以各类型货车进出港口次数和单次平均行驶里程的乘积作为各类货车在港区内的行驶里程。货车污染物排放因子参考《环境保护实用数据手册》获得。

3.3 排放清单建立

2015 年东渡港区港作机械污染物排放量计算为：NOx226.2 t/a，VOCs 34.9 t/a，CO 186.9 t/a，PM1028.3 t/a，SO217.1 t/a。

2015 年东渡港区集疏运车辆污染物排放量计算为：NOx46.86 t/a，CO 28.49 t/a，SO23.42 t/a，烃类4.69 t/a。

总体来说，港区港作机械污染物排放量大于集疏运车辆的污染物排放量。

5 结语

根据东渡港区污染物排放清单研究结果，对于扬尘的不同来源途径，装卸扬尘的排放占比最大，其次是风蚀扬尘，最后是道路扬尘；对于货种，煤炭的扬尘排放量最高，其次是砂石，最后是矿石。东渡港区集装箱、干散货码头的 SO2、NOx、CO 排放量较大；对于VOCs，其来源主要为液散码头以及港作机械排放。

考虑到本研究以厦门东渡港区为研究范围，建立了2015 年港口大气污染物排放清单，但仅一个港区的排放清单无法说明其污染物排放量占整个厦门市乃至福建省的大气污染排放的比重。今后在建立清单的过程中，可确定清单编制所需的数据类型以及来源途径，建立港口大气污染物动态排放清单，动态跟踪港区大气污染物排放情况，跟踪评估管理和控制措施的落实情况以及环境效益，为管理部门的监管提供有力的依据。