论文部分内容阅读
焦化行业作为高能耗高污染行业,是大气污染物重要排放行业之一,在炼焦过程中会产生大量烟尘和废气,对环境空气质量和人体健康造成显著影响。中国是世界上重要的焦炭生产国家,2018年中国焦炭产量占世界产量的67%,内蒙古焦炭产量占全国焦炭的7.7%,乌海市焦炭产量在内蒙古自治区排名第一。焦化行业作为乌海市的主要产业,对乌海市的经济发展、人民健康影响较大。量化乌海市焦化行业污染物排放对乌海市空气质量的影响,可为制定焦化行业管控措施和大气污染防治方案提供科学依据。本文以乌海市焦化行业为研究对象,研究焦化行业排放对乌海市空气质量中重点污染物及其部分重要前体污染物的影响。利用2015-2018年环境监测数据分析乌海市环境空气质量,确定了乌海市的重点污染物。在文献和实地调研的基础上,统计了焦化行业分工段排放系数,主要利用排放因子法建立了2018年乌海市焦化行业大气污染源排放清单,确定了焦化行业排放的主要环节及重点污染物。结合乌海市空气质量情况和焦化行业排放特征,选择重点污染物颗粒物和O3的污染时段2018年6月4日-9日,由WRF模型提供气象场数据,由SMOKE模型提供污染源数据,利用CMAQ模型,采用乌海市焦化行业源强置零的方式,量化了焦化行业排放对乌海市空气质量中NO2、O3、PM10和PM2.5的污染贡献影响。论文主要结论如下:(1)2015年到2018年乌海市环境空气质量有所好转,SO2和PM2.5浓度呈逐年下降趋势;但是颗粒物(PM10和PM2.5)污染问题长期存在,O3污染问题日益严重,因此乌海市重点污染物是颗粒物和O3。(2)对于焦化行业工艺过程不同工段污染物的排放系数,SO2和NOX的排放环节中焦炉烟囱的排放系数最大,分别为0.075和0.533kg/t焦炭;颗粒物(PM10和PM2.5)的排放环节中熄焦、焦炉炉体和焦炉烟囱的排放系数较大,PM10的排放系数分别为0.086、0.061和0.041kg/t焦炭,PM2.5的排放系数分别为0.054、0.038和0.026kg/t焦炭;CO的排放环节中熄焦和焦炉烟囱的排放系数较大,分别为0.447和0.437kg/t焦炭;VOCs的排放环节中焦炉烟囱的排放系数最大。(3)焦化行业常规污染物排放有VOCs、CO、NOX、颗粒物、SO2等,其中VOCs、CO、NOX排放较多。焦化行业大气污染源排放清单中,VOCs的排放量最大,为39819.51吨/年,占全市排放量的57.94%;其次为CO的排放量较大,为11571.48吨/年,占全市排放量的6.44%;NOX的排放量为7480.61吨/年,占全市排放量的9.37%;PM10和PM2.5的排放量分别为3777.38吨/年和1964.67吨/年,占全市排放量的1.80%和3.09%;SO2的排放量为989.56吨/年,占全市SO2排放量的1.29%。在备煤、炼焦、化学产品回收等生产环节中,炼焦过程排放的各污染物占焦化行业总排放量的比例最大,其中VOCs、CO、SO2和NOX的占比均在90%以上。(4)从模拟时段焦化行业对乌海市污染物NO2、O3、PM10和PM2.5的浓度贡献空间分布来看,污染物扩散方向与地面风向相符;NO2浓度高值主要集中在海勃湾区的北部和海南区的中部;PM10和PM2.5浓度高值主要集中在焦化源附近;O3空间分布不同于其他污染物,白天(09-20时)在焦化源附近,其排放的NOX对O3的消耗抑制作用较强,但随着评价时间尺度的缩短,氮氧化物抑制区域范围缩小。(5)模拟时段焦化行业对乌海市三个城区站点污染物的环境影响贡献中,对于NO2、PM10和PM2.5的期间平均、最大日均和最大小时浓度贡献,海南区最大,乌达区次之,海勃湾区最小;对于O3的白天期间平均、日最大8小时和最大小时浓度贡献,海勃湾区和海南区较大。相对于PM10和O3,焦化行业污染物排放对乌海市NO2和PM2.5的贡献影响更大。焦化行业对乌海市NO2期间平均浓度的贡献率为2.06%7.47%,最大日均浓度的贡献率为3.53%15.66%,最大小时浓度的贡献率为6.72%23.35%;O3日最大8小时平均浓度的贡献率为0.59%1.83%,最大小时浓度的贡献率为2.11%4.90%;PM10期间平均浓度的贡献率为0.74%2.32%,最大日均浓度的贡献率为1.07%8.01%,最大小时浓度的贡献率为1.87%9.77%;PM2.5期间平均浓度的贡献率为1.13%3.18%,最大日均浓度的贡献率为2.34%8.68%,最大小时浓度的贡献率为3.52%15.56%。