金口河区空气中PM2.5和PM10的变化趋势及防治措施

陈自然，廖周萍

（四川职业技术学院 建筑与环境工程系，四川 遂宁 629000）

从科学的角度来讲，大气颗粒物可分为三种，将粒径≤100微米的所有颗粒物称为总悬浮颗粒物（TSP）；粒径≤10微米的颗粒物通称为可吸入颗粒物，又称PM10；粒径≤2.5微米的颗粒物通称为细颗粒物，又称PM2.5[1-2]。PM2.5和PM10在大气中的含量虽然较少，但对人体和环境的危害是非常巨大的[3]。PM2.5和PM10悬浮在大气中，会导致大气能见度降低，影响交通安全；也会反射太阳光，导致高层大气温度升高，地表的温度降低，影响空气的对流；另外，还会影响人体的身体健康，损害人体的呼吸系统，诱发哮喘病、引发心脏病、肺病、呼吸道疾病，降低肺功能等[4-5]。所以，加大对大气中的PM2.5和PM10含量的监测力度，对控制大气颗粒物污染具有指导意义。

金口河是四川省的“三州一市”（即甘孜州、阿坝州、凉山州和乐山市）的45个深度贫困县之一，该县地处四川盆地边缘，地势地质构造复杂，断层交错。地理坐标介于东经102°50′24″至103°10′24″，北纬29°0′24″至29°0′26″之间。地貌以山地为主，占全区总面积的90%以上。境内崇山峻岭，岗峦起伏，相对高差较大。全区气候受印度洋暖流和东南季风的控制，基本上属于中亚热带季风类型，全年四季分明，残冬持续较久，春季回温较迟，冬春季少雨，造成常年性的冬干春旱现象。社会经济发展水平长期滞后，为了发展经济，在加快工业化以及城市建设步伐同时，新增了金洋康宁、川辉、鑫河等工业硅生产企业。其主要能源是煤炭燃烧，因而，近年来，空气质量较差。通过对近几年PM2.5和PM10的监测数据统计分析，以获取PM2.5和PM10的变化趋势，为进一步提出防止措施以及处理方法提供依据。

1 点位布设

根据《环境监测技术规范》以及金口河区大气环境监测实际需要，金口河区环境空气质量监测共设1个监测点位，采用自动监测系统。表1为监测点位布设情况。

表1 金口河区二氧化硫环境空气监测点位布设情况表

2 固体颗粒物贡献较大的新增企业

2017年～2019年，表2为金口河区对大气中固体颗粒物贡献较大的新增企业。表2同时列出了2017年～2019年各新增企业主要原辅料及产品工业硅年产量。由表2可知，主要原辅料年消耗量与产品工业硅年产量较大的是鑫河电力和金洋康宁。

表2 2017～2019年主要原辅料及产品工业硅年产量/T

图1 2017年～2019年固体颗粒物年产生量与年排放量

3 固体颗粒物年产生量与年排放量

表3列出了2017年～2019年，固体颗粒物年产生量与年排放量，图1给出了变化趋势。由表3和图1可知，固体颗粒物年产生量与年排放量最大的企业为鑫河电力，这主要源于，在所有企业中，其主要原辅料年消耗量与产品工业硅年产量最大。年排放量显著低于年产生量，表明企业对废气中的固体颗粒物治理力度较大。

表3 2017～2019年固体颗粒物年产生量与年排放量/T

4 新增企业工业窑炉与废气治理设施数量

表4列出了2017年～2019年，三个新增企业每年在生产过程中，工业窑炉与废气治理设施运行数量。由表中数据知，2018年，各企业生产量达到了最高，尤其是鑫河电力公司在2018年有10座工业窑炉运行。

表4 新增企业工业窑炉与废气治理设施数

5 新增企业废气处理能力

2017年～2019年三个新增企业废气处理能力见表5，由表可知，随着国家环保政策的大力实施，各生产企业节能减排措施的落实，废气处理能力逐年增强。

表5 新增企业废气处理能力/(m3/h)

6 金口河区PM2.5季度监测结果

2018年1月～2020年9月金口河区PM2.5季度监测结果见表6，变化趋势见图2。由表6数据及图2变化趋势看出，金口河区监测结果，PM2.5一、四季度明显高于二、三季度。

表6金口河区PM2.5季度监测结果(μg/m3)

7 金口河区可吸入颗粒物（PM10）季度监测结果

2018年1月～2020年9月金口河区PM10季度监测结果见表7，变化趋势见图3。由表7数据及图3变化趋势看出，可吸入颗粒物（PM10）一、四季度明显高于二、三季度。

图2 2018年1月～2020年9月金口河区PM2.5季度变化趋势

表7 金口河区可吸入颗粒物（PM10）季度监测结果(μg/m3)

图3 金口河区可吸入颗粒物（PM10）季度变化趋势

8 固体颗粒物除尘设备

企业在生产过程中产生的固体颗粒物主要是由工业窑炉煅烧、矿热炉冶炼、原辅料和工业硅破碎等生产过程产生，目前主要采用袋式除尘器对矿热炉烟囱烟气和出料口烟气进行收集处理，经布袋除尘器处理后的废气进入脱硫塔讲行脱硫处理。表8列出了新增3家工业硅生产企业废气中固体颗粒物除尘设备。由表8可知，新增3家工业的均采用袋式与旋风联合除尘方法，因而固体颗粒物年排放量较低，与图1的变化趋势相吻合。

表8 各企业主要产品与除尘设备

9 结果分析

9.1 季节性变化

由表6、表7、图2及图3可知，金口河区PM2.5和PM10的浓度随着季节变化明显，冬春两季PM2.5和PM10的浓度均高于夏秋两季。这主要源于金口河区地处南方，四季分明，残冬持续较久，春季回温较迟，冬春季少雨，造成常年性的冬干春旱现象，所以冬、春两季热力对流较弱，气流下沉，造成了大气层结稳定，容易在低空形成逆温层，不利于PM2.5和PM10的扩散。夏、秋两季气压较低，夏季降雨集中，且多大到暴雨、大风天气较多，而秋季多绵雨，有利于PM2.5和PM10的沉降和扩散。另外，冬季除企业生产外，山区居民采用燃煤取暖，排放到大气中固体颗粒物对PM2.5和PM10也有较大贡献。

9.2 年度变化

金口河区的化工企业积极响应《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，在最近两年，对原有的除尘设备进行了升级改造，固体颗粒物排放较大的四个化工企业，都在原运行的旋风除尘器每个仓室增设烟气出口分风管，然后并入主风管；同时还增设增压风机，让含尘气流快速进入脱硫与除尘装置，提高了除尘效率。别外，加高了烟囱排放高度，让废气尽可能地进入到大气对流层较高处，利用自然条件让废气在大气中稀释、消散，减少了对地面环境的污染。所以金口河区2018～2020年PM2.5和PM10年季度值都有所下降，如图2及图3所示。

9.3 地形地貌

“两山夹一河”的金口河四周都被高山环绕,形成一个凹形地势，四个化工企业所排放的废气无法向外扩散，冬春两季温度比较低，又少雨，所以冬春两季PM2.5和PM10的浓度比较高。

10 防治措施与策略

10.1 减少化石燃料的使用

城区的餐馆、化工企业等用煤大户，尽可能使用清洁能源，如使用天燃气或者使用电来代替燃煤，金口区水资源比较丰富，近几年也增建了水电企业，能保障电能的使用，且能源成本也会下降，如将煤碳冶炼改为电炉冶炼。

10.2 做好城区的规划与管理

首先，城区比较密集的地方，进行建筑施工的现场，采取封闭式管理，减少扬尘的污染。然后，交通要道一些大面积裸露的地面，可以增加地面的洒水频率和清扫频率。最后，搞好城市的绿化。做好城市绿化工作，加强生态绿化建设，保护好原有的生态面貌，在此基础上不断进行升级改造。

10.3 改进企业生产工艺

新增的化工企业都是生产工业硅，生产原料都含有石油焦和精煤，产物在破碎过程中都会产生大量颗粒物，尽管企业都有旋风除尘设备，并进行了的升级改进，能捕捉到100%的烟气，除尘效率也可达到89%。但是企业的生产工艺比较落后，一些散烟却无法进行除尘，所以还需进一步改进企业生产工艺，提高除尘效率。

10.3.1 改进生产工艺

企业生产原料在燃烧过程中，为了让原料燃烧充分，会进行搅拌，搅拌过程中会产生大量的粉尘，除尘器无法捕捉，空间也不密闭。生产工程可以改为全密闭生产，提高粉尘的处理效率，减少PM2.5和PM10的排放。

10.3.2 定期检查企业的设备

定期检查除尘设备的密闭性，生产设备、排放废气设备不合格要及时进行更换，要达到排放要求。

11 结语

PM2.5和PM10浓度变化主要与季节、地形地貌和化工企业的生产工艺有关。在冬春两季PM2.5和PM10浓度比夏秋两季高，这主要源于冬春两季晴冷雨少，热力对流较弱，气流下沉，易造成大气层结稳定，在低空形成逆温层，不利于颗粒物的扩散。金口河区又是凹形地势，四周都是高山，容易出现下沉逆温，废气无法向外扩散，所以改进化工企业的生产工艺非常重要。

随着金口河区的社会经济的不断发展，工业化以及城市建设步伐不断加快，为了有效控制PM2.5和PM10的浓度的上升趋势。只有继续扎实、有效的推进节能减排，调整好产业结构和能源结构，做好化工企业的生产工艺和处理工艺的改进，不断开发和推进新型能源使用，督促鼓励企业采用洁净煤技术，同时采用先进的除尘设备，实现除尘设施运营效率的最大化，达到生产与管理减排，这样才能有效控制大气中PM2.5和PM10的浓度，从而保障人们的身心健康，推动社会的可持续发展。