原标题:延安市环境空气质量达标规划
天下口碑数据库录入:2021年11月
项目名称: 延安市环境空气质量达标规划
主管单位: 延安市生态环境局
编制单位: 中圣环境科技发展有限公司
项目负责人: 马源 高级工程师
项目编制人员: 李巍 工程师
贠汶 工程师
马锐 工程师
李宁宁 工程师
符丹 工程师
目 录
第一章 总则
1.1 任务由来
1.2 指导思想
1.3 规划原则
1.4 编制依据
1.4.1国家法律、法规、规章和有关文件
1.4.2陕西省地方法律、法规、规章和有关文件
1.4.3延安市地方法律、法规、规章和有关文件
1.5 规划范围及期限
1.5.1规划范围
1.5.2规划期限及阶段目标
1.6 技术路线
第二章 大气环境质量现状及影响因素分析
2.1 大气环境质量现状分析
2.1.1 大气环境质量现状
2.1.2 污染物浓度时间变化特征
2.1.3 2018年污染物浓度变化情况
2.1.4 2018年延安市各县区空气质量空间分布
2.1.5 超标频率及首要污染物
2.1.6 在省内城市中的环境质量水平
2.1.7 环境质量历年变化趋势
2.2 自然因素影响分析
2.2.1 地理位置
2.2.2 地形地貌特征
2.2.3 地质构造
2.2.4 气候条件
2.2.5 土壤分布
2.2.6 生态环境
2.2.7 污染气象分析
2.3 社会经济因素影响分析
2.3.1 经济发展状况及产业布局
2.3.2 社会与人口发展
2.3.3 工业
2.3.4 农业
2.3.5 城市建设
2.3.6 交通发展状况
2.3.7 能源消耗
2.3.8 农业化肥消耗
2.4 大气污染物排放状况
2.4.1 污染源清单编制依据及来源
2.4.2 污染源清单
2.4.3 延安市各污染物排放特征分析
2.5 污染源空间分布特征
2.5.1 延安市污染源空间分布图
2.5.2 延安市各类型污染源空间分布
2.6 污染源排放潜力分析
2.7 颗粒物样品采集与组分分析
2.7.1 环境受体颗粒物样品的采集
2.7.2 颗粒物污染源样品的采集与处理
2.7.3 颗粒物样品的化学组分分析
2.8 颗粒物源成分谱特征
2.8.1 颗粒物排放源类及其排放特点
2.8.2 源成分谱特征分析
2.9 颗粒物受体化学组分特征
2.9.1 PM10和PM2.5冬季平均化学组成
2.9.2 PM10 和PM2.5中化学组分的空间分布特征
2.9.3 PM10和PM2.5中化学组分的比值特征
2.10 小结
2.10.1 环境质量及超标情况
2.10.2 污染源分布情况
第三章 空气质量模型系统搭建及其应用
3.1 空气质量模型系统
3.1.1 气象模型WRF简介
3.1.2 空气质量模型CMAQ简介
3.2 模型设置及数据分析
3.2.1 空气质量模拟平台搭建
3.2.2 模拟范围及模拟时段
3.2.3 模型参数设置
3.2.4 气象模型参数设置
3.2.5 区域排放清单处理
3.3 模式校验
3.3.1 校验方法
3.3.2 校验结果
3.4 污染物浓度时空分布
第四章 区域大气污染传输规律和来源分析
4.1 污染影响因素
4.1.1 PM2.5与VOCs作用机理
4.1.2 气象影响因素
4.2 颗粒物污染来源解析
4.2.1 基于气团轨迹模型的来源分析
4.2.2 基于CMB模型的来源分析
4.2.3 基于CMAQ模型的来源分析
4.3 臭氧污染来源解析
4.4 NO2污染来源分析
4.5 污染过程分析
第五章 经济能源预测及减排潜力分析
5.1 经济与能源消费结构预测
5.1.1 经济发展与产业结构
5.1.2 人口及城市化率
5.1.3 机动车保有量
5.1.4 能源消耗
5.2 空气质量达标压力分析
5.3 政策及结构调整减排潜力分析
5.3.1 政策及法规减排要求
5.3.2 产业结构调整
5.3.3能源结构调整
5.4 重点行业减排潜力分析
5.4.1 电力、热力生产和供应业
5.4.2 工艺过程源
5.4.3 民用燃烧源
5.4.4 道路移动源
5.4.5 非道路移动源
5.4.6 溶剂使用源
5.4.7 农业源
5.4.8 扬尘源
5.4.9 生物质燃烧源
5.4.10 储存运输源
5.4.11 其他排放源
5.5 各区县减排压力及减排潜力分析
5.6 达标战略
5.6.1 大气污染防治成效
5.6.2 大气污染防治形势
5.6.3 总体战略
第六章 重点措施与工程
6.1 重点措施
6.1.1电力、热力生产行业整治
6.1.2民用燃烧综合治理
6.1.3工业炉窑整治
6.1.4 VOCs治理
6.1.5 移动源污染防治
6.1.6 扬尘污染控制
6.1.7 生活及农业源污染防治
6.1.8 优化能源及产业结构
6.1.9 加强区域联防联控和重污染天气应对
6.2 重点工程
6.2.1 能源开发及电力
6.2.2 燃气供热
6.2.3 污染防治
6.3 跟踪评估建议
第七章 减排方案与目标可达性分析
7.1减排措施方案设定
7.1.1减排方案设计
7.1.2 减排措施选取原则
7.1.3 减排方案设定
7.2 延安市不同行业减排量分析
7.2.1 电力和锅炉
7.2.2民用燃烧源
7.2.3 工业炉窑
7.2.4 VOCs治理
7.2.5 机动车
7.2.6 扬尘源
7.2.7 减排方案排放量
7.3目标可达性分析
7.3.1 分析方法
7.3.2 减排目标可达性分析
7.4 不确定性分析
第八章 规划实施保障措施
8.1组织保障
8.1.1 加强组织领导
8.1.2 明确责任分工
8.2制度保障
8.2.1 建立部门协作机制
8.2.2 完善预警应急体系
8.2.3 严格考核评估制度
8.2.4 完善环境监管机制
8.2.5 加强区域合作机制
8.3政策保障
8.4法制保障
8.4.1 严格落实环保法律法规
8.4.2 加快完善地方标准体系
8.4.3 加大环境执法监督力度
8.5资金保障
8.5.1 切实增加环境空气质量改善的投入
8.5.2 积极争取中央、省级专项资金支持
8.5.3 确保资金到位,落到实处
8.5.4 拓宽融资渠道,构建多元化投资机制
8.6科技保障
8.6.1 研究课题保障
8.6.2 专家人才保障
8.6.3 科技成果推广
8.7 社会保障
8.7.1 扩大公众环境知情权
8.7.2 完善公众参与信访机制
8.7.3 加强舆论宣传和引导
附图列表:
附图1 延安市PM10浓度区域分布图
附图2 延安市PM2.5浓度区域分布图
附图3 延安市SO2浓度区域分布图
附图4 延安市NO2浓度区域分布图
附图5 延安市CO浓度区域分布图
附图6 延安市O3浓度区域分布图
附图7 陕西省生态功能区划图
第一章 总则
1.1 任务由来
1.2 指导思想
1.3 规划原则
1.4 编制依据
1.4.1国家法律、法规、规章和有关文件
1.4.2陕西省地方法律、法规、规章和有关文件
1.4.3延安市地方法律、法规、规章和有关文件
1.5 规划范围及期限
1.5.1规划范围
1.5.2规划期限及阶段目标
1.6 技术路线
第二章 大气环境质量现状及影响因素分析
2.1 大气环境质量现状分析
2.1.1 大气环境质量现状
2.1.2 污染物浓度时间变化特征
2.1.3 2018年污染物浓度变化情况
2.1.4 2018年延安市各县区空气质量空间分布
2.1.5 超标频率及首要污染物
2.1.6 在省内城市中的环境质量水平
2.1.7 环境质量历年变化趋势
2.2 自然因素影响分析
2.2.1 地理位置
2.2.2 地形地貌特征
2.2.3 地质构造
2.2.4 气候条件
2.2.5 土壤分布
2.2.6 生态环境
2.2.7 污染气象分析
2.3 社会经济因素影响分析
2.3.1 经济发展状况及产业布局
2.3.2 社会与人口发展
2.3.3 工业
2.3.4 农业
2.3.5 城市建设
2.3.6 交通发展状况
2.3.7 能源消耗
2.3.8 农业化肥消耗
2.4 大气污染物排放状况
2.4.1 污染源清单编制依据及来源
2.4.2 污染源清单
2.4.3 延安市各污染物排放特征分析
2.5 污染源空间分布特征
2.5.1 延安市污染源空间分布图
2.5.2 延安市各类型污染源空间分布
2.6 污染源排放潜力分析
2.7 颗粒物样品采集与组分分析
2.7.1 环境受体颗粒物样品的采集
2.7.2 颗粒物污染源样品的采集与处理
2.7.3 颗粒物样品的化学组分分析
2.8 颗粒物源成分谱特征
2.8.1 颗粒物排放源类及其排放特点
2.8.2 源成分谱特征分析
2.9 颗粒物受体化学组分特征
2.9.1 PM10和PM2.5冬季平均化学组成
2.9.2 PM10 和PM2.5中化学组分的空间分布特征
2.9.3 PM10和PM2.5中化学组分的比值特征
2.10 小结
2.10.1 环境质量及超标情况
2.10.2 污染源分布情况
第三章 空气质量模型系统搭建及其应用
3.1 空气质量模型系统
3.1.1 气象模型WRF简介
3.1.2 空气质量模型CMAQ简介
3.2 模型设置及数据分析
3.2.1 空气质量模拟平台搭建
3.2.2 模拟范围及模拟时段
3.2.3 模型参数设置
3.2.4 气象模型参数设置
3.2.5 区域排放清单处理
3.3 模式校验
3.3.1 校验方法
3.3.2 校验结果
3.4 污染物浓度时空分布
第四章 区域大气污染传输规律和来源分析
4.1 污染影响因素
4.1.1 PM2.5与VOCs作用机理
4.1.2 气象影响因素
4.2 颗粒物污染来源解析
4.2.1 基于气团轨迹模型的来源分析
4.2.2 基于CMB模型的来源分析
4.2.3 基于CMAQ模型的来源分析
4.3 臭氧污染来源解析
4.4 NO2污染来源分析
4.5 污染过程分析
第五章 经济能源预测及减排潜力分析
5.1 经济与能源消费结构预测
5.1.1 经济发展与产业结构
5.1.2 人口及城市化率
5.1.3 机动车保有量
5.1.4 能源消耗
5.2 空气质量达标压力分析
5.3 政策及结构调整减排潜力分析
5.3.1 政策及法规减排要求
5.3.2 产业结构调整
5.3.3能源结构调整
5.4 重点行业减排潜力分析
5.4.1 电力、热力生产和供应业
5.4.2 工艺过程源
5.4.3 民用燃烧源
5.4.4 道路移动源
5.4.5 非道路移动源
5.4.6 溶剂使用源
5.4.7 农业源
5.4.8 扬尘源
5.4.9 生物质燃烧源
5.4.10 储存运输源
5.4.11 其他排放源
5.5 各区县减排压力及减排潜力分析
5.6 达标战略
5.6.1 大气污染防治成效
5.6.2 大气污染防治形势
5.6.3 总体战略
第六章 重点措施与工程
6.1 重点措施
6.1.1电力、热力生产行业整治
6.1.2民用燃烧综合治理
6.1.3工业炉窑整治
6.1.4 VOCs治理
6.1.5 移动源污染防治
6.1.6 扬尘污染控制
6.1.7 生活及农业源污染防治
6.1.8 优化能源及产业结构
6.1.9 加强区域联防联控和重污染天气应对
6.2 重点工程
6.2.1 能源开发及电力
6.2.2 燃气供热
6.2.3 污染防治
6.3 跟踪评估建议
第七章 减排方案与目标可达性分析
7.1减排措施方案设定
7.1.1减排方案设计
7.1.2 减排措施选取原则
7.1.3 减排方案设定
7.2 延安市不同行业减排量分析
7.2.1 电力和锅炉
7.2.2民用燃烧源
7.2.3 工业炉窑
7.2.4 VOCs治理
7.2.5 机动车
7.2.6 扬尘源
7.2.7 减排方案排放量
7.3目标可达性分析
7.3.1 分析方法
7.3.2 减排目标可达性分析
7.4 不确定性分析
第八章 规划实施保障措施
8.1组织保障
8.1.1 加强组织领导
8.1.2 明确责任分工
8.2制度保障
8.2.1 建立部门协作机制
8.2.2 完善预警应急体系
8.2.3 严格考核评估制度
8.2.4 完善环境监管机制
8.2.5 加强区域合作机制
8.3政策保障
8.4法制保障
8.4.1 严格落实环保法律法规
8.4.2 加快完善地方标准体系
8.4.3 加大环境执法监督力度
8.5资金保障
8.5.1 切实增加环境空气质量改善的投入
8.5.2 积极争取中央、省级专项资金支持
8.5.3 确保资金到位,落到实处
8.5.4 拓宽融资渠道,构建多元化投资机制
8.6科技保障
8.6.1 研究课题保障
8.6.2 专家人才保障
8.6.3 科技成果推广
8.7 社会保障
8.7.1 扩大公众环境知情权
8.7.2 完善公众参与信访机制
8.7.3 加强舆论宣传和引导
附图列表:
附图1 延安市PM10浓度区域分布图
附图2 延安市PM2.5浓度区域分布图
附图3 延安市SO2浓度区域分布图
附图4 延安市NO2浓度区域分布图
附图5 延安市CO浓度区域分布图
附图6 延安市O3浓度区域分布图
附图7 陕西省生态功能区划图
第一章 总 则
编制延安市环境空气质量达标规划是深入贯彻落实《大气污染防治法》的必然要求。近年来,在国家、陕西省、延安市多项文件中均明确要求启动大气环境质量限期达标规划工作,为大气污染治理提供科学支撑。
《中华人民共和国大气污染防治法》(2018年修订)
地方各级人民政府应当对本行政区域的大气环境质量负责。
未达到国家大气环境质量标准城市的人民政府应当及时编制大气环境质量限期达标规划,采取措施,按照国务院或者省级人民政府规定的期限达到大气环境质量标准。
《中华人民共和国环境保护法》(2015)
地方各级人民政府应当对本行政区域的环境质量负责。
《2018全国生态环境保护大会》
习近平强调,要把解决突出生态环境问题作为民生优先领域。坚决打赢蓝天保卫战是重中之重,要以空气质量明显改善为刚性要求,强化联防联控,基本消除重污染天气,还老百姓蓝天白云、繁星闪烁。
《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》(国发〔2021〕4号)
以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神,全面贯彻习近平生态文明思想,认真落实党中央、国务院决策部署,坚定不移贯彻新发展理念,全方位全过程推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费,使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上,统筹推进高质量发展和高水平保护,建立健全绿色低碳循环发展的经济体系,确保实现碳达峰、碳中和目标,推动我国绿色发展迈上新台阶。
到2025年,产业结构、能源结构、运输结构明显优化,绿色产业比重显著提升,基础设施绿色化水平不断提高,清洁生产水平持续提高,生产生活方式绿色转型成效显著,能源资源配置更加合理、利用效率大幅提高,主要污染物排放总量持续减少,碳排放强度明显降低,生态环境持续改善,市场导向的绿色技术创新体系更加完善,法律法规政策体系更加有效,绿色低碳循环发展的生产体系、流通体系、消费体系初步形成。到2035年,绿色发展内生动力显著增强,绿色产业规模迈上新台阶,重点行业、重点产品能源资源利用效率达到国际先进水平,广泛形成绿色生产生活方式,碳排放达峰后稳中有降,生态环境根本好转,美丽中国建设目标基本实现。
《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》(环综合[2021]4号)
“十四五”期间,应对气候变化与生态环境保护相关工作统筹融合的格局总体形成,协同优化高效的工作体系基本建立,在统一政策规划标准制定、统一监测评估、统一监督执法、统一督察问责等方面取得关键进展,气候治理能力明显提升。
到2030年前,应对气候变化与生态环境保护相关工作整体合力充分发挥,生态环境治理体系和治理能力稳步提升,为实现二氧化碳排放达峰目标与碳中和愿景提供支撑,助力美丽中国建设。
强化创新引领,推动试点示范统筹融合:积极推动部分地区和行业先行先试。支持有条件的地方和行业率先达到碳排放峰值,推动已经达峰的地方进一步降低碳排放,支持基础较好的地方探索开展近零碳排放与碳中和试点示范。选择典型城市和区域,开展空气质量达标与碳排放达峰“双达”试点示范。在钢铁、建材、有色等行业,开展大气污染物和温室气体协同控制试点示范。
国家发展改革委关于印发《完善能源消费强度和总量双控制度方案》的通知(发改环资〔2021〕1310号)
到2025年,能耗双控制度更加健全,能源资源配置更加合理、利用效率大幅提高。到 2030 年,能耗双控制度进一步完善,能耗强度继续大幅下降,能源消费总量得到合理控制,能源结构更加优化。到2035年,能源资源优化配置、全面节约制度更加成熟和定型,有力支撑碳排放达峰后稳中有降目标实现。
《陕西省大气污染防治条例》(2019年修正)
重点区域设区的市、县(市、区)人民政府应当提高环境准入条件,执行重点行业污染物特别排放限值,制定大气污染限期治理达标规划,按照国家和本省规定的期限,达到大气环境质量标准。
《陕省人民政府关于印发国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要的通知》,(陕政发〔2021〕3号)
持续打好蓝天保卫战。以关中地区为重点,坚持多污染物协同控制和区域协调治理,发挥法律、经济、行政等抓手,进一步优化调整产业结构、能源结构、运输结构、用地结构。突出细颗粒物和臭氧协同控制,切实抓好挥发性有机物和氮氧化物协同减排。完善城镇大气环境综合管理体系,推进关中平原重污染天气应急减排和重点行业绩效分级管控,逐步建立和完善城市大气污染源解析和污染源清单。持续推进工业污染源减排,推动全省钢铁、建材等行业实施超低排放改造,大力推进低(无)挥发性有机物含量原辅材料替代,开展重点行业挥发性有机物污染整治。深入实施北方地区冬季清洁取暖城市试点,推动冬季清洁取暖改造。全面实施第六阶段机动车污染物排放标准,持续推动高排放柴油火车和非道路移动机械排气污染综合治理和管控。到2025年,氮氧化物、挥发性有机物、化学需氧量、氨氮分别削减3.04%、3.75%、4.56%和6.96%。地级及以上城市细颗粒物(PM2.5)平均浓度降至41微克/立方米。
《陕西省大气污染重点防治区域联动机制改革方案》(陕政办发〔2015〕23号)
制定城市环境空气质量阶段性达标规划。重点防治区域内县级以上政府应当将大气污染防治工作纳入国民经济和社会发展规划,加大对大气污染防治的财政投入。各市政府应当编制环境空气质量限期达标规划,加强对燃煤、工业、机动车、扬尘以及其他大气污染物的综合防治,对细颗粒物、可吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物实施协同控制,达标规划向社会公开。
《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》(延政发〔2021〕4号)
深入推进“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”六项举措,让“圣地蓝”成为延安的一张靓丽名片。推进能源结构调整,支持开展绿色清洁能源示范县建设,扩大可再生能源的市场规模,使可再生能源在能源结构中的占比达到20%。全面实施第六阶段机动车污染物排放标准,加大国三柴油货车和工程机械淘汰力度。强化施工扬尘管控。在传统能源企业、重点行业推行清洁技术或工艺改造。建立大气污染监测预警机制,加强市域大气污染治理联防联控,加快煤改电、煤改气步伐,持续推进工业污染源减排,推动冬季清洁取暖改造,全面控制二氧化硫排放量。全市PM2.5持续下降,城区空气质量优良天数保持在335天以上。
《延安市大气污染防治条例》(延人发[2021]9号)
市、县(市、区)人民政府应当将大气污染防治工作纳入国民经济和社会发展规划,制定大气污染防治专项规划及年度实施方案。加大财政投入,加强城乡环保基础设施、环保执法和监测能力建设。
市、县(市、区)人民政府根据上级人民政府下达的大气污染物排放总量控制指标,制定大气污染物排放总量控制计划,并组织实施。
市、县(市、区)人民政府每年在向本级人民代表大会或者其常务委员会报告环境状况和环境保护目标完成情况时,应当报告大气环境质量限期达标规划执行情况,并向社会公开。对发生的重大环境事件应当及时向本级人民代表大会常务委员会报告,依法接受监督。
此外,根据《关于推进重污染天气应急预案修订工作的指导意见》(环办大气函〔2018〕875号)、《关于加强重污染天气应对夯实应急减排措施的指导意见》(环办大气函〔2019〕648号)等文件要求,为更好地保障人民群众身体健康,积极应对重污染天气,国家开始推进和完善重污染天气应急预案修订工作。
空气质量达标规划是指以空气质量达标为管理目标,应用科学手段开展城市空气质量管理,设计并评估空气质量改善措施以实现持续达标的一个规划管理模式。基于人类对大气物理和化学过程科学认识的基础上,通过运用气象学原理及数学方法,在各种尺度范围内采用空气质量模型进行仿真模拟,再现污染物在大气中的迁移、扩散、转化和清除等过程。通过达标规划,使得空气质量达标作为一个明确的长期限制指标,可以对城市的能源发展、交通发展、产业布局做出前置约束,从而实现延安市空气质量持续改善,满足人民日益增长的优美生态环境需要,进一步提升延安市的品牌形象和城市竞争力,为同类型城市大气环境精细化管理提供借鉴。因此,编制延安市环境空气质量达标规划是深入贯彻落实《大气污染防治法》的必然要求。
贯彻新发展理念,全方位全过程推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费,使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上,统筹推进高质量发展和高水平保护,建立健全绿色低碳循环发展的经济体系,确保实现碳达峰、碳中和目标,推动我国绿色发展迈上新台阶。
(2)质量为纲,精准施策
以改善环境质量为核心,对大气污染成因进行科学化、定量化分析,对不同污染源、不同污染物、不同季节制定差异化污染防控措施,精准施策,提升大气环境管理的精细化水平。
(3)依法推进,长效治污
坚持源头严防、过程严管、后果严惩,实施最严格的环境保护制度,建立督促和引导企业深化污染治理的长效机制。
(4)社会共治,区域联动
明确政府各部门、企事业单位、社会公众的大气污染防治责任和义务,建立部门协调与区域联动机制,构建政府主导、企业主体、公众参与的全社会治污格局。
(2)《中华人民共和国大气污染防治法》,2018年10月26日修订;
(3)《大气污染防治行动计划》,国发〔2013〕37号;
(4)《环境空气质量标准》(GB 3095-2012);
(5)《环境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ 663-2013);
(6)《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)修改单(生态环境部公2018年第29号);
(7)《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》,国发〔2021〕4号;
(8)《工业炉窑大气污染综合治理方案》,环大气〔2019〕56号;
(9)《重点行业挥发性有机物综合治理方案》,环大气〔2019〕53号;
(10)《产业结构调整指导目录(2019年本)》;
(11)《建材行业淘汰落后产能指导目录(2019版)》;
(12)《绿色产业指导目录(2019版)》;
(13)国家发展改革委关于印发《完善能源消费强度和总量双控制度方案》的通知(发改环资〔2021〕1310号);
(14)《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》(环综合[2021]4号)。
(2)《陕西省大气污染重点防治区域联动机制改革方案》,(陕政办发〔2015〕23号);
(3)《关于编制大气环境质量限期达标规划 进一步优化环境容量配置的函》(陕环函[2019]207号);
(4)《陕省人民政府关于印发国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要的通知》,(陕政发〔2021〕3号);
(5)《陕西省主体功能区规划》(陕政发〔2013〕15号)。
(2)《延安市“一市一策”铁腕治气保障工作方案》(延政办函〔2019〕93号);
(3)《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》(延政发〔2021〕4号);
(4)《延安市大气污染防治条例》(延人发[2021]9号);
(5)《延安市城市总体规划(2015-2030年)》。
图1.5-1 规划范围
2018年延安市主要超标大气污染物为PM10、PM2.5及NO2,超标率分别为20%、2.9%、17.5%,根据《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》,“到2020年,PM2.5年平均浓度不高于35μg/m3,PM10年平均浓度不高于70μg/m3,NO2年平均浓度不高于40μg/m3,SO2年平均浓度不高于60μg/m3,O3年平均浓度不高于160μg/m3,CO年平均浓度不高于4μg/m3,空气质量综合指数不高于4.2,城区空气优良天数达到325天以上,力争实现国家空气质量达标城市”。因此延安市应保障各污染物持续稳定达标和污染物浓度进一步降低。
陕北地区目前榆林市已制定了空气环境质量限期达标规划,其污染物超标因子与延安市一致,加之地域特点也相类似,榆林市达标目标年设定为2025年。因此,本研究以2025年为PM10、PM2.5及NO2达标目标年,计划比按2013年提出的全国城市空气质量达标时间表提前5年完成目标,综上,延安市大气环境限期达标规划期限为2019-2030年(以2018年为基准年)。
本次限期达标规划将整个规划时段分为2019-2022年、2023-2025、2025-2030年三个阶段。2022年为近期规划年,要求多污染物协同减排成效显著,2025年为中期规划年(全面达标目标年),NO2、PM2.5、PM10年均浓度达到国家环境空气质量二级标准,SO2的持续改进年;2030年为远期规划年,保证环境空气质量持续改善,通过PM2.5、NOx、VOCs等多污染物协同控制和区域联防联控,各污染物浓度程下降趋势。
本项目采用第三代空气质量模型,建立延安市“污染减排”与“质量改善”间的定量关系,为科学减排提供依据。研究内容主要包括以下几个方面:
(1)分析延安市大气环境质量现状和大气污染物的浓度时空变化,分析自然因素和社会因素对延安市大气环境质量的影响。
(2)基于延安市已建立的2018年大气污染物源排放清单,搭建适用于延安市的三层嵌套WRF-CMAQ/ISAM三维空气质量模型系统,为WRF气象模式选取合适的输入数据及参数化方案,为CMAQ模式选取合适的排放数据和化学机制。
(3)采用WRF-CMAQ/ISAM系统模拟延安市及周边地区2018年四个季度大气污染物的时空分布数据,并采用环境空气质量监测数据进行验证。
(4)利用LPDM污染溯源模型、CMAQ ISAM源解析工具和相关统计分析技术,对延安市大气污染进行追踪和轨迹来源解析,分析外来源对延安市的输入性影响。
(5)基于上述模拟及污染特征分析结果,提出具有针对性的污染物减排控制措施。
(6)根据未来能源消耗、经济发展状况及污染总量控制措施方向,预测未来污染发展趋势,结合污染物减排控制措施,采用第三代空气质量模型CMAQ对达标年目标可达性进行分析。
图1.6-1 延安市达标规划编制技术路线
第二章 大气环境质量现状及影响因素分析
图2.1-1 延安市国控点分布
根据陕西省环境质量公报,2018年延安市全市SO2、NO2、PM10、PM2.5的年平均浓度分别为26、47、96、38μg/m3,O3最大8小时滑动平均浓度第90百分位数为144μg/m3,CO日平均浓度第95百分位数为2.6 mg/m3。2018年优良天气315天,轻度污染39天,中度污染7天,重度污染2天,严重污染2天;全年空气质量优良率为86.3%。
图2.1-2 2018年延安市空气质量等级占比
从2018年延安市PM2.5日均浓度的变化趋势来看,PM2.5日均浓度最大值为93μg/m3,出现在2月份,超过了二级标准,占标率为124%。除2月和12月外,其余月份日均浓度均没有超过二级标准。由月均浓度变化趋势更能明显的看出,全年PM2.5月均浓度表现出明显的规律,夏季出现浓度谷值,而越靠近冬季的月份,其月均浓度值逐渐上升,直至峰值出现在冬季。
图2.1-3 2018年延安市PM2.5日均浓度变化 (μg/m3)
图2.1-4 2018年延安市PM2.5月均浓度变化 (μg/m3)
(2)PM10
从2018年延安市PM10日均浓度的变化趋势来看,PM10日均浓度最大值为192μg/m3,出现在1月份,二级标准占标率为128%;除了1、3、4、12月份外,其他月份的日均浓度也都在二级标准之下。
图2.1-5 2018年延安市PM10日均浓度变化 (μg/m3)
图2.1-6 2018年延安市PM10月均浓度(μg/m3)
(3)O3-8h-max
从2018年延安市O3-8h-max浓度的变化趋势来看,其最大值为195μg/m3,出现在6月份,超过了二级标准,占标率为122%;最小值为21μg/m3,出现在1月份。除5、6月份出现O3-8h-max浓度超过二级标准的情况,其余月份均未超标
臭氧污染带有明显的季节性特点,O3-8h-max浓度在夏季出现峰值,越靠近冬季,其浓度值逐渐下降,这是因为除了VOCs与NOx等前体物的排放活动外,臭氧污染的形成也受到了气象因素的影响,夏天强烈的太阳辐射和较高的温度,容易造成光化学烟雾和二次臭氧生产。持续高温和强日照天气,有利于氮氧化物和挥发性有机物发生大气光化学反应,从而生成近地面臭氧等强氧化剂。因此,在夏季,臭氧会随着气温上升而增多。
图2.1-7 2018年延安市O3-8h-max浓度(μg/m3)
(4)SO2
2018年延安市SO2日均浓度最大值为133μg/m3,出现在2月份,占标率为88.67%;最小值为7μg/m3,出现在4和7月份。SO2浓度季节性变化趋势与PM2.5一致,均表现为夏季低冬季高,这与盛夏季节空气扩散条件比较好,加上降雨较多,湿沉降作用明显有关。
图2.1-8 2018年延安市SO2日均浓度变化 (μg/m3)
(5)NO2
NO2日均浓度最大值为81μg/m3,出现在1月份,超过了二级标准,占标率为101.25%;最小值为14μg/m3,出现在7月份。NO2日均浓度超标均发生在春冬两个季节,夏秋季个别时段其浓度亦逼近二级标准。NO2浓度季节性变化趋势与PM2.5一致,均表现为夏季低冬季高,这与盛夏季节空气扩散条件比较好,加上降雨较多,湿沉降作用明显有关。
图2.1-9 2018年延安市NO2日均浓度变化 (μg/m3)
(6)CO
CO日均浓度最大值为3.5mg/m3,出现在1月份,占标率为87.5%;最小值为0.6mg/m3,出现在4和5月份。CO的浓度季节性变化趋势与PM2.5一致,均表现为夏季低冬季高,这与盛夏季节空气扩散条件比较好,加上降雨较多,湿沉降作用明显有关。
图2.1-10 2018年延安市CO日均浓度变化 (mg/m3)
相比于2017年(图2.1-11),PM2.5、SO2、NO2、CO、O3年均浓度分别下降11.63%、18.75%、9.62%、1.37%、13.33%,SO2下降比例最大,而PM10年均浓度出现上升趋势,上升2.13%,但空气质量总体向更为优良的趋势发展。
图2.1-11 2018年污染物同比变化图
图2.1-12为2018年延安市污染物浓度变化图,从污染物浓度来看7月份空气质量较好,其中PM10、SO2、NO2月均浓度最低,2月份空气质量较差,各项污染物浓度均较高,其中PM2.5浓度是全年的1.18倍,PM10浓度是全年的1.1倍,且PM10比2017年同期上涨3.56倍。
图 2.1-12 2018年污染物浓度变化图
1.1 任务由来
根据2019年1月11日,陕西省生态环境厅发布的《2018年1~12月全省环境空气质量状况》显示,延安市PM10年平均质量浓度值96µg/m3,超标0.37倍;PM2.5年平均质量浓度值38µg/m3,超标0.09倍;NO2年平均质量浓度值47µg/m3,超标0.18倍,与《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)规定的浓度限值仍有差距。编制延安市环境空气质量达标规划是深入贯彻落实《大气污染防治法》的必然要求。近年来,在国家、陕西省、延安市多项文件中均明确要求启动大气环境质量限期达标规划工作,为大气污染治理提供科学支撑。
《中华人民共和国大气污染防治法》(2018年修订)
地方各级人民政府应当对本行政区域的大气环境质量负责。
未达到国家大气环境质量标准城市的人民政府应当及时编制大气环境质量限期达标规划,采取措施,按照国务院或者省级人民政府规定的期限达到大气环境质量标准。
《中华人民共和国环境保护法》(2015)
地方各级人民政府应当对本行政区域的环境质量负责。
《2018全国生态环境保护大会》
习近平强调,要把解决突出生态环境问题作为民生优先领域。坚决打赢蓝天保卫战是重中之重,要以空气质量明显改善为刚性要求,强化联防联控,基本消除重污染天气,还老百姓蓝天白云、繁星闪烁。
《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》(国发〔2021〕4号)
以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻党的十九大和十九届二中、三中、四中、五中全会精神,全面贯彻习近平生态文明思想,认真落实党中央、国务院决策部署,坚定不移贯彻新发展理念,全方位全过程推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费,使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上,统筹推进高质量发展和高水平保护,建立健全绿色低碳循环发展的经济体系,确保实现碳达峰、碳中和目标,推动我国绿色发展迈上新台阶。
到2025年,产业结构、能源结构、运输结构明显优化,绿色产业比重显著提升,基础设施绿色化水平不断提高,清洁生产水平持续提高,生产生活方式绿色转型成效显著,能源资源配置更加合理、利用效率大幅提高,主要污染物排放总量持续减少,碳排放强度明显降低,生态环境持续改善,市场导向的绿色技术创新体系更加完善,法律法规政策体系更加有效,绿色低碳循环发展的生产体系、流通体系、消费体系初步形成。到2035年,绿色发展内生动力显著增强,绿色产业规模迈上新台阶,重点行业、重点产品能源资源利用效率达到国际先进水平,广泛形成绿色生产生活方式,碳排放达峰后稳中有降,生态环境根本好转,美丽中国建设目标基本实现。
《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》(环综合[2021]4号)
“十四五”期间,应对气候变化与生态环境保护相关工作统筹融合的格局总体形成,协同优化高效的工作体系基本建立,在统一政策规划标准制定、统一监测评估、统一监督执法、统一督察问责等方面取得关键进展,气候治理能力明显提升。
到2030年前,应对气候变化与生态环境保护相关工作整体合力充分发挥,生态环境治理体系和治理能力稳步提升,为实现二氧化碳排放达峰目标与碳中和愿景提供支撑,助力美丽中国建设。
强化创新引领,推动试点示范统筹融合:积极推动部分地区和行业先行先试。支持有条件的地方和行业率先达到碳排放峰值,推动已经达峰的地方进一步降低碳排放,支持基础较好的地方探索开展近零碳排放与碳中和试点示范。选择典型城市和区域,开展空气质量达标与碳排放达峰“双达”试点示范。在钢铁、建材、有色等行业,开展大气污染物和温室气体协同控制试点示范。
国家发展改革委关于印发《完善能源消费强度和总量双控制度方案》的通知(发改环资〔2021〕1310号)
到2025年,能耗双控制度更加健全,能源资源配置更加合理、利用效率大幅提高。到 2030 年,能耗双控制度进一步完善,能耗强度继续大幅下降,能源消费总量得到合理控制,能源结构更加优化。到2035年,能源资源优化配置、全面节约制度更加成熟和定型,有力支撑碳排放达峰后稳中有降目标实现。
《陕西省大气污染防治条例》(2019年修正)
重点区域设区的市、县(市、区)人民政府应当提高环境准入条件,执行重点行业污染物特别排放限值,制定大气污染限期治理达标规划,按照国家和本省规定的期限,达到大气环境质量标准。
《陕省人民政府关于印发国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要的通知》,(陕政发〔2021〕3号)
持续打好蓝天保卫战。以关中地区为重点,坚持多污染物协同控制和区域协调治理,发挥法律、经济、行政等抓手,进一步优化调整产业结构、能源结构、运输结构、用地结构。突出细颗粒物和臭氧协同控制,切实抓好挥发性有机物和氮氧化物协同减排。完善城镇大气环境综合管理体系,推进关中平原重污染天气应急减排和重点行业绩效分级管控,逐步建立和完善城市大气污染源解析和污染源清单。持续推进工业污染源减排,推动全省钢铁、建材等行业实施超低排放改造,大力推进低(无)挥发性有机物含量原辅材料替代,开展重点行业挥发性有机物污染整治。深入实施北方地区冬季清洁取暖城市试点,推动冬季清洁取暖改造。全面实施第六阶段机动车污染物排放标准,持续推动高排放柴油火车和非道路移动机械排气污染综合治理和管控。到2025年,氮氧化物、挥发性有机物、化学需氧量、氨氮分别削减3.04%、3.75%、4.56%和6.96%。地级及以上城市细颗粒物(PM2.5)平均浓度降至41微克/立方米。
《陕西省大气污染重点防治区域联动机制改革方案》(陕政办发〔2015〕23号)
制定城市环境空气质量阶段性达标规划。重点防治区域内县级以上政府应当将大气污染防治工作纳入国民经济和社会发展规划,加大对大气污染防治的财政投入。各市政府应当编制环境空气质量限期达标规划,加强对燃煤、工业、机动车、扬尘以及其他大气污染物的综合防治,对细颗粒物、可吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物实施协同控制,达标规划向社会公开。
《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》(延政发〔2021〕4号)
深入推进“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”六项举措,让“圣地蓝”成为延安的一张靓丽名片。推进能源结构调整,支持开展绿色清洁能源示范县建设,扩大可再生能源的市场规模,使可再生能源在能源结构中的占比达到20%。全面实施第六阶段机动车污染物排放标准,加大国三柴油货车和工程机械淘汰力度。强化施工扬尘管控。在传统能源企业、重点行业推行清洁技术或工艺改造。建立大气污染监测预警机制,加强市域大气污染治理联防联控,加快煤改电、煤改气步伐,持续推进工业污染源减排,推动冬季清洁取暖改造,全面控制二氧化硫排放量。全市PM2.5持续下降,城区空气质量优良天数保持在335天以上。
《延安市大气污染防治条例》(延人发[2021]9号)
市、县(市、区)人民政府应当将大气污染防治工作纳入国民经济和社会发展规划,制定大气污染防治专项规划及年度实施方案。加大财政投入,加强城乡环保基础设施、环保执法和监测能力建设。
市、县(市、区)人民政府根据上级人民政府下达的大气污染物排放总量控制指标,制定大气污染物排放总量控制计划,并组织实施。
市、县(市、区)人民政府每年在向本级人民代表大会或者其常务委员会报告环境状况和环境保护目标完成情况时,应当报告大气环境质量限期达标规划执行情况,并向社会公开。对发生的重大环境事件应当及时向本级人民代表大会常务委员会报告,依法接受监督。
此外,根据《关于推进重污染天气应急预案修订工作的指导意见》(环办大气函〔2018〕875号)、《关于加强重污染天气应对夯实应急减排措施的指导意见》(环办大气函〔2019〕648号)等文件要求,为更好地保障人民群众身体健康,积极应对重污染天气,国家开始推进和完善重污染天气应急预案修订工作。
空气质量达标规划是指以空气质量达标为管理目标,应用科学手段开展城市空气质量管理,设计并评估空气质量改善措施以实现持续达标的一个规划管理模式。基于人类对大气物理和化学过程科学认识的基础上,通过运用气象学原理及数学方法,在各种尺度范围内采用空气质量模型进行仿真模拟,再现污染物在大气中的迁移、扩散、转化和清除等过程。通过达标规划,使得空气质量达标作为一个明确的长期限制指标,可以对城市的能源发展、交通发展、产业布局做出前置约束,从而实现延安市空气质量持续改善,满足人民日益增长的优美生态环境需要,进一步提升延安市的品牌形象和城市竞争力,为同类型城市大气环境精细化管理提供借鉴。因此,编制延安市环境空气质量达标规划是深入贯彻落实《大气污染防治法》的必然要求。
1.2 指导思想
以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的十九大精神,认真落实全国、全省及全市生态环境保护大会部署要求,坚持新发展理念,坚持全民共治、源头防治、标本兼治,持续开展大气污染防治行动,综合运用经济、法律、技术和必要的行政手段,大力调整优化产业结构、能源结构、运输结构和用地结构,强化区域联防联控,狠抓秋冬季污染治理,统筹兼顾、系统谋划、精准施策,建立健全绿色低碳循环发展经济体系,促进经济社会发展全面绿色转型,坚决打赢蓝天保卫战,实现环境效益、经济效益和社会效益互利共赢。1.3 规划原则
(1)结构升级,布局优化贯彻新发展理念,全方位全过程推行绿色规划、绿色设计、绿色投资、绿色建设、绿色生产、绿色流通、绿色生活、绿色消费,使发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上,统筹推进高质量发展和高水平保护,建立健全绿色低碳循环发展的经济体系,确保实现碳达峰、碳中和目标,推动我国绿色发展迈上新台阶。
(2)质量为纲,精准施策
以改善环境质量为核心,对大气污染成因进行科学化、定量化分析,对不同污染源、不同污染物、不同季节制定差异化污染防控措施,精准施策,提升大气环境管理的精细化水平。
(3)依法推进,长效治污
坚持源头严防、过程严管、后果严惩,实施最严格的环境保护制度,建立督促和引导企业深化污染治理的长效机制。
(4)社会共治,区域联动
明确政府各部门、企事业单位、社会公众的大气污染防治责任和义务,建立部门协调与区域联动机制,构建政府主导、企业主体、公众参与的全社会治污格局。
1.4 编制依据
1.4.1国家法律、法规、规章和有关文件
(1)《中华人民共和国环境保护法》,2015年1月1日修订;(2)《中华人民共和国大气污染防治法》,2018年10月26日修订;
(3)《大气污染防治行动计划》,国发〔2013〕37号;
(4)《环境空气质量标准》(GB 3095-2012);
(5)《环境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ 663-2013);
(6)《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)修改单(生态环境部公2018年第29号);
(7)《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》,国发〔2021〕4号;
(8)《工业炉窑大气污染综合治理方案》,环大气〔2019〕56号;
(9)《重点行业挥发性有机物综合治理方案》,环大气〔2019〕53号;
(10)《产业结构调整指导目录(2019年本)》;
(11)《建材行业淘汰落后产能指导目录(2019版)》;
(12)《绿色产业指导目录(2019版)》;
(13)国家发展改革委关于印发《完善能源消费强度和总量双控制度方案》的通知(发改环资〔2021〕1310号);
(14)《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》(环综合[2021]4号)。
1.4.2陕西省地方法律、法规、规章和有关文件
(1)《陕西省大气污染防治条例》(2019年修正),2019.7.31;(2)《陕西省大气污染重点防治区域联动机制改革方案》,(陕政办发〔2015〕23号);
(3)《关于编制大气环境质量限期达标规划 进一步优化环境容量配置的函》(陕环函[2019]207号);
(4)《陕省人民政府关于印发国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要的通知》,(陕政发〔2021〕3号);
(5)《陕西省主体功能区规划》(陕政发〔2013〕15号)。
1.4.3延安市地方法律、法规、规章和有关文件
(1)《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》(延政办函〔2020〕82号);(2)《延安市“一市一策”铁腕治气保障工作方案》(延政办函〔2019〕93号);
(3)《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》(延政发〔2021〕4号);
(4)《延安市大气污染防治条例》(延人发[2021]9号);
(5)《延安市城市总体规划(2015-2030年)》。
1.5 规划范围及期限
1.5.1规划范围
本规划所涉及的范围为延安市所辖全部行政区域,包括宝塔区、安塞区、子长市、富县、吴起县、志丹县、宜川县、黄龙县、延长县、甘泉县、黄陵县、延川县、洛川县,辖区总面积3.7万平方公里。图1.5-1 规划范围
1.5.2规划期限及阶段目标
根据生态环境部(原环保部)在2013年提出的全国城市空气质量达标时间表“首要大气污染物超标不超过15%的城市,力争2015年达标;超标15%以上、30%以下的城市,力争2020年达标;超标30%以上的城市,要制定中长期达标计划,力争到2030年全国所有城市达到空气质量二级标准”的要求。2018年延安市主要超标大气污染物为PM10、PM2.5及NO2,超标率分别为20%、2.9%、17.5%,根据《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》,“到2020年,PM2.5年平均浓度不高于35μg/m3,PM10年平均浓度不高于70μg/m3,NO2年平均浓度不高于40μg/m3,SO2年平均浓度不高于60μg/m3,O3年平均浓度不高于160μg/m3,CO年平均浓度不高于4μg/m3,空气质量综合指数不高于4.2,城区空气优良天数达到325天以上,力争实现国家空气质量达标城市”。因此延安市应保障各污染物持续稳定达标和污染物浓度进一步降低。
陕北地区目前榆林市已制定了空气环境质量限期达标规划,其污染物超标因子与延安市一致,加之地域特点也相类似,榆林市达标目标年设定为2025年。因此,本研究以2025年为PM10、PM2.5及NO2达标目标年,计划比按2013年提出的全国城市空气质量达标时间表提前5年完成目标,综上,延安市大气环境限期达标规划期限为2019-2030年(以2018年为基准年)。
本次限期达标规划将整个规划时段分为2019-2022年、2023-2025、2025-2030年三个阶段。2022年为近期规划年,要求多污染物协同减排成效显著,2025年为中期规划年(全面达标目标年),NO2、PM2.5、PM10年均浓度达到国家环境空气质量二级标准,SO2的持续改进年;2030年为远期规划年,保证环境空气质量持续改善,通过PM2.5、NOx、VOCs等多污染物协同控制和区域联防联控,各污染物浓度程下降趋势。
1.6 技术路线
基于延安市大气污染源排放清单和环境空气质量模型模拟分析等基础研究结果,在限期达标规划中明确延安市大气环境质量达标关键问题和污染防治方向,结合延安市整体发展要求,客观阐述未来将面临的大气环境形势及对环境空气质量达标构成的压力。科学合理确定延安市达标期限和阶段目标,结合延安市环境质量现状、污染治理基础及延安市大气污染物超标原因或主要因素分析明确达标的总体战略方向和分阶段战略要点;以近期环境质量改善为重点,从调整产业和能源结构、提高能效、大气污染治理的源头防治-过程控制-末端治理等角度,因地制宜地细化整治任务和措施,合理安排重点工作,提出限期达标规划落实的保障措施等。本限期达标规划编制的技术路线见图1.6-1。本项目采用第三代空气质量模型,建立延安市“污染减排”与“质量改善”间的定量关系,为科学减排提供依据。研究内容主要包括以下几个方面:
(1)分析延安市大气环境质量现状和大气污染物的浓度时空变化,分析自然因素和社会因素对延安市大气环境质量的影响。
(2)基于延安市已建立的2018年大气污染物源排放清单,搭建适用于延安市的三层嵌套WRF-CMAQ/ISAM三维空气质量模型系统,为WRF气象模式选取合适的输入数据及参数化方案,为CMAQ模式选取合适的排放数据和化学机制。
(3)采用WRF-CMAQ/ISAM系统模拟延安市及周边地区2018年四个季度大气污染物的时空分布数据,并采用环境空气质量监测数据进行验证。
(4)利用LPDM污染溯源模型、CMAQ ISAM源解析工具和相关统计分析技术,对延安市大气污染进行追踪和轨迹来源解析,分析外来源对延安市的输入性影响。
(5)基于上述模拟及污染特征分析结果,提出具有针对性的污染物减排控制措施。
(6)根据未来能源消耗、经济发展状况及污染总量控制措施方向,预测未来污染发展趋势,结合污染物减排控制措施,采用第三代空气质量模型CMAQ对达标年目标可达性进行分析。
图1.6-1 延安市达标规划编制技术路线
第二章 大气环境质量现状及影响因素分析
2.1 大气环境质量现状分析
2.1.1 大气环境质量现状
延安市共布设4个国控监测点,分别为:1#西北局旧址、2#百米大道、3#延大附院、4#枣园。图2.1-1为延安市国控点分布情况。图2.1-1 延安市国控点分布
根据陕西省环境质量公报,2018年延安市全市SO2、NO2、PM10、PM2.5的年平均浓度分别为26、47、96、38μg/m3,O3最大8小时滑动平均浓度第90百分位数为144μg/m3,CO日平均浓度第95百分位数为2.6 mg/m3。2018年优良天气315天,轻度污染39天,中度污染7天,重度污染2天,严重污染2天;全年空气质量优良率为86.3%。
图2.1-2 2018年延安市空气质量等级占比
2.1.2 污染物浓度时间变化特征
(1)PM2.5从2018年延安市PM2.5日均浓度的变化趋势来看,PM2.5日均浓度最大值为93μg/m3,出现在2月份,超过了二级标准,占标率为124%。除2月和12月外,其余月份日均浓度均没有超过二级标准。由月均浓度变化趋势更能明显的看出,全年PM2.5月均浓度表现出明显的规律,夏季出现浓度谷值,而越靠近冬季的月份,其月均浓度值逐渐上升,直至峰值出现在冬季。
图2.1-3 2018年延安市PM2.5日均浓度变化 (μg/m3)
图2.1-4 2018年延安市PM2.5月均浓度变化 (μg/m3)
(2)PM10
从2018年延安市PM10日均浓度的变化趋势来看,PM10日均浓度最大值为192μg/m3,出现在1月份,二级标准占标率为128%;除了1、3、4、12月份外,其他月份的日均浓度也都在二级标准之下。
图2.1-5 2018年延安市PM10日均浓度变化 (μg/m3)
图2.1-6 2018年延安市PM10月均浓度(μg/m3)
(3)O3-8h-max
从2018年延安市O3-8h-max浓度的变化趋势来看,其最大值为195μg/m3,出现在6月份,超过了二级标准,占标率为122%;最小值为21μg/m3,出现在1月份。除5、6月份出现O3-8h-max浓度超过二级标准的情况,其余月份均未超标
臭氧污染带有明显的季节性特点,O3-8h-max浓度在夏季出现峰值,越靠近冬季,其浓度值逐渐下降,这是因为除了VOCs与NOx等前体物的排放活动外,臭氧污染的形成也受到了气象因素的影响,夏天强烈的太阳辐射和较高的温度,容易造成光化学烟雾和二次臭氧生产。持续高温和强日照天气,有利于氮氧化物和挥发性有机物发生大气光化学反应,从而生成近地面臭氧等强氧化剂。因此,在夏季,臭氧会随着气温上升而增多。
图2.1-7 2018年延安市O3-8h-max浓度(μg/m3)
(4)SO2
2018年延安市SO2日均浓度最大值为133μg/m3,出现在2月份,占标率为88.67%;最小值为7μg/m3,出现在4和7月份。SO2浓度季节性变化趋势与PM2.5一致,均表现为夏季低冬季高,这与盛夏季节空气扩散条件比较好,加上降雨较多,湿沉降作用明显有关。
图2.1-8 2018年延安市SO2日均浓度变化 (μg/m3)
(5)NO2
NO2日均浓度最大值为81μg/m3,出现在1月份,超过了二级标准,占标率为101.25%;最小值为14μg/m3,出现在7月份。NO2日均浓度超标均发生在春冬两个季节,夏秋季个别时段其浓度亦逼近二级标准。NO2浓度季节性变化趋势与PM2.5一致,均表现为夏季低冬季高,这与盛夏季节空气扩散条件比较好,加上降雨较多,湿沉降作用明显有关。
图2.1-9 2018年延安市NO2日均浓度变化 (μg/m3)
(6)CO
CO日均浓度最大值为3.5mg/m3,出现在1月份,占标率为87.5%;最小值为0.6mg/m3,出现在4和5月份。CO的浓度季节性变化趋势与PM2.5一致,均表现为夏季低冬季高,这与盛夏季节空气扩散条件比较好,加上降雨较多,湿沉降作用明显有关。
图2.1-10 2018年延安市CO日均浓度变化 (mg/m3)
2.1.3 2018年污染物浓度变化情况
2018年全年各污染物质量浓度均值为PM2.5:38 µg/m3、PM10:96 µg/m3、SO2:26 µg/m3、NO2:47 µg/m3、CO:2.6 mg/m3、O3:144 µg/m3。对照年均标准比较,PM2.5、PM10和NO2均值超标,超标倍数分别为0.09倍、0.37倍和0.18倍。相比于2017年(图2.1-11),PM2.5、SO2、NO2、CO、O3年均浓度分别下降11.63%、18.75%、9.62%、1.37%、13.33%,SO2下降比例最大,而PM10年均浓度出现上升趋势,上升2.13%,但空气质量总体向更为优良的趋势发展。
图2.1-11 2018年污染物同比变化图
图2.1-12为2018年延安市污染物浓度变化图,从污染物浓度来看7月份空气质量较好,其中PM10、SO2、NO2月均浓度最低,2月份空气质量较差,各项污染物浓度均较高,其中PM2.5浓度是全年的1.18倍,PM10浓度是全年的1.1倍,且PM10比2017年同期上涨3.56倍。
图 2.1-12 2018年污染物浓度变化图
2.1.4 2018年延安市各县区空气质量空间分布
根据陕西省环保快报《2018年12月及1-12月全省环境空气质量状况》可知,2018年延安市各区县环境质量状况见表2.1-1。
表2.1-1 2018年延安市各区县环境质量状况
序号 | 名称 | PM10均值(µg/m3) |
PM2.5均值 (µg/m3) |
SO2均值 (µg/m3) |
NO2均值(µg/m3) |
CO第95百分位 浓度(mg/m3) |
O3第90百分位 浓度(µg/m3) |
优良 天数 |
优良率 |
1 | 宝塔区 | 91 | 37 | 23 | 44 | 2.4 | 144 | 317 | 86.8 |
2 | 安塞区 | 79 | 30 | 18 | 37 | 1.6 | 153 | 306 | 83.8 |
3 | 黄陵县 | 79 | 35 | 9 | 34 | 1.8 | 150 | 288 | 78.9 |
4 | 黄龙县 | 63 | 28 | 17 | 21 | 1.2 | 158 | 310 | 84.9 |
5 | 宜川县 | 76 | 35 | 15 | 30 | 1.6 | 137 | 314 | 86.0 |
6 | 洛川县 | 77 | 32 | 13 | 21 | 1.3 | 154 | 295 | 80.8 |
7 | 富县 | 77 | 35 | 17 | 31 | 1.8 | 146 | 303 | 83.0 |
8 | 甘泉县 | 50 | 31 | 12 | 36 | 1.6 | 125 | 337 | 92.3 |
9 | 吴起县 | 85 | 36 | 47 | 32 | 1.7 | 133 | 294 | 80.5 |
10 | 志丹县 | 64 | 27 | 11 | 21 | 5.4 | 143 | 289 | 79.2 |
11 | 子长市 | 103 | 43 | 26 | 24 | 2.3 | 150 | 269 | 73.7 |
12 | 延川县 | 90 | 40 | 18 | 34 | 1.9 | 122 | 290 | 79.5 |
13 | 延长县 | 99 | 40 | 37 | 24 | 1.3 | 132 | 293 | 80.3 |
标准 | 70 | 35 | 60 | 40 | 4 | 160 | / | / |
从2018年延安市污染物浓度地区分布可以看出, PM10、PM2.5在子长市浓度达到最高值,延安市O3-8h浓度整体偏高,其中黄龙县以158µg/m3居全市首位。颗粒物污染集中在东北部地区,O3-8h则分布在中南部地区。2018年延安市各类污染物浓度地区分布见附图1-附图6。
2018年全年延安市空气质量污染天数共50天,其中:首要污染物32天为PM10(占比64%),4天为PM2.5(占比8%),11天为O3-8h(占比22%),3天为NO2(占比6%)。
2018年全年,空气质量为良的291天中:首要污染物24天为PM2.5(占比8.2%)、118天为PM10(占比40.5%)、63天为NO2(占比21.6%)、80天为O3(占比27.4%)、6天为SO2(占比2.1%)。
PM10为首要污染物的时间段主要集中在1~4月和10~12月,此时北方陆续开始集中供暖,燃煤量加大,且延安市受地形和不利气象条件影响,沙尘天气较多,造成颗粒物浓度增加;NO2为首要污染物的时间段主要集中在1、11和12月,此时机动车尾气污染较为严重,且硝酸盐也是形成二次PM2.5的前体物,应加强控制;O3-8h为首要污染物的时间段主要集中在5~8月,此时夏季太阳辐射强,二次反应强烈,造成O3浓度较高。
图2.1-13 2018年首要污染物变化情况
图2.1-14 2018年陕西省空气质量排名情况
2018年,陕西省细颗粒物(PM2.5)年均浓度为51µg/m3,超过二级标准0.46倍,省内13个市(区)(指2018年城市细颗粒物年均浓度超过国家二级标准限值,分别为西安、宝鸡、咸阳、铜川、渭南、杨凌、西咸、韩城、延安、榆林、汉中、安康、商洛)均超标;可吸入颗粒物(PM10)年均浓度为104µg/m3,超过二级标准0.49倍;二氧化硫(SO2)年均浓度为16µg/m3,达到一级标准;二氧化氮(NO2)年均浓度为40µg/m3,达到一级标准;一氧化碳(CO)日均值第95百分位浓度为2.0mg/m3,达到一级标准;臭氧(O3)日最大8小时平均第90百分位浓度为164µg/m3,超过国家二级标准限值。2018年全省空气质量见表2.1-2。
表2.1-2 2018年全省环境空气质量(单位:µg/m3)
延安市为陕西省环境空气质量未达标城市之一,图2.1-15为2018年延安市和陕西省环境空气质量现状比较图,从图中可以看出,延安市的SO2、NO2和O3指标高于陕西省平均水平。图2.1-16至图2.1-21为2018年陕西省13个市(区)各主要污染物的环境质量现状浓度,从图中可以看出,延安市SO2年均浓度(26µg/m3),较全省平均水平(16µg/m3)高62.5%;CO日均值第95百分位数浓度(2mg/m3)排名第11位,较全省平均水平(2mg/m3)高30%;PM2.5年均浓度(38µg/m3)低于全省平均水平(51µg/m3),较国家二级标准限值高8.57%;PM10年均浓度(96µg/m3)低于全省平均水平(104µg/m3),较国家二级标准限值高37.14%;NO2年均浓度(47µg/m3)较全省平均(40µg/m3)高17.5%,较国家二级标准限值高17.5%;O3日最大8小时平均第90百分位数浓度(144µg/m3)低于全省平均水平(164µg/m3)。
陕西省主要污染物浓度分布特征明显,由图2.1-16至2.1-21看出,PM10高值区主要位于咸阳和渭南,低值区主要位于安康;PM2.5高值区主要位于咸阳、西咸新区和西安,低值区位于商洛市;SO2高值区位于延安和韩城;NO2高值区位于西安和渭南。
图2.1-15 2018年延安市与陕西省环境质量现状比较图
图2.1-16 2018年陕西省13个市(区)可吸入颗粒物(PM10)现状比较图
图2.1-17 2018年陕西省13个市(区)细颗粒物(PM2.5)现状比较图
图2.1-18 2018年陕西省13个市(区)二氧化硫(SO2)现状比较图
图2.1-19 2018年陕西省13个市(区)二氧化氮(NO2)现状比较图
图2.1-20 2018年陕西省13个市(区)一氧化碳(CO)现状比较图
图2.1-21 2018年陕西省13个市(区)臭氧(O3)现状比较图
表2.1-3为延安市2016-2018年各项环境空气质量指标的变化情况。从表中可以看出,SO2和NO2年均浓度先升后降,SO2年均浓度2018年相对于2016年下降7.14%;NO2年均浓度2018年较2016年上升了2.08%;PM10逐年上升,2018年在2016年上升了2.17%;PM2.5年均浓度逐年下降,2018年在2016年下降了13.56%,O3日最大8小时平均值90百分位逐年下降, 2018年在2016年下降了2.70%;CO日均值第95百分位数近2018年较之前有所下降,2018年相对2016年下降了15.38 %。
表2.1-3 2016-2018年延安市环境空气主要污染物变化情况(单位:µg/m3)
(2)优良天数
表2.1-4为延安市2016-2018年环境空气质量类别统计表。从表中可以看出,2016年至2018年,延安空气质量优良天数逐年增加,优良天数占比稳步提供。轻度污染天数逐步降低,中度污染总体好转,重度污染和严重污染基本持平。
表2.1-4 2016-2018年延安市环境空气质量类别统计表(天)
图2.21 延安市位置示意图
延安地区的地貌单元可分为沟涧地、沟谷和河谷三部分。
(1)沟涧地地貌
沟涧地地貌形态类型以塬、梁、峁为主。
黄土塬:表面起伏不大,微向河谷、沟谷,愈接近塬边,坡度愈增大。由于地表径流和沟谷的长期冲刷、侵蚀,塬面被分割成大小不等、多呈长条状。
黄土梁:黄土覆盖呈长条形,梁体分为梁顶、梁坡两部分,梁面向主谷和两侧支沟缓倾或作阶梯状过渡。梁顶坡褶以下进到谷缘的梁坡,坡面积较大,坡长而陡,梁坡有凹斜形和凸斜形之分,坡度一般在10°~25°之间,其上有细沟、浅沟、切沟等小的黄土侵蚀地貌形态。
黄土峁:峁顶面积不大,呈圆形或馒头形,周缘以下直到谷缘的峁坡,面积较大,坡较长,多为凸斜形,峁坡上也分布有细沟、浅沟、切沟等小地貌,两岸之间相接的平缓地段为分水鞍,两侧为凹形斜坡,称“崾崄”。
就整体而言,塬、梁峁、沟涧地地貌与下伏基岩古地形,一般具有承袭性特征,但也有在沟谷长期割切作用下,由塬向梁,再由梁向峁转化的过程。
(2)沟谷地貌
沟谷地貌由沟壑系统组成,呈树枝状或扇状结构,沟谷地貌主要有:河谷、干沟、冲沟、切沟、浅沟和细沟交错纵横,此外还有水流潜蚀作用发生的穴洞、盲沟等。
坡面侵蚀沟:多出现在坡度3°~35°的坡面上,由地面径流在片状侵蚀的基础上冲刷形成,初期十分密集,沟形可为耕作犁削出的细沟;后期沟呈“V”型的浅沟和相当多的沟渠,宽在50厘米以上,长几十米,沟距5~10米,边缘有完整的陡壁,明显的坡度转折的切沟,以及被径流汇集到沟缘陡崖处冲刷而成的悬沟。
侵蚀灾洞:水、重力混合作用引起特殊形式水土流失而形成的小地貌,有分布于沟头上方或分水鞍两侧下方的凹形斜坡,经侵蚀上方土体穴而成漏斗,陷穴一般距谷缘20~50米,有分布于梁、峁坡面上因水流潜蚀作用的地下洞穴形成的盲沟。
冲沟:在晚更新世黄土堆积后,由坡面侵蚀发展后未切入基岩,沟深30~80米,沟宽20~100米,长度数百米至1000米以上,底部狭窄,上部有陡崖。
干沟:由近代流水沿着黄土堆覆盖的古代沟谷侵蚀后,未切入基岩,沟成“V”形,纵坡一般超过50‰,沟床两旁有洪积、坡积的缓坡地,除汛期外多为干沟。
河沟:古代干沟或冲沟发育而流入延河、汾川河的第一级沟道,沟谷多切入基岩,沟床横断面呈梯形,底宽几米至10多米,顶宽100米以上,河床弯曲较大,比降25~50‰以下。
(3)河谷地貌
河谷地貌主要是延河、汾川河及其支流河谷地貌,其地貌较复杂,河谷坡一般20°~45°,河道底部比降在2~11‰。
根据地貌形态特征和成因的相似性及区域差异性,延安全境分为三个地貌大区:北部梁峁丘陵河谷区、南部梁峁丘陵河谷区和东南部残塬区。延安市地形见图2.2-2。
图2.2-2 延安市地形图
(1)三叠纪延长组与瓦窑堡煤组
本组是一套内陆湖沼相的沉积岩系,以灰绿色砂岩夹面岩层为主,总厚度1100余米。发育完整良好,是我国陆相三叠系的标准层。分布于延安市北部青化砭、城东,南至崂山。
(2)侏罗纪
侏罗纪的沉积建造是以河湖相砂岩为主,到沉积期后期在子长一带,形成淡水泥灰岩沉积,在沉积岩层底部含有煤层和油面岩。岩相变化、构造形态都与延长组顶部古侵蚀面地形有密切关系。地层厚度在600余米。与下伏岩系延长组呈假整合接触关系。
(3)白垩纪
区内主要是白垩系下统保安组,这是一套干燥型的红绿相间的砂岩和泥页岩层。岩层在西部地区厚度大,达千米以上;在东部地区较薄,厚300mm左右。岩石颗粒由南北两侧向盆地中心变细,颜色自下向上由红色逐渐变绿,再变红。区内主要出露在志丹、吴起及黄陵等地。
(4)新第三纪三趾马红土层
三趾马红土层不整合沉积于一切老岩层之上,市内广泛分布,但呈零星出露。绝大部分位于延河一、二级支沟的谷壁或沟掌上。新第三系红土层是堆积在白垩纪或老第三纪时期的侵蚀面上的低凹地区,有的直接覆盖在基岩之上。从延安至崂山红土层出露高差变化较小,延河流域红土层分布面广而且深厚,尤其在延安至子长一带最厚,可达60米左右。
(5)第四纪更新统和全新统
第四纪岩层以黄土为主,具湿陷性,分布极广,不整合于第三纪及一切老岩层之上。厚度变化很大,一般在数10至100多米之间,普遍有底砾层,以中更新统离石黄土为主,下更新统在一些古地貌低凹处有各种沉积类型出现,但多呈零散分布。延安属华北陆台鄂尔多斯地台的一部分,亦称陕北构造盆地。盆地东、南界是山西台北斜(吕梁山及渭北北山),西接贺兰山台向斜,北抵内蒙古台背斜(阴山山脉)。
根据《中国地震参数区划图》(GB18306-2001),本区地震烈度VI度。
①概况
本项目采用的是安塞气象站(53841)资料,气象站位于陕西省延安市,地理坐标为东经109.3114 度,北纬36.878度,海拔高度1068.3米。气象站始建于1960年,1960年正式进行气象观测。安塞气象站属于国家气象站,拥有长期的气象观测资料,1999-2018年气象数据统计分析见表2.2-1。
表2.2-1 安塞气象站常规气象项目统计(1999-2018)
②温度
安塞气象站07月气温最高(23.0℃),01月气温最低(-6.2℃),近20年极端最高气温出现在2017-07-11(40.1℃),近20年极端最低气温出现在2002-12-26(-25.5℃)。
③降水
安塞气象站07月降水量最大(120.5毫米),12月降水量最小(3.2毫米),近20年极端最大日降水出现在2004-08-10(126.0毫米)。
④风速、风向
安塞气象站月平均风速如表2.2-2,04月平均风速最大(2.1米/秒),09月风最小(1.3米/秒)。
表2.2-2 安塞气象站月平均风速统计(单位m/s)
安塞气象站主要风向为NNW和N、C、NW,占57.9%,其中以NNW 为主风向,占到全年18.7%左右。近20年安塞气象站年风向频率统计(单位%)见表2.2-3,风向玫瑰图见图2.2-3。
表2.2-3 安塞气象站年风向统计(单位m/s)
图2.2-3 安塞风向玫瑰图(静风频率12.6 %)
⑤日照
安塞气象站05月日照最长(252.2小时),09月日照最短(157.4小时)。
(2)2018年延安站气象资料
根据2018年延安地面气象站面观测资料(站号:53845),资料包括风向、风速、温度等。
①气温
站点2018年各月平均温度变化见表2.2-4,此站点月均温度年变化曲线见图2.2-4。
表2.24 延安站点2018年各月平均温度统计表
图2.24 延安站点2018年月平均温度年变化
根据表2.2-4和图2.2-4可知,延安站点年平均温度为10.24°C。2018年最冷月为1月,平均温度为-5.93°C,气温最高的月份为7月,平均温度为22.81°C。
②风速
利用延安站点的地面风速数据进行了月平均风速统计,统计结果见表2.25,月均风速变化曲线见图2.2-5。
表2.25 延安站点2018年各月平均风速统计表
图2.25 延安站点2018年月平均风速年变化
从表2.25和图2.2-5可知,延安2018年年平均风速为2.10m/s,其中4月份平均风速最大,为2.77m/s,8月份平均风速最小,为1.70m/s。
图2.26 延安站点2018年各季平均风速日变化
从图2.2-6可知,延安地区风速日变化呈现出白天大夜晚小的规律。风速从早上8时起开始逐渐增大,到中午时分达到最大,较大风速一直延续至傍晚,夜间至凌晨时段风速又逐渐减小,同时春季风速明显较其他三季大。
③风向、风频
利用延安站点数据统计,2018年各月、各季及全年风向风频变化情况见表2.2-6,各月、各季及全年风向频率玫瑰见图2.2-7。由表2.2-6和图2.2-7可知,2018年春夏季地面风以东南偏南(SSE)、南(S)、西南偏南(SSW)风为主导风向,其中春季SSE、S、SSW方向的风频分别为6.48%、16.89%、12.68%,静风频率为0.18%;夏季SSE、S、SSW方向的风频分别为6.57%、11.19%、11.96%,静风频率为1.86%。秋冬季地面风以北(N)、东北偏北(NNE)、东北(NE)风为主导风向,其中秋季N、NNE、NE方向的风频分别为9.25%、8.52%、12.59%,静风频率为2.84%;冬季N、NNE、NE方向的风频分别为10.93%、10.65%、13.15%,静风频率为1.16%。
延安属高原大陆性季风气候,北部属半干旱地区,南部属半湿润地区。冬季寒冷干燥,维持期长;春季气温快升多变,易有霜冻,多大风、风沙、浮尘天气,常有春旱;夏季温热,雨量集中,间有伏旱,多雷阵雨天气,偶有冰雹;秋季气温速降,多雾,早霜出现,有阴雨天气。2018年平均气温10.2°C,极端最高气温39.3°C,极端最低气温-23.0°C,2018年降水量514.5mm。
2.1.5 超标频率及首要污染物
2018年延安市NO2、PM10、PM2.5的超标率分别为37.14%、8.57%、17.5%,NOx的超标率最高,是大气污染防治首要考虑减排防控的污染因子。2018年全年延安市空气质量污染天数共50天,其中:首要污染物32天为PM10(占比64%),4天为PM2.5(占比8%),11天为O3-8h(占比22%),3天为NO2(占比6%)。
2018年全年,空气质量为良的291天中:首要污染物24天为PM2.5(占比8.2%)、118天为PM10(占比40.5%)、63天为NO2(占比21.6%)、80天为O3(占比27.4%)、6天为SO2(占比2.1%)。
PM10为首要污染物的时间段主要集中在1~4月和10~12月,此时北方陆续开始集中供暖,燃煤量加大,且延安市受地形和不利气象条件影响,沙尘天气较多,造成颗粒物浓度增加;NO2为首要污染物的时间段主要集中在1、11和12月,此时机动车尾气污染较为严重,且硝酸盐也是形成二次PM2.5的前体物,应加强控制;O3-8h为首要污染物的时间段主要集中在5~8月,此时夏季太阳辐射强,二次反应强烈,造成O3浓度较高。
图2.1-13 2018年首要污染物变化情况
2.1.6 在省内城市中的环境质量水平
根据《2018年陕西省环境状况公报》,2018年延安市环境空气质量综合指数在陕西省内排名情况见图2.1-14。全年环境空气质量综合指数为5.62,省内排名第7,好于全省平均水平(5.72),次于安康、商洛、汉中、杨凌、榆林、宝鸡。图2.1-14 2018年陕西省空气质量排名情况
2018年,陕西省细颗粒物(PM2.5)年均浓度为51µg/m3,超过二级标准0.46倍,省内13个市(区)(指2018年城市细颗粒物年均浓度超过国家二级标准限值,分别为西安、宝鸡、咸阳、铜川、渭南、杨凌、西咸、韩城、延安、榆林、汉中、安康、商洛)均超标;可吸入颗粒物(PM10)年均浓度为104µg/m3,超过二级标准0.49倍;二氧化硫(SO2)年均浓度为16µg/m3,达到一级标准;二氧化氮(NO2)年均浓度为40µg/m3,达到一级标准;一氧化碳(CO)日均值第95百分位浓度为2.0mg/m3,达到一级标准;臭氧(O3)日最大8小时平均第90百分位浓度为164µg/m3,超过国家二级标准限值。2018年全省空气质量见表2.1-2。
表2.1-2 2018年全省环境空气质量(单位:µg/m3)
城市 | PM10 | PM2.5 | SO2 | NO2 | CO (mg/m3) | O3 |
西安 | 122 | 63 | 15 | 55 | 2.2 | 180 |
宝鸡 | 105 | 54 | 10 | 41 | 1.5 | 150 |
咸阳 | 134 | 71 | 16 | 50 | 2.1 | 198 |
铜川 | 97 | 50 | 21 | 37 | 2 | 168 |
渭南 | 134 | 61 | 13 | 51 | 1.9 | 170 |
延安 | 96 | 38 | 26 | 47 | 2.6 | 144 |
榆林 | 94 | 38 | 20 | 42 | 2.2 | 164 |
汉中 | 81 | 49 | 11 | 29 | 2.1 | 137 |
安康 | 69 | 39 | 14 | 24 | 1.5 | 138 |
商洛 | 73 | 37 | 15 | 28 | 1.1 | 137 |
杨凌 | 117 | 42 | 11 | 30 | 1.7 | 160 |
西咸 | 122 | 65 | 15 | 48 | 2 | 184 |
韩城 | 108 | 53 | 26 | 35 | 2.6 | 198 |
平均 | 104 | 51 | 16 | 40 | 2 | 164 |
二级标准 | 70 | 35 | 60 | 40 | 4 | 160 |
注:CO为24小时平均第95百分位数;O3为日最大8小时滑动平均值的第90百分位数。 |
陕西省主要污染物浓度分布特征明显,由图2.1-16至2.1-21看出,PM10高值区主要位于咸阳和渭南,低值区主要位于安康;PM2.5高值区主要位于咸阳、西咸新区和西安,低值区位于商洛市;SO2高值区位于延安和韩城;NO2高值区位于西安和渭南。
图2.1-15 2018年延安市与陕西省环境质量现状比较图
图2.1-16 2018年陕西省13个市(区)可吸入颗粒物(PM10)现状比较图
图2.1-17 2018年陕西省13个市(区)细颗粒物(PM2.5)现状比较图
图2.1-18 2018年陕西省13个市(区)二氧化硫(SO2)现状比较图
图2.1-19 2018年陕西省13个市(区)二氧化氮(NO2)现状比较图
图2.1-20 2018年陕西省13个市(区)一氧化碳(CO)现状比较图
图2.1-21 2018年陕西省13个市(区)臭氧(O3)现状比较图
2.1.7 环境质量历年变化趋势
(1)空气环境质量表2.1-3为延安市2016-2018年各项环境空气质量指标的变化情况。从表中可以看出,SO2和NO2年均浓度先升后降,SO2年均浓度2018年相对于2016年下降7.14%;NO2年均浓度2018年较2016年上升了2.08%;PM10逐年上升,2018年在2016年上升了2.17%;PM2.5年均浓度逐年下降,2018年在2016年下降了13.56%,O3日最大8小时平均值90百分位逐年下降, 2018年在2016年下降了2.70%;CO日均值第95百分位数近2018年较之前有所下降,2018年相对2016年下降了15.38 %。
表2.1-3 2016-2018年延安市环境空气主要污染物变化情况(单位:µg/m3)
年份 污染物 |
2016 | 2017 | 2018 |
SO2年均值 | 28 | 32 | 26 |
NO2年均值 | 48 | 52 | 47 |
PM10年均值 | 92 | 94 | 96 |
PM2.5年均值 | 44 | 43 | 38 |
CO日均值95百分数(mg/m3) | 3.0 | 3.0 | 2.6 |
O3日最大8小时平均值90百分位 | 148 | 146 | 144 |
表2.1-4为延安市2016-2018年环境空气质量类别统计表。从表中可以看出,2016年至2018年,延安空气质量优良天数逐年增加,优良天数占比稳步提供。轻度污染天数逐步降低,中度污染总体好转,重度污染和严重污染基本持平。
表2.1-4 2016-2018年延安市环境空气质量类别统计表(天)
年份 | 优 | 良 |
轻度 污染 |
中度 污染 |
重度 污染 |
严重 污染 |
优良天合计 |
优良天数 比例(%) |
2016 | 22 | 268 | 60 | 13 | 2 | 1 | 290 | 79.2 |
2017 | 23 | 290 | 44 | 5 | 2 | 1 | 313 | 85.8 |
2018 | 24 | 291 | 39 | 7 | 2 | 2 | 315 | 86.3 |
2.2 自然因素影响分析
2.2.1 地理位置
延安市位于陕西省的中部,东经107°40'至110°32',北纬35°21'至37°29',延安位于陕西省中北部,地处陕北,黄河中游,黄土高原的中南地区,省会西安以北371km。北连榆林,南接关中咸阳、铜川、渭南三市,东隔黄河与山西临汾、吕梁相望,西邻甘肃庆阳。总面积37037km2,被誉为“三秦锁钥,五路襟喉”。图2.21 延安市位置示意图
2.2.2 地形地貌特征
延安市位于陕北地区南部,黄河中游,属黄土高原丘陵沟壑区。延安地貌以黄土高原、丘陵为主。地势西北高东南低,平均海拔1200m左右。北部白于山海拔1600m-1800m,最高点在吴起县五谷城乡的白于山顶,海拔1809.8m;最低点在宜川县集义乡猴儿川,海拔388.8m,相对高差1421m。北部以黄土梁峁、沟壑为主,占全区总面积72%;南部以黄土塬沟壑为主,占总面积19%;全区石质山地占总面积9%。西部子午岭,南北走向,构成洛河与泾河的分水岭,是高出黄土高原基岩山地之一,海拔1500m-1600m,主峰1687m;东部黄龙山,大致呈南北方向延伸,海拔1500m,主峰(大岭)海拔1788.7m;中部劳山,呈西北-东南走向,平均海拔1400m,主峰(大墩梁)海拔1464m。黄龙山和劳山统称为梁山山脉,形成延安地区地形的骨架。延安地区的地貌单元可分为沟涧地、沟谷和河谷三部分。
(1)沟涧地地貌
沟涧地地貌形态类型以塬、梁、峁为主。
黄土塬:表面起伏不大,微向河谷、沟谷,愈接近塬边,坡度愈增大。由于地表径流和沟谷的长期冲刷、侵蚀,塬面被分割成大小不等、多呈长条状。
黄土梁:黄土覆盖呈长条形,梁体分为梁顶、梁坡两部分,梁面向主谷和两侧支沟缓倾或作阶梯状过渡。梁顶坡褶以下进到谷缘的梁坡,坡面积较大,坡长而陡,梁坡有凹斜形和凸斜形之分,坡度一般在10°~25°之间,其上有细沟、浅沟、切沟等小的黄土侵蚀地貌形态。
黄土峁:峁顶面积不大,呈圆形或馒头形,周缘以下直到谷缘的峁坡,面积较大,坡较长,多为凸斜形,峁坡上也分布有细沟、浅沟、切沟等小地貌,两岸之间相接的平缓地段为分水鞍,两侧为凹形斜坡,称“崾崄”。
就整体而言,塬、梁峁、沟涧地地貌与下伏基岩古地形,一般具有承袭性特征,但也有在沟谷长期割切作用下,由塬向梁,再由梁向峁转化的过程。
(2)沟谷地貌
沟谷地貌由沟壑系统组成,呈树枝状或扇状结构,沟谷地貌主要有:河谷、干沟、冲沟、切沟、浅沟和细沟交错纵横,此外还有水流潜蚀作用发生的穴洞、盲沟等。
坡面侵蚀沟:多出现在坡度3°~35°的坡面上,由地面径流在片状侵蚀的基础上冲刷形成,初期十分密集,沟形可为耕作犁削出的细沟;后期沟呈“V”型的浅沟和相当多的沟渠,宽在50厘米以上,长几十米,沟距5~10米,边缘有完整的陡壁,明显的坡度转折的切沟,以及被径流汇集到沟缘陡崖处冲刷而成的悬沟。
侵蚀灾洞:水、重力混合作用引起特殊形式水土流失而形成的小地貌,有分布于沟头上方或分水鞍两侧下方的凹形斜坡,经侵蚀上方土体穴而成漏斗,陷穴一般距谷缘20~50米,有分布于梁、峁坡面上因水流潜蚀作用的地下洞穴形成的盲沟。
冲沟:在晚更新世黄土堆积后,由坡面侵蚀发展后未切入基岩,沟深30~80米,沟宽20~100米,长度数百米至1000米以上,底部狭窄,上部有陡崖。
干沟:由近代流水沿着黄土堆覆盖的古代沟谷侵蚀后,未切入基岩,沟成“V”形,纵坡一般超过50‰,沟床两旁有洪积、坡积的缓坡地,除汛期外多为干沟。
河沟:古代干沟或冲沟发育而流入延河、汾川河的第一级沟道,沟谷多切入基岩,沟床横断面呈梯形,底宽几米至10多米,顶宽100米以上,河床弯曲较大,比降25~50‰以下。
(3)河谷地貌
河谷地貌主要是延河、汾川河及其支流河谷地貌,其地貌较复杂,河谷坡一般20°~45°,河道底部比降在2~11‰。
根据地貌形态特征和成因的相似性及区域差异性,延安全境分为三个地貌大区:北部梁峁丘陵河谷区、南部梁峁丘陵河谷区和东南部残塬区。延安市地形见图2.2-2。
图2.2-2 延安市地形图
2.2.3 地质构造
延安地区无中生代以前的老岩系出露,主要是中生代的沉积岩系。岩层自东向西由老而新,走向一般作南北向或略呈东北向,岩层一致向西倾斜,倾角极缓,约1°~3°左右,在延安附近岩层近于水平,局部地区有轻微波折的现象。第三纪岩层呈不整合或假整合于中生界之上。第四纪的黄土岩系,深厚、广泛地覆盖于整个市境的老岩层之上。岩层露头只出现于深切河谷或曾受到强烈剥蚀的山岭地区。(1)三叠纪延长组与瓦窑堡煤组
本组是一套内陆湖沼相的沉积岩系,以灰绿色砂岩夹面岩层为主,总厚度1100余米。发育完整良好,是我国陆相三叠系的标准层。分布于延安市北部青化砭、城东,南至崂山。
(2)侏罗纪
侏罗纪的沉积建造是以河湖相砂岩为主,到沉积期后期在子长一带,形成淡水泥灰岩沉积,在沉积岩层底部含有煤层和油面岩。岩相变化、构造形态都与延长组顶部古侵蚀面地形有密切关系。地层厚度在600余米。与下伏岩系延长组呈假整合接触关系。
(3)白垩纪
区内主要是白垩系下统保安组,这是一套干燥型的红绿相间的砂岩和泥页岩层。岩层在西部地区厚度大,达千米以上;在东部地区较薄,厚300mm左右。岩石颗粒由南北两侧向盆地中心变细,颜色自下向上由红色逐渐变绿,再变红。区内主要出露在志丹、吴起及黄陵等地。
(4)新第三纪三趾马红土层
三趾马红土层不整合沉积于一切老岩层之上,市内广泛分布,但呈零星出露。绝大部分位于延河一、二级支沟的谷壁或沟掌上。新第三系红土层是堆积在白垩纪或老第三纪时期的侵蚀面上的低凹地区,有的直接覆盖在基岩之上。从延安至崂山红土层出露高差变化较小,延河流域红土层分布面广而且深厚,尤其在延安至子长一带最厚,可达60米左右。
(5)第四纪更新统和全新统
第四纪岩层以黄土为主,具湿陷性,分布极广,不整合于第三纪及一切老岩层之上。厚度变化很大,一般在数10至100多米之间,普遍有底砾层,以中更新统离石黄土为主,下更新统在一些古地貌低凹处有各种沉积类型出现,但多呈零散分布。延安属华北陆台鄂尔多斯地台的一部分,亦称陕北构造盆地。盆地东、南界是山西台北斜(吕梁山及渭北北山),西接贺兰山台向斜,北抵内蒙古台背斜(阴山山脉)。
根据《中国地震参数区划图》(GB18306-2001),本区地震烈度VI度。
2.2.4 气候条件
(1)20年统计资料①概况
本项目采用的是安塞气象站(53841)资料,气象站位于陕西省延安市,地理坐标为东经109.3114 度,北纬36.878度,海拔高度1068.3米。气象站始建于1960年,1960年正式进行气象观测。安塞气象站属于国家气象站,拥有长期的气象观测资料,1999-2018年气象数据统计分析见表2.2-1。
表2.2-1 安塞气象站常规气象项目统计(1999-2018)
统计项目 | 统计值 | 极值出现时间 | 极值 | |
多年平均气温(℃) | 9.5 | |||
累年极端最高气温(℃) | 36.2 | 2017-07-11 | 40.1 | |
累年极端最低气温(℃) | -20.2 | 2002-12-26 | -25.5 | |
多年平均气压(hPa) | 895.6 | |||
多年平均水汽压(hPa) | 8.6 | |||
多年平均相对湿度(%) | 60.4 | |||
多年平均降雨量(mm) | 520.4 | 2004-08-10 | 126.0 | |
灾害天气 统计 |
多年平均沙暴日数(d) | 0.6 | ||
多年平均雷暴日数(d) | 22.4 | |||
多年平均冰雹日数(d) | 1.1 | |||
多年平均大风日数(d) | 4.1 | |||
多年实测极大风速(m/s)、相应风向 | 19.1 | 2010-04-26 | 21.5;N | |
多年平均风速(m/s) | 1.6 | |||
多年主导风向、风向频率(%) | NNW;18.7% | |||
多年静风频率(风速<=0.2m/s)(%) | 12.6 |
安塞气象站07月气温最高(23.0℃),01月气温最低(-6.2℃),近20年极端最高气温出现在2017-07-11(40.1℃),近20年极端最低气温出现在2002-12-26(-25.5℃)。
③降水
安塞气象站07月降水量最大(120.5毫米),12月降水量最小(3.2毫米),近20年极端最大日降水出现在2004-08-10(126.0毫米)。
④风速、风向
安塞气象站月平均风速如表2.2-2,04月平均风速最大(2.1米/秒),09月风最小(1.3米/秒)。
表2.2-2 安塞气象站月平均风速统计(单位m/s)
月份 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 |
平均风速(m/s) | 1.5 | 1.6 | 1.9 | 2.1 | 1.9 | 1.7 |
月份 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 |
平均风速(m/s) | 1.5 | 1.4 | 1.3 | 1.4 | 1.4 | 1.5 |
表2.2-3 安塞气象站年风向统计(单位m/s)
风向 | N | NNE | NE | ENE | E | ESE | SE | SSE | S |
频率 | 14.3 | 2.7 | 0.9 | 0.4 | 0.4 | 0.7 | 2.4 | 6.2 | 7.8 |
风向 | SSW | SW | WSW | W | WNW | NW | NNW | C | |
频率 | 4.6 | 2.0 | 1.4 | 3.4 | 9.2 | 12.3 | 18.7 | 12.6 |
图2.2-3 安塞风向玫瑰图(静风频率12.6 %)
⑤日照
安塞气象站05月日照最长(252.2小时),09月日照最短(157.4小时)。
(2)2018年延安站气象资料
根据2018年延安地面气象站面观测资料(站号:53845),资料包括风向、风速、温度等。
①气温
站点2018年各月平均温度变化见表2.2-4,此站点月均温度年变化曲线见图2.2-4。
表2.24 延安站点2018年各月平均温度统计表
月份 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 |
温度(℃) | -5.93 | -1.58 | 10.04 | 14.22 | 17.48 | 20.91 | 22.81 |
月份 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 | 平均 | |
温度(℃) | 22.77 | 14.64 | 9.57 | 3.26 | -5.29 | 10.24 |
图2.24 延安站点2018年月平均温度年变化
根据表2.2-4和图2.2-4可知,延安站点年平均温度为10.24°C。2018年最冷月为1月,平均温度为-5.93°C,气温最高的月份为7月,平均温度为22.81°C。
②风速
利用延安站点的地面风速数据进行了月平均风速统计,统计结果见表2.25,月均风速变化曲线见图2.2-5。
表2.25 延安站点2018年各月平均风速统计表
月份 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 |
风速(m/s) | 2.04 | 2.09 | 2.73 | 2.77 | 2.40 | 1.96 | 2.06 |
月份 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 | 平均 | |
风速(m/s) | 1.70 | 1.77 | 1.99 | 1.79 | 1.94 | 2.10 |
图2.25 延安站点2018年月平均风速年变化
从表2.25和图2.2-5可知,延安2018年年平均风速为2.10m/s,其中4月份平均风速最大,为2.77m/s,8月份平均风速最小,为1.70m/s。
图2.26 延安站点2018年各季平均风速日变化
从图2.2-6可知,延安地区风速日变化呈现出白天大夜晚小的规律。风速从早上8时起开始逐渐增大,到中午时分达到最大,较大风速一直延续至傍晚,夜间至凌晨时段风速又逐渐减小,同时春季风速明显较其他三季大。
③风向、风频
利用延安站点数据统计,2018年各月、各季及全年风向风频变化情况见表2.2-6,各月、各季及全年风向频率玫瑰见图2.2-7。由表2.2-6和图2.2-7可知,2018年春夏季地面风以东南偏南(SSE)、南(S)、西南偏南(SSW)风为主导风向,其中春季SSE、S、SSW方向的风频分别为6.48%、16.89%、12.68%,静风频率为0.18%;夏季SSE、S、SSW方向的风频分别为6.57%、11.19%、11.96%,静风频率为1.86%。秋冬季地面风以北(N)、东北偏北(NNE)、东北(NE)风为主导风向,其中秋季N、NNE、NE方向的风频分别为9.25%、8.52%、12.59%,静风频率为2.84%;冬季N、NNE、NE方向的风频分别为10.93%、10.65%、13.15%,静风频率为1.16%。
延安属高原大陆性季风气候,北部属半干旱地区,南部属半湿润地区。冬季寒冷干燥,维持期长;春季气温快升多变,易有霜冻,多大风、风沙、浮尘天气,常有春旱;夏季温热,雨量集中,间有伏旱,多雷阵雨天气,偶有冰雹;秋季气温速降,多雾,早霜出现,有阴雨天气。2018年平均气温10.2°C,极端最高气温39.3°C,极端最低气温-23.0°C,2018年降水量514.5mm。
表2.26 延安站点各月、各季及全年风向风频变化情况
风频(%) | N | NNE | NE | ENE | E | ESE | SE | SSE | S | SSW | SW | WSW | W | WNW | NW | NNW | C |
一月 | 7.80 | 12.37 | 15.32 | 7.53 | 2.82 | 1.48 | 1.08 | 3.23 | 8.74 | 6.72 | 4.97 | 6.85 | 3.36 | 4.97 | 6.05 | 6.32 | 0.40 |
二月 | 11.16 | 7.44 | 8.33 | 5.36 | 2.68 | 1.19 | 1.64 | 3.87 | 6.25 | 8.18 | 6.70 | 6.85 | 5.65 | 5.65 | 6.70 | 10.57 | 1.79 |
三月 | 7.12 | 6.85 | 9.14 | 7.80 | 6.05 | 3.49 | 3.63 | 4.84 | 18.82 | 14.92 | 4.44 | 2.69 | 2.42 | 1.88 | 2.82 | 2.82 | 0.27 |
四月 | 8.06 | 3.33 | 10.56 | 5.42 | 3.89 | 2.92 | 3.61 | 6.11 | 15.28 | 10.69 | 6.67 | 4.03 | 2.22 | 3.75 | 5.97 | 7.36 | 0.14 |
五月 | 5.11 | 5.24 | 9.95 | 5.65 | 5.11 | 3.63 | 3.76 | 8.47 | 16.53 | 12.37 | 6.05 | 4.57 | 2.28 | 3.36 | 4.17 | 3.63 | 0.13 |
六月 | 5.28 | 6.25 | 8.61 | 4.17 | 4.44 | 3.19 | 4.17 | 10.14 | 18.47 | 13.19 | 4.72 | 4.03 | 3.75 | 2.92 | 2.36 | 3.75 | 0.56 |
七月 | 3.76 | 3.09 | 6.59 | 15.86 | 13.44 | 5.78 | 4.97 | 4.57 | 6.45 | 15.86 | 8.06 | 3.23 | 2.96 | 1.08 | 0.94 | 1.08 | 2.28 |
八月 | 6.72 | 8.20 | 14.78 | 11.56 | 5.51 | 4.84 | 3.90 | 5.11 | 8.87 | 6.85 | 5.38 | 4.44 | 2.69 | 2.42 | 2.15 | 3.90 | 2.69 |
九月 | 11.39 | 8.19 | 15.69 | 5.28 | 3.61 | 2.22 | 2.36 | 4.17 | 6.81 | 6.67 | 8.06 | 4.17 | 2.92 | 4.58 | 3.75 | 7.22 | 2.92 |
十月 | 8.06 | 8.20 | 13.31 | 8.06 | 2.69 | 2.02 | 2.28 | 6.18 | 8.87 | 8.74 | 4.57 | 4.97 | 4.97 | 4.03 | 5.78 | 5.24 | 2.02 |
十一月 | 8.33 | 9.17 | 8.75 | 5.42 | 2.92 | 2.22 | 1.39 | 6.25 | 11.11 | 10.00 | 6.11 | 3.47 | 4.31 | 3.75 | 5.97 | 7.22 | 3.61 |
十二月 | 13.84 | 11.83 | 15.32 | 4.97 | 2.55 | 1.75 | 1.34 | 2.55 | 7.26 | 5.38 | 4.44 | 2.96 | 2.96 | 2.96 | 8.06 | 10.48 | 1.34 |
春季 | 6.75 | 5.16 | 9.87 | 6.30 | 5.03 | 3.35 | 3.67 | 6.48 | 16.89 | 12.68 | 5.71 | 3.76 | 2.31 | 2.99 | 4.30 | 4.57 | 0.18 |
夏季 | 5.25 | 5.84 | 10.01 | 10.60 | 7.84 | 4.62 | 4.35 | 6.57 | 11.19 | 11.96 | 6.07 | 3.89 | 3.13 | 2.13 | 1.81 | 2.90 | 1.86 |
秋季 | 9.25 | 8.52 | 12.59 | 6.27 | 3.07 | 2.15 | 2.01 | 5.54 | 8.93 | 8.47 | 6.23 | 4.21 | 4.08 | 4.12 | 5.17 | 6.55 | 2.84 |
冬季 | 10.93 | 10.65 | 13.15 | 5.97 | 2.69 | 1.48 | 1.34 | 3.19 | 7.45 | 6.71 | 5.32 | 5.51 | 3.94 | 4.49 | 6.94 | 9.07 | 1.16 |
全年 | 8.03 | 7.52 | 11.39 | 7.29 | 4.67 | 2.91 | 2.85 | 5.46 | 11.14 | 9.98 | 5.83 | 4.34 | 3.36 | 3.42 | 4.54 | 5.75 | 1.51 |
图2.27 延安2018年各月及全年风向频率玫瑰图
2.2.5 土壤分布
延安土壤主要有黑垆土、黄绵土、红土、新积土、潮土等。土壤的分布趋势受纬度影响较大,表现为南北差异明显,东西差异甚微。(1)黑垆土:黄土高原地带性土壤,为本区分布较广的古老耕种土壤,共37.9万亩,占总土壤面积2.5%,多分布于南部黄土原面,北部川道二、三级阶地,梁峁分水鞍(崾崄)亦有零星分布。黑垆土以其深厚的腐殖质层而得名,厚40~80厘米,最厚1米以上,且由南向北递增,黑垆土腐殖质层有机质含量1.0%~1.5%,Ph值8以上。
(2)黄绵土:延安各县均有分布,共4321.34万亩,占总土壤面积78.9%。延安以北各县黄绵土占耕地面积90%以上。黄绵土疏松多孔,粉砂壤质,富含钙质,性质与母质近似,没有地带性土壤所具有的剖面特征。人们耕作培肥,植树种草,改变成土母质性质,形成表耕层和母质层。黄绵土抗冲性很弱,土壤侵蚀强烈。通过人工修筑梯田,种植养地作物,推广水平沟种植,减缓土壤侵蚀,保护熟化层,黄绵土有机质含量增加,养生能力增强。黄绵土通气好,透水性强,但保水性能差。含有微量元素钛、锰、锶、钡、锆、钒、铬、铅、锌、镍、铜、硼、钴、镓、铍等。据50厘米深度加权统计,含有效态硼0.232ppm、锌0.478ppm、铁3.014ppm、铜0.825ppm、锰4.448ppm。
(3)红土:黄土层剥蚀后,第四纪红色土和第三纪红粘土出露,被耕作利用或生长林草。全区有312.4万亩,占总耕地面积5.7%。红土通体为红棕色或浅红棕色,块状结构,致密少孔,具棕黑色胶膜,夹有石灰结核,没有剖面发育;红土质地中—粘土,耕期短,肥力低,宜种豆类作物。
(4)新积土:约占延安地区总土壤面积1.3%。分布在河流两岸河漫滩和低阶地。流水大小决定沉积携带物的粗细。在同一河流,上游较下游颗粒粗;在同一河段,距主流愈远沉积的颗粒愈细。新积土为幼年土壤类型,剖面中没有发生层,仅显沉积层次。
(5)潮土:分布在河流两岸一级阶地和低平沟滩地。地下水埋藏1~2米。在春、冬干旱季节,地下水下降,土壤发生氧化还原反应,可溶性物质溶解、移动积聚。潮土耕种历史悠久,耕层下有7~8厘米犁底层,氧化还原层距地表面60~70厘米以下,其母质层多为黄土冲积物。
(6)土壤侵蚀
土壤侵蚀现状分布见表2.2-7。安市的土壤侵蚀以水力侵蚀为主,风力侵蚀相对较小。由南至北土壤侵蚀程度增加,相对而言西南部的黄陵县、富县,中部的甘泉县以及东南部的黄龙县土壤侵蚀程度相对较轻,以微度、轻度侵蚀为主;中南部洛川县、东部宜川县、延长县、延川县以中度、强烈侵蚀为主,北部的子长县、安塞区、吴起县南北两侧以及宝塔区西部以极强烈、剧烈侵蚀为主。总体上看,延安市以中度水力侵蚀和微度水利侵蚀为主,两者合计为1.76万km2,占总面积的47.61%;其次是剧烈和轻度侵蚀,两者合计为1.17万km2,占总面积的37.41%;极强烈侵蚀面积为0.45万km2,占总面积的12.24%;剧烈侵蚀面积为0.32万km2,占总面积的8.64%。
表2.27 延安土壤侵蚀类型
序号 | 土壤侵蚀类型 | 面积(km2) | 比例(%) |
1 | 微度水力侵蚀 | 7920.14 | 21.38 |
2 | 轻度水力侵蚀 | 5435.04 | 14.67 |
3 | 中度水力侵蚀 | 9714.38 | 26.23 |
4 | 强烈度水力侵蚀 | 6236.14 | 16.84 |
5 | 极强烈度水力侵蚀 | 4532.07 | 12.24 |
6 | 剧烈度水力侵蚀 | 3199.23 | 8.64 |
总计 | 37037.00 | 100.00 |
2.2.6 生态环境
2.2.6.1 生态功能区划根据《陕西省生态功能区划》,延安市属黄土高原农牧生态区,陕西省生态功能区划图见附图7。
黄土高原农牧区是我国水土流失最为严峻的地区之一,该区年平均向黄河的输沙量7亿吨,占黄河三门峡以上输沙量的43.5%,尤以窟野河,佳县黄河沿岸,白于山地,洛河上游最严峻,强烈的水土流失给该地区社会、经济进展和自然生态平稳带来了极大阻碍,成为该区最要紧的生态环境咨询题。
按照区内自然环境特点和生态系统的要紧功能特点,划分出2个生态功能区。
(1)黄土丘陵沟壑水土流失操纵生态功能区
位于甘泉—云岩河一线以北,包括白于山南侧吴旗、安塞、志丹等以黄土梁、塬、 墹为主的清涧河、延河、洛河河源地区,以黄土梁峁丘陵沟壑地貌为主的甘泉、延安、 延长、延川、安塞和子长的东南部,该区梁峁起伏,沟壑发育,河网密度大,土壤结构疏松,梁峁坡面大部分已开垦为耕地,自然植被几乎破坏殆尽,沟壑以稀树灌木草丛为主,植被覆盖率低,人口压力大,加之该区多暴雨,水土流失极为严峻,属土壤腐蚀极敏锐-高度敏锐区。洛河,无定河,延河、窟野河,秃尾河等均在本区,水土流失严峻是该区的首要生态问题,该区的土壤保持对操纵和减少黄河的泥沙量具有极重要的作用。应以实施生态建设为主,要紧方向是操纵人口数量,提升人口素养,建设差不多农田,坡地退耕还林还草,开展中尺度流域综合治理,操纵水土流失。
(2)黄土塬梁沟壑旱作农业生态功能区
位于陕北黄土高原南部和中南部,包括洛川、黄陵、富县、黄龙、以及宝塔区南部、 宜川的西南部以黄土塬和残塬为主,沟壑纵横。塬面平坦,坡度在 5℃以下,土层深厚, 适合进展粮食作物和多种经济作物及果树,沟坡地带光热资源丰富,适合进展经济林果。 子午岭以黄土覆盖的低山丘陵为主,海拔1200-1600m,是黄土高原上少有的几处绿岛之一,保留相当数量的梢林和草灌。该区水热条件较好,作物两年三熟,一直是陕北黄土高原最重要的农业生产区,要紧种植小麦、玉米、油菜,近年来果树面积进展较快, 是陕西省要紧苹果生产区。子午岭,黄龙山是陕北地区森林集中分布的地区,以天然次生林为主,具极其重要的水源涵养和生物多样性保育功能。洛河的要紧支流葫芦河、仙姑河、沮水河,以及黄河支流仕望河、汾川河等均发源于此。该区的要紧生态咨询题是塬面土地利用过度,土壤质量下降,农业水资源紧缺;塬边、沟坡和现代沟谷重力腐蚀和流水腐蚀严峻,溯源腐蚀强烈。进展方向是以山、水、林、田、路综合治理为目标, 合理调整农业结构,进展各种防护林,固坡保塬。推广各种旱作农业有用技术,培肥力度,提升单产。林区的要紧生态咨询题是森林长期砍伐后面积急剧减少,成熟和过熟林比例大但质量差,生态效益低;林区开荒现象仍比较突出。进展方向大力实施天然林爱护工程,主动植树造林,提升林分质量,主动植树造林,扩大林地面积,发挥对周边地区的生态服务功能;利用丰富灌草资源进展养殖业,提升效益。
2.2.6.2 水土流失及自然灾害
(1)水土流失严峻
延安是黄河中游水土流失最为严峻的地区之一,水土流失面积2.88万km2, 占到水土流失地区总面积的78.4%。年平均土壤腐蚀模数9000t/ km2,年入黄泥沙2.58亿t。严峻的水土流失不仅是导致群众生活长期贫困的要紧缘故,而且也是制约经济、社会连续进展的重要因素。
(2)自然灾难频繁
延安市域脆弱的生态环境条件,加之长期不合理的开发利用所造成的破坏,使之成为各种自然灾难的多发地区。自然灾难要紧为洪涝、洪涝、冰雹等,其发生频率高、强度大、危害严峻。因本区属于洪涝半洪涝区,年均降水量490.5-663.3mm,地下水位深,作物生长水分供应不足,旱灾尤为频繁。每年洪涝最少1个月,最长7个月,且多发生在冬季和春季,对农作物生长危害严峻。区内的洪涝灾难多由暴雨造成,偶有长期连阴雨所致。据有关资料统计,近几十年来,洪涝灾难几乎每年都有发生,所造成的经济缺失越来越严峻。此外,冰雹、霜冻、病虫害等灾难的发生也造成了严峻的经济缺失。
2.2.6.3 空间划分及管制措施
按照《陕西省主体功能区规划(2010-2020)》及延安市不同地域的资源环境、承载能力和进展潜力情形,将延安市域划分为优化开发区域、重点开发区域、限制开发区域及禁止开发区域四大类型。通过管制区的划分,在不同区域实施不同的管制措施, 限制人类的开发活动范畴,专门是限制城镇的盲目进展,为生态环境和农业进展保留相
对稳固的区域。
(1)优化开发区域
优化开发区域要紧指经济开发密度较大、资源环境压力日益突出的地区。关于这类区域,要紧是通过产业结构调整,改变经济活动构成要素,或者调整产业布局,改变经济要素的空间排列组合方式,优化空间结构,加速区域经济进展,改善环境质量。
优化开发区域包括富县、黄陵两县,该地区随着能源化工产业深入进展,环境污染问题逐步凸显,今后应将提升经济增长质量和效益放在首位,重点推动产业结构优化升级,提升经济进展层次,优化和改善空间结构,制造良好的人居环境;着力提升工业化、都市化的质量和综合竞争能力,提升参与区域竞争层次。
(2)重点开发区域
重点进展区域属于区域经济中心或具有战略意义的区域,是指资源环境承载能力较强,目前经济开发密度不大,但已具备大规模开发条件的区域。它们是区域最具进展活力的区域,也是支撑区域经济整体抬升和崛起的骨干力量。这些地区既要承接国内经济发达地区和区内优化开发区域的产业转移,又要承接限制开发区域和禁止开发区域的人口转移,因此,要大力推进工业化和都市化进程,实现优先重点开发。
延安市重点开发区域包括宝塔区、甘泉县。这类区域,应集中财力和物理,重点投入,以保证其进展的活力;基础设施建设应优先保证;重要的或较大规模的公共服务设施、商业设施也要优先给予安排。对区内的传统产业,应进行必要的改造,提升环境标准,在改造中逐步完成产业升级。
(3)限制开发区域
要紧包括规划建设用地之外的差不多农田、自然保护区缓冲区、二级水源爱护区、 沙洲和滩涂、都市片区间的生态隔离绿地、地下文物埋藏区、蓄滞洪区、机场净空要求的限制建设范畴以及工程地质条件较差的三类用地。
延安境内要紧限制进展区:黄土高原丘陵沟壑水土流失防治区,其范畴包括子长、 安塞、志丹、吴起四县;沿黄黄土长梁沟壑水土保持片区,其范畴包括延川、宜川、延长四县。
该类地区以爱护为主,限制都市开发。其中二级水源保护区严格操纵建设规模,禁止建设任何对水体水质有污染的生产项目和设施;生态隔离绿地内严禁非农建设(高压线塔基、地下管线、通讯基站以及不宜在居民点、工矿区内配置的基础设施建设项目除外);蓄滞洪区内限制永久性项目建设,操纵蓄滞洪区人口增长,对居住在蓄滞洪区的居民,应视实际情形组织外迁或采取其他必要的安全爱护措施;机场60米端净空线和45米侧净空线范畴内的区域应严格限制建筑高度,严格操纵村镇建设的进展;地下文物埋藏区内禁止损害历史文物的一切建设活动,都市建设前需进行地下文物勘测。
(4)禁止开发区域
要紧包括市域范畴内具有重大自然和人文价值的场所与空间、区域性重大基础设施通道以及如进行建设可能对人民生命财产造成危害的地区。包括自然保护区的核心区、风景名胜区核心景区、森林公园、地表水源一级爱护区、饮用水地下水源一级爱护区、 要紧行洪通道及湖泊、等级以上航道和具有历史价值的水系河流、山体爱护区、地质灾难高、易发区、古遗址及重要墓葬爱护区、重点矿产采掘生态修复区等。
表2.2-8 延安市域禁止开发区域名目
自然爱护区类 |
面积 (km2) |
级别 | 位置 | 爱护对象 |
陕西省黄龙山褐马鸡自然保护区 | 817.53 | 省级 | 黄龙县 | 褐马鸡及生境 |
陕西黄龙山天然次生林 保护区 |
355.63 | 省级 | 黄龙县 | 金钞票豹、金雕、白鹤、黑鹤等 |
陕西延安柴松省级自然 保护区 |
176.40 | 省级 | 富县 | 金钞票豹、金雕、白鹤、黑鹤等 |
风景名胜区 | ||||
黄河壶口瀑布风景名胜区 | 100 | 国家级 | 宜川县 | |
黄帝陵风景名胜区 | 180 | 国家级 | 黄陵县 | |
森林公园 | ||||
劳山国家森林公园 | 19.33 | 国家级 | 甘泉县 | |
蟒头山国家森林公园 | 21.20 | 国家级 | 宜川县 | |
延安国家森林公园 | 54.47 | 国家级 | 宝塔区 | |
桥北森林公园 | 33.02 | 省级 | 富县 | |
黄龙山桥榆沟景区 | 32.00 | 省级 | 黄龙县 | |
黄龙山大岭景区 | 18.60 | 省级 | 黄龙县 | |
黄龙山虎沟门景区 | 26.30 | 省级 | 黄龙县 | |
地质公园 | ||||
陕西洛川黄土国家地质公园 | 5.9 | 国家级 | 洛川县 | |
陕西延川黄河蛇曲国家地质公园 | 170 | 国家级 | 延川县 | |
重要水源地 | ||||
秀延河城西水源地 | 1.11 | 子长县县城西1.5km | ||
玉窑水库水源地 | 15.82 | 宝塔区北65 km | ||
文安驿川河水源地 | 1.11 | 延川县城北1 km | ||
西河子沟水源地 | 2.04 | 延长县城北6 km | ||
烟雾沟水源地 | 0.86 | 延长县城东10 km | ||
高哨乡岳屯村水库水源地 | 0.56 | 甘泉县城西北12 km | ||
莲花池大申号水库水源地 | 1.28 | 富县县城西北4.3 km | ||
木头沟水库水源地 | 2.03 | 宜川县城西南2.5 km | ||
郑家河水库水源地 | 4.56 | 黄陵县城北33 km | ||
银河水库水源地 | 1.20 | 洛川县南8 km | ||
拓家河水库水源地 | 4.58 | 洛川县东34 km | ||
尧门水库水源地 | 0.17 | 黄龙县东7.5 km |
2.2.7 污染气象分析
WRF模拟得到的气象场文件将为CMAQ提供污染物扩散用的气象条件。图2.2-8为WRF模拟结果中第三层网格区域2018年1、4、7、10四个月份的平均风场和温度场分布图。由图可知,对于整个延安市,由于延安市及附近地区主要为山区地形,复杂的地形地势对大气传输过程产生较大的影响,使得延安市及周边地区的风场特征不是非常明显。在冬季,延安市城区风场主要以西北风为主,包括上风向的安塞县、志丹县等也都是西北风为主导风向,春秋季在延安市城区范围内主要以西、西北、西南风为主导风向,到了夏季则明显的偏南方向的风占比增大。春、秋、冬这三个季节中延安市各区县的主导风方向差异较大,相对来说夏季各区县的风场特征则较为一致。图2.2-8 WRF模拟2018年1、4、7、10四个月份的平均风场和温度场分布图
2.3 社会经济因素影响分析
2.3.1 经济发展状况及产业布局
(1)经济发展状况2017年延安市生产总值1266.39亿元,其中第一产业实现增加值119.88亿元,增长5.0%,占生产总值的比重为9.5%;第二产业实现增加值712.23亿元,占56.2%;第三产业实现增加值434.28亿元,占34.3%。2018年延安全年实现生产总值(GDP)1558.91亿元,按不变价计算,2018年延安市GDP较上一年增长9.1%。2008-2018年延安市的经济有增有降,总体趋于增长状态,其平均增长速度达到了8.29%。从经济总量来看,延安市生产总值从2008年的760.84亿元增长至2018年的1558.91亿元,增长了104.89%。2008-2018年延安市生产总值及增长速度见图2.3-1。
图2.3-1 2008-2018年延安市生产总值及增长速度
(注:数据来源于2018年延安市统计年鉴)
2018年,第一产业增加值138.07亿元,增长2.9%;第二产业增加值925.97亿元,增长9.8%;第三产业增加值494.88亿元,增长9.8%,三次产业构成为7.9:59.4:31.77。第二产业增加仍然占比最大,合理调整和优化产业结构,将有力地催进污染物排放总量控制,如第二产业比例的下降与第三产业比例的上升将对大气污染物起到较为明显的减排作用。从这个层面来说,延安的产业结构还需进一步调整。2008-2018年延安市产业结构比重见图2.3-2。
图2.3-2 2008-2018年延安市产业结构比重
图2.3-3为2018年各区县的产业结构比值,宝塔区、宜川县及黄龙区第三产业比重均已超过了50%。
图2.3-3 2018年延安市各区县三次产业结构比重
2008年至2018年,延安市工业总产值由11066027万元增加到16459236万元,规模以上工业总产值由10853369万元增加到15947986万元,除2009年有所降低外,其余均有所增加,总体呈增长趋势。2008-2018年延安市工业产值表见表2.3-1;2008年至2018年延安市工业主要产品见表2.3-2.
表2.3-1 延安市工业产值表
年份 | 总产值(万元) | 规模以上工业总产值(万元) |
2008 | 11066027 | 10853369 |
2009 | 9861574 | 9695023 |
2010 | 12639722 | 12273122 |
2011 | 15517348 | 15048598 |
2012 | 16992909 | 16467597 |
2013 | 16702914 | 16123226 |
2014 | 17694113 | 17085675 |
2015 | 13753595 | 13375470 |
2016 | 11255567 | 10955567 |
2017 | 13615361 | 13208798 |
2018 | 16459236 | 15947986 |
年份 | 原煤(万吨) |
原油 (万吨) |
延长 油田 (万吨) |
原油加工量(万吨) |
发电量 (万度) |
饮料 (千升) |
水泥 (万吨) |
砖 (万块) |
卷烟 (万吨) |
变压器(万千伏安) | 天然气(亿立方) |
2008 | 1416.88 | 1410.85 | 884.36 | 922.67 | 53676.98 | 1134.00 | 15.67 | / | 32.62 | 11.56 | / |
2009 | 2029.92 | 1514.06 | 886.02 | 964.65 | 58168.76 | 1139.00 | 12.05 | / | 34.28 | 7.71 | / |
2010 | 2559.93 | 1602.12 | 921.33 | 1023.27 | 48255.97 | 1170.00 | 9.40 | / | 34.20 | 6.03 | / |
2011 | 2917.86 | 1623.14 | 926.01 | 996.93 | 49966.48 | / | 69.87 | / | 33.30 | / | / |
2012 | 3403.95 | 1685.70 | 928.00 | 1061.78 | 75376.42 | / | 75.98 | 1877 | 34.80 | / | / |
2013 | 4114.28 | 1691.02 | 923.27 | 1018.92 | 73234.64 | 987.00 | 90.12 | 1755 | 37.00 | / | / |
2014 | 4345.99 | 1716.44 | 946.79 | 1016.07 | 71540.00 | 680.00 | 122.17 | 487 | 38.10 | / | / |
2015 | 4407.81 | 1675.15 | 936.85 | 1009.62 | 55982.00 | 720.00 | 124.36 | 325 | 39.70 | / | / |
2016 | 4381.47 | 1514.27 | 817.26 | 927.49 | 384555.00 | 105222.8 | 142.53 | 11206 | 36.90 | / | 33.72 |
2017 | 5015.15 | 1516.49 | 831.12 | 907.83 | 426053.00 | 3213.0 | 158.24 | 12537 | 35.08 | / | 39.49 |
2018 | 5112.09 | 1529.24 | 856.58 | 923.96 | 696321.23 | 987.00 | 84.34 | 14511 | 32.20 | / | 49.71 |
①农业布局
综合考虑地势和交通条件、资源分布特点及产业进展基础等因素,将全市划分为三个农业综合进展区,即北部粮薯草畜进展区、中部都市农业进展区、南部林果生猪进展区、东部沿黄红枣进展区。着力推进“十二大生产基地、八大加工中心、四大专业批发市场、若干个专业生产村镇”建设。其中,北部粮薯草畜进展区要紧包括吴起、志丹、安塞、子长、延川和延长的西部地区;中部都市农业进展区要紧包括宝塔、安塞和甘泉;南部林果生猪进展区要紧包括富县、黄陵、洛川、黄龙、宜川的西部地区;东部沿黄红枣进展区要紧包括延川、延长、宜川三县的沿黄地区。
②工业布局
以产业园(区)、产业集中进展区等作为要紧载体,重点建设八大能源化工产业集中区、五个县域工业园和三个特色产业园,实现工业向园区集中,推进工业集约化集群化进展。
③服务业规模化进展与布局
按照市域旅行资源分布和交通等条件,规划形成“一核两心四片,七轴放射拓展,多点联动进展”的空间进展格局。
2.3.2 社会与人口发展
延安市行政辖区范围,面积37030.4km2。延安市下辖2个区,1个地级市及10个县。根据延安统计资料,全市共有乡镇114个、村委会1689个。全市总面积达3.7万平方公里,截至2018年末全市户籍人口234.10万人,常住人口为225.94万;城镇人口为89.79万人,人口城镇化率38.35%,出生率10.5‰,死亡率6.20‰。全市实现生产总值1558.91亿元,按可比价计算(下同)比上年长9.1%。其中第一产业实现增加值138.07 亿元,增长2.9%;第二产业实现增加值925.97亿元,增长9.8% ; 第三产业实现增加值494.88亿元,增长9.8%,三次产业构成为8.9:59.4:31.7。按常住人口计算袁全年人均生产总值68940元,按不变价计算袁比上年增长8.9%。非公有制经济实现增加值456.82亿元,占生产总值比重为29.3%,较上年提高0.5个百分点。延安市全市人口构成见表2.3-3,2008-2018年延安市户籍人口及常住人口变化见图2.3-4,延安市人口分布见图2.3-5。随着社会的发展,人民生活水平的提高,将会带来城市建设、能源消耗、机动车保有量增长的需求,以及增加民用燃烧、餐饮、干洗等居民生活源的大气污染物排放。
表2.3-3 2018年末延安市人口及构成
指标 | 年末数(万人) | 比重% |
年末户籍人口 | 234.10 | / |
年末常住人口 | 225.94 | / |
其中:城镇 | 89.79 | 39.74 |
乡村 | 136.15 | 60.26 |
图2.3-4 2008-2018年延安市户籍人口及常住人口变化
图2.3-5 延安市人口分布图
2.3.3 工业
2018年全市工业实现增加值870.74亿元,按可比价计算比上年增长10.4%,其中:规模以上工业增加值854.38亿元(不含研发支出),增长10.4%。在规模以上工业中,石油工业增加值544.19亿元,增长13.3%;非油工业增加值310.19亿元,增长6.2%。主要工业产品产量“五升一降”;全年生产原煤5112.09万吨,比上年增长3.9%;原油1529.24万吨,增长0.8%;发电量69.63亿千瓦时,增长59.5%;开采天然气49.71亿立方米,增长25.9%;原油加工量923.96万吨,增长1.8%;卷烟32.2万箱,下降8.2%。
延安市规模以上工业产值2016年1125557万元,其中重工业10800527万元,轻工业455040万元;2017年13615361万元,其中重工业13147002万元,轻工业 468358万元;2018年15459236万元,其中重工业15998424万元,轻工业460812万元。
2.3.4 农业
全市农林牧渔及服务业完成产值241.12亿元,按可比价计算比上年增长2.9%,其中:农业产值201.39 亿元,增长2.9%;林业产值6.80 亿元,增长8.0%;牧业产值26.31亿元,增长1.9%;渔业产值0.69亿元,下降7.6%;服务业产值5.93亿元,增长3.5%;全市粮食播种面积212.74万亩,较上年下降0.14%;粮食总产量69.56万吨,同口径增长3.8%。蔬菜种植面积32.0万亩,增长5.6%;蔬菜产量108.17万吨,增长6.3%;全年苹果产量289.20万吨,下降10.5%;羊存栏56.55万只,下降0.2%,出栏28.25万只,下降2.0%;牛存出栏分别为5.97万头、2.42万头,分别下降0.9%和、0.3%;生猪存栏为36.84 万头,下降1.3%,出栏49.96万头,增长0.7%。
2.3.5 城市建设
2010年至2018年延安市土地利用现状见表2.3-2,土地利用现状图见图2.3-6至2.3-8。表2.3-4 延安市土地利用现状(km2)
名称 年份 |
2010年 | 2015年 | 2018年 |
耕地 | 5816.62 | 5532.49 | 5516.36 |
建设用地 | 278.55 | 211.79 | 211.78 |
林草用地 | 30969.10 | 31329.75 | 31328.73 |
水体 | 68.86 | 24.64 | 28.26 |
未利用地 | 6.88 | 41.34 | 54.98 |
合计 | 37140.01 | 37140.01 | 37140.11 |
图2.3-6 2010年延安土地利用现状
图2.3-7 2015年延安市土地利用现状
图2.3-8 2018年延安市土地利用现状
2.3.6 交通发展状况
伴随经济与人口的增长,本市机动车保有量也持续增加。2018年全市民用汽车保有量344866辆,摩托车的数量为19963辆,挂车的数量为2064辆。机动车快速发展引发的尾气污染给大气污染防治和环境空气质量持续改善提出了严峻的挑战。图2.3-9 机动车保有量年变化趋势
2.3.7 能源消耗
近几年,延安市的能耗总量总体呈现低速增长趋势,2016年全市能耗总量为704.43万吨标煤,2017年为727.00万吨标煤,2018年为769.65万吨标煤;如图2.3-10所示。图2.3-10 延安市能源消费总量变化(单位:万吨标煤)
根据延安市统计年鉴,2017年延安市工业原煤消耗1094.26万吨;2018年延安市工业原煤消耗1206.56万吨,2018年较2017年有所上升。如图2.3-11所示。
图2.3-11 延安市能源消费总量变化(单位:万吨)
2016年单位GDP能耗0.65吨标煤/万元,2017年延安市单位GDP能耗0.55吨标煤/万元,2018年延安市单位GDP能耗0.42吨标煤/万元。单位GDP的能耗在稳步下降中。
表2.3-5 延安市能源结构及单位GDP能耗
指标 | 2016 | 2017 | 2018 |
能源消费总量(万吨标煤) | 704.43 | 727.0 | 769.65 |
第一产业能源消费(万吨标煤) | 15.8 | 16.38 | 21.04 |
第二产业能源消费(万吨标煤) | 498.60 | 520.34 | 546.68 |
第三产业能源消费(万吨标煤) | 102.98 | 108.11 | 117.47 |
居民生活用能(万吨标煤) | 42.37 | 82.17 | 84.45 |
单位GDP能耗(吨标煤/万元) | 0.65 | 0.55 | 0.42 |
表2.3-6 延安市规模以上工业企业2018年能源消耗量
名称 | 2018年 |
原煤(吨) | 12530089 |
其他洗煤(吨) | 210030 |
焦炭(吨) | 20183 |
天然气(天万立方米) | 146054 |
原油(吨) | 13393962 |
汽油(吨) | 121532 |
柴油(吨) | 129291 |
燃料油(吨) | 226374 |
液化石油气(吨) | 1069 |
石脑油(吨) | 131970 |
润滑油(吨) | 462 |
其他石油制品(吨) | 26566 |
电力(万千万时) | 556715 |
煤矸石(用于燃料)(吨) | 2075232 |
2.3.8 农业化肥消耗
根据延安市2018年统计年鉴,延安市化肥施用量(实物量)2015年至2018年基本持平,具体为2015年41.86吨,2016年42.38吨,2017年41.96吨,2018年41.34吨;2015年至2018年延安市化肥使用量见表2.3-7。表2.3-7 2015年至2018年延安市化肥使用量(吨)
年份 | 2015 | 2016 | 2017 | 2018 |
化肥施用量(实物量) | 41.86 | 42.38 | 41.96 | 41.34 |
2.4 大气污染物排放状况
2.4.1 污染源清单编制依据及来源
本项目污染源来源于延安市环境生态局编制的《延安市精细化大气污染物排放清单研究报告》。2.4.1.1 编制依据
(1)《中华人民共和国环境保护法》
(2)《中华人民共和国大气污染防治法》
(3)《大气污染防治行动计划》(国发〔2013〕37 号)
(4)《大气污染防治目标责任书》(环办函〔2013〕979 号)
(5)《“十三五”生态环境保护规划》(国发〔2016〕65 号)
(6)大气细颗粒物一次源排放清单编制技术指南(试行)
(7)大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南(试行)
(8)大气氨源排放清单编制技术指南(试行)
(9)大气污染源优先控制分级技术指南(试行)
(10)关于大气污染物源排放清单编制技术指南体系的说明
(11)大气可吸入颗粒物一次源排放清单编制技术指南(试行)
(12)道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南(试行)
(13)非道路移动源大气污染物排放清单编制技术指南(试行)
(14)生物质燃烧源大气污染物排放清单编制技术指南(试行)
(15)扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南(试行)
(16)城市大气污染物排放清单编制技术手册2019
(17)VOCs环境统计工作手册
2.4.1.2 基准年及区域
本项目范围包括延安市的2个市辖区(安塞区、宝塔区)、一个县级市(子长市)、10个县(吴起县、志丹县、甘泉县、富县、黄陵县、延川县、延长县、宜川县、洛川县、黄龙县)。基准年为2018年。
图 2.41 延安市行政区域划分图
2.4.1.3 技术路线
根据环保部颁布的8项清单编制试行技术指南,对清单污染源分级分类(分为固定燃烧源、工艺过程源、移动源、扬尘源、溶剂使用源、农业源等十类),以2018年为基准年,充分收集延安市现有的数据及污染源普查数据、排污申报、环境统计等排放统计数据,与相关部门合作,对各种污染源数据进行收集与校验,最大限度获得延安市基于时空分布特征和控制技术水平的全面、翔实的污染物排放信息。确定排放因子,建立排放清单:对大气污染来源进行解析,了解延安市各区域各类污染源的贡献率;充分分析大气污染排放特征及污染排放控制潜力;集合数值模拟,详细表征研究区域SO2、NOx、VOCS、PM10、PM2.5的时空分布规律,定量解析延安市大气污染成因,确定主要污染贡献源及各类污染源的污染分担率。根据上述研究成果提供延安市延安市大气污染控制策略和建议,本项目后续将建立排放清单更新机制,为制定分阶段大气污染控制方案,实现延安市空气质量持续改善和按期达标提供技术支撑。本项目采用的技术路线如图2.4-2所示。
图 2.42大气污染源清单编制技术路线
2.4.1.4 大气污染源识别与分类
根据已发布的技术指南要求,结合延安市大气污染排放实际,确定了延安市大气污染源排放清单涉及的主要排放源分类。
(1)化石燃料固定燃烧源
固定燃烧源包括电力、供热、工业和民用四大类。
(2)工艺过程源
工艺过程源包括石油开采、天然气开采、砂石开采等采矿业;原油加工、原油炼制、燃气生产、化工、医药、农药行业;焦化;水泥、砖瓦窑、石膏等建材和非金属制品业;玻璃;铸造;造纸、塑料、家具、纺织服装等轻工行业;危险废物处置、废水处理、固废处理;金属制品、金属加工机械制造业;食品;有色金属、其他等。
(3)移动源
移动源包括:道路机动车、非道路移动机械、其它非道路移动源(船舶、飞机等)。
(4)溶剂使用源
溶剂使用源包括:表面涂层、表面喷漆、印刷印染、清洗等。
(5)农业源
农业源包括:畜禽养殖、施用氮肥、人体粪便、固氮植物及土壤本底。
(6)扬尘源
城市扬尘排放源包括:施工扬尘源、道路扬尘源和堆场扬尘源三大类。
(7)生物质燃烧源
生物质燃烧源包括生物质燃料和生物质开放燃烧。
(8)储存运输源
储存运输源包括:储油库、加油站、油罐车。
(9)废弃物处理源
废弃物处理源包括:污水处理、固体废弃物处理排放源。
(10)其他污染源
其他污染源包括餐饮油烟等。
2.4.1.5 基础数据的收集内容及方式
(1)固定燃烧源
①电力、热力及燃气生产和供应业
电力、热力及燃气生产和供应业按照点源方式获取逐个排污设施活动水平数据。调查内容包括:企业经纬度具体位置,燃料类型、锅炉类型、燃料消耗量、污染控制设施类型、生产负荷等;燃煤锅炉还需获取燃煤的灰分和硫分。对于安装了烟气排放连续监测系统的排污设施还获取了每个烟道监测断面的监测数据。
电力部门以机组为单位获取活动水平数据,具体包括机组容量、发电机组运行时间、脱硫设施运行时间和在线监测数据等。
热力生产和供应部门以锅炉为单位获取活动水平数据,具体包括锅炉容量、锅炉运行时间、脱硫设施运行时间和在线监测浓度数据等。
②采矿业和制造业
活动水平数据调查囊括了采矿业和制造业所属各类行业,按照点源和面源分别处理。每小时35蒸吨及以上工业锅炉按照点源处理,每小时10蒸吨及以下工业锅炉按照面源处理,介于两者之间的根据当地实际情况酌情按照点源或面源计算。
点源是逐个排污设施调查收集活动水平信息。需获取的数据包括单位经纬度、燃料类型、锅炉类型、燃料消耗量、污染控制设施类型、生产负荷时间变化等,燃煤锅炉还获取了燃煤灰分和硫份。对于安装了烟气排放连续监测系统的排污设施,还获取了在线监测数据。
面源按照最小行政单位收集活动水平信息。获取的信息包括行政区名称、区划代码和分行业燃料消耗量等。
电力、热力及燃气生产和供应业和采矿业和制造业活动水平获取方式为:基础数据的调查和收集与环境统计体系结合,从总量核查、环境统计和污染源普查、在线数据获取有关信息,并开展了实地调查补充。
③民用源
民用源按照面源处理,调查收集到延安市村镇,从当地能源统计获取民用部门分能源品种能源消耗量。调查农村炊事和取暖燃料类型及消耗量,获取渠道等信息。重点关注民用散煤。
民用源活动水平获取采取统计调研和实际调查并重的原则。在宏观统计数据约束下,通过实地调研补充缺失的活动水平数据。
(2)工艺过程源
工艺过程源调查内容主要包括企业经纬度具体位置,主要产品产量、行业类别、生产工艺、原辅材料消耗量、燃料类型、锅炉类型、燃料消耗量、污染控制设施类型、污染物去除效率及生产负荷等活动水平信息。燃煤锅炉还调查了燃煤灰分和硫分。对于安装了烟气连续监测系统的排污设施,获取了每个烟道监测断面的在线监测数据。
对于企业中含有炉窑调查内容还要包括炉窑名称及用途、原辅材料用量、燃料类型及用量、产品产量等活动水平信息。
工艺过程源采用总量核查、环境统计和污染源普查、现场调查等方式收集基础数据。
(3)移动源
①机动车调查内容包括不同排放标准的分车型的机动车保有量,所属地、不同车型的年均行驶里程,主要机动车道路分车型的交通量等。
②船舶调查内容主要包括运河运输、渔业用船等。
③飞机调查内容主要包括飞机类型、班次、路线等信息。
④铁路内燃机调查的内容包括客货周转量。
⑤非道路机械包括建筑和市政工程机械、公路工程机械、港作机械、农业机械、农业运输车、企业机械、林业机械、园林机械、机场机械等。调查的内容主要为企业名称、经纬度、车辆类型、保有量、额定功率、负载因子、年使用时间、年燃油消耗量、燃油含硫率、购置时间等。
移动源活动水平数据按照面源方式获取。机动车分车型保有量、不同排放控制阶段车辆、年均行驶里程从公安交警大队获得的;非道路移动机械相关信息通过相关部门(公路交通局、港务局、建设局、城管局、林业局、农业局、园林局、交通局)获取,并通过《中国工程机械工业年鉴》、《中国统计年鉴》、《中国农业机械工业年鉴》数据进行校核。
(4)溶剂使用源
溶剂使用源调查内容溶剂种类、使用量、处理工艺及效率等内容。
汽修业调查内容:企业名称、经纬度具体位置、有机溶剂年使用量、烘房面积(包括单烘和喷烘两用)、废气收集及处置方式等信息。
溶剂使用源采用点面相结合的方式统计,印刷印染、汽车喷涂、家具涂层和胶黏剂使用采用环统数据与统计年鉴数据相结合,其他行业采用统计年鉴数据或部门调研数据。
(5)农业源
农业源包括:氮肥施用、畜禽养殖、秸秆燃烧、土壤本底、固氮植物等。调查内容:氮肥施用量(氮肥施用);不同管理阶段和粪便形态含有的总铵态氮量(畜禽养殖)。土壤本体情况及植物调查。
农业源按照统计年鉴获取相关基础数据。
(6)扬尘源
①道路扬尘调查内容主要包括:道路类型、长度、洒水次数、清扫方式等内容。
②施工扬尘调查内容主要包括:工程名称、经纬度地理位置、施工类型、占地面积、建筑面积、施工阶段、控制措施、施工活跃月等内容。
③堆场扬尘调查内容主要包括:堆场名称,详细地址及经纬度地理位置、物料名称、含水率、累计装卸量,物料装卸次数,堆料表面积,堆料高度,控制措施等内容。
④土壤扬尘调查内容主要包括:土壤类型、面积、裸露程度、植物种类等内容。
活动水平及主要获取途径:道路扬尘(按面源方式)、施工扬尘(点源方式)、堆场扬尘(点源方式)、土壤扬尘(按面源方式)。
道路扬尘源从交通局获取道路类型等资料;非道路车辆或器械信息通过相关管理部门获取。
施工活动水平数据由延安市建设局提供。
堆场活动水平信息由建设设局和环保局提供。
土壤扬尘活动水平数据主要采用中国科学院LUCC遥感数据获取,气象数据通过当地的气象部门获取。
(7)生物质燃烧源
生物质锅炉调查内容锅炉经纬度、所用生物质燃料类型、年生物燃料消耗量等;户用生物质炉具调查内容:秸秆、薪柴等非商品能源消耗量;秸秆露天焚烧调查内容:农作物产量、秸秆露天焚烧比例。
工业中的生物质锅炉和炉灶在工业源调查中进行统计;户用生物质炉灶通过实际调查获取。农作物产量数据从当地农业部门统计资料获取,秸秆露天焚烧比例通过调研获取。
(8)储存运输源
调查内容:单位名称、储存油品种类及数量、其中加油站中还包括一次、二次回收情况及采用的后处理装置等内容。
活动水平及主要获取途径:商务部门或各大石油公司,调研储油库、加油站。
(9)废弃物处理源
调查内容:企业名称、详细地址及经纬度、处理量、处理方式等内容。活动水平数据主要来源于2018年环境统计及延安市城管局。
(11)其他排放源
餐饮业调查内容:企业名称、经纬度具体位置、营业面积、灶眼数、年食用油消耗量、油烟处置方式及效果。
通过市场监管局获取相关基础数据。
2.4.1.6目标污染物的选定
根据延安市大气污染的特征,并结合国内外关于排放源清单较为权威的研究情况,本次调查建立的延安市大气污染源排放清单中目标污染物的选定包括:SO2、NOx、VOCs、CO、PM10、PM2.5、NH3、BC 和OC共9项污染因子。
2.4.2 污染源清单
本项目根据《延安市精细化大气污染物排放清单研究报告》的数据,编制了延安市2018年大气污染物源排放清单。具体分类见表2.4-1。表2.4-1 污染源排放清单源强
序号 | 类别 | 名称 |
1 | 化石燃料固定燃烧源 | 电力 |
供热 | ||
工业锅炉 | ||
民用锅炉 | ||
民用燃料 | ||
2 | 工艺过程源 | 玻璃 |
水泥 | ||
石油化工 | ||
焦化 | ||
钢铁 | ||
其他工业 | ||
3 | 移动源 | 道路移动源 |
非道路移动源 | ||
4 | 溶剂使用源 | 工业涂装 |
建筑涂料 | ||
汽修 | ||
印刷印染 | ||
农药使用 | ||
其他溶剂点源 | ||
其他溶剂面源 | ||
5 | 农业源 | 畜禽养殖点源 |
畜禽养殖面源 | ||
氮肥施用 | ||
土壤本底 | ||
固氮植物 | ||
秸秆堆肥 | ||
人体粪便 | ||
6 | 扬尘源 | 土壤扬尘 |
道路扬尘 | ||
施工扬尘 | ||
堆场扬尘 | ||
7 | 生物质燃烧源 | 工业生物质锅炉 |
生物质炉灶 | ||
生物质开放燃烧 | ||
9 | 储存运输源 | 加油站 |
油气储运 | ||
油气储存 | ||
10 | 废弃物处理源 | 固废处理 |
废水处理 | ||
烟气脱硝 | ||
11 | 其他污染源 | 餐饮 |
图2.4-3为延安市各主要大气污染物源的分担率,扬尘源是PM10的主要来源,占68.80%,其次为工艺过程源和民用燃烧源,分别占23.72%和3.70%。扬尘源是PM2.5的主要来源,占52.27%,其次是工艺过程源和民用燃烧源,分别占26.56%和10.02%。SO2的首要来源是民用燃烧源,占54.11%,其次是工业锅炉和工艺过程源,分别占15.65%%和10.33%。NOx的来源较高依次为民用燃烧源、道路移动源和非道路移动源和,分别占25.02%、23.25和23.20%。工艺过程源是VOCs的主要贡献源,占61.00%,其次为溶剂使用源和储存运输源,分别占21.89%和3.77%。NH3主要贡献源为农业源,分担率为96.12%,废弃物处理源分担率为2.73%。民用燃烧源、工业锅炉源和生物质燃烧源是CO的较高污染源,分别占48.11%、19.45%和17.83%。
图2.4-3 延安市主要大气污染物排放源分担率
表2.4-2 延安市各类污染源排放情况(t/a)
源类型 | SO2 | NOx | PM10 | PM2.5 | CO | VOCs | NH3 | BC | OC |
电力 | 1128.8 | 2365.5 | 737.7 | 437.7 | 5376.8 | 106.9 | 0 | 1.8 | 0 |
热力 | 944.8 | 1372.4 | 293.5 | 179.9 | 2712.2 | 60.9 | 0 | 0.4 | 0 |
工业锅炉 | 3433.6 | 6510.3 | 496.7 | 289.9 | 9399.9 | 2175.6 | 0 | 27.7 | 5.2 |
民用燃料 | 6053.8 | 2376 | 5734.4 | 4119.9 | 112653.2 | 3352.5 | 0 | 1495.1 | 1676.7 |
工艺过程源 | 1404.3 | 2373.2 | 33556.4 | 10532.5 | 9650.8 | 48304.8 | 2.5 | 393.1 | 387.2 |
道路移动源 | 13.5 | 6681.6 | 181.5 | 158.7 | 6455.4 | 1169.8 | 148.5 | 82.0 | 24.9 |
非道路移动源 | 111.6 | 6697.3 | 401.6 | 386.1 | 2213.2 | 591.5 | 0 | 216.0 | 69.4 |
溶剂使用源 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 17335.9 | 0 | 0 | 0 |
农业源 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30692.7 | 0 | 0 |
扬尘源 | 0 | 0 | 97314.7 | 20724.2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
生物质燃烧源 | 509.6 | 427.7 | 2828.2 | 2659.5 | 32212.6 | 2795.8 | 215.8 | 357.7 | 1539.2 |
储存运输源 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2984.3 | 0 | 0 | 0 |
废弃物处理源 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 165.4 | 872.1 | 0 | 0 |
其他排放源 | 0 | 0 | 200.0 | 160.0 | 0 | 140.0 | 0 | 3.2 | 112.0 |
汇总 | 13600.1 | 28804.0 | 141444.7 | 39648.3 | 180674.2 | 79183.6 | 31931.6 | 2577.1 | 3814.5 |
源类型 | SO2 | NOx | PM10 | PM2.5 | CO | VOCs | NH3 | BC | OC |
电力 | 8.30% | 8.21% | 0.52% | 1.10% | 2.98% | 0.14% | 0.00% | 0.07% | 0.00% |
热力 | 6.95% | 4.76% | 0.21% | 0.45% | 1.50% | 0.08% | 0.00% | 0.02% | 0.00% |
工业锅炉 | 15.65% | 5.83% | 0.49% | 1.10% | 19.45% | 1.75% | 0.00% | 3.22% | 0.04% |
民用燃烧 | 54.11% | 25.02% | 3.70% | 10.02% | 48.11% | 5.24% | 0.00% | 55.87% | 44.06% |
工艺过程源 | 10.33% | 8.24% | 23.72% | 26.56% | 5.34% | 61.00% | 0.01% | 15.25% | 10.15% |
道路移动源 | 0.10% | 23.20% | 0.13% | 0.28% | 3.57% | 1.48% | 0.47% | 3.18% | 0.65% |
非道路移动源 | 0.82% | 23.25% | 0.28% | 0.97% | 1.22% | 0.75% | 0.00% | 8.38% | 1.82% |
溶剂使用源 | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 21.89% | 0.00% | 0.00% | 0.00% |
农业源 | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 96.12% | 0.00% | 0.00% |
扬尘源 | 0.00% | 0.00% | 68.80% | 52.27% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% |
生物质燃烧源 | 3.75% | 1.48% | 2.00% | 6.71% | 17.83% | 3.53% | 0.68% | 13.88% | 40.35% |
储存运输源 | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 3.77% | 0.00% | 0.00% | 0.00% |
废弃物处理源 | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.00% | 0.21% | 2.73% | 0.00% | 0.00% |
其他排放源 | 0.00% | 0.00% | 0.14% | 0.40% | 0.00% | 0.18% | 0.00% | 0.12% | 2.94% |
延安市火力发电、热电联产、其他电力生产等企业共计12家。除风电、水电、光伏发电外,火力发电、热电联产各类机组41台,总装机容量达3818MW,全年累计发电量39.7亿千瓦时,供热142万吉焦,煤炭消耗量150万吨,煤矸石消耗量246万吨,天然气消耗1.17亿m3,其他煤气消耗量384.2万m3。
据核算,延安市2018年电力生产排放的SO2为1128.8t/a,NOx为2365.5t/a,CO为5376.8t/a,VOC为106.9t/a,PM10为737.7t/a,PM2.5为437.7t/a,BC为1.8t/a;具体见表2.4-4。
表2.4-4 延安市电力排放清单(单位:t/a)
名称 | SO2 | NOx | CO | VOCs | PM10 | PM2.5 | BC |
煤矸石 | 458.6 | 939.2 | 4919.5 | 98.4 | 191.4 | 154.9 | 1.3 |
其它煤气 | 0.0 | 5.2 | 5.0 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.0 |
天然气 | 0.0 | 480.8 | 152.4 | 2.3 | 3.5 | 3.5 | 0.0 |
原煤 | 670.2 | 940.4 | 299.9 | 6.0 | 542.7 | 279.2 | 0.6 |
总计 | 1128.8 | 2365.5 | 5376.8 | 106.9 | 737.7 | 437.7 | 1.8 |
延安市热力生产企业25家,锅炉137台,容量共计2481蒸吨,燃煤消耗量27.8万吨,天然气耗量3030万立方米。
据核算,延安市2018年电力生产排放的,详见表2.4-5。SO2为944.8t/a,NOx为1372.4t/a,CO为2712.2t/a,VOC为60.9t/a,PM10为293.5t/a,PM2.5为179.9t/a,BC为0.4t/a。
表 2.45 延安市热力排放清单(单位:t/a)
名称 | SO2 | NOx | CO | VOCs | PM10 | PM2.5 | BC |
天然气 | 0 | 71.3 | 22.6 | 0.3 | 0.5 | 0.5 | 0 |
燃煤 | 944.8 | 1301.1 | 2689.6 | 60.6 | 293 | 179.4 | 0.4 |
总计 | 944.8 | 1372.4 | 2712.2 | 60.9 | 293.5 | 179.9 | 0.4 |
根据《延安市精细化大气污染物排放清单研究报告》,延安市水泥行业仅有粉磨站3家,燃煤消耗量共计184.8吨;焦化企业1家,工业锅炉3台,锅炉年煤炭消耗量38.64万吨;石油化工行业大型石油炼制企业3家,煤炭消耗量34.95万吨,天然气1.4亿m3,燃料油消耗1.58万t,用于燃烧的工业废料消耗11万t,炼厂干气4513万m3;医药制造企业两家,工业锅炉2台,燃煤消耗量0.18万t;其他工业共计1089家,工业锅炉277台,加热炉59台,除非加热炉的窑炉外,合计煤炭消耗量累计58.0万t,天然气消耗量3994万m3,原油2.25万t。据核算,延安市2018年工业锅炉固定源排放的SO2为3433.6t/a,NOx为6510.3t/a,CO为9399.9t/a,VOC为2175.6t/a,PM10为496.7t/a,PM2.5为289.9t/a,BC为27.7t/a,OC为5.2t/a。
工业锅炉各类燃料中以燃煤源排放为主,燃煤排放SO2、NOx、PM10、PM2.5、VOC分别占93.4%、84.0%、89.0%、95.1%、97.2%。工业锅炉分布图见2.4-4。
图2.4-4 工业锅炉空间分布(含部分加热炉)
2.4.2.4 工艺过程源污染物排放
延安市2018年工艺过程源SO2、NOx、CO、VOC、NH3、PM10、PM2.5、BC、OC的排放量分别为1404.33t/a、2373.2t/a、9650.77t/a、48304.81t/a、2.52t/a、33556.37t/a、10532.47t/a、393.06t/a和387.16t/a,具体情况见表2.4-6。
根据本项目收集资料,共计收集有效企业信息水泥企业3家,玻璃企业1家(已停产),焦化企业1家,石化企业3家,各类化工企业24家,医药制造企业2家,除电力热力行外,收集信息中停产及不涉气企业348家,工艺过程源计算纳入企业743家。
表 2.4-6 延安市工艺过程源排放清单(单位:t/a)
行业分类 | SO2 | NOx | CO | VOC | NH3 | PM10 | PM2.5 | BC | OC |
水泥 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 2053.55 | 1034.60 | 0.00 | 0.00 |
石油化工 | 0.06 | 0.10 | 0.09 | 4074.25 | 0.00 | 0.49 | 0.29 | 0.09 | 0.10 |
焦化 | 289.72 | 2280.23 | 2146.10 | 1868.71 | 0.00 | 1041.70 | 627.20 | 188.64 | 219.88 |
钢铁 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
其他工业 | 1114.54 | 92.88 | 7504.58 | 42361.85 | 2.52 | 30460.63 | 8870.38 | 204.33 | 167.18 |
非金属矿物制品业 | 1114.54 | 92.88 | 7504.58 | 267.38 | 0.00 | 2208.02 | 1057.02 | 204.33 | 167.18 |
煤炭开采和洗选业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 24598.97 | 4919.79 | 0.00 | 0.00 |
石油和天然气开采业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 41157.56 | 0.00 | 3392.61 | 2827.08 | 0.00 | 0.00 |
金属制品业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 149.12 | 25.28 | 0.00 | 0.00 |
专用设备制造业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 66.09 | 17.94 | 0.00 | 0.00 |
非金属矿采选业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 37.07 | 14.83 | 0.00 | 0.00 |
烟草制品业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.19 | 0.00 | 8.24 | 8.24 | 0.00 | 0.00 |
通用设备制造业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.34 | 0.13 | 0.00 | 0.00 |
其他制造业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.07 | 0.02 | 0.00 | 0.00 |
农副食品加工业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.52 | 0.00 | 0.07 | 0.04 | 0.00 | 0.00 |
家具制造业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 1.79 | 0.00 | 0.03 | 0.01 | 0.00 | 0.00 |
金属制品、机械和设备修理业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.01 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
黑色金属冶炼和压延加工业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
燃气生产和供应业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 762.75 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
橡胶和塑料制品业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 61.09 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
食品制造业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 54.33 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
酒、饮料和精制茶制造业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 33.89 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
医药制造业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 20.25 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
木材加工和木、竹、藤、棕、草制品业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 1.32 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
纺织业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.56 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
纺织服装、服饰业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.22 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
农、林、牧、渔专业及辅助性活动 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.02 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
化学原料和化学制品制造业 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 2.52 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
合计 | 1404.33 | 2373.2 | 9650.77 | 48304.81 | 2.52 | 33556.37 | 10532.47 | 393.06 | 387.16 |
PM10和PM2.5排放量最大的行业是煤炭开采和洗选业,贡献率分别为73.3%和46.7%,主要来自煤炭的开采及洗选等,这些工业企业属于粉尘产生量的企业,露天开采等作业PM10和PM2.5排放量较大。其次是石油天然气开采、非金属矿物制品及水泥行业。
工艺过程源VOCs主要排放行业是石油和天然气开采业、石油化工、焦化等行业,其中石油和天然气开采业贡献率最大,为85.2%;依据源清单编制手册系数,原油生产VOCs排放因子较高,具有较高的不确定性,石油化工行业贡献率为8.4%。
图2.4-5 延安市工艺过程源行业分布特征
2.4.2.5 民用燃烧源污染物排放
延安13个县区共计民用锅炉2474台,其中燃煤锅炉1104台,燃油锅炉27台,燃气锅炉1342台,其他燃料锅炉1台。
民用炉灶采用2017年延安市统计数据,分城市居民、农村居民计算,根据统计数据,延安市城市居民家庭天然气共计消耗7334万m3,液化石油气13t;各县域城镇家庭天然气消耗5314.33万m3,液化石油气消耗1639t;全市餐饮服务点6500余个,农村常住居民36.17万户。结合延安市实际调查情况核算,延安市2018年民用燃烧源排放的SO2为0.61万t,NOx为0.24万t,CO为11.26万t,VOC为0.33万t,PM10为0.54万t,PM2.5为0.41万t,BC为0.15万t,OC为0.17万t。
表 2.4-7 延安市民用燃烧源排放清单(单位:t/a)
名称 | SO2 | NOx | CO | VOC | PM10 | PM2.5 | BC | OC |
柴油 | 1.4 | 0 | 0.4 | 0 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | 0 |
焦炭 | 0.6 | 0.3 | 1.8 | 0.5 | 0 | 0 | 0 | 0 |
煤气 | 0 | 15.3 | 29.6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
煤油 | 0 | 0.1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
其它气体燃料 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
天然气 | 0 | 557 | 496 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
液化石油气 | 0 | 1.5 | 0.7 | 0 | 0.3 | 0.3 | 0 | 0.1 |
液化天然气 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
原油 | 0 | 1.4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
燃煤 | 6051.8 | 1800.4 | 112124.7 | 3351.9 | 5433.8 | 4119.3 | 1495 | 1676.7 |
总计 | 6053.8 | 2376 | 112653.2 | 3352.5 | 5434.3 | 4119.9 | 1495.1 | 1676.8 |
(1)道路移动源
延安市2018年大气污染物SO2、NOx、CO、PM10、PM2.5、VOCs、NH3、BC、OC年排放总量分别为13.51t、6681.62 t、7237.64 t、181.52 t、158.72 t、1169.85 t、148.48 t、82.04 t、24.89 t。
PM10、PM2.5主要来源于载货重型和载货轻型,上述车型的排放量约占全市机动车排放总量的40.91%和29.56%。SO2主要来源于载客小型和载货重型,分别占排放总量的65.17%、15.53%。NOx主要来自载货重型和载货轻型,上述车型的排放量约占全市机动车排放总量的43.84%和30.06%。CO主要来自载客小型、载货轻型和载货重型,分别占排放总量的45.03%、15.44%和15.43%。VOCs主要组分是没有完全燃烧的碳氢化合物,主要来自载客小型、载货轻型和载货重型,分别占排放总量的48.44%、17.44%和11.01%。
从上面分析可得,载客小型是SO2、CO和VOCs的主要贡献源,载货重型和载货轻型是PM10、PM2.5、NOx的主要贡献源。
表 2.4-8 2018年延安市机动车大气污染物排放总量(t/a)
车型 | SO2 | NOx | CO | PM10 | PM2.5 | VOCs | NH3 | BC | OC |
出租车 | 0.58 | 56.03 | 686.26 | 0.59 | 0.58 | 85.24 | 7.50 | 0.00 | 0.00 |
公交车 | 0.14 | 279.28 | 143.60 | 9.15 | 7.87 | 9.83 | 0.59 | 4.53 | 1.43 |
载客大型 | 0.30 | 738.97 | 407.78 | 16.00 | 14.23 | 57.73 | 1.33 | 7.63 | 2.76 |
载客中型 | 0.13 | 55.34 | 74.37 | 1.93 | 1.69 | 13.62 | 0.70 | 0.90 | 0.33 |
载客小型 | 8.81 | 411.99 | 2906.87 | 17.92 | 16.23 | 566.67 | 112.24 | 2.71 | 1.48 |
载客微型 | 0.10 | 7.53 | 57.27 | 0.25 | 0.23 | 10.23 | 1.24 | 0.02 | 0.02 |
载货重型 | 2.10 | 2929.37 | 996.09 | 74.27 | 66.64 | 128.79 | 8.92 | 38.46 | 10.62 |
载货中型 | 0.13 | 151.23 | 48.38 | 3.72 | 3.31 | 7.31 | 0.54 | 1.95 | 0.59 |
载货轻型 | 1.12 | 2008.34 | 996.79 | 53.65 | 46.56 | 204.03 | 13.38 | 24.83 | 7.44 |
载货微型 | 0.00 | 0.56 | 4.76 | 0.01 | 0.00 | 0.55 | 0.01 | 0.00 | 0.00 |
三轮汽车 | 0.10 | 22.57 | 36.31 | 2.92 | 0.87 | 10.85 | 1.19 | 0.89 | 0.18 |
低速汽车 | 0.01 | 10.63 | 12.45 | 0.89 | 0.29 | 6.39 | 0.15 | 0.12 | 0.05 |
普通摩托 | 0.00 | 9.73 | 83.82 | 0.22 | 0.22 | 67.64 | 0.70 | 0.00 | 0.00 |
轻便摩托 | 0.00 | 0.06 | 0.60 | 0.00 | 0.00 | 0.97 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
汇总 | 13.51 | 6681.62 | 6455.36 | 181.52 | 158.72 | 1169.85 | 148.48 | 82.04 | 24.89 |
2018年延安市非道路移动源中各污染物排放总量分别为SO2:111.64 t,NOx:6697.26 t,CO:2213.20 t,PM10:401.62 t,PM2.5:386.07 t,BC:216.03 t,OC:69.37 t,VOCs:591.54 t,详见表2.4-9。
表2.4-9 延安市非道路移动源排放清单(单位:t/a)
分类 | SO2 | NOx | CO | PM10 | PM2.5 | BC | OC | VOCs |
飞机 | 5.11 | 60.27 | 33.82 | 2.00 | 1.96 | 1.11 | 0.37 | 9.92 |
船舶 | 1.05 | 71.30 | 11.86 | 3.56 | 3.24 | 0.45 | 0.61 | 9.27 |
铁路内燃机车 | 53.68 | 4274.07 | 635.78 | 158.75 | 152.74 | 84.37 | 27.74 | 234.01 |
农业机械 | 33.83 | 1449.87 | 1256.55 | 183.65 | 174.47 | 99.56 | 31.41 | 251.31 |
工程机械 | 2.35 | 110.06 | 35.98 | 7.02 | 7.02 | 3.99 | 1.21 | 11.38 |
企业机械 | 15.62 | 731.69 | 239.21 | 46.64 | 46.64 | 26.55 | 8.03 | 75.65 |
合计 | 111.64 | 6697.26 | 2213.20 | 401.62 | 386.07 | 216.03 | 69.37 | 591.54 |
延安市溶剂使用源包括汽修企业、市政涂料、道路沥青、农药使用、干洗店等排放源。通过估算,2018年延安市溶剂使用源VOCs排放量为17335.9 t。表面涂层的排放贡献最大,VOCs的贡献率为49.67%;其次是其他溶剂使用源,VOCs的贡献率为48.07%。各类溶剂使用源排放见表2.4-10。
表 2.4-10 延安市溶剂使用源排放清单分类统计(单位:t/a)
溶剂使用源 | VOCs | |
排放量 | 贡献率 | |
工业涂装 | 9.5 | 0.05% |
建筑涂料 | 8341.7 | 48.12% |
汽修 | 263.9 | 1.52% |
农药使用 | 392.5 | 2.26% |
其他溶剂使用源 | 8328.3 | 48.04% |
总计 | 17335.9 | 100.00% |
延安市农业源包括畜禽养殖业、氮肥施用、人体粪便、固氮植物和土壤本地等农业排放源。通过估算,2018年延安市农业源NH3的排放量为30693吨。氮肥施用的排放贡献最大,NH3贡献率为78.51%;其次是畜禽养殖,NH3贡献率为16.63%。各类农业源排放见表2.4-11。
表2.411 延安市农业源排放清单分类统计(单位:t/a)
农业源 | NH3 | |
排放量 | 贡献率 | |
畜禽养殖 | 5104.19 | 16.63% |
氮肥施用 | 24098.29 | 78.51% |
固氮植物 | 30.52 | 0.10% |
秸秆堆肥 | 70.76 | 0.23% |
人体粪便 | 902.46 | 2.94% |
土壤本底 | 486.46 | 1.58% |
总计 | 30692.67 | 100.00% |
延安市扬尘源包括道路扬尘、施工扬尘、工业堆场、码头和港口堆场、土壤扬尘等扬尘排放源。通过估算,2018年延安市扬尘源颗粒物排放分别为PM10:97314.74 t,PM2.5:20724.2 t。土壤扬尘的排放贡献最大,PM10和PM2.5的贡献率分别为56.34%和44.71%%。其次是道路扬尘,PM10贡献率为30.10%,PM2.5贡献率为44.68%。各类扬尘源排放见表2.4-12,各季节扬尘源排放见表2.4-13。
表 2.4-12 延安市扬尘源排放清单(单位:t/a)
扬尘源类别 | PM10 | PM2.5 | ||
排放量 | 贡献率 | 排放量 | 贡献率 | |
道路扬尘 | 32214.7 | 33.10% | 9260.1 | 44.68% |
施工扬尘 | 5156.1 | 5.30% | 1122.3 | 5.42% |
土壤扬尘 | 54831.8 | 56.34% | 9266.1 | 44.71% |
堆场扬尘 | 5112.14 | 5.25% | 1075.7 | 5.19% |
汇总 | 97314.74 | 100% | 20724.2 | 100% |
季节 | PM10 | PM2.5 |
春季 | 34579.07 | 5841.19 |
夏季 | 3355.65 | 567.47 |
秋季 | 15269.20 | 2582.15 |
冬季 | 1627.85 | 275.28 |
汇总 | 54831.78 | 9266.09 |
经核算,延安市2018年生物质燃烧排放量分别为:SO2:509.6 t,NOx:427.7 t,CO:32212.6 t,NH3:215.8 t,VOCs:2795.8 t,PM2.5:2659.5 t,PM10:2828.2 t,BC:357.7 t,OC:331.25 t,详见表2.4-14
表 2.4-14 延安市生物质燃烧源排放清单(单位:t/a)
源类 | SO2 | NOx | CO | VOC | NH3 | PM10 | PM2.5 | BC | OC |
工业生物质锅炉 | 0.6 | 2.2 | 5.0 | 0.9 | 0.2 | 0.9 | 0.8 | 0.1 | 0.4 |
生物质炉灶 | 485.7 | 210.9 | 29513.8 | 2277.2 | 182.0 | 2234.7 | 2078.0 | 280.7 | 1207.4 |
生物质开放燃烧 | 23.3 | 214.6 | 2693.9 | 517.8 | 33.5 | 592.6 | 580.7 | 76.9 | 331.2 |
合计 | 509.6 | 427.7 | 32212.6 | 2795.8 | 215.8 | 2828.2 | 2659.5 | 357.7 | 1539.0 |
延安2018年储存运输源共排放VOCs为2984.3 t。油气储存排放量最大,贡献率为79.81%;其次是加油站,贡献率为15.05%;油品运输排放量最小,具体情况见表2.4-15。
表2.4-15 延安市储存运输源分类排放清单(单位:t/a)
农业源 | VOCs | |
排放量 | 贡献率 | |
油气运输 | 153.6 | 5.15% |
加油站 | 449.0 | 15.05% |
油气储存 | 2381.7 | 79.81% |
总计 | 2984.3 | 100.00% |
废弃物处理源主要包括固体废物处理(垃圾焚烧和填埋)、污水处理。废弃物处理源NH3排放量为872.1 t,VOCs排放量为165.45 t,详见表2.4.2-13。
废弃物处理源VOCs首要排放源是固废处置,排放量为165.4 t,贡献率为100%;NH3主要来自烟气脱硝,排放量为509.6 t,贡献率为58.43%。
表2.4-16 延安市废弃物处理源分类排放清单(单位:t/a)
废弃物处理源分类 | NH3 | VOCs | ||
排放量 | 贡献率 | 排放量 | 贡献率 | |
固废处理 | 362.4 | 41.55% | 165.4 | 100% |
废水处理 | 0.1 | 0.1% | 0.0 | 0% |
烟气脱硝 | 509.6 | 58.43% | 0.0 | 0.00% |
合计 | 872.1 | 100.00% | 165.4 | 100.00% |
延安市其他排放源(餐饮源)主要以点源形式统计,主要为餐饮企业。餐饮源排放污染物主要是PM10、PM2.5、BC、OC和VOCs,排放量分别为199.99 t,160.00 t,3.250 t,112.00 t和140.00 t,排放情况详见表2.4-17。
表2.4-17 延安市餐饮源排放清单(单位:t/a)
餐饮源 | PM10 | PM2.5 | BC | OC | VOCs |
餐饮企业 | 199.99 | 160.00 | 3.250 | 112.00 | 140.00 |
2.4.3 延安市各污染物排放特征分析
(1)二氧化硫特征分析根据不同排放源对延安市排放总量的贡献情况,从图2.4-6可以看出SO2的主要排放源为化石燃料固定燃烧源,排放贡献率为85.01%,其次为工艺过程源,排放贡献率为10.33%,此外生物质燃烧、移动源也对SO2排放有一定贡献,所占排放份额和为4.67%。
图 2.4-6 延安市SO2排放来源构成
延安市SO2的主要排放源化石燃料固定燃烧源中工业锅炉排放贡献率为25.25%;电力排放贡献率为8.30%,供热排放贡献率为6.95%,民用锅炉排放贡献率为15.65%,民用燃烧排放贡献率为28.86%。具体见图2.4-7。
延安市工业源中电力、石化、焦化、非金属矿物制品(砖瓦)行业为主要排放行业,排放贡献率分别为8%~12%(总占比),焦化行业占比约7.93%。
民用燃烧及民用锅炉源占比较高,主要包括:民用散煤燃烧、民用锅炉、炊事散烧、秸秆燃烧源,SO2贡献率为44.51%(总占比),应持续推进散煤治理、秸秆资源化和清洁能源替代进程。
图 2.4-7 SO2行业排放来源构成
图 2.4-8 SO2行业排放来源构成
(2)氮氧化物特征分析
根据不同排放源对延安市排放总量的贡献情况,如图2.4-9所示,NOx主要排放源为移动源,其排放贡献率为46.45%,其次是化石燃料固定燃烧源,排放贡献率为43.83%,工艺过程源排放贡献率为8.24%。
图 2.4-9 延安市NOx排放来源构成
移动源中道路移动源的重型载货车的贡献率为10.17%(总占比),非道路移动源中铁路内燃机车、农业机械的贡献率分别为:14.84%、5.03%(总占比),其大型运输设备排放量占比较大的情况,体现出了延安的区域交通结构特点。
根据不同行业排放源的情况,工业源中排放贡献最大的行业依次为:焦化行业、“石油、煤炭及其他燃料加工业”、电力、热力行业,贡献率(总占比)分别为17.98%、9.24%、8.21%、4.76%。
图 2.4-10 移动源NOx行业排放来源构成
图 2.4-11 工业源NOx行业排放来源构成
(3)一氧化碳特征分析
根据不同排放源对延安市排放总量的贡献情况,CO的排放主要来源于化石燃料固定燃烧源,贡献率72.03%,其次是生物质燃烧源,贡献率为17.83%,工艺过程源排放贡献率为5.34%,详见图 2.4-12。
图 2.4.-12 延安市 CO排放来源构成
除民用、移动源外,根据工业源中各行业对延安市排放总量的贡献情况,CO的排放主要来源于砖瓦等非金属矿物制品业,贡献率4.18%(总占比),其次是电力、石油和天然气开采业,焦化、热力行业,贡献率分别为2.98%、2.56%、1.62%和1.50%。
图 2.4-13 工业源CO行业排放来源构成
(4)颗粒物特征分析
根据不同排放源对延安市排放总量的贡献情况(图2.4-14),延安市颗粒物的三大来源分别是扬尘源、工艺过程源和固定燃烧源,均为一次源。其中工艺过程源对PM10和PM2.5的排放贡献率分别为23.72%和26.56%,扬尘源对PM10和PM2.5的排放贡献分别为68.80%和52.27%;固定燃烧源对PM10和PM2.5的排放贡献率分别为4.92%和12.68%。
图 2.4-14 延安市PM10排放来源构成
图 2.4-15 延安市PM2.5排放来源构成
根据工业源中的各行业的PM10和PM2.5排放贡献率占比可以发现,PM10贡献率较大的行业为:煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业、非金属矿物制品,三者贡献率分别为17.4%、2.57%、1.56%;PM2.5贡献率较大的行业为:煤炭开采和洗选业、石油和天然气开采业、非金属矿物制品,三者贡献率分别为12.43%、7.44%、2.67%;同时发现PM2.5贡献率与PM10呈现行业分布的一致性。建材行业与非金属行业中因为有一些小的石矿石渣厂、砖瓦窑企业,工艺设备落后,大多数没有污染防治设施,对区域环境造成严重污染。
图2.4-16 延安市PM10排放来源构成(工业)
图 2.4-17 延安市PM2.5排放来源构成(工业)
根据扬尘排放源对延安市颗粒物排放总量的贡献情况,可以看出土壤扬尘贡献率极高,PM10、PM2.5的贡献率分别为:38.77%、23.37%(总占比),结合延安市地区自然环境行业特征,同时部分企业依山掘土,采矿等工业开采活动剧烈,破坏山地植被环境,秋冬季裸露耕地面积较大,因此风蚀现象较为严重,从而导致土壤扬尘占比较大。
2.4-18 延安市PM10排放来源构成(扬尘)
图2.4-19 延安市PM2.5排放来源构成(扬尘)
(5)挥发性有机物特征分析
延安市2018年VOCs排放来源特征如图2.4-20,其主要排放源为工艺过程源,贡献率为61.01%,其次是溶剂使用源、化石燃料固定燃烧源、移动源、储运与运输源(原油运输、油库贮存)贡献率分别为21.89%、7.19%、2.22%。
图 2.4-20 延安市VOCs排放来源构成
根据工业源中的各行业的VOCs排放贡献率占比可以发现,VOCs的贡献主要来自石油天然气开采、化学原料和化学制品制造等行业的贡献。其中石油和天然气开采行业VOCs排放贡献率为52.36%(总占比);化学原料和化学制品制造为3.46%(总占比)。
图 2.4-21 延安市VOCs污染排放来源构成
(6)氨特征分析
2018年延安市NH3的首要排放源为农业源,贡献率为96.12%。其次是废弃物处理源,贡献率为2.73%,见图2.4-22。
图2.4-22 延安市NH3污染源排放来源构成
根据NH3农业排放源中氮肥施用是NH3排放的主要来源,贡献率高达75.47%(总占比),其次是畜禽养殖业,贡献率为14.99%(总占比)。
图 2.4-23 延安市NH3行业排放来源构成
(7)黑碳和有机碳特征分析
如图2.4-24和2.4-25所示,延安市2018年BC主要来自固定燃烧源,贡献率为59.19%,其次工艺过程源贡献率为15.25%,生物质燃烧源(秸秆露天焚烧和生物质炉灶),贡献率为13.88%。OC主要来源是化石燃料固定燃烧源,贡献率为44.10%,其次是生物质燃烧源,贡献率为40.35%,工艺过程源贡献率为10.15%。
2.4-24 延安市BC排放来源构成
图 2.4-25 延安市 OC排放来源构成
非工业源的燃烧是BC的主要来源,延安市工业行业的BC来源较少,根据工业源中各行业的BC排放贡献率,最大的来自于非金属矿物制品业等,为7.94%,其次焦化贡献率为7.33%(总占比);OC与BC类似,工业占比较低,工业行业中,焦化企业OC排放占比较高,约5.76%,其次非金属制造也是OC的主要排放行业,贡献率分别为4.38%(总占比),详图2.4-26、2.4-27。
图 2.4-26 工业源中BC排放来源构成
图2.4-27 工业源中BC和OC排放来源构成
2.5 污染源空间分布特征
2.5.1 延安市污染源空间分布图
(1)SO2:浓度较大区域主要为延安市城区、子长市、洛川县及黄陵县。具体见图2.5-1。图2.5-1 延安市SO2空间分布图
(2)NOX:浓度较大区域主要为延安市城区、洛川县及黄陵县。具体见图2.5-2。
图2.5-2 延安市NO2空间分布图
(3)PM10:浓度较大区域主要为延安市城区、子长市、富县、洛川县及黄陵县。具体见图2.5-3。
图2.5-3 延安市PM10空间分布图
(4)PM2.5:基本与PM10空间分布一致,浓度较大区域主要为延安市城区、子长市、富县、洛川县及黄陵县。具体见图2.5-4。
图2.5-4 延安市PM2.5空间分布图
(5)CO:浓度较大区域主要为延安市城区、子长市、洛川县及黄陵县。具体见图2.5-5。
图2.5-5 延安市CO空间分布图
(6)NH3:浓度较大区域主要为延川县、延长县及洛川县。具体见图2.5-6。
图2.5-6 延安市NH3空间分布图
(7)VOCS:浓度较大区域主要为延安市城区、子长市、黄陵县及洛川县。具体见图2.5-7。
图2.5-7 延安市VOCS空间分布图
2.5.2 延安市各类型污染源空间分布
(1)化石燃料固定燃烧源化石燃料固定燃烧源包含了电力、供热、工业锅炉等工业生产过程涉及到的燃煤点源,还包括了民用锅炉和民用燃烧,除了民用燃烧外,其它都可以通过调研获取各个企业或单位的地理信息。由化石燃料固定燃烧源的各污染物排放空间分布情况可知,污染物排放与城市建成区的密集程度相关,同样与人口分布也呈现一致性,人口密集意味着人为活动排放的加大,其中延安市、黄陵县东部、洛川县的化石燃料固定燃烧源排放相对全市来说处于高排放的水平,延安市主要是人口基数较大,民用锅炉等排放较多,洛川县与黄陵县则是因为工业较为集中,根据调研得到的工业排放清单显示,洛川县的工业锅炉排放较大,一次PM2.5的排放量占到了整个延安市工业锅炉排放的35%左右,除了一次PM2.5外,洛川县与黄陵县的工业锅炉的SO2和NOx等二次PM2.5的前体物排放量也较大。相比于这几个县市,延安市其它大部分区域排放要小许多,且黄陵县西部地区、富县西部、黄龙县等为山地地形,不利于工业发展,人口分布较小,因为工业及民用的燃煤排放较小。
图2.5-8 延安市化石燃料固定燃烧源排放空间分布
(2)工艺过程源
工艺过程源主要是工业生产过程中排放的面源,与电力、供热、工业等工业燃煤的分布一样,工艺过程源排放较大的地区主要为工业较为密集的延安市、子长市、黄陵县,其中黄陵县的工艺过程排放较为凸出,位于黄陵县的黄陵生态水泥有限公司一次PM2.5排放量占到了整个延安市工艺过程排放的10%左右,除此之外,黄陵县的其他工业的工艺过程PM2.5排放总和为全市各县区最大。同时工艺过程源的PM2.5排放相对其它类型排放源较大,是仅次于扬尘源的PM2.5直接排放源,工艺过程源PM2.5直接排放量占到了全延安市排放总和的25%左右。
图2.5-9 延安市工艺过程源排放空间分布
(3)移动源
移动源不仅包含了道路移动源,还包含了农业机械、工程机械、企业机械、铁路、机场等非道路移动源。道路移动源与延安市道路网分布情况一致,相对于其它城市来说,延安市路网较为稀疏,主要道路位于海拔较低地势较为平坦的地区,使得道路移动源排放较为集中于有限的路网。农业机械则按耕地分布进行分配,工程和企业机械则根据城市建成区与人口分布因素综合考虑分配到模拟网格中。相比于其它非道路移动源,铁路内燃机车的NOX和颗粒物排放都较大。
图2.5-10 延安市移动源排放空间分布
(4)溶剂使用源
溶剂使用源主要包括工业涂装、印刷印染等工业生产过程排放,还包括农业生产过程中的农药使用,以及日常生活中的干洗汽修店、居民洗涤用品的排放,因此溶剂使用源主要排放VOCs,工业涂装、印刷印染可通过调研得到对应企业或施工单元的经纬度信息,农药使用按照耕地分布情况进行分配,干洗汽修店可根据具体位置对应到每个模拟网格即可,居民清洁用品排放的强度则与人口密集程度相关。
图2.5-11 延安市溶剂使用源排放VOCs空间分布
(5)农业源
农业排放包含畜禽养殖、氮肥施用、土壤本底、固氮植物、秸秆堆肥、人体粪便等,主要分布于农村地区和耕地类型区块,且主要排放污染物为NH3。
图2.5-12 延安市农业源排放空间分布
(6)扬尘源
扬尘源包括土壤扬尘、道路扬尘、施工扬尘、堆场扬尘。土壤扬尘排放主要来自与裸地、滩涂、旱地等土地利用类型区域,因此在将土壤扬尘分配到每一个模拟网格时主要考虑了这几种土地利用类型地块的分布情况,并按起尘因子的权重进行综合考虑。道路扬尘则与道路移动源一样,根据每个模拟网格的道路网占比进行分配,施工扬尘与堆场扬尘则有地理位置信息,对应到每个施工单元或企业。从扬尘源的空间分布可以清楚看到扬尘排放的分布于延安市路网分布具有一定程度的吻合,这是因为道路扬尘排放较大,且排放较为集中。
图2.5-13 延安市扬尘源排放空间分布
(7)生物质燃烧源
生物质燃烧源包括工业生物质锅炉排放、生物质炉灶和生物质开放燃烧。工业生物质锅炉可以根据其所属与的每个企业具体位置对应到模拟网格中,生物质炉灶和生物质开放燃烧则需要考虑人口的分布考虑进行分配。而通过前文得知工业比较集中的延安市城区、子长市、黄陵县、洛川县,同样也是人口较为集中的几个县市,因此这些县市地区的生物质燃烧源排放强度要明显高于其它县市地区。
图2.5-14 延安市生物质燃烧源排放空间分布
(8)储存运输源、废弃物处理源、餐饮源
延安市储存运输源、废弃物处理源、餐饮源的分布情况见下图,除了餐饮行业排放外,其它均可根据获取的具体地理信息进行分配,餐饮行业则通过人口分布的特点进行分配,因此与生物质燃烧源一样,储存运输源、废弃物处理源、餐饮源排放强度较大的地区也主要集中在延安市城区、子长市、黄陵县、洛川县等地区。
图2.5-15 延安市储存运输源、废弃物处理源、餐饮源排放空间分布
2.6 污染源排放潜力分析
(1)本次污染源清单调查时间为2018年,企业污染物排放执行《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)和《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014),2018年12月29日,陕西省生态环境厅发布了《陕西省锅炉大气污染物排放标准》(DB61 1226-2018),标准中规定了火力发电锅炉和工业锅炉从2020年4月1日起执行标准中的排放限值,新的排放标准限值较之前排放标准均有所降低,降低率至少为40%,具有较大的减排潜力。(2)2018年6月延安市发布了《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》,方案中指出要加大燃煤锅炉拆改力度,按照“应拆即拆,拆改结合”原则,2020年底前,延安市35蒸吨以下燃煤锅炉、燃煤设施和工业煤气发生炉、热风炉、导热油炉全部拆除或实行清洁能源改造;供热供气管网覆盖的区域,应全部实施煤改气或煤改热;供热供气管网不能覆盖的区域采取以电代煤、以气代煤等清洁能源替代,并开展燃气锅炉低氮燃烧改造。2020年底前,完成延安市现有燃气锅炉低氮燃烧改造,其中生产经营类天然气锅炉2019年上半年全部完成,改造后的氮氧化物排放低于80毫克/立方米。2020年底低氮改造完成后可以降低延安氮氧化物的整体排放量。35吨涉煤锅炉的拆除及改造(煤改气等),也可进一步降低区域污染物排放量。
(3)根据延安市人民政府办公室《关于印发延安市高排放老旧机动车淘汰更新实施计划(2018年-2020年)的》通知,到2020年底前,全市淘汰高排放国三及以下排放标准运营柴油货车2300辆、老旧燃气车300辆。老旧车辆的淘汰可以降低延安市道路污染源对环境的影响。
(4)2020年4月延安市交通运输局印发《关于2020年碧水、蓝天、青山、净土保卫战的实施方案的通知》(延市交发〔2020〕57号)强调要强化施工扬尘监管及严格控制道路扬尘。采取以上措施可以降低其产生的颗粒物对环境的影响。
(5)2020年8月,陕西省印发《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》,以工业园区、企业集群和重点企业为重点管控对象,强化源头、过程、末端全流程控制,全面加强VOCs综合治理。根据上述文件要求,延安市应加强对VOCs的综合治理,降低全市VOCs的排放量。
2.7 颗粒物样品采集与组分分析
大气颗粒物污染源与环境受体的采集和组分分析是开展大气颗粒物源解析研究的基础性工作,是建立源化学成分谱、分析受体化学组成特征的前提。本章系统介绍延安市污染源与受体样品的采集和分析情况。2.7.1 环境受体颗粒物样品的采集
环境受体中大气颗粒物PM10和PM2.5均用石英滤膜进行采集。参照环境空气自动监测点位的设置规范,优先选取环境空气质量国控点,同时考虑延安市功能区分布、人口密度、环境敏感程度等因素,结合延安市气象主导风向,进行受体采样点的布设。根据气象条件、污染源排放及人类活动等因素的时间变化规律,选择受体采样时段和周期。根据采样滤膜的负荷和化学成分分析方法对样品量的要求确定采样时长,一般为23小时左右。
2.7.1.1 采样点位
此次共布设4个监测点位。分别是:监测站、百米大道、延大医附院和枣园;其中,枣园作为对照点。详见图2.7-1和表2.7-1,环境受体周边环境情况见图2.7-2。
图2.7-1 环境受体监测点空间分布
表2.7-1 环境受体监测点位一览表
点位名称 | 所在位置 | 功能区 | 周边环境状况 |
枣园 | 城区西北方向,枣园南路 | 文教、居住混合区 | 校园内,延安郊区,南北面均有山坡,南面20m 有一条干道,周边污染较少 |
百米大道 | 城区中心区,双拥大道 | 文教、居住混合区 | 周边行政区、居民楼,东南面20m有一条主干道,周边餐饮店较多 |
监测站 | 城区南部,慧鑫大厦 | 商住混合区 | 周边居民区,有高楼,邻近交通干道 |
延大医附院 | 城区西部,延安大学 |
文教、居住 混合区 |
校园内,周边居民区,西南方向20m有一条河 |
2.7.1.2 采样仪器与滤膜
(1)采样仪器
采用江苏灏源洁环境技术有限公司生产的采样仪,型号为MH1200型全自动大气/颗粒物采样器(16代),切割粒径为2.5μm、10μm,共16台;见图2.7-3。
图2.7-3 MH1200 型全自动大气/颗粒物采样器
(2)滤膜
根据滤膜本身特性和后续化学分析的需要,受体样品采集用滤膜为:石英滤膜(卡佛公司生产,Φ90mm),用于水溶性离子、无机元素和碳组分分析见图2.7-4。
图2.7-4 滤膜
(3)滤膜称量仪器
滤膜称量使用岛津公司生产的AUW120D 和上海越平生产的FA2004B,两台天平分别为万分之一和十万分之一,称量精度为0.1mg和0.01mg,见图2.7-5。
图2.7-5 电子分析天平
2.7.1.3 采样周期和采样时间
采样周期为2020年12月22 日至2020年12月28日,共计7天;采样时间为当天9:30至次日8:30,所有点位每天同步23小时连续采样,采样期间仪器实时记录环境气温、气压、相对湿度等气象参数。
2.7.1.4 监测项目
所有点位均采集PM2.5 和PM10,每个项目同时进行采集,见表2.7-2。
表2.7-2 受体点位监测项目一览表
点位名称 | 采样仪器 | 采集颗粒物类型 |
枣园 | MH1200型 | PM2.5,PM10 |
百米大道 | MH1200型 | PM2.5,PM10 |
监测站 | MH1200型 | PM2.5,PM10 |
延安大学 | MH1200型 | PM2.5,PM10 |
受体和污染源样品称量完成后,聚四氟乙烯滤膜样品放入恒温恒湿室中室温(20℃)保存,石英滤膜样品放入冰箱低温下(4℃)避光保存。
2.7.1.6 受体采样质量控制
(1)受体采样质控措施
①每次采样前,对采样仪器进行清洗维护,气密性检查,流量校准,确认仪器各项性能指标正常后进行采样。
②样品采集前,确认采样滤膜无针孔和破损,若滤膜使用前出现异常,使用备用滤膜替换,以保证每天所有点位样品量。若样品滤膜出现划痕、残缺等人为损坏,废弃该膜。
③为保证换膜过程不受其它因素影响,换膜工作在实验室中进行,采样人员全程戴手套、口罩,动作轻缓,保证采样膜不受损坏,并扣紧膜托,以免出现漏气,而后将滤膜带至监测现场将滤膜装在采样仪器上进行采样。
④各点位仪器每天均在同一时间开机,实现同步采样。
⑤采样期间遇到雨、雪或强风等较恶劣天气时,停止采样,做好现场采样记录单填写。
⑥全程序空白样品:在采样点采样的同时另外放置一台采样仪器,不开动仪器,其余操作与受体采样相同,采集全程序空白样品。
受体采样期间,每天随机采集数组全程序空白样品,所有全程序空白样品平均值在±0.3mg 以内,则当天样品有效,可以进入下一步组分分析。
(3)仪器清洗
每期采样前,对仪器进行清洗、流量校准。清洁时拆开采样头,先用刷子去除积尘,再用无水乙醇和脱脂棉清洁切割器,清洁后再用超纯水冲洗晾干。
此次共采集受体PM10、PM2.5膜样品均为28张,共56张;PM10、PM2.5有效膜均为28张,全程空白7张,共63张。
2.7.2 颗粒物污染源样品的采集与处理
2.7.2.1 颗粒物污染源识别与分类环境受体中大气颗粒物主要贡献的所有污染源类的识别,是用CMB模型解析出区域大气颗粒物的来源并定量地给出各类排放源的分担率的首要工作。本研究根据延安市自然条件、经济社会发展、能源消费变化及大气污染源初步排放清单,识别出延安市大气颗粒物的排放源类如下:
(1)土壤风沙尘
土壤风沙尘是指主要来源于农田、裸露山体、河床、未硬化或绿化的裸露地表等的颗粒物在一定动力作用下进入环境空气中而形成的扬尘。延安市位于陕西省北部,地处黄河中游,黄土高原的中南地区,属黄土高原丘陵沟壑区;城区处于宝塔山、清凉山、凤凰山三山鼎峙,延河、汾川河二水交汇之处。此外,春季干燥少雨,气温回升迅速,气候多变,有大风、扬沙天气。
(2)城市二次扬尘
城市扬尘是来源于各单一尘源排放的初始态颗粒物或各类前体物,在空气中发生反应转化为颗粒物沉降后,又在动力作用下扬起后再混合再沉降于城市各类载尘平台(窗台、台架、橱柜等)上而成的混合态颗粒物。近年来,延安市城区周边城市基础设施建设施工量逐年增加,建成区面积逐年增加,同时机动车保有量,供热面积和天然气供应量逐年增长,能源消费结构以煤炭为主等,随之给城市环境空气带来一定污染。
(3)道路扬尘
道路尘指道路积尘(其他单一尘源沉降部分组成)在一定的动力条件作用下进入环境空气中而形成的扬尘。
(4)施工扬尘
施工扬尘指在城区道路规划建设,建筑物的新建、改建或拆迁等施工场所或施工过程中产生的扬尘。延安市房屋建筑施工面积逐年增长,由此产生的建筑施工尘也随之增加。
(5)堆场扬尘
包括各类工业原料、工业废弃物堆场以及煤、灰堆场等产生的扬尘。
(6)生物质燃烧尘
生物质燃烧主要包括使用农业废弃物和薪柴作为炊事及采暖的燃料,以及农田秸秆的露天焚烧以及杂草、绿化废弃物等燃烧过程。由此产生的各类污染物对环境空气质量影响较大。
2.7.2.2 源样品的采集
为建立延安市各类污染源成分谱,根据《大气颗粒物来源解析技术指南》和颗粒物污染源识别,选择了固定源和开放源(土壤风沙尘、城市扬尘、道路尘和施工扬尘和堆场扬尘)进行源样品的采集,在采样过程中尽可能远离各类局部污染源,减少不同源类之间的交叉影响。
(1)土壤风沙尘
采样点位分布在延安市城区的东、南、西、北距市区10~20km 的郊区,主导上、下风向和市区内。土壤风沙尘共布设12个点位,各点位采用梅花型布点法,采集0~10cm的表层土,采集量为1.0kg/(袋•点位),采集样品共计12个,同时做好采样记录带回实验室。其中东、南、西、北方位各采集3个。采集信息见表2.7-3。
表2.7-3 土壤风沙尘采集信息
序号 | 方位 | 经度 | 纬度 | 位置 | 类别 |
1 | 东部 | 109.611119 | 36.664555 | 朱家沟附近 | 干河滩 |
2 | 109.611735 | 36.664138 | 山体 | ||
3 | 109.611919 | 36.660668 | 农田 | ||
4 | 西部 | 109.478345 | 36.550511 |
圣地大道虎头峁 桥附近 |
干河滩 |
5 | 109.478498 | 36.550652 | 农田 | ||
6 | 109.478449 | 36.550532 | 农田 | ||
7 | 南部 | 109.404205 | 36.631791 |
枣园南路延安职 业技术学院附近 |
干河滩 |
8 | 109.415625 | 36.633624 | 山体 | ||
9 | 109.407756 | 36.633189 | 农田 | ||
10 | 北部 | 109.4397 | 36.683251 |
G210中国石油 陕西销售公司附近 |
干河滩 |
11 | 109.439754 | 36.683758 | 农田 | ||
12 | 109.439754 | 36.683758 | 农田 |
在环境受体监测点周围(1km 范围内)布设采样点,每个受体采样点四周采集1 个混合样品,共采集4个样品。在样品采集时,选取周边没有或远离其他局部污染源的地方,用毛刷采集楼房、仓库等建筑物的窗台、储物架等平台上积累时间较长的降尘,采集量约6g,同时做好采样记录带回实验室。
(3)道路扬尘
选择具有代表性干燥路段进行采样(避开施工工地附近的路段),依据道路类型、道路分布及所在区域,现场确定的路面洁净程度,选取延安的4 个路段,分别为主干道、次干道、支路和快速路。每个路段设3个采样区域,样品量不低于30g;合计12 个采样点,做好采样记录带回实验室。
(4)施工扬尘
根据延安市施工情况,选择4个正在施工的施工现场,收集散落在施工作业面上的建筑尘混合样品,共4个采样点,每个采样点不少于300g。
(5)堆场扬尘
根据延安市城市堆场情况,选取4个堆场,每个堆场以四分法混合为一个样品,每个样品采集不少于500g,合计4个采样点。
(6)固定源采样
根据延安市产业结构及污染分布情况,选取以下四家企业进行采样。在采样孔处采样水汽严重,故收集企业除尘灰进行分析其组分。
图2.7-6 企业及现场采样图
2.7.2.3 开放源样品制备
(1)开放源样品前处理
开放源样品的采集通常不能直接获取代表性的源构成物质,获得的样品均为全粒径。为了获得与环境空气中颗粒物粒度相匹配的真实的源样品,对采集的源样品需进一步处理。首先将采集到的源样品置于实验室自然阴干,而后采用150 目标准尼龙筛进行筛分处理,再用再悬浮采样器进行特定动力学粒径的样品采集,见图2.7-7。
图2.7-7 开放源前处理
(2)滤膜样品制备
为了获得与环境空气中颗粒物粒径相匹配的真实的源样品,本次采用ZDA-CY01 颗粒物再悬浮采样器模拟污染源颗粒物样品进入环境中的过程,完成对开放源PM10 和PM2.5 等不同粒径颗粒物滤膜样品的制备。再悬浮采样器及样品见图2.7-8。
图2.7-8 再悬浮采样器及样品
(3)样品制备数量
本次共制备源颗粒物PM10、PM2.5 滤膜样品共计175 张,其中有效膜共151 张。
2.7.2.4 样品制备质量控制
(1)开放源样品制备过程质控
① 源样品在阴干和过筛过程中,保持样品的自然粒度。
② 为避免新的污染物引入对样品造成成分分析影响,粉末样品过筛时使用尼龙筛。
③ 每一类样品过筛完成后,用毛刷和吸尘器将筛子吹扫干净,再用超纯水充分冲洗晾干后,再进行下一个样品的筛分处理。
④ 每采一组样品后,对采样切割头和滤膜托进行清洗,以避免样品在各部件中的残留及相互污染,保证切割粒径的准确性和样品的代表性。
⑤ 每次再悬浮采样后,使用超纯水对混合箱进行清洗和擦试,使残留悬浮颗粒快速沉降,而后启动通气设备净化箱内空气。
2.7.3 颗粒物样品的化学组分分析
分析项目包括17 种无机元素、8 种水溶性离子和碳组分(OC、EC)。2.7.3.1 无机元素分析
(1)电感耦合等离子体质谱法
① 方法原理
使用聚四氟乙烯滤膜采集的受体或源样品滤膜,经盐酸-硝酸高温密闭酸性消解法处理(或碱性消解),冷却定容制备成样品溶液,样品溶液经雾化后,通过载气,将形成的含待测分析元素的气溶胶输送至等离子矩管中,样品分子几乎完全解离,经检测器检测,进行元素的定性及定量。
2.7.3.2 水溶性离子分析
(1)方法原理
石英滤膜上采集的颗粒物样品经去离子水浸泡、超声波提取、微孔滤膜过滤后,得到颗粒物水溶性阴、阳离子样品提取溶液。将该提取液通过离子色谱仪测定阴、阳离子含量,并计算出颗粒物中水溶性阴、阳离子的浓度。
2.7.3.3 碳分析
使用Sunset Lab Model 4L NDIR 碳分析仪测定样品中的有机碳(OC)和元素碳(EC)。
方法:美国EPA NOISH 870 协议。
(1)分析原理
将需要分析的样品放入石英炉内部,仪器会根据程序设定的温度梯度曲线,对石英炉进行升温,通过热分解释放出有机化合物,热分解的产物进入到二氧化锰氧化炉。当碳微粒进入到MnO2炉时,有机碳就会定量的转化成CO2 气体。CO2被He载气清洗出氧化炉,经非分散红外(NDIR)检测系统测量。随后在He/O2 载气下开始第二个温度梯度,所有的元素碳就都被氧化掉从而脱离了滤膜,然后进入到氧化炉和NDIR。元素碳最后和有机碳以相同的方式检测出来。
2.8 颗粒物源成分谱特征
颗粒物排放源成分谱是受体模型进行拟合运算的基础和前提,本章根据不同源类的化学组分分析结果,建立了延安市颗粒物排放源成分谱,并初步分析了各源类化学组分特征。2.8.1 颗粒物排放源类及其排放特点
本次源解析研究将延安市环境空气中颗粒物的源按类分为:煤烟尘—主要为点源和面源排放,包括电厂锅炉、供暖锅炉、工业锅炉和民用散烧燃煤等;生物质燃烧尘—主要包括秸秆、柴薪、果木枝等燃烧后产生的烟尘;土壤风沙尘—主要来源为城市周边的裸露农田、山地等,主要是指外来土壤风沙尘;道路扬尘—主要来源为机动车尾气尘、道路施工产生的扬尘等;施工扬尘—包括建筑施工、房屋拆迁等活动产生的空气颗粒物;堆场扬尘—包括各类工业原料、工业废弃物堆场以及煤、灰堆场等产生的扬尘;城市二次扬尘—混合源,由各类源排放到空气中的颗粒物混合形成。2.8.2 源成分谱特征分析
源成分谱的特征元素也称为标识元素,是某源类区别于其它源类的重要标志。特征元素是指某一源类中对源贡献值和贡献值的标准偏差影响程度较大的元素。特征元素一般有以下几个特点:(1)某源类的特征元素,一般在该源类中的含量比在其它源类中的含量要高,有时是其它源类中含量的两倍或几倍;
(2)特征元素的化学性质比较稳定,在颗粒物迁移扩散过程中不易发生化学变化,不易改变其存在形态;
(3)特征元素的标准偏差一般较小。
一般来说,施工扬尘中Ca 含量最高,可以作为其标识元素。在进行CMB拟合运算时,根据拟合源类组合的需要确定各源类的特征元素。本研究对采集的
煤烟尘、生物质燃烧尘、土壤风沙尘、道路扬尘、施工扬尘、堆场扬尘、城市二次扬尘源类样品进行分析,得到延安市PM2.5、PM10主要源类的成分谱见图2.8-1~图2.8-7所示。
2.8.2.1 工业煤烟尘
本报告采集了陕西黄陵煤化工有限责任公司、黄陵矿业煤矸石发电有限责任公司的固定源燃煤尘样品,经化学组分分析,构建得到煤烟尘源成分谱图2.8-1所示。
图2.8-1 延安市煤烟尘PM2.5、PM10源成分谱
由图2.8-1可见,SO42-、Ca 分别在延安市煤烟尘PM2.5、PM10中含量最高,为12%、8%;其次EC、Cl-、NO3-等在PM2.5中含量也较高,分别为6%、5%、4%,Al、SO42-、EC在PM10中的含量分别为4%、3%、3%。Na、Mg 等无机元素在PM2.5、PM10中含量较低,且略有差异,其中在PM10中含量均在1%左右,而在PM2.5中,含量仅为0.4%。受采样条件的限值,基于现有的源样品,以下的比较分析多数不能满足在比较某一因素影响效果的同时保证其他因素的一致性,因此,只做简单比较和讨论。
2.8.2.2 生物质燃烧尘
本次源采样工作对麦秆等生物质燃烧源进行颗粒物采样,分析得到PM2.5、PM10源成分谱如图2.8-2所示。
图2.8-2 延安市生物质燃烧源PM2.5、PM10源成分谱
在生物质燃烧源产生颗粒物中,SO42-在PM10中含量最高,接近64%;其次Cl-、NH4+含量也较高,在PM10中含量为23%、13%。另外,各元素在PM2.5中的含量普遍偏低,其中Cl-、OC在PM2.5含量较高,分别为4%、3%。由于生物质中富含Cl-等组分,这与文献报告的结果相一致。
2.8.2.3 土壤风沙尘
由图2.8-3可见,土壤风沙尘PM2.5、PM10成分谱中Ca元素显著高于其它组分,在两种粒径中达到6%、7%,其次是Al、Fe 等元素,在两种粒径颗粒物中含量水平在1%~3%。除地壳元素之外,土壤风沙尘中也含有一定的OC,在PM2.5、PM10中分别为4.3%、3.6%,可能来自于地面的植物碎屑。
图2.8-3 延安市土壤风沙尘PM2.5、PM10源成分谱
2.8.2.4 道路扬尘
道路扬尘PM2.5、PM10源成分谱中如图2.8-4所示。Ca元素含量最高,PM2.5、PM10中分别达12%、10%,其次Ca2+在PM2.5、PM10中分别约为10%、16%,OC、SO42-等组分在两种粒径颗粒物成分谱中也占有一定的比例,分别在PM2.5中占13%、6%,在PM10中占6%、3%左右。其它组分含量相对较低。
图2.8-4 延安市道路扬尘PM2.5、PM10源成分谱
2.8.2.5 施工扬尘
施工扬尘PM2.5、PM10源成分谱中如图6-5所示。PM2.5、PM10成分谱中Ca元素显著高于其它组分,在两种粒径中均达到13%;其次OC在两种粒径中达7.4%、6.5%,而SO42-、Ca2+在PM10中含量分别为7%、6.4%,Fe、NH4+。
图2.8-5 延安市施工扬尘PM2.5、PM10源成分谱
2.8.2.6 堆场扬尘
堆场扬尘包括了各类工业原料、工业废弃物堆场等产生的扬尘,由图4-6可见,Ca在PM2.5、PM10 成分谱中远高于其他组份,在两种粒径中均达到13%;其次,OC在PM2.5源成分谱中含量较高,约占7.4%,SO42-、OC在PM10中含量较多,分别占7%、6.5%。其它组分Al、Fe 等也占有一定比例,剩余组分则占比较少。
图2.8-6 延安市堆场扬尘PM2.5、PM10 源成分谱
2.8.2.7 城市二次扬尘
城市扬尘作为混合源,受多种一次源类的共同影响,多种源类的特征元素在扬尘源成分谱中均有体现。由图2.8-7可见,PM2.5、PM10 源成分谱中以OC、Ca、SO42-、Ca2+四类组分为最高,其它组分Al、Fe等也占有一定比例,可见城市扬尘受到土壤风沙尘影响较多。而Ca2+、Ca、SO42-在PM2.5分别为13.3%、9.5%、7.3%,OC、Ca、NH4+在PM10中分别占11%、9%、7%,可见其也受到机动车尘和煤烟尘一定程度的影响。其它组分Al、Fe等元素为地壳元素,也占有一定的比例。
图2.8-7 延安市城市二次扬尘PM2.5、PM10源成分谱
2.9 颗粒物受体化学组分特征
受延安市社会经济发展水平、能源结构、产业结构、污染源排放及分布以及地形地貌和气象因素的综合影响,环境受体颗粒物的化学组分具有一定的时空分布特征。本章分析了受体PM10 与PM2.5化学组成的时空变化特征,对其变化特征反映出的排放源构成及变化进行了初步讨论。2.9.1 PM10和PM2.5冬季平均化学组成
本研究对环境受体颗粒物中化学组分的分析主要包括无机元素、水溶性离子以及碳组分。延安市环境受体颗粒物中主要化学组分的平均浓度和百分含量见图2.9-1和图2.9-2。受体PM2.5中各所测组分之和约为PM2.5质量的73.35%,PM10 的各所测组分之和约为PM10质量的54.23%,其中未能测出的化学组分主要包括H2O 以及与OC和EC结合的氢(H)与氧(O)、与地壳元素以及部分微量元素结合的氧、以及本研究中未测的的其它化学组分等。图2.9-1 PM10 和PM2.5 中化学组分的平均浓度
图2.9-2 PM10 和PM2.5 中化学组分的平均百分含量
在PM10和PM2.5中OC、SO42-、NO3-、NH4+、Ca 的含量明显高于其他组分的含量,其中PM2.5中各组分的百分含量大小依次为:OC、SO42-、NO3-、Cl-、NH4+、EC、K+、Ca、EC、Na+、Na、Al、Fe、Mg、Zn、Pb、Ti、Mn、Cu、As、Cr、Ni、V 等。PM10 中各组分的百分含量大小依次为:OC、Ca2+、SO42-、NO3-、Cl-、EC、NH4+、Na、Mg、Al、Fe、K、Zn、Ti、Pb、Mn、Cu、As、Cr、Ni、V 等。
2.9.2 PM10 和PM2.5中化学组分的空间分布特征
(1) 无机元素采样期间延安市受体PM2.5、PM10 中无机元素质量浓度和百分含量的空间分布见图2.9-3~2.9-6。PM10 和PM2.5 中Al和Mg 的百分含量在百米大道和延大附院点位明显高于其它点位,且此处Ca 的含量相对其它点位较高,采样期间百米大道和延大附院采样点位附近有道路拓宽施工作业,可能引起扬尘污染;而Al、Mg、Ca 在枣园点位最低,枣园位于郊区,附近无明显施工活动影响。
PM10和PM2.5 中Mn、As 的浓度在百米大道点位最大,可能是由于此处工业企业较多。Pb 在监测站点位百分含量高于其它点位,此外,Mn 在监测站也较高,这与监测站周边车流量大导致机动车排放的Pb和Mn 较多以及机动车引起的道路扬尘贡献较多的Mn 等有关。
图2.9-3 各点位PM2.5 中无机元素冬季平均质量浓度
图2.9-4 各点位PM2.5 中无机元素冬季平均百分含量
图2.9-5 各点位PM10 中无机元素冬季平均质量浓度
图2.9-6 各点位PM10 中无机元素冬季平均百分含量
(2)水溶性离子和碳组分
从各组分的百分含量来看,枣园和监测站的OC含量最高,可能由于采样点附近餐饮店较多且多使用散烧煤造成。Cl-在百米大道和监测站最高,枣园最低;EC 的百分含量和浓度较为平均。均在监测站、百米大道最高,监测站和百米大道的采样点附近均有供热公司和发电厂,煤炭的大量燃烧可能会造成大气颗粒物中Cl-和EC 含量较高。SO42-在枣园最高,百米大道、监测站监测站次之,延大附院相对较低;NO3-在枣园百分含量较高,百米大道、监测站和延大附院三个点位浓度较接近,四个采样点附近均有道路,大量机动车尾气的排放可能会使得大气颗粒物中NO3-的含量较高;NH4+在枣园最高,百米大道最低。
图2.9-7 各点位PM2.5 中碳组分和水溶性离子冬季平均含量及浓度
图2.9-8 各点位PM10中碳组分和水溶性离子冬季平均含量及浓度
2.9.3 PM10和PM2.5中化学组分的比值特征
(1)OC/ECOC/EC值常用来评估研究区域内二次有机气溶胶(Secondary organic aerosol,SOA)的污染情况,假定具有最小OC/EC 值的颗粒物是由一次直接排放组成。一般认为使用TOR(热光反射法)测的碳组分含量在OC/EC>2 时存在SOA的生成,该比值越高,说明SOA 的污染越严重。由于本研究采用TOT法测定碳组分含量,为得到OC/EC 的最小比值,通过对采样期间PM10和PM2.5样品中OC/EC 比值进行频率分布统计,研究期间,延安市冬季PM10和PM2.5中OC/EC均值为4.87和5.28,可见延安市二次有机气溶胶污染严重。图2.9-9为不同点位颗粒物中OC/EC 值,SOA在延大附院生成潜势最大,在监测站最小,各点位均存在不同程度的SOA污染。
图2.9-9 各点位PM10和PM2.5中OC/EC 比值的变化
(2) SO42-/NO3-
由于相当一部分SO42-来自气态前体物SO2,在大气中由复杂的化学反应生成,SO2主要来自化学燃料(煤)的燃烧排放,而NO3-的气态前体物NOx不仅来自于燃煤排放,还受机动车排放的贡献。因此,SO42-与NO3-的比值能较好的反映出固定源和移动源之间的变化趋势。采样期间PM10和PM2.5 中SO42-/ NO3-均值为1.00、1.18,反映出相对于移动源,固定源仍是重要的贡献源类。图2.9-10不同点位分布颗粒物SO42-/NO3-来看,各点位SO42-和NO3-比值均大于1,燃煤源在各点位仍是重要污染源。
图2.9-10 各点位PM10和PM2.5中SO42-/NO3-比值的变化
2.10 小结
2.10.1 环境质量及超标情况
(1)环境质量相比于2017年,2018年延安市PM2.5、SO2、NO2、CO、O3年均浓度均有所下降,其中SO2下降比例最大,而PM10年均浓度出现上升趋势,上升2.13%,空气质量总体向更为优良的趋势发展。
(2)超标情况
2018年延安市超标因子为NO2、PM10、PM2.5,其超标率分别为37.14%、8.57%、17.5%,NOx的超标率最高;PM10为首要污染物的时间段主要集中在1~4月和10~12月,此时北方陆续开始集中供暖,燃煤量加大,且延安市受地形和不利气象条件影响,沙尘天气较多,造成颗粒物浓度增加;NO2为首要污染物的时间段主要集中在1、11和12月,此时机动车尾气污染较为严重,且硝酸盐也是形成二次PM2.5的前体物,应加强控制;O3-8h-max为首要污染物的时间段主要集中在5~8月,此时夏季太阳辐射强,二次反应强烈,造成O3浓度较高。
2.10.2 污染源分布情况
(1)SO2分担率:化石燃料固定燃烧源是SO2最主要的排放行业,占延安总排放量的88.32%;其次是工艺过程源,占到10.73%。固定燃烧源中,目前已基本完成改造,燃煤电厂的超低排放改造,进一步减排的空间较小,而燃煤排放治理在民用燃烧、民用锅炉、工业锅炉中仍存在较大的减排空间。工艺过程源中非金属矿物制品业贡献约8.27%,焦化行业贡献了7.93%,应进一步深化焦化行业排放脱硫及非金属矿物制品工业炉窑的治理。散煤燃烧消耗全市约13%的煤,但贡献了全市25%的SO2,应持续推进压减散煤和散煤的清洁能源替代。此外,工业锅炉也是SO2减排应重点努力的方向。
(2)NOx分担率:NOx重点排放源为移动源,占全市排放总量的46.45%,其中非道路移动源中铁路内燃机车、农业机械的贡献率分别为:14.84%、5.03%(总占比),道路移动源中贡献最大的是重型载货车,贡献率为10.17%(总占比),铁路内燃机车升级、农用运输车和重型载货车应作为削减NOx的主要源类。化石燃料固定燃烧源NOx排放占比43.83%,锅炉的低氮改造可大幅提高减排比例,此外,工艺过程源占总排放量的8.24%,也是NOx减排重点。
(3)颗粒物分担率:颗粒物分担率:对于PM10,贡献最大的是扬尘源,其次是工艺过程源和化石燃料固定燃烧源,三者排放量分别占总排放量的68.80%、23.72%和4.92%,地质结构原因及大量矿采活动原因,扬尘源及矿采贡献占比稍高,其中煤炭开采和洗选业占比17.40%,油气开采占比2.57%,非金属矿物制品业及建材类贡献约3%。
对于PM2.5,贡献最大的是扬尘源,其次是工艺过程源和化石燃料固定燃烧源,三者排放量分别占总排放量52.27%、26.56%和12.68%。工业源总体占比约28.85%,以煤炭开采和洗选业、油气开采行业、非金属矿物制品业、水泥粉磨站、独立焦化企业排放为主,分别占比达12.43%、7.44%、2.67%、2.61%和1.65%,民用锅炉和民用燃烧合计占比约10.4%。
(4)VOCs分担率:延安市VOCs的最大排放源为工艺过程源,占全市总排放量的61.0%,石油和天然气开采业VOCs排放贡献率最高,为52.36%(总占比);化学原料和化学制品制造业贡献率为3.46%(总占比)。存储与运输源贡献率为3.77%,贡献较大的有油品运输和加油站。溶剂源VOCs占全市总排放量的21.9%,排放贡献较大有农药使用和农药使用。移动源中,VOCs排放量最大的是重型载货汽车。
(5)根据污染源空间分布特征可知,延安市区域污染源排放量较大的地区主要为延安市城区、子长市、黄陵县及洛川县;根据延安市空间规划可知,这些地方工业较为密集,且人口分布较为密集,人为活动排放量大。未来延安市应对重点对相关工业企业进行管控,督促其使用先进的工艺技术及环保措施,不断降低相关污染物的排放。
第三章 空气质量模型系统搭建及其应用
3.1 空气质量模型系统
3.1.1 气象模型WRF简介
气象模式主要用于为空气质量模型提供驱动污染物扩散、传输等物理化学过程的三维气象场数据,本项目使用的气象模式为目前国内外比较常用的WRF模式。
WRF (Weather Research and Forecasting Model)模式系统是由美国国家大气研究中心(NCAR)、国家大气海洋局预报系统实验室(FSL)、国家环境预报中心(NCEP)、俄克拉荷马大学暴雨分析中心等科研单位共同研发的新一代中尺度数值大气模式。WRF模式自2000年推出第一个版本后又陆续改进更新,推出了多个版本。2004年5月发布的第二版WRF V2.0包含了单重和双重嵌套以及三维变分数据同化系统(3-Dimensional Variational data Assimilation System, 3DVAR),随后WRFV2.2提出WRF的预处理系统(WRF Preprocessing System, WPS),以期取代WRF标准初始化模块(WRF Standard Initialization, WRF SI),直到WRFV3版本中WPS才得到正式使用,本项目中WRF使用的是WRF 4.1版本。
WRF模式分为ARW (Advanced Research WRF)和NMM (Nonhydrostatic Mesoscale Model)两种形式,WRF-NMM主要用于业务预报,WRF-ARW主要用于科学研究,分别由NCEP和NCAR管理维持。WRF的应用范围很广,既可以用于业务数值天气预报,也可以用于大气数值模拟研究领域,包括数据同化的研究、物理过程参数化的研究、区域气候模拟、空气质量模拟、海气耦合以及理想实验模型等。WRF模式是完全可压缩的非静力中尺度模式,采用Arakawa-C网格,利于在高分辨模拟中提高准确性,垂直方向采用地形追随的静力气压坐标,重点考虑1-10 km左右的大气运动。该模式由预处理系统、主程序、后处理三部分构成。通过收集外部数据,利用预处理系统对数据进行处理、控制与引导,最终形成控制文件,进而导入主程序进行计算,通过后处理辅助分析模拟结果,包括数据的可视化操作等。WRF模式由预处理系统(WPS)、主程序(WRFV3)、后处理三部分构成,具体如下图所示。
图3.1-1 WRF模式三大系统模块组成
3.1.2 空气质量模型CMAQ简介
20世纪90年代末,美国环保署提出“一个大气”理念,即将整个污染大气作为一个整体来描述而不再区分污染问题,并详尽考虑所有的物理和化学过程,因而可以同时模拟多种大气污染物,包括臭氧、颗粒物、氮氧化物、酸沉降以及能见度降低在不同空间尺度范围的内地行为过程,代表性的模型有Models-3/CMAQ、CAMx和WRF-Chem等。其中,CMAQ是美国环保署和北卡罗来纳大学环境模拟中心合作研发的基于一个大气理念的第三代空气质量模式,它可同时考虑大气中的所有过程,以及各个过程间的相互作用和影响,在一次模拟中可以考虑各种污染现象,为全面评价空气质量提供了有力高效的工具。CMAQ为多尺度网格嵌套的三维欧拉模式,实现了多污染问题(光化学、酸沉降、能见度等)、多物种(常规污染物、O3、气溶胶等)间复杂化学反应的模拟,增加了气象因素与大气污染物的相互作用,提高了模拟结果的可靠性。
相比以往的空气质量模式,CMAQ模式更加灵活、开放,可应用到各个领域,如评估当前空气质量和未来发展趋势、贡献分析、为大气污染控制策略提供决策支持等,是研究大气污染问题的有力工具。近年来,随着我国对生态文明建设的高度重视,CMAQ模式在我国各地区的区域规划空气质量评价、大气污染源解析、城市达标规划、环境控制决策制定等领域起到了越来越重要的作用。
CMAQ模式系统由五个模块组成:(1) 化学模块CCTM:CMAQ的核心模块,读入其它模块得到的气象、污染源、初始/边界条件等输入数据,通过建立数学模型描述污染物在大气中复杂的传输和扩散过程、气相化学过程、液相化学过程、气溶胶化学和动力学过程、云化学和动力学过程等,得到各污染物的三维网格浓度分布、能见度和干、湿沉降等;(2) 气象化学接口模块MCIP:可处理MM5、WRF等三维气象场数据,得到CCTM所需的网格化气象资料;(3) 初始条件ICON:为CCTM模块提供模拟区域的初始条件;(4)边界条件BCON:为CCTM模块提供模拟区域的边界条件;(5)光化学模块JPROC:为CCTM计算模拟区域的光解反应速率。此外,在CMAQ模式5.0.2版本中,首次包括了源贡献分析模块ISAM,可用于计算指定源组的贡献分析。
图3.1-2 Models-3/CMAQ模型架构
3.2 模型设置及数据分析
运用WRF-CMAQ空气质量模型,结合《延安市精细化大气污染物排放清单》各污染物排放清单数据,分析主要大气污染指标来源与大气污染传输规律,模拟外来源与本地源对延安市空气质量的贡献,定量识别对延安市空气质量影响较大的排放源类,为靶向控制,制定有针对性的控制策略提供科学支撑。
3.2.1 空气质量模拟平台搭建
本次规划采用第三代空气质量模型中最有代表性的Models-3/CMAQ进行模拟研究,气象模块采用新一代中尺度气象模式WRF,对延安市大气污染特征进行模拟,并采用CMAQ ISAM源追踪技术评估延安市大气颗粒物和臭氧的来源贡献。
WRF和CMAQ等模式均在Unix/Linux平台下运行。本项目采用CentOS 64位Linux操作系统并搭载在高性能并行计算机系统中,并在该计算机系统中调试并安装了WRF、CMAQ以及一些相关的前处理、后处理程序,如Fortran编译器、并行环境、IOAPI、NetCDF、NCL等。Fortran编译器采用了Portland Group Fortran编译器,并行程序采用MPICH,CMAQ输出结果可视化和统计分析采用VERDI、NCL、ArcGIS等工具。
3.2.2 模拟范围及模拟时段
本次模拟采用Lambert投影坐标,坐标原点为北纬32.94°,东经110.1°,两条标准纬线为20°N和40°N。
模拟网格采用三层嵌套网格,外层为内层提供边界条件,以提高内层模拟的准确性。第一层包含范围1782×1512km,分辨率27 km;第二层包含陕西省及部分周边省市地区,范围783×837 km,分辨率9 km;第三层包括了整个延安市,并外扩部分区域,范围333×342 km,分辨率3 km。模型设置的三层嵌套网格覆盖区域见图3.2-1。
模拟时段选取2018年基准年的1、4、7、10月份,分别代表冬、春、夏、秋四个季节进行模拟,以反映四季的污染特征。
图3.2-1 CMAQ三层网格嵌套
3.2.3 模型参数设置
本次采用包含了ISAM模块的5版本CMAQ,主要输入参数设置如下:
初始条件:本次模拟时段为2018年1、4、7、10四个典型月份,代表四季污染特征。为减少初始条件的影响,每个月提前近一周开始模拟,第二天的初始条件使用前一天得到的浓度场作为输入初始条件。
边界条件:本次采用三层网格嵌套,最外层采用预设值作为边界条件,第二层边界条件采用第一层的浓度输出结果,第三层边界条件采用第二层的浓度输出结果。
化学机制:本次CMAQ拟采用CB05碳键化学机制、AERO6气溶胶方案。CB05化学机制包括51种化学反应物以及156种化学反应,AERO6气溶胶模式包含了18种颗粒物种类:OC、EC、sulfate、nitrate、H2O、Na、Cl、NH4、有机质碳、Al、Ca、Fe、Si、Ti、Mg、K、Mn等。
污染源数据:最外层和第二层排放数据采用MEIC区域排放清单,以省为单位根据人口、GDP、能源消耗等数据变化情况将清单数据调整到基准年,第三层排放数据为延安市大气污染源排放清单,第三层网格延安市行政区域外的排放数据采用MEIC区域排放清单进行补充;采用MEGAN生物源处理模式计算各层自然源清单。同时借鉴SMOKE源处理模式算法,采用ArcGIS、NCL等工具等,结合人口空间分布、道路分布、土地利用类型分布,将MEIC区域排放清单、延安本地排放清单、MEGAN生物源排放进行切割拟合,重新分配到适用于CMAQ模式计算的网格中。
源贡献:拟采用CMAQ中ISAM源贡献算法,对输入的污染源进行分组,并分析各源组的贡献。ISAM通过对不同区域或不同种类的污染源添加示踪物,追踪污染物从源排放到大气中扩散、传输、沉降、转化等整个物理和化学过程,从而得到不同源的贡献率。
垂直层设置:CMAQ在垂直方向上设置16层,以延安市城区为例,其各层的顶层高度和层高见下表。
表3.2-1 CMAQ垂直网格结构
3.2.4 气象模型参数设置
本次模拟采用WRF-ARW 中尺度气象模式生成三维气象场,网格范围在CMAQ模拟范围上外扩一定网格数量作为边界缓冲区域,WRF气象模式的主要输入数据如下:
(1)地形、土地利用等使用官方公布的5m、2m、30s分辨率的USGS24类土地利用类型的地理数据,在WPS中将数据插值到设置的三层网格中,获得地形和下垫面资料。
(2)初始及边界场数据采用美国国家环境预报中心(NCEP)提供的ds083.2数据集,时间分辨率为6小时,空间分辨率为1度,垂直方向分为32层,该数据来自全球预报模式GFS。
(3)高空观测数据采用NCEP ds361.0数据集,地面观测数据采用NCEP ds461.0数据集,数据时间间隔均为6小时,在OBSGRID程序中进行观测数据同化,并在WRF模拟中开启四维同化选项,以提高模拟气象场的准确性。
(4)海面温度数据采用NCEP RTG_SST数据,时间分辨率为1天,空间分辨率为1/12度。
WRF同样采用三层嵌套网格,Lambert投影坐标与CMAQ保持一致。为了减少气象边界对模拟结果的影响,WRF模式网格在各个方向均比CMAQ多6个网格数。WRF模拟网格最外层区域中心点经纬度为(110.1°E, 32.94°N),网格间距为27 km,网格边长为2106×1836 km;第二层区域的网格距为9 km,网格边长为891×945 km;第三层区域网格距为3 km,网格边长为369×378 km,覆盖整个延安市及部分周边地区,网格区域设置如图3.2-2。
图3.2-2 WRF模型三层嵌套网格
WRF在垂直方向上设置40层,以延安市城区为例,其各层的顶层高度和层高见表3.2-2。垂直层高度设置采用近地面较密,往上逐渐稀疏的原则,各垂直层高度均控制在1000m以内,顶层高度大约为2万米左右。
表3.2-2 WRF的垂直结构
WRF模拟得到的气象场文件将为CMAQ提供污染物扩散用的气象条件。下图为WRF模拟结果中第三层网格区域2018年1、4、7、10四个月份的平均风场和温度场分布图。由图可知,对于整个延安市,由于延安市及附近地区主要为山区地形,复杂的地形地势对大气传输过程产生较大的影响,使得延安市及周边地区的风场特征不是非常明显。在冬季,延安市城区风场主要以西北风为主,包括上风向的安塞县、志丹县等也都是西北风为主导风向,春秋季在延安市城区范围内主要以西、西北、西南风为主导风向,到了夏季则明显的偏南方向的风占比增大。春、秋、冬这三个季节中延安市各区县的主导风方向差异较大,相对来说夏季各区县的风场特征则较为一致。
图3.2-3 延安市各季节风场特征
3.2.5 区域排放清单处理
3.2.5.1 区域排放清单
本次模拟第一层和第二层网格均采用MEIC区域排放清单,对于第三层网格延安市行政区域内区域采用《延安市精细化大气污染物排放清单》污染源数据,行政区域外的区域,采用MEIC区域排放清单进行耦合。外层网格的模拟目的是为内层提供较准确的边界场,本项目采用MEIC的逐月网格化排放清单并对其进行校正,分辨率为0.25°×0.25°,范围覆盖整个中国区域,清单分为五大类,分别为电力、工业、农业、交通和居民源。
MEIC是一套基于云计算开发平台开发的中国大气污染物和温室气体人为源排放模型,旨在(在)为科学研究、政策评估和空气质量管理等工作提供规范、准确的高分辨率排放清单数据产品,至今为止已多次被国内外学者应用于环境健康、碳排放、细颗粒物排放、大气污染治理、能源政策等方面的研究。MEIC清单数据没有包含点源的烟囱排放参数,如烟囱高度、内径、出口温度、出口速率等,本次模拟根据各类源的特征,将污染物排放量在垂直方向上按相应的比例进行分配,从而得到三维网格化污染源用于CMAQ空气质量模式系统。电力等能源污染源的污染物排放主要集中在二、三、四层;工业污染源的污染物排放主要集中在一、二、三层;飞机排放主要考虑起飞降落过程,考虑的污染物排放为一、二、三、四层;居民源污染物排放主要集中在一、二层,第二层主要是一些高层建筑上的排放;道路、农业、船舶等其他污染源污染物排放主要集中在第一层。
本次模拟第一层网格分辨率为27 km,MEIC区域清单基本满足该层模拟的精度要求,因此对MEIC清单进行针对本地化网格的插值即可用于模式输入,第一层网格SO2、NOx、PM10、PM2.5、CO、VOCs、NH3等的污染源分布见图3.2-4;第二层网格分辨率为9 km,插值过程中以人口、道路等因素作为权重,进行了清单的精细化处理,使其能够为第二层的模拟精度要求,第二层网格SO2、NOx、PM10、PM2.5、CO、VOCs、NH3等的污染源分布见图3.2-5。第三层分辨率为3km,为充分考虑延安市外源强对延安市污染物的贡献,第三层网格行政区域外耦合MEIC区域排放清单。
图3.2-4 第一层网格各主要污染物排放量分布
图3.2-5 第二层网格各主要污染物排放量分布
各层的自然源清单均采用MEGAN生物源处理模式计算得到。MEGAN根据植被类型、叶面积指数、排放因子等数据,以及三维气象场数据,计算逐时变化的污染物排放量,MEGAN输出的结果可直接用CMAQ空气质量模式系统。本项目采用MEGANv2.10计算自然源排放。图3.2-6至3.2-8分别为MEGAN计算得到的第一至第三层网格自然源VOC排放分布。
图3.2-6 第一层网格自然源排放VOCs季节分布
图3.2-7 第二层网格自然源排放VOCs季节分布
图3.2-8 第三层网格自然源排放VOCs季节分布
3.2.5.2 本地排放清单
排放清单在输入到CMAQ模式之前,需要对各类污染源的时间排放特征、空间分布特征、化学机制物种组分等加以研究并做合理的时间分配、空间分配和物种分配,从而使模拟的条件更接近真实的大气排放过程。美国常用SMOKE源处理模式实现这些功能,但SMOKE的清单输入数据和其它相关基础数据均针对美国的情况,有不少数据在国内难以获取,故不适合在国内应用。本项目借鉴SMOKE,采用类似的算法对污染源进行了处理,从而得到能用于CMAQ模式的网格化面源和点源。
(1)时间分配
污染源排放清单中的数据一般是基于排放源分类的的年度排放量,而空气质量模式CMAQ需要的是逐时数据。时间分配一般将年排放量按月、周、日变化特征逐步分配到小时。不同类型排放源的时间变化特征差异较大,如植被的排放强度受到温度、光照强度、叶面积指数等影响,容易在夏天出现较高排放量,每小时波动也较大;机动车排放有明显的小时变化特征,早晚上下班高峰出行量高,排放量也高,工作日的排放量一般高于休息日;工业燃烧随假日变化明显,一般周末或春节期间获得水平较低,下半年为生产旺季产量会高于上半年淡季;秸秆燃烧则集中在秋季,其它季节排放较少;其它如民用生活源随时间变化特征不太明显,可采用平均分配的方法。
通过污染源排放时间特征识别中选用的数据以及相应的计算方法,生成一系列的时间变化系数,主要包括月变化系数、周变化系数、小时变化系数等。月变化系数是排放的污染物在一年中每个月的权重大小,周变化系数是排放的污染物在一周每天的权重大小,小时变化系数是每日24小时的权重大小。
火力发电源除发动机检修期外,其它时间都是24小时连续运行的,因此短时间内排放时间变化特征较小,可采用基于燃料消耗量或发电量/用电量的变化作为时间表征数据。
工业燃烧源在生产技术保持不变的情况下,产品产量、工业产值与燃料消耗量呈正相关关系,因此这些可作为工业燃烧的时间特征表征数据。
工业过程源涉及面广,且不同行业污染物的排放类型、方式、时间特征和环节都存在一定的差异。在技术水平一定的情况下,各行业的污染物排放量都与产品产量有间接关系。因此产品产量是工业过程源常用的时间特征表征数据,而与产品产量有联系的原辅材料使用量和行业产值都可以作为相对应行业的表征数据。
民用燃烧主要为炊事活动,其排放的月变化特征小,但有明显的日变化特征。这与居民的生活习惯及工作休息制度有关。
道路移动源、道路扬尘源的排放时间特征主要受相关交通设备活动水平,即车流量的影响,其小时排放特征出现明显的峰值特征,而日变化特征也比较明显。
生物源主要受到植被类型、温度、光照强度等因素影响,其污染物排放有复杂的小时变化特征和日变化特征,季节变化比较明显。本项目生物源采用MEGAN模式处理,该模式在WRF气象数据的驱动下计算生物源的逐时变化排放量,因此不需要对排放量在进行时间分配处理。
施工扬尘源受到气象因素和施工时间的影响,其短期内时间变化的不确定性大。
生物质露天燃烧和部分农业源受到农耕活动的影响,导致排放时间特征具有明显的季节性特征。生物质露天燃烧的时间特征往往有明显的季节性,在收获季节秸秆资源量大,故相应的秸秆露天焚烧比重也大,而在非收获季节,秸秆露天焚烧比重较小。家用生物质炉灶燃烧的时间变化特征受到农村居民的生活习惯的影响。氮肥施用的排放特征主要受到氮肥施用量、施肥方式和环境因素的影响。从3、4月份开始,温度升高,开始春耕,氮肥施用量变大,而在7、8月份温度升高,这种排放高峰进一步扩大,达到全年顶峰,这与8月份作为各作物追肥期以及气候条件有利于氨挥发有关,而到了农作物收获后的11月份,氨挥发量回归到最小值。因此,在氮肥施用详细月变化数据缺失的情况下,可通过月平均温度大概反应氮肥施用的月变化特征。畜禽养殖的排放特征主要和畜禽饲养量和环境温度有关。
本项目所用的部分行业时间分配系数示例见下表:
表3.2-3 部分行业源强月分配系数
(2)空间分配
本项目中内层区域水平方向采用3 km分辨率,垂直方向定义了16层,空气质量模式CMAQ要求将污染物排放量分配到每个空间格点。
在垂直方向上,采用CMAQ中内置的算法,根据点源的排气筒高度、内径、出口温度、出口速率等参数计算烟羽抬升高度,从而实现点源污染物垂直方向的分配;面源一般排放高度较低,污染物排放基本集中在第一层网格。
水平方向上,含有坐标信息的源强可在GIS系统中进行定位,以将各行业污染源排放根据所属网格分配到不同的模拟网格中。
没有包含坐标信息的面源的分配可以基于人口分布空间分布、道路分布、基于土地利用类型分布等数据进行分配。分析污染源的地理位置和排放量在空间上的变异性,找出能够表征排放空间特征的地理空间数据。例如,用人口分布数据表征人体氨排放源的排放空间特征,用耕地分布表征农业氮肥施用排放源的空间分布特征,用道路网分布表征道路移动源的空间分布特征。随后根据地理空间数据的分布特征建立与模拟网格相一致的空间分配因子,最后将排放量与每个网格中的因子相乘得到网格化的排放量结果。
本项目收集了包含延安市在内的全国人口分布数据、道路网分布数据、土地利用类型分布数据,其中,道路网数据可通过OpenStreetMap(OSM)获取,人口数据来自中国公里网格人口分布数据集,土地利用类型数据采用30米全球地表覆盖数据GlobeLand30,以帮助本项目中延安市的本地污染面源进行合理的空间分配,同时还为内层网格的MEIC清单根据人口分布、土地利用分布、道路网分布数据进行同化提供依据。
以下为第三层模拟网格区域(包括整个延安市)的人口分布、土地利用类型分布、道路网分布情况。
图3.2-9 第三层模拟网格区域人口分布
图3.2-10 第三层模拟网格区域土地利用类型分布
图3.2-11 第三层模拟网格区域道路网分布
经过空间分配处理后,延安市各行业的各污染物空间分布情况如下:
化石燃料固定燃烧源包含了电力、供热、工业锅炉等工业生产过程涉及到的燃煤点源,还包括了民用锅炉和民用燃烧,除了民用燃烧外,其它都可以通过调研获取各个企业或单位的地理信息。由化石燃料固定燃烧源的各污染物排放空间分布情况可知,污染物排放与城市建成区的密集程度相关,同样与人口分布也呈现一致性,人口密集意味着人为活动排放的加大,其中延安市、黄陵县东部、洛川县的化石燃料固定燃烧源排放相对全市来说处于高排放的水平,延安市主要是人口基数较大,民用锅炉等排放较多,洛川县与黄陵县则是因为工业较为集中,根据调研得到的工业排放清单显示,洛川县的工业锅炉排放较大,一次PM2.5的排放量占到了整个延安市工业锅炉排放的35%左右,除了一次PM2.5外,洛川县与黄陵县的工业锅炉的SO2和NOx等二次PM2.5的前体物排放量也较大。相比于这几个县市,延安市其它大部分区域排放要小许多,且黄陵县西部地区、富县西部、黄龙县等为山地地形,不利于工业发展,人口分布较小,因为工业及民用的燃煤排放较小。
图3.2-12 延安市化石燃料固定燃烧源排放空间分布
工艺过程源主要是工业生产过程中排放的面源,与电力、供热、工业等工业燃煤的分布一样,工艺过程源排放较大的地区主要为工业较为密集的延安市、黄陵县、子长市,其中黄陵县的工艺过程排放较为凸出,位于黄陵县的黄陵生态水泥有限公司一次PM2.5排放量占到了整个延安市工艺过程排放的10%左右,除此之外,黄陵县的其他工业的工艺过程PM2.5排放总和为全市各县区最大。同时工艺过程源的PM2.5排放相对其它类型排放源较大,是仅次于扬尘源的PM2.5直接排放源,工艺过程源PM2.5直接排放量占到了全延安市排放总和的25%左右。
图3.2-13 延安市工艺过程源排放空间分布
移动源不仅包含了道路移动源,还包含了农业机械、工程机械、企业机械、铁路、机场等非道路移动源。道路移动源与延安市道路网分布情况一致,相对于其它城市来说,延安市路网较为稀疏,主要道路位于海拔较低地势较为平坦的地区,使得道路移动源排放较为集中于有限的路网。农业机械则按耕地分布进行分配,工程和企业机械则根据城市建成区与人口分布因素综合考虑分配到模拟网格中。相比于其它非道路移动源,铁路内燃机车的NOX和颗粒物排放都较大。
图3.2-14 延安市移动源排放空间分布
溶剂使用源主要包括工业涂装、印刷印染等工业生产过程排放,还包括农业生产过程中的农药使用,以及日常生活中的干洗汽修店、居民洗涤用品的排放,因此溶剂使用源主要排放VOCs,工业涂装、印刷印染可通过调研得到对应企业或施工单元的经纬度信息,农药使用按照耕地分布情况进行分配,干洗汽修店可根据具体位置对应到每个模拟网格即可,居民清洁用品排放的强度则与人口密集程度相关。
图3.2-15 延安市溶剂使用源排放VOCs空间分布
农业排放包含畜禽养殖、氮肥施用、土壤本底、固氮植物、秸秆堆肥、人体粪便等,主要分布于农村地区和耕地类型区块,且主要排放污染物为NH3。
图3.2-16 延安市农业源排放空间分布
扬尘源包括土壤扬尘、道路扬尘、施工扬尘、堆场扬尘。土壤扬尘排放主要来自与裸地、滩涂、旱地等土地利用类型区域,因此在将土壤扬尘分配到每一个模拟网格时主要考虑了这几种土地利用类型地块的分布情况,并按起尘因子的权重进行综合考虑。道路扬尘则与道路移动源一样,根据每个模拟网格的道路网占比进行分配,施工扬尘与堆场扬尘则有地理位置信息,对应到每个施工单元或企业。从扬尘源的空间分布可以清楚看到扬尘排放的分布于延安市路网分布具有一定程度的吻合,这是因为道路扬尘排放较大,且排放较为集中。
图3.2-17 延安市扬尘源排放空间分布
生物质燃烧源包括工业生物质锅炉排放、生物质炉灶和生物质开放燃烧。工业生物质锅炉可以根据其所属与的每个企业具体位置对应到模拟网格中,生物质炉灶和生物质开放燃烧则需要考虑人口的分布考虑进行分配。而通过前文得知工业比较集中的延安市、黄陵县、洛川县、子长市,同样也是人口较为集中的几个县市,因此这些县市地区的生物质燃烧源排放强度要明显高于其它县市地区。
图3.2-18 延安市生物质燃烧源排放空间分布
延安市储存运输源、废弃物处理源、餐饮源的分布情况见下图,除了餐饮行业排放外,其它均可根据获取的具体地理信息进行分配,餐饮行业则通过人口分布的特点进行分配,因此与生物质燃烧源一样,储存运输源、废弃物处理源、餐饮源排放强度较大的地区也主要集中在延安市城区、黄陵县、洛川县、子长市等地区。
图3.2-19 延安市储存运输源、废弃物处理源、餐饮源排放空
(3)物种分配
CMAQ等空气质量模式采用一系列简化的方程描述大气化学过程,这些方程使用了具有代表性的化学机制物种,与平常建立排放清单中的物种有一定的差别。如CB05化学机制中,ISOP代表异戊二烯,MEOH代表甲醇等,而在排放清单中,所有的挥发性有机物都用VOCs表示。因此,为满足CMAQ的计算要求,需要根据选定的化学机制对排放清单中污染物,尤其是将挥发性有机物VOCs和PM2.5转换成化学机制物种。由于大气污染源繁多,难以实现对所有的污染源开展化学成分谱测试研究,通常情况下,选取具有代表性的污染源进行测试研究,并利用化学分析手段,建立不同污染源类型的化学成分谱。美国环保署开发了基于污染源分类的源成分谱SPECIATED数据库,其数据主要来自已经发表的研究结果及美国环保署开展的排放源研究测试结果,每个完整的化学成分谱包含了排放源描述、样品采集时间和方法、样品分析方法、成分谱评价、成分质量百分比的不确定性及来源信息。目前我国的源化学成分谱研究仍处于起步阶段,现有污染源化学成分谱研究主要用作CMB源解析中,在CMAQ空气质量模式中还主要依赖国外如SPECIATE数据库的研究成果。
由于化学活性的差异,不同VOCs组分对O3和细颗粒物的形成贡献有明显的差异。例如,烯烃是生成O3的重要前体物,挥发性芳香烃是生成二次有机气溶胶的重要前体物。苯及其衍生物是人为源排放的SOA前体物,而异戊二烯和萜烯化合物是生物源排放的SOA前体物。机动车尾气排放、溶剂使用、石油化工、生物质燃烧、自然源等是环境中VOCs的主要来源。本项目中CMAQ化学机制采用CB05机制,下表分别为该化学机制中颗粒物和VOCs组成成分的对应关系。
表3.2-4 污染源中颗粒物化学机制组分
表3.2-5 污染源中VOCs化学机制组分
3.3 模式校验
3.3.1 校验方法
本项目将模拟结果和监测数据进行对比,用于验证本项目排放清单及CMAQ模型参数设置的可靠性。
为了对比较结果进行量化,采用标归一化平均偏差NMB (Normalized Mean Bias)、归一化平均误差NME (Normalized Mean Error)、分数偏差FB (Fractional Bias)、分数误差FE (Fractional Error)、相关系数R (Correlation Coefficient)等指标评价模拟值和监测值的相符性。NMB、FB反映的是模拟值与监测值的平均偏离程度,该值越接近零,表明模拟值越接近观测值;NME、FE表征了模拟值与监测值的平均绝对误差;相关系数R反映的模拟值与监测值变化趋势的吻合程度,该值越接近1,表明模拟效果越好。一般认为,当平均绝对误差控制在75%以内,平均偏差控制在±60%以内,模拟结果即是比较可靠的。各统计指标的计算公式如下:
其中P为污染物模拟浓度,O为污染物监测浓度,n为样本个数。
3.3.2 校验结果
以枣园、延大附院、市监测站、百米大道4个国控站点的平均值作为整个延安市污染物浓度模拟结果的表征,下表为2018年1、4、7、10月份延安市的模拟和监测浓度统计分析结果,污染物主要包括臭氧、PM10、PM2.5和NO2。由表可知,除少数月份中污染物相关性较小,其他大多数月份模拟结果与观测结果相关性均高于0.4,各月份各污染物的模拟月均值与观测月均值相差程度较小,一般认为,当平均绝对误差控制在75%以内,平均偏差控制在±60%以内,模拟结果即是比较可靠的,对于各季度的臭氧、PM10、PM2.5和NO2预测,绝对误差及偏差基本在此范围内,说明本项目所采用的排放清单以及CMAQ模拟结果还是比较可信的,且达标规划主要是针对年度达标情况进行综合评价,模拟年均值与观测年均值差别较小,满足了进行后续达标情景模拟的前提。
表3.3-1 延安市模拟结果统计指标分析
图3.3-1~3.3-4为延安市O3最大8小时滑动平均、PM10、PM2.5以及NO2的模拟浓度与观测值的比较情况。
图3.3-1 延安市O3最大8小时滑动平均浓度的模拟与观测对比
图3.3-2 延安市PM10浓度的模拟与观测对比
图3.3-3 延安市PM2.5浓度的模拟与观测对比
图3.3-4 延安市NO2浓度的模拟与观测对比
3.4 污染物浓度时空分布
图3.3-5分别为各月份延安市PM10月均浓度分布图。延安市冬季与春季相对其他季节PM10月均浓度偏高,高值区主要分布在人口较为密集地区,除了延安市和子长市,黄陵县的,PM10月平均浓度也很高,主要是因为黄陵县工业的颗粒物排放较高,工艺过程排放黄陵县占到了整个延安市的50%左右,主要是集中于煤矿行业,排放量大的企业包括陕西黄陵二号煤矿有限公司、陕西陕煤黄陵矿业有限公司(一号煤矿)、陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司、陕西建新煤化有限责任公司,这四家企业的PM10排放量占到了整个延安市工艺过程排放总量的37%左右,对黄陵县本地的PM10浓度贡献较大。
图3.3-5 各季节PM10浓度空间分布图
图3.3-6分别为春、夏、秋、冬四个季节的代表月份延安市PM2.5月平均浓度分布图。从图中可以看出,延安市冬季相对其他季节PM2.5月平均浓度偏高,高值区主要分布在地形海拔较为平缓的人口聚集地区,其中洛川县与黄陵县工业较为集中,根据调研得到的工业排放清单显示,洛川县的工业锅炉排放较大,一次PM2.5的排放量占到了整个延安市工业锅炉排放的35%左右,除了一次PM2.5外,洛川县与黄陵县的工业锅炉的SO2和NOx排放量也较大,在不利于扩散的气象场条件下易于当地积累发生光化学反应形成二次气溶胶污染,从而表现为浓度分布图上的高值区。面源排放方面,位于黄陵县的黄陵生态水泥有限公司一次PM2.5排放量占到了整个延安市工艺过程排放的10%左右,除此之外,黄陵县的其他工业的工艺过程PM2.5排放总和为全市各县区最大。
其他季节的高值区表现特征与冬季基本一致,此外,西北部外来沙尘的远距离传输也对延安市有一定的贡献。
图3.3-6 各季节PM2.5浓度空间分布图
图3.3-7分别为春、夏、秋、冬四个季节的代表月份延安市臭氧月平均浓度分布图。从图中可以看出,春季臭氧相对最高,其次是夏季、秋季和冬季。春夏季大气具有较强的氧化性、有利的光照条件促进臭氧的生成。夏季和春季臭氧的高值区主要分布在人口较少的区域,城区及附近的臭氧浓度在各季节均相对较低。与颗粒物不一样的是,无论是城区还是郊区,臭氧浓度即使在低值区也会超过一定浓度,这与生物源所排放的VOCs有关。有研究表明,植物排放的VOCs量远超过人类活动的排放量。即使将人类活动排放的VOCs降至零,自然产生的VOCs仍可能使臭氧超标。
图3.3-7 各季节臭氧浓度空间分布图
图3.3-8分别为各月份延安市NO2月平均浓度分布图。延安市城镇区域冬季NO2浓度相对较高,其次是秋季。夏季和春季臭氧的高值区主要分布在人为排放活动强度较大的城市建成区,以及受到机动车排放的影响,沿着从黄陵县、洛川县一直到延安市和子长市的一条南北方向的主要交通要道也是NO2浓度相对较高的区域。
图3.3-8 各季节NO2浓度空间分布图
3.1 空气质量模型系统
3.1.1 气象模型WRF简介
气象模式主要用于为空气质量模型提供驱动污染物扩散、传输等物理化学过程的三维气象场数据,本项目使用的气象模式为目前国内外比较常用的WRF模式。
WRF (Weather Research and Forecasting Model)模式系统是由美国国家大气研究中心(NCAR)、国家大气海洋局预报系统实验室(FSL)、国家环境预报中心(NCEP)、俄克拉荷马大学暴雨分析中心等科研单位共同研发的新一代中尺度数值大气模式。WRF模式自2000年推出第一个版本后又陆续改进更新,推出了多个版本。2004年5月发布的第二版WRF V2.0包含了单重和双重嵌套以及三维变分数据同化系统(3-Dimensional Variational data Assimilation System, 3DVAR),随后WRFV2.2提出WRF的预处理系统(WRF Preprocessing System, WPS),以期取代WRF标准初始化模块(WRF Standard Initialization, WRF SI),直到WRFV3版本中WPS才得到正式使用,本项目中WRF使用的是WRF 4.1版本。
WRF模式分为ARW (Advanced Research WRF)和NMM (Nonhydrostatic Mesoscale Model)两种形式,WRF-NMM主要用于业务预报,WRF-ARW主要用于科学研究,分别由NCEP和NCAR管理维持。WRF的应用范围很广,既可以用于业务数值天气预报,也可以用于大气数值模拟研究领域,包括数据同化的研究、物理过程参数化的研究、区域气候模拟、空气质量模拟、海气耦合以及理想实验模型等。WRF模式是完全可压缩的非静力中尺度模式,采用Arakawa-C网格,利于在高分辨模拟中提高准确性,垂直方向采用地形追随的静力气压坐标,重点考虑1-10 km左右的大气运动。该模式由预处理系统、主程序、后处理三部分构成。通过收集外部数据,利用预处理系统对数据进行处理、控制与引导,最终形成控制文件,进而导入主程序进行计算,通过后处理辅助分析模拟结果,包括数据的可视化操作等。WRF模式由预处理系统(WPS)、主程序(WRFV3)、后处理三部分构成,具体如下图所示。
图3.1-1 WRF模式三大系统模块组成
3.1.2 空气质量模型CMAQ简介
20世纪90年代末,美国环保署提出“一个大气”理念,即将整个污染大气作为一个整体来描述而不再区分污染问题,并详尽考虑所有的物理和化学过程,因而可以同时模拟多种大气污染物,包括臭氧、颗粒物、氮氧化物、酸沉降以及能见度降低在不同空间尺度范围的内地行为过程,代表性的模型有Models-3/CMAQ、CAMx和WRF-Chem等。其中,CMAQ是美国环保署和北卡罗来纳大学环境模拟中心合作研发的基于一个大气理念的第三代空气质量模式,它可同时考虑大气中的所有过程,以及各个过程间的相互作用和影响,在一次模拟中可以考虑各种污染现象,为全面评价空气质量提供了有力高效的工具。CMAQ为多尺度网格嵌套的三维欧拉模式,实现了多污染问题(光化学、酸沉降、能见度等)、多物种(常规污染物、O3、气溶胶等)间复杂化学反应的模拟,增加了气象因素与大气污染物的相互作用,提高了模拟结果的可靠性。
相比以往的空气质量模式,CMAQ模式更加灵活、开放,可应用到各个领域,如评估当前空气质量和未来发展趋势、贡献分析、为大气污染控制策略提供决策支持等,是研究大气污染问题的有力工具。近年来,随着我国对生态文明建设的高度重视,CMAQ模式在我国各地区的区域规划空气质量评价、大气污染源解析、城市达标规划、环境控制决策制定等领域起到了越来越重要的作用。
CMAQ模式系统由五个模块组成:(1) 化学模块CCTM:CMAQ的核心模块,读入其它模块得到的气象、污染源、初始/边界条件等输入数据,通过建立数学模型描述污染物在大气中复杂的传输和扩散过程、气相化学过程、液相化学过程、气溶胶化学和动力学过程、云化学和动力学过程等,得到各污染物的三维网格浓度分布、能见度和干、湿沉降等;(2) 气象化学接口模块MCIP:可处理MM5、WRF等三维气象场数据,得到CCTM所需的网格化气象资料;(3) 初始条件ICON:为CCTM模块提供模拟区域的初始条件;(4)边界条件BCON:为CCTM模块提供模拟区域的边界条件;(5)光化学模块JPROC:为CCTM计算模拟区域的光解反应速率。此外,在CMAQ模式5.0.2版本中,首次包括了源贡献分析模块ISAM,可用于计算指定源组的贡献分析。
图3.1-2 Models-3/CMAQ模型架构
3.2 模型设置及数据分析
运用WRF-CMAQ空气质量模型,结合《延安市精细化大气污染物排放清单》各污染物排放清单数据,分析主要大气污染指标来源与大气污染传输规律,模拟外来源与本地源对延安市空气质量的贡献,定量识别对延安市空气质量影响较大的排放源类,为靶向控制,制定有针对性的控制策略提供科学支撑。
3.2.1 空气质量模拟平台搭建
本次规划采用第三代空气质量模型中最有代表性的Models-3/CMAQ进行模拟研究,气象模块采用新一代中尺度气象模式WRF,对延安市大气污染特征进行模拟,并采用CMAQ ISAM源追踪技术评估延安市大气颗粒物和臭氧的来源贡献。
WRF和CMAQ等模式均在Unix/Linux平台下运行。本项目采用CentOS 64位Linux操作系统并搭载在高性能并行计算机系统中,并在该计算机系统中调试并安装了WRF、CMAQ以及一些相关的前处理、后处理程序,如Fortran编译器、并行环境、IOAPI、NetCDF、NCL等。Fortran编译器采用了Portland Group Fortran编译器,并行程序采用MPICH,CMAQ输出结果可视化和统计分析采用VERDI、NCL、ArcGIS等工具。
3.2.2 模拟范围及模拟时段
本次模拟采用Lambert投影坐标,坐标原点为北纬32.94°,东经110.1°,两条标准纬线为20°N和40°N。
模拟网格采用三层嵌套网格,外层为内层提供边界条件,以提高内层模拟的准确性。第一层包含范围1782×1512km,分辨率27 km;第二层包含陕西省及部分周边省市地区,范围783×837 km,分辨率9 km;第三层包括了整个延安市,并外扩部分区域,范围333×342 km,分辨率3 km。模型设置的三层嵌套网格覆盖区域见图3.2-1。
模拟时段选取2018年基准年的1、4、7、10月份,分别代表冬、春、夏、秋四个季节进行模拟,以反映四季的污染特征。
图3.2-1 CMAQ三层网格嵌套
3.2.3 模型参数设置
本次采用包含了ISAM模块的5版本CMAQ,主要输入参数设置如下:
初始条件:本次模拟时段为2018年1、4、7、10四个典型月份,代表四季污染特征。为减少初始条件的影响,每个月提前近一周开始模拟,第二天的初始条件使用前一天得到的浓度场作为输入初始条件。
边界条件:本次采用三层网格嵌套,最外层采用预设值作为边界条件,第二层边界条件采用第一层的浓度输出结果,第三层边界条件采用第二层的浓度输出结果。
化学机制:本次CMAQ拟采用CB05碳键化学机制、AERO6气溶胶方案。CB05化学机制包括51种化学反应物以及156种化学反应,AERO6气溶胶模式包含了18种颗粒物种类:OC、EC、sulfate、nitrate、H2O、Na、Cl、NH4、有机质碳、Al、Ca、Fe、Si、Ti、Mg、K、Mn等。
污染源数据:最外层和第二层排放数据采用MEIC区域排放清单,以省为单位根据人口、GDP、能源消耗等数据变化情况将清单数据调整到基准年,第三层排放数据为延安市大气污染源排放清单,第三层网格延安市行政区域外的排放数据采用MEIC区域排放清单进行补充;采用MEGAN生物源处理模式计算各层自然源清单。同时借鉴SMOKE源处理模式算法,采用ArcGIS、NCL等工具等,结合人口空间分布、道路分布、土地利用类型分布,将MEIC区域排放清单、延安本地排放清单、MEGAN生物源排放进行切割拟合,重新分配到适用于CMAQ模式计算的网格中。
源贡献:拟采用CMAQ中ISAM源贡献算法,对输入的污染源进行分组,并分析各源组的贡献。ISAM通过对不同区域或不同种类的污染源添加示踪物,追踪污染物从源排放到大气中扩散、传输、沉降、转化等整个物理和化学过程,从而得到不同源的贡献率。
垂直层设置:CMAQ在垂直方向上设置16层,以延安市城区为例,其各层的顶层高度和层高见下表。
表3.2-1 CMAQ垂直网格结构
垂直层 | Sigma | 层顶海拔(m) | 层高(m) |
1 | 0.995 | 1185 | 29 |
2 | 0.990 | 1212 | 27 |
3 | 0.980 | 1289 | 77 |
4 | 0.960 | 1424 | 135 |
5 | 0.940 | 1582 | 158 |
6 | 0.900 | 1867 | 285 |
7 | 0.850 | 2245 | 378 |
8 | 0.790 | 2773 | 528 |
9 | 0.730 | 3329 | 556 |
10 | 0.660 | 3971 | 642 |
11 | 0.540 | 5283 | 1312 |
12 | 0.400 | 7039 | 1756 |
13 | 0.260 | 9422 | 2383 |
14 | 0.125 | 12887 | 3465 |
15 | 0.045 | 16418 | 3531 |
16 | 0.000 | 19888 | 3470 |
本次模拟采用WRF-ARW 中尺度气象模式生成三维气象场,网格范围在CMAQ模拟范围上外扩一定网格数量作为边界缓冲区域,WRF气象模式的主要输入数据如下:
(1)地形、土地利用等使用官方公布的5m、2m、30s分辨率的USGS24类土地利用类型的地理数据,在WPS中将数据插值到设置的三层网格中,获得地形和下垫面资料。
(2)初始及边界场数据采用美国国家环境预报中心(NCEP)提供的ds083.2数据集,时间分辨率为6小时,空间分辨率为1度,垂直方向分为32层,该数据来自全球预报模式GFS。
(3)高空观测数据采用NCEP ds361.0数据集,地面观测数据采用NCEP ds461.0数据集,数据时间间隔均为6小时,在OBSGRID程序中进行观测数据同化,并在WRF模拟中开启四维同化选项,以提高模拟气象场的准确性。
(4)海面温度数据采用NCEP RTG_SST数据,时间分辨率为1天,空间分辨率为1/12度。
WRF同样采用三层嵌套网格,Lambert投影坐标与CMAQ保持一致。为了减少气象边界对模拟结果的影响,WRF模式网格在各个方向均比CMAQ多6个网格数。WRF模拟网格最外层区域中心点经纬度为(110.1°E, 32.94°N),网格间距为27 km,网格边长为2106×1836 km;第二层区域的网格距为9 km,网格边长为891×945 km;第三层区域网格距为3 km,网格边长为369×378 km,覆盖整个延安市及部分周边地区,网格区域设置如图3.2-2。
图3.2-2 WRF模型三层嵌套网格
WRF在垂直方向上设置40层,以延安市城区为例,其各层的顶层高度和层高见表3.2-2。垂直层高度设置采用近地面较密,往上逐渐稀疏的原则,各垂直层高度均控制在1000m以内,顶层高度大约为2万米左右。
表3.2-2 WRF的垂直结构
垂直层 | 层顶海拔(m) | 层高(m) | 垂直层 | 层顶海拔(m) | 层高(m) |
1 | 1166 | 10 | 21 | 4824 | 437 |
2 | 1185 | 19 | 22 | 5283 | 459 |
3 | 1212 | 27 | 23 | 5768 | 485 |
4 | 1250 | 38 | 24 | 6348 | 580 |
5 | 1289 | 39 | 25 | 7039 | 691 |
6 | 1347 | 58 | 26 | 7788 | 749 |
7 | 1424 | 77 | 27 | 8609 | 821 |
8 | 1503 | 79 | 28 | 9422 | 813 |
9 | 1582 | 79 | 29 | 10231 | 809 |
10 | 1703 | 121 | 30 | 11109 | 878 |
11 | 1867 | 164 | 31 | 12023 | 914 |
12 | 2033 | 166 | 32 | 12887 | 864 |
13 | 2245 | 212 | 33 | 13747 | 860 |
14 | 2506 | 261 | 34 | 14624 | 877 |
15 | 2773 | 267 | 35 | 15523 | 899 |
16 | 3047 | 274 | 36 | 16418 | 895 |
17 | 3329 | 282 | 37 | 17277 | 859 |
18 | 3619 | 290 | 38 | 18161 | 884 |
19 | 3971 | 352 | 39 | 19024 | 863 |
20 | 4387 | 416 | 40 | 19888 | 864 |
图3.2-3 延安市各季节风场特征
3.2.5 区域排放清单处理
3.2.5.1 区域排放清单
本次模拟第一层和第二层网格均采用MEIC区域排放清单,对于第三层网格延安市行政区域内区域采用《延安市精细化大气污染物排放清单》污染源数据,行政区域外的区域,采用MEIC区域排放清单进行耦合。外层网格的模拟目的是为内层提供较准确的边界场,本项目采用MEIC的逐月网格化排放清单并对其进行校正,分辨率为0.25°×0.25°,范围覆盖整个中国区域,清单分为五大类,分别为电力、工业、农业、交通和居民源。
MEIC是一套基于云计算开发平台开发的中国大气污染物和温室气体人为源排放模型,旨在(在)为科学研究、政策评估和空气质量管理等工作提供规范、准确的高分辨率排放清单数据产品,至今为止已多次被国内外学者应用于环境健康、碳排放、细颗粒物排放、大气污染治理、能源政策等方面的研究。MEIC清单数据没有包含点源的烟囱排放参数,如烟囱高度、内径、出口温度、出口速率等,本次模拟根据各类源的特征,将污染物排放量在垂直方向上按相应的比例进行分配,从而得到三维网格化污染源用于CMAQ空气质量模式系统。电力等能源污染源的污染物排放主要集中在二、三、四层;工业污染源的污染物排放主要集中在一、二、三层;飞机排放主要考虑起飞降落过程,考虑的污染物排放为一、二、三、四层;居民源污染物排放主要集中在一、二层,第二层主要是一些高层建筑上的排放;道路、农业、船舶等其他污染源污染物排放主要集中在第一层。
本次模拟第一层网格分辨率为27 km,MEIC区域清单基本满足该层模拟的精度要求,因此对MEIC清单进行针对本地化网格的插值即可用于模式输入,第一层网格SO2、NOx、PM10、PM2.5、CO、VOCs、NH3等的污染源分布见图3.2-4;第二层网格分辨率为9 km,插值过程中以人口、道路等因素作为权重,进行了清单的精细化处理,使其能够为第二层的模拟精度要求,第二层网格SO2、NOx、PM10、PM2.5、CO、VOCs、NH3等的污染源分布见图3.2-5。第三层分辨率为3km,为充分考虑延安市外源强对延安市污染物的贡献,第三层网格行政区域外耦合MEIC区域排放清单。
图3.2-4 第一层网格各主要污染物排放量分布
图3.2-5 第二层网格各主要污染物排放量分布
各层的自然源清单均采用MEGAN生物源处理模式计算得到。MEGAN根据植被类型、叶面积指数、排放因子等数据,以及三维气象场数据,计算逐时变化的污染物排放量,MEGAN输出的结果可直接用CMAQ空气质量模式系统。本项目采用MEGANv2.10计算自然源排放。图3.2-6至3.2-8分别为MEGAN计算得到的第一至第三层网格自然源VOC排放分布。
图3.2-6 第一层网格自然源排放VOCs季节分布
图3.2-7 第二层网格自然源排放VOCs季节分布
图3.2-8 第三层网格自然源排放VOCs季节分布
3.2.5.2 本地排放清单
排放清单在输入到CMAQ模式之前,需要对各类污染源的时间排放特征、空间分布特征、化学机制物种组分等加以研究并做合理的时间分配、空间分配和物种分配,从而使模拟的条件更接近真实的大气排放过程。美国常用SMOKE源处理模式实现这些功能,但SMOKE的清单输入数据和其它相关基础数据均针对美国的情况,有不少数据在国内难以获取,故不适合在国内应用。本项目借鉴SMOKE,采用类似的算法对污染源进行了处理,从而得到能用于CMAQ模式的网格化面源和点源。
(1)时间分配
污染源排放清单中的数据一般是基于排放源分类的的年度排放量,而空气质量模式CMAQ需要的是逐时数据。时间分配一般将年排放量按月、周、日变化特征逐步分配到小时。不同类型排放源的时间变化特征差异较大,如植被的排放强度受到温度、光照强度、叶面积指数等影响,容易在夏天出现较高排放量,每小时波动也较大;机动车排放有明显的小时变化特征,早晚上下班高峰出行量高,排放量也高,工作日的排放量一般高于休息日;工业燃烧随假日变化明显,一般周末或春节期间获得水平较低,下半年为生产旺季产量会高于上半年淡季;秸秆燃烧则集中在秋季,其它季节排放较少;其它如民用生活源随时间变化特征不太明显,可采用平均分配的方法。
通过污染源排放时间特征识别中选用的数据以及相应的计算方法,生成一系列的时间变化系数,主要包括月变化系数、周变化系数、小时变化系数等。月变化系数是排放的污染物在一年中每个月的权重大小,周变化系数是排放的污染物在一周每天的权重大小,小时变化系数是每日24小时的权重大小。
火力发电源除发动机检修期外,其它时间都是24小时连续运行的,因此短时间内排放时间变化特征较小,可采用基于燃料消耗量或发电量/用电量的变化作为时间表征数据。
工业燃烧源在生产技术保持不变的情况下,产品产量、工业产值与燃料消耗量呈正相关关系,因此这些可作为工业燃烧的时间特征表征数据。
工业过程源涉及面广,且不同行业污染物的排放类型、方式、时间特征和环节都存在一定的差异。在技术水平一定的情况下,各行业的污染物排放量都与产品产量有间接关系。因此产品产量是工业过程源常用的时间特征表征数据,而与产品产量有联系的原辅材料使用量和行业产值都可以作为相对应行业的表征数据。
民用燃烧主要为炊事活动,其排放的月变化特征小,但有明显的日变化特征。这与居民的生活习惯及工作休息制度有关。
道路移动源、道路扬尘源的排放时间特征主要受相关交通设备活动水平,即车流量的影响,其小时排放特征出现明显的峰值特征,而日变化特征也比较明显。
生物源主要受到植被类型、温度、光照强度等因素影响,其污染物排放有复杂的小时变化特征和日变化特征,季节变化比较明显。本项目生物源采用MEGAN模式处理,该模式在WRF气象数据的驱动下计算生物源的逐时变化排放量,因此不需要对排放量在进行时间分配处理。
施工扬尘源受到气象因素和施工时间的影响,其短期内时间变化的不确定性大。
生物质露天燃烧和部分农业源受到农耕活动的影响,导致排放时间特征具有明显的季节性特征。生物质露天燃烧的时间特征往往有明显的季节性,在收获季节秸秆资源量大,故相应的秸秆露天焚烧比重也大,而在非收获季节,秸秆露天焚烧比重较小。家用生物质炉灶燃烧的时间变化特征受到农村居民的生活习惯的影响。氮肥施用的排放特征主要受到氮肥施用量、施肥方式和环境因素的影响。从3、4月份开始,温度升高,开始春耕,氮肥施用量变大,而在7、8月份温度升高,这种排放高峰进一步扩大,达到全年顶峰,这与8月份作为各作物追肥期以及气候条件有利于氨挥发有关,而到了农作物收获后的11月份,氨挥发量回归到最小值。因此,在氮肥施用详细月变化数据缺失的情况下,可通过月平均温度大概反应氮肥施用的月变化特征。畜禽养殖的排放特征主要和畜禽饲养量和环境温度有关。
本项目所用的部分行业时间分配系数示例见下表:
表3.2-3 部分行业源强月分配系数
行业 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 |
火力发电 | 0.0445 | 0.0346 | 0.0555 | 0.1165 | 0.1303 | 0.1037 |
热电联产 | 0.0486 | 0.0134 | 0.0479 | 0.0855 | 0.0893 | 0.0927 |
工业燃烧 | 0.0179 | 0.0044 | 0.0595 | 0.0892 | 0.1128 | 0.0922 |
土壤风沙尘 | 0.0739 | 0.0739 | 0.0936 | 0.0936 | 0.0936 | 0.0780 |
水泥制造 | 0.0008 | 0.0000 | 0.0473 | 0.0639 | 0.0745 | 0.0551 |
肥料制造 | 0.0287 | 0.0199 | 0.0540 | 0.0767 | 0.1522 | 0.0926 |
轮胎制造 | 0.0176 | 0.0000 | 0.0839 | 0.1504 | 0.1644 | 0.0801 |
合成革 | 0.0584 | 0.0000 | 0.1113 | 0.1139 | 0.0845 | 0.1562 |
危险废弃物处理 | 0.0038 | 0.0000 | 0.0628 | 0.0874 | 0.0994 | 0.1283 |
食品制造 | 0.0151 | 0.0000 | 0.0309 | 0.0736 | 0.0689 | 0.0550 |
金属冶炼 | 0.0068 | 0.0000 | 0.0488 | 0.0846 | 0.1241 | 0.1333 |
氮肥施用 | 0.0287 | 0.0199 | 0.0540 | 0.0767 | 0.1522 | 0.0926 |
行业 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 |
火力发电 | 0.1290 | 0.1047 | 0.0283 | 0.0753 | 0.0877 | 0.0896 |
热电联产 | 0.0957 | 0.0846 | 0.0839 | 0.1011 | 0.1052 | 0.1521 |
工业燃烧 | 0.1580 | 0.1051 | 0.0954 | 0.1168 | 0.0882 | 0.0604 |
土壤风沙尘 | 0.0780 | 0.0780 | 0.0879 | 0.0879 | 0.0879 | 0.0739 |
水泥制造 | 0.4192 | 0.0682 | 0.0831 | 0.0846 | 0.0574 | 0.0457 |
肥料制造 | 0.0841 | 0.1168 | 0.1028 | 0.1110 | 0.1144 | 0.0469 |
轮胎制造 | 0.0810 | 0.1007 | 0.0900 | 0.0814 | 0.0767 | 0.0736 |
合成革 | 0.1131 | 0.1017 | 0.0904 | 0.0600 | 0.0858 | 0.0246 |
危险废弃物处理 | 0.1111 | 0.1487 | 0.1254 | 0.0578 | 0.0942 | 0.0812 |
食品制造 | 0.0759 | 0.1003 | 0.0847 | 0.3487 | 0.0690 | 0.0778 |
金属冶炼 | 0.0877 | 0.1474 | 0.1238 | 0.0645 | 0.1098 | 0.0693 |
氮肥施用 | 0.0841 | 0.1168 | 0.1028 | 0.1110 | 0.1144 | 0.0469 |
本项目中内层区域水平方向采用3 km分辨率,垂直方向定义了16层,空气质量模式CMAQ要求将污染物排放量分配到每个空间格点。
在垂直方向上,采用CMAQ中内置的算法,根据点源的排气筒高度、内径、出口温度、出口速率等参数计算烟羽抬升高度,从而实现点源污染物垂直方向的分配;面源一般排放高度较低,污染物排放基本集中在第一层网格。
水平方向上,含有坐标信息的源强可在GIS系统中进行定位,以将各行业污染源排放根据所属网格分配到不同的模拟网格中。
没有包含坐标信息的面源的分配可以基于人口分布空间分布、道路分布、基于土地利用类型分布等数据进行分配。分析污染源的地理位置和排放量在空间上的变异性,找出能够表征排放空间特征的地理空间数据。例如,用人口分布数据表征人体氨排放源的排放空间特征,用耕地分布表征农业氮肥施用排放源的空间分布特征,用道路网分布表征道路移动源的空间分布特征。随后根据地理空间数据的分布特征建立与模拟网格相一致的空间分配因子,最后将排放量与每个网格中的因子相乘得到网格化的排放量结果。
本项目收集了包含延安市在内的全国人口分布数据、道路网分布数据、土地利用类型分布数据,其中,道路网数据可通过OpenStreetMap(OSM)获取,人口数据来自中国公里网格人口分布数据集,土地利用类型数据采用30米全球地表覆盖数据GlobeLand30,以帮助本项目中延安市的本地污染面源进行合理的空间分配,同时还为内层网格的MEIC清单根据人口分布、土地利用分布、道路网分布数据进行同化提供依据。
以下为第三层模拟网格区域(包括整个延安市)的人口分布、土地利用类型分布、道路网分布情况。
图3.2-9 第三层模拟网格区域人口分布
图3.2-10 第三层模拟网格区域土地利用类型分布
图3.2-11 第三层模拟网格区域道路网分布
经过空间分配处理后,延安市各行业的各污染物空间分布情况如下:
化石燃料固定燃烧源包含了电力、供热、工业锅炉等工业生产过程涉及到的燃煤点源,还包括了民用锅炉和民用燃烧,除了民用燃烧外,其它都可以通过调研获取各个企业或单位的地理信息。由化石燃料固定燃烧源的各污染物排放空间分布情况可知,污染物排放与城市建成区的密集程度相关,同样与人口分布也呈现一致性,人口密集意味着人为活动排放的加大,其中延安市、黄陵县东部、洛川县的化石燃料固定燃烧源排放相对全市来说处于高排放的水平,延安市主要是人口基数较大,民用锅炉等排放较多,洛川县与黄陵县则是因为工业较为集中,根据调研得到的工业排放清单显示,洛川县的工业锅炉排放较大,一次PM2.5的排放量占到了整个延安市工业锅炉排放的35%左右,除了一次PM2.5外,洛川县与黄陵县的工业锅炉的SO2和NOx等二次PM2.5的前体物排放量也较大。相比于这几个县市,延安市其它大部分区域排放要小许多,且黄陵县西部地区、富县西部、黄龙县等为山地地形,不利于工业发展,人口分布较小,因为工业及民用的燃煤排放较小。
图3.2-12 延安市化石燃料固定燃烧源排放空间分布
工艺过程源主要是工业生产过程中排放的面源,与电力、供热、工业等工业燃煤的分布一样,工艺过程源排放较大的地区主要为工业较为密集的延安市、黄陵县、子长市,其中黄陵县的工艺过程排放较为凸出,位于黄陵县的黄陵生态水泥有限公司一次PM2.5排放量占到了整个延安市工艺过程排放的10%左右,除此之外,黄陵县的其他工业的工艺过程PM2.5排放总和为全市各县区最大。同时工艺过程源的PM2.5排放相对其它类型排放源较大,是仅次于扬尘源的PM2.5直接排放源,工艺过程源PM2.5直接排放量占到了全延安市排放总和的25%左右。
图3.2-13 延安市工艺过程源排放空间分布
移动源不仅包含了道路移动源,还包含了农业机械、工程机械、企业机械、铁路、机场等非道路移动源。道路移动源与延安市道路网分布情况一致,相对于其它城市来说,延安市路网较为稀疏,主要道路位于海拔较低地势较为平坦的地区,使得道路移动源排放较为集中于有限的路网。农业机械则按耕地分布进行分配,工程和企业机械则根据城市建成区与人口分布因素综合考虑分配到模拟网格中。相比于其它非道路移动源,铁路内燃机车的NOX和颗粒物排放都较大。
图3.2-14 延安市移动源排放空间分布
溶剂使用源主要包括工业涂装、印刷印染等工业生产过程排放,还包括农业生产过程中的农药使用,以及日常生活中的干洗汽修店、居民洗涤用品的排放,因此溶剂使用源主要排放VOCs,工业涂装、印刷印染可通过调研得到对应企业或施工单元的经纬度信息,农药使用按照耕地分布情况进行分配,干洗汽修店可根据具体位置对应到每个模拟网格即可,居民清洁用品排放的强度则与人口密集程度相关。
图3.2-15 延安市溶剂使用源排放VOCs空间分布
农业排放包含畜禽养殖、氮肥施用、土壤本底、固氮植物、秸秆堆肥、人体粪便等,主要分布于农村地区和耕地类型区块,且主要排放污染物为NH3。
图3.2-16 延安市农业源排放空间分布
扬尘源包括土壤扬尘、道路扬尘、施工扬尘、堆场扬尘。土壤扬尘排放主要来自与裸地、滩涂、旱地等土地利用类型区域,因此在将土壤扬尘分配到每一个模拟网格时主要考虑了这几种土地利用类型地块的分布情况,并按起尘因子的权重进行综合考虑。道路扬尘则与道路移动源一样,根据每个模拟网格的道路网占比进行分配,施工扬尘与堆场扬尘则有地理位置信息,对应到每个施工单元或企业。从扬尘源的空间分布可以清楚看到扬尘排放的分布于延安市路网分布具有一定程度的吻合,这是因为道路扬尘排放较大,且排放较为集中。
图3.2-17 延安市扬尘源排放空间分布
生物质燃烧源包括工业生物质锅炉排放、生物质炉灶和生物质开放燃烧。工业生物质锅炉可以根据其所属与的每个企业具体位置对应到模拟网格中,生物质炉灶和生物质开放燃烧则需要考虑人口的分布考虑进行分配。而通过前文得知工业比较集中的延安市、黄陵县、洛川县、子长市,同样也是人口较为集中的几个县市,因此这些县市地区的生物质燃烧源排放强度要明显高于其它县市地区。
图3.2-18 延安市生物质燃烧源排放空间分布
延安市储存运输源、废弃物处理源、餐饮源的分布情况见下图,除了餐饮行业排放外,其它均可根据获取的具体地理信息进行分配,餐饮行业则通过人口分布的特点进行分配,因此与生物质燃烧源一样,储存运输源、废弃物处理源、餐饮源排放强度较大的地区也主要集中在延安市城区、黄陵县、洛川县、子长市等地区。
图3.2-19 延安市储存运输源、废弃物处理源、餐饮源排放空
(3)物种分配
CMAQ等空气质量模式采用一系列简化的方程描述大气化学过程,这些方程使用了具有代表性的化学机制物种,与平常建立排放清单中的物种有一定的差别。如CB05化学机制中,ISOP代表异戊二烯,MEOH代表甲醇等,而在排放清单中,所有的挥发性有机物都用VOCs表示。因此,为满足CMAQ的计算要求,需要根据选定的化学机制对排放清单中污染物,尤其是将挥发性有机物VOCs和PM2.5转换成化学机制物种。由于大气污染源繁多,难以实现对所有的污染源开展化学成分谱测试研究,通常情况下,选取具有代表性的污染源进行测试研究,并利用化学分析手段,建立不同污染源类型的化学成分谱。美国环保署开发了基于污染源分类的源成分谱SPECIATED数据库,其数据主要来自已经发表的研究结果及美国环保署开展的排放源研究测试结果,每个完整的化学成分谱包含了排放源描述、样品采集时间和方法、样品分析方法、成分谱评价、成分质量百分比的不确定性及来源信息。目前我国的源化学成分谱研究仍处于起步阶段,现有污染源化学成分谱研究主要用作CMB源解析中,在CMAQ空气质量模式中还主要依赖国外如SPECIATE数据库的研究成果。
由于化学活性的差异,不同VOCs组分对O3和细颗粒物的形成贡献有明显的差异。例如,烯烃是生成O3的重要前体物,挥发性芳香烃是生成二次有机气溶胶的重要前体物。苯及其衍生物是人为源排放的SOA前体物,而异戊二烯和萜烯化合物是生物源排放的SOA前体物。机动车尾气排放、溶剂使用、石油化工、生物质燃烧、自然源等是环境中VOCs的主要来源。本项目中CMAQ化学机制采用CB05机制,下表分别为该化学机制中颗粒物和VOCs组成成分的对应关系。
表3.2-4 污染源中颗粒物化学机制组分
ID | 名称 | 描述 |
PSO4 | 硫酸盐 | PM2.5 |
PNO3 | 硝酸盐 | PM2.5 |
PNH4 | 铵盐 | PM2.5 |
POC | 一次有机碳 | PM2.5 |
PNOM | 一次有机碳非碳组分 | PM2.5 |
PEC | 元素碳 | PM2.5 |
PH2O | 水 | PM2.5 |
PCL | 氯 | PM2.5 |
PNA | 钠 | PM2.5 |
PCA | 钙 | PM2.5 |
PMG | 镁 | PM2.5 |
PK | 钾 | PM2.5 |
PFE | 铁 | PM2.5 |
PAL | 铝 | PM2.5 |
PSI | 硅 | PM2.5 |
PTI | 钛 | PM2.5 |
PMN | 锰 | PM2.5 |
PMOTHR | 其它细颗粒物 | PM2.5 |
PMC | 粗颗粒物 | 粒径2.5~10微米之间的颗粒物 |
ID | 名称 | 属于 |
CH4 | 甲烷 | 烷烃 |
ETHA | 乙烷 | 烷烃 |
PAR | 烷烃键 | 烷烃 |
ETH | 乙烯 | 烯烃 |
IOLE | 内烯烃键 | 烯烃 |
OLE | 末端烯烃键 | 烯烃 |
ISOP | 异戊二烯 | 烯烃 |
TERP | 萜烯 | 烯烃 |
FORM | 甲醛及迅速形成甲醛的分子 | 醛类 |
ALD2 | 乙醛 | 醛类 |
ALDX | 丙以上醛类 | 醛类 |
MEOH | 甲醇 | 醇类 |
ETOH | 乙醇 | 醇类 |
BENZENE | 苯 | 苯类 |
TOL | 甲苯及其它单烷基芳烃 | 苯类 |
XYL | 二甲苯及其它多烷基芳烃 | 苯类 |
UNR | 非反应性VOCs | 非反应性VOCs |
3.3.1 校验方法
本项目将模拟结果和监测数据进行对比,用于验证本项目排放清单及CMAQ模型参数设置的可靠性。
为了对比较结果进行量化,采用标归一化平均偏差NMB (Normalized Mean Bias)、归一化平均误差NME (Normalized Mean Error)、分数偏差FB (Fractional Bias)、分数误差FE (Fractional Error)、相关系数R (Correlation Coefficient)等指标评价模拟值和监测值的相符性。NMB、FB反映的是模拟值与监测值的平均偏离程度,该值越接近零,表明模拟值越接近观测值;NME、FE表征了模拟值与监测值的平均绝对误差;相关系数R反映的模拟值与监测值变化趋势的吻合程度,该值越接近1,表明模拟效果越好。一般认为,当平均绝对误差控制在75%以内,平均偏差控制在±60%以内,模拟结果即是比较可靠的。各统计指标的计算公式如下:
其中P为污染物模拟浓度,O为污染物监测浓度,n为样本个数。
3.3.2 校验结果
以枣园、延大附院、市监测站、百米大道4个国控站点的平均值作为整个延安市污染物浓度模拟结果的表征,下表为2018年1、4、7、10月份延安市的模拟和监测浓度统计分析结果,污染物主要包括臭氧、PM10、PM2.5和NO2。由表可知,除少数月份中污染物相关性较小,其他大多数月份模拟结果与观测结果相关性均高于0.4,各月份各污染物的模拟月均值与观测月均值相差程度较小,一般认为,当平均绝对误差控制在75%以内,平均偏差控制在±60%以内,模拟结果即是比较可靠的,对于各季度的臭氧、PM10、PM2.5和NO2预测,绝对误差及偏差基本在此范围内,说明本项目所采用的排放清单以及CMAQ模拟结果还是比较可信的,且达标规划主要是针对年度达标情况进行综合评价,模拟年均值与观测年均值差别较小,满足了进行后续达标情景模拟的前提。
表3.3-1 延安市模拟结果统计指标分析
指标 | 1月 | 4月 | ||||||
NO2 | O3-8h | PM2.5 | PM10 | NO2 | O3-8h | PM2.5 | PM10 | |
观测月均 | 52.72 | 62.46 | 46.83 | 93.20 | 42.80 | 122.79 | 40.38 | 136.48 |
模拟月均 | 42.50 | 70.63 | 47.65 | 71.70 | 39.12 | 118.86 | 38.75 | 95.49 |
相关系数 | 0.64 | 0.61 | 0.74 | 0.20 | 0.49 | 0.50 | 0.28 | 0.30 |
NMB | -19.50 | 13.93 | 5.18 | -22.83 | -5.10 | 3.38 | 1.17 | -27.48 |
NME | 36.61 | 22.01 | 37.89 | 44.40 | 30.08 | 20.88 | 46.91 | 43.72 |
FB | 1.31 | 0.66 | 1.18 | -0.84 | 1.05 | 0.68 | 1.56 | -1.05 |
FE | 1.31 | 0.66 | 1.18 | 1.62 | 1.05 | 0.68 | 1.56 | 1.66 |
NB | -19.21 | 19.51 | 0.79 | -17.55 | 3.66 | 1.55 | 9.16 | -10.94 |
NE | 41.13 | 26.82 | 37.82 | 44.86 | 23.20 | 15.80 | 41.38 | 31.00 |
指标 | 7月 | 10月 | ||||||
NO2 | O3-8h | PM2.5 | PM10 | NO2 | O3-8h | PM2.5 | PM10 | |
观测月均 | 29.53 | 102.23 | 26.45 | 55.83 | 44.01 | 88.89 | 28.54 | 69.48 |
模拟月均 | 27.19 | 114.05 | 21.68 | 52.04 | 39.84 | 92.63 | 23.27 | 68.16 |
相关系数 | 0.25 | 0.47 | 0.62 | 0.55 | 0.47 | 0.55 | 0.45 | 0.36 |
NMB | -6.89 | 13.68 | -17.42 | -6.98 | -4.19 | 8.40 | -14.20 | 3.75 |
NME | 28.96 | 24.33 | 31.52 | 28.38 | 29.53 | 17.34 | 39.23 | 33.60 |
FB | 0.98 | 0.72 | 1.14 | -0.26 | 0.99 | 0.53 | 1.36 | 0.03 |
FE | 0.98 | 0.72 | 1.14 | 0.95 | 0.99 | 0.53 | 1.36 | 1.04 |
NB | -3.34 | 17.10 | -10.26 | -3.49 | -16.80 | 7.39 | -17.92 | -7.47 |
NE | 30.08 | 25.63 | 32.22 | 26.88 | 25.56 | 15.38 | 30.43 | 25.20 |
图3.3-1 延安市O3最大8小时滑动平均浓度的模拟与观测对比
图3.3-2 延安市PM10浓度的模拟与观测对比
图3.3-3 延安市PM2.5浓度的模拟与观测对比
图3.3-4 延安市NO2浓度的模拟与观测对比
3.4 污染物浓度时空分布
图3.3-5分别为各月份延安市PM10月均浓度分布图。延安市冬季与春季相对其他季节PM10月均浓度偏高,高值区主要分布在人口较为密集地区,除了延安市和子长市,黄陵县的,PM10月平均浓度也很高,主要是因为黄陵县工业的颗粒物排放较高,工艺过程排放黄陵县占到了整个延安市的50%左右,主要是集中于煤矿行业,排放量大的企业包括陕西黄陵二号煤矿有限公司、陕西陕煤黄陵矿业有限公司(一号煤矿)、陕西煤业集团黄陵建庄矿业有限公司、陕西建新煤化有限责任公司,这四家企业的PM10排放量占到了整个延安市工艺过程排放总量的37%左右,对黄陵县本地的PM10浓度贡献较大。
图3.3-5 各季节PM10浓度空间分布图
图3.3-6分别为春、夏、秋、冬四个季节的代表月份延安市PM2.5月平均浓度分布图。从图中可以看出,延安市冬季相对其他季节PM2.5月平均浓度偏高,高值区主要分布在地形海拔较为平缓的人口聚集地区,其中洛川县与黄陵县工业较为集中,根据调研得到的工业排放清单显示,洛川县的工业锅炉排放较大,一次PM2.5的排放量占到了整个延安市工业锅炉排放的35%左右,除了一次PM2.5外,洛川县与黄陵县的工业锅炉的SO2和NOx排放量也较大,在不利于扩散的气象场条件下易于当地积累发生光化学反应形成二次气溶胶污染,从而表现为浓度分布图上的高值区。面源排放方面,位于黄陵县的黄陵生态水泥有限公司一次PM2.5排放量占到了整个延安市工艺过程排放的10%左右,除此之外,黄陵县的其他工业的工艺过程PM2.5排放总和为全市各县区最大。
其他季节的高值区表现特征与冬季基本一致,此外,西北部外来沙尘的远距离传输也对延安市有一定的贡献。
图3.3-6 各季节PM2.5浓度空间分布图
图3.3-7分别为春、夏、秋、冬四个季节的代表月份延安市臭氧月平均浓度分布图。从图中可以看出,春季臭氧相对最高,其次是夏季、秋季和冬季。春夏季大气具有较强的氧化性、有利的光照条件促进臭氧的生成。夏季和春季臭氧的高值区主要分布在人口较少的区域,城区及附近的臭氧浓度在各季节均相对较低。与颗粒物不一样的是,无论是城区还是郊区,臭氧浓度即使在低值区也会超过一定浓度,这与生物源所排放的VOCs有关。有研究表明,植物排放的VOCs量远超过人类活动的排放量。即使将人类活动排放的VOCs降至零,自然产生的VOCs仍可能使臭氧超标。
图3.3-7 各季节臭氧浓度空间分布图
图3.3-8分别为各月份延安市NO2月平均浓度分布图。延安市城镇区域冬季NO2浓度相对较高,其次是秋季。夏季和春季臭氧的高值区主要分布在人为排放活动强度较大的城市建成区,以及受到机动车排放的影响,沿着从黄陵县、洛川县一直到延安市和子长市的一条南北方向的主要交通要道也是NO2浓度相对较高的区域。
图3.3-8 各季节NO2浓度空间分布图
第四章 区域大气污染传输规律和来源分析
4.1 污染影响因素
4.1.1 PM2.5与VOCs作用机理
大气气溶胶是指悬浮在大气中的固态和液态颗粒物的总称,主要成分包括六大类七种气溶胶粒子:矿物溶胶、碳气溶胶(黑碳和有机碳气溶胶)、硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶、铵盐气溶胶和海盐气溶胶。气溶胶粒子的主要自然来源有风蚀过程、火山爆发、海洋源气溶胶、自然源产生的生物气溶胶和转化形成的二次有机气溶胶等,而人为源主要可归为三大类:化石燃料燃烧、生物质燃烧和土地利用-覆盖的变化。环境空气中颗粒物有多种来源贡献,除一次颗粒物排放外,SO2、NOx、NH3等污染物会经过一系统气相、液相反应生成硫酸盐、硝酸盐、铵盐等二次无机溶胶,VOCs某些组分在羟基自由基的作用下生成二次有机气溶胶。本项目利用第三代空气质量模型CMAQ,定量模拟了延安市环境空气中PM2.5的成份构成,从而分析主要污染物排放对PM2.5年均浓度的贡献,为实施SO2、NOx、PM、VOCs及NH3等污染物的协同、均衡控制提供依据。
PM2.5和臭氧是目前影响我国城市的环境空气质量的重要空气污染物,两者的生成存在复杂的联系,NOx和VOCs是二者生成的共同前体物,通过气体-颗粒物转化过程形成的二次无机气溶胶(SIN)和二次有机气溶胶(SOA)等与臭氧的形成存在相互依存的关系;气溶胶影响光化学辐射通量,从而影响光化学反应过程及臭氧的生成;气溶胶参与非均相化学反应过程,大量的气溶胶粒子表面提供了丰富的化学反应床,导致化学反应过程更加复杂化。
PM2.5化学组成复杂,主要包括SO42-、NO3-、NH4+、有机物等。按成因的不同,PM2.5组分可分为一次组分与二次组分。 一次组分是指天然源(如土壤尘、火山灰、海盐粒子等)与人为源(如燃煤、机动车、工业生产等)直接排放到大气中的颗粒物,如元素碳、矿物尘和重金属元素等;二次组分是指SO2、NOx、NH3和VOCs等污染物在大气中经过复杂的化学反应而形成的颗粒物,如SO42-、NO3-、NH4+等SIN及SOA 。通常认为,形成PM2.5二次无机组分的化学途径主要包括气相光化学氧化反应、颗粒物表面的非均相反应和颗粒物内部的液相氧化反应等。SO2和NOx在大气中通过均相和非均相反应被氧化成SO42-和NO3-。气相路径为SO2和NOx在气相中氧化生成H2SO4和HNO3;液相路径为SO2和NOx被吸收进入液相后,在液相中被氧化成SO42-和NO3-;除此之外,SO2和NOx还可以在气液界面发生多相气液反应转化成SO42-和NO3-;大气中SO2气相氧化过程由·OH的反应主导,液相氧化途径是溶解后的SO2被臭氧、H2O2、O2、·OH及NO2氧化从而生成SO42-。 NO3-主要受NOx的气相氧化驱动,NO2与·OH发生均相反应是白天对流层中NO3-最主要的形成路径,N2O5夜间发生的水解反应在NO3-的形成过程中也起到重要作用。NH4+主要来自大气中NH3与酸性气体(H2SO4、HNO3等)的反应,通过气态-颗粒态的转化过程生成颗粒态的NH4+,也可在中和SO42-、NO3-的气溶胶成核过程中生成。
VOCs主要通过大气光氧化过程、成核过程、凝结和气/粒分配过程及非均相反应等化学过程生成SOA。气相氧化过程是大气中有机物挥发性演化初级过程,自由基通过摘取有机物中的氢原子或在碳碳双键间加成引起氧化反应。气态VOCs与大气中的·OH、NO3·和臭氧等大气氧化剂发生光氧化反应生成挥发性和蒸气压不同的一次氧化产物,蒸气压较高的产物以气相形式进入大气环境,蒸气压较低的产物即SVOCs (半挥发性有机物)则是生成SOA的前体物。 SVOCs通过均相成核作用生成新粒子,然后通过凝结和气/粒分配等物理过程使得气溶胶质量增加。生成的SOA还可以通过颗粒相表面的非均相化学反应和内部的液相氧化反应等生成新的SOA。同样,一次来源的SVOCs也可以通过成核作用、凝结过程和气/粒分配过程及颗粒相的化学反应生成SOA. 此外,有机物还可通过直接凝结在颗粒物上形成SOA,也可通过物理或化学过程吸收或吸附在颗粒物的内部而形成SOA.
臭氧是天然大气中重要的微量成分,对流层臭氧主要来源于天然源和人为源排放NOx、CO、VOCs的大气光化学反应过程和平流层的输入。臭氧是对流层重要的光化学氧化剂,对大气氧化性有重要影响。环境空气中臭氧污染形成机理复杂,与其前体物NOx和VOCs存在复杂的非线性关系,同时也受气象因素、排放源变化、区域传输、全球背景、全球气候变化等方面的影响。
由于PM2.5与臭氧有共同的前体物(NOx与VOCs)且均受气象因素的影响,并且PM2.5中二次组分的生成过程受大气氧化性的影响,因此PM2.5与臭氧在大气转化过程中具有密切的关联性。 PM2.5中SO42-、NO3-、SOA的生成过程主要受大气氧化过程的影响,白天与夜晚的主要氧化剂分别为·OH和NO3,而大气自由基主要来源于臭氧、HONO、H2O2、ROOH、RCHO、OVOCs等光解及臭氧与VOCs的反应,自由基之间也可以相互转化;PM2.5则可与来源复杂的大气微量气体(特别是臭氧及其前体物)相互作用,干扰地球的辐射强度或为多相反应提供反应表面,从而影响臭氧的生成。
除污染成因方面具备关联性之外,PM2.5与臭氧之间也存在着十分复杂的交互作用,二者的浓度也彼此间相互影响。 气溶胶复杂的理化特性会对近地面臭氧的生成和损耗过程产生影响,PM2.5通过改变大气动力学和光分解速率来直接影响臭氧的浓度,也可通过影响云光学厚度和非均相反应过程而间接影响臭氧的浓度;而臭氧则主要通过影响·OH、H2O2、RCHO等氧化剂的浓度来影响NO3-、SO42-和SOA的生成。
气溶胶粒子可以极大地改变气溶胶的光学厚度(AOD),其对辐射的吸收作用能影响到达地面的辐射强度,由此产生的光解衰减可以减少臭氧的生成;同时气溶胶粒子也能改变大气动力学系统,使温度降低和边界层下降,导致污染物在地表聚集。气溶胶可以通过散射作用来扩散太阳辐射,增加边界层内的辐射通量与强度,当气溶胶浓度适度增加且不太高时,气溶胶表面NOx的光解速率会被增强,有利于臭氧的生成。气溶胶还可以通过成云凝结核使云滴数浓度增加,减少云滴有效半径、增加云的光学厚度、散射太阳辐射、改变太阳辐射强度,从而影响大气氧化性和臭氧的生成。除此之外,气溶胶粒子能改变大气非均相反应过程,颗粒物表面发生N2O5的水解及对HO2·的吸收,减少了臭氧的前体物,从而可以阻滞臭氧的产生。PM2.5下降导致的臭氧浓度增加比NOx减排所导致的臭氧浓度降低的幅度更大。
PM2.5中二次转化微观机理十分复杂,SIN和SOA等组分的快速生成助推了PM2.5爆发式增长,不同时段、城市和气象条件下,二次组分增长的贡献不同。严重的霾污染事件在很大程度上是由二次气溶胶快速生成驱动的,SOA的贡献与SIA的贡献一样显著。二次气溶胶的形成和转换涉及一些复杂的化学过程,光化学氧化反应是其最主要的转化途径。O3在一定程度上反映了大气氧化能力,臭氧通过影响大气氧化性来影响PM2.5中二次气溶胶粒子的成核与增长。在臭氧生成的光化学过程中提供了生成二次气溶胶所需要的·OH、H2O2、RCHO等氧化剂,SO2、NOx和VOCs在氧化剂的作用下通过气相和液相化学、非均相化学反应生成SO42-、NO3-和SOA。NO3-浓度的快速上升已成为PM2.5爆发式增长的关键因素之一。
4.1.2 气象影响因素
污染玫瑰图分析方法是一种小尺度污染传输影响分析方法,利用站点各项污染物浓度数据,及对应时间风速风向数据,识别污染物高浓度值来向,污染高值对应的风速越高,表示此方位受传输影响越大。
图4.1-1为延安市各国控站点在2018年不同季节的PM2.5污染玫瑰图。不同季节中各国控站点的PM2.5污染玫瑰图表现的特征基本上一致,各季节由于气候特征差异大导致季节之间的污染玫瑰图特征差异较为明显,春季(3-5月份)在西北方向的高风速区间所对应的所有站点PM2.5平均浓度均较高,这与春季沙尘的远距离输入有关,同时高风速也容易引起本地的扬尘加重,除此之外,枣园站西风为主导风且风速为5m/s左右的时段内PM2.5平均浓度要高于其它城区的站点。冬季(12、1、2月份)则与春季差别较大,冬季PM2.5高浓度主要对应的是南风及东南风主导天气,同时在风速小于2m/s的时段内也易发生PM2.5污染天气,主要是本地大气扩散条件较弱,人为活动所排放的一次PM2.5及二次PM2.5的前提物在当地持续累积,促使PM2.5浓度升高得不到有效的缓解。夏季(6-8月份)和秋季(9-11月份)相对来说整体的PM2.5浓度较低,夏季市监测站在强烈的西北风下同样会由于沙尘的输入以及本地扬尘加重导致PM2.5浓度高于其它风向风速区间,其它站点在夏季低风速区间的PM2.5浓度略微高于高风速所对应的区间。秋季主要表现为低风速区间的PM2.5浓度较高。
综上所述,春夏季延安市会出现风速较高的时段,通常对应扬尘天气,也有利于本地扬尘的产生,使得春夏两季的高PM2.5浓度时段通常对应风速较大的天气;秋冬两季延安市高风速的天气较少,高PM2.5浓度时段通常对应不利于污染物扩散的静稳天气条件。
图4.1-1 2018年延安市PM2.5污染玫瑰图
对比各国控站点PM10污染玫瑰图(见4.1-2),整体上PM10的浓度玫瑰图分布特征在各季节与PM2.5污染玫瑰图均较为一致。比较明显差异的是,PM10污染玫瑰图表现为在高风速天气时段中所对应PM10浓度值比低风速区间更为突出。春季不仅仅是西北风天气,西风天气风速达到5m/s的情况所对应的PM10浓度也很高。由延安市安塞气象站(由于宝塔站气象数据缺失严重,因此就近使用安塞站气象数据)的风玫瑰图可知,夏季出现风速在6m/s以上的时段远小于其它季节,但PM10污染玫瑰图显示夏季西北方向风速在8m/s左右的区间内对应PM10高浓度,此区间所对应的样本数量较少,极少数的高风速扬尘污染特征的天气拉高了这一区间的PM10平均浓度。相比于PM2.5,冬季PM10高浓度区间所对应的风速较大。
图4.1-2 2018年延安市PM10污染玫瑰图
图4.1-3 安塞站2018年各季节及全年风玫瑰图
臭氧的污染玫瑰图特征则与颗粒物有很大的不同。由前文可知,春季为延安市臭氧污染最为严重的季节,春季高浓度臭氧污染时段主要对应风速大于4m/s的天气;冬季高浓度臭氧污染时段所对应的多为东南风主导且风速大于4m/s的天气;各季节在风速小于4m/s的时段内臭氧浓度均较低。
图4.1-4 2018年延安市O3污染玫瑰图
4.2 颗粒物污染来源解析
4.2.1 基于气团轨迹模型的来源分析
气团轨迹模型是一种直观了解大气气团及颗粒物运动轨迹的方法,已被广泛应用于大气污染传输过程分析研究,气团轨迹模型作为新一代的拉格朗日模式工具,它可以用来计算复杂的运输、分散、化学转化和沉积模拟,其时间上的前向轨迹模拟可以用来模拟排放源的轨迹-扩散过程,而后向模拟可以确定排放源的影响区域。目前国内主要采用HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model,即拉格朗日混合单粒子轨道模型)模式对大气中的气团输送进行研究。
HYSPLIT模型是由美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的空气资源实验室(ARL)和澳大利亚气象局在过去20年间联合研发的一种用于计算和分析大气污染物输送、扩散轨迹的专业模型。该模型具有处理多种气象要素输入场、多种物理过程和不同类型污染物排放源功能的较为完整的输送、扩散和沉降模式,已经被广泛地应用于多种污染物在各个地区的传输和扩散的研究中。
模型计算过程如下:
其中,是气团最终位置;
是气团第一猜想位置;
是初始三维速度,m/s;
是积分步长;
结合上述气团轨迹模型和相关统计分析技术,对延安市各季节周边省市气团来源进行分析,详细了解周边省市及更远距离的沙尘迁移对延安市PM污染的影响。
通过利用HYSPLIT后向轨迹模式,以2018年4个季节代表性月份为例,对到达延安市的气团流经的轨迹进行分析。选取百米大道站点作为研究对象,后向轨迹推演时间为2天,气团达到高度设为500 m,时间间隔为3小时,气团到达延安市的时间设为每天北京时的00、03、06、09、12、15、18、21时,得到各季节代表月份中达到延安市城区的气团来源轨迹图,详见图4.2-1。
图4.2-1 延安市各季节气团来源轨迹
由图4.2-1可知,1、4、10月份延安市城区的气团来源轨迹较为相似,主要来自与西北风向,且西北方向的气团速度较大,有利于将西北地区的风沙通过气流物理传输作用带入延安市,从而对延安市的颗粒物污染造成一定程度的贡献,同时这三个月的部分时段气团来源于东南方向,且东南来向的气团风速都较低于来自西北方向的气团。而7月份的气团来源轨迹特征与其它三个季节明显不同,其主要来自偏南方向,且气团流速相对其它三个季节的西北气团要低。
为了研究到达延安市的气团与当地PM2.5污染的关系,本次将百米大道站的PM2.5小时浓度与同一小时到达延安市城区的气团轨迹进行一一对应,然后根据每个月份各自的前25% 的PM2.5浓度高值(即选取75%百分位数)来设定阈值,分别选取74、60、36、40 μg/m3分别作为1、4、7、10月份的PM2.5浓度阈值,筛选出各月份PM2.5浓度大于阈值的时间点所对应的气流轨迹,筛选后的气团轨迹表示气团到达延安市城区时PM2.5浓度较高,一定程度上反映了外来输入的可能性。
图4.2-2 延安市各季节PM2.5污染时段对应的气团来源轨迹
由上图可知,春、秋、冬季当西北方向的气团输入时延安市本地会发生PM2.5浓度的抬升,说明了西北地区的沙尘可能是这几个季节发生PM2.5污染的原因之一,同时东南方向风速相对较小的气团输入同样也会造成延安市PM2.5浓度的抬升,由前文中区域排放清单可以发现,延安市东南方向的人为源排放较高,在其细颗粒物前体物输入到延安市后,由于东南气团所对应的天气风速较小,不利于污染物得到有效扩散,使得前提物在延安当地持续生成二次细颗粒物,从而在一定程度上对延安市本地的PM2.5浓度产生外来输入贡献,而夏季PM2.5较高浓度(只相对本月份较高)时段大部分对应的是来自东南方向的气团。
同理,为了研究到达延安市的气团与当地PM10污染的关系,将百米大道站的PM10小时浓度与同一小时到达延安市城区的气团轨迹进行一一对应,然后根据每个月份各自的前25% 的PM10浓度高值(即选取75%百分位数)来设定阈值,分别选取140、195、87、97 μg/m3分别作为1、4、7、10月份的PM10浓度阈值,筛选出各月份PM10浓度大于阈值的时间点所对应的气流轨迹。
图4.2-3 延安市各季节PM10污染时段对应的气团来源轨迹
由结果可以看出,PM10高浓度的时间点所对应的气团轨迹特征与PM2.5呈现一致的季节特征,都是春、秋、冬季高浓度时段对应西北方向的气团输入,在一定天气条件下气团夹带着沙尘从西北地区输入到延安市,夏季PM10高浓度时段基本上对应的是来自东南方向的气团。但是与PM2.5不一样的是,春、冬季PM10高浓度时段几乎没有出现来自东南方向的气团,说明PM10浓度的抬升更多是因为风速较大情况下外来沙尘的输入与本地扬尘的加重引起的,且PM10高浓度对应的气团轨迹较长,可能为沙尘大风天气。
为识别造成延安市各季度高PM浓度的潜在贡献区域,本项目使用基于气团后向轨迹和受体站点污染物浓度的PSCF与CWT分析方法。由于气流轨迹可被视为由大量具有位置和高度属性的点所组成,因此可将从潜在源区到受体站点的轨迹数据网格化,从而计算PSCF值和CWT值。目前PSCF和CWT已被广泛用于不同地区不同高度的气溶胶和气态污染物以及它们所对应的化学组分和离子浓度的传输和扩散研究中。
PSCF的计算公式如下:
式中nij被定义为落在网格ij内的所有轨迹点总数,mij指当经过该网格的轨迹到达受体站点时所对应的污染物浓度值超过浓度阈值时得到的轨迹点总数 (此时对应的轨迹为污染轨迹)。网格单元的PSCF值越高,说明该网格单元对受体站点影响越大,高PSCF值对应的网格单元所在区域就是影响受体站点污染物浓度的潜在源区。
由于PSCF模型反映的是每个网格中污染轨迹点数所占的比例,它不能反映该网格对受体城市的贡献程度。此外,该模型的局限性还在于当轨迹对应的浓度值轻微或极端超过浓度阈值时均被同等地视为污染轨迹,因此很难区分出中等强度潜在源区和强潜在源区。CWT模型是通过网格的轨迹对应受体站点的污染物浓度和轨迹停留时间的函数,是一个反映网格对受体站点浓度贡献大小的混合受体模型,因此可以弥补PSCF的不足。CWT的计算公式如下:
式中Cij是网格ij的平均权重浓度,l是轨迹,M是通过网格ij的总轨迹数量,Cl是轨迹l经过网格ij时对应的受体站点的污染物浓度,τijl是轨迹l在网格ij内的停留时间。
PSCF是一种污染物浓度高于给定浓度限值的条件概率函数,即某一网格的 PSCF值反映了该网格超过浓度限值的可能性。因此当网格内的气流停留时间较短时(即nij较小时),会导致PSCF值的不确定性,为此引入权重函数Wij。Wij的使用条件为当某一网格内的nij小于研究区内每个网格单元内平均点数的3倍时,用计算所得的PSCF值乘以Wij使PSCF值得以校正,CWT的权重函数Wij的计算方法与PSCF的一致。权重函数算法如下:
式中,Wij为网格ij的权重系数,为研究区内每个网格单元的平均轨迹点数。
经过计算得到2018年各季节代表月份及全年的延安市潜在贡献源区分布情况(PSCF值与CWT值空间分布),见下图。PSCF值或CWT值越高,其对应的网格单元所在区域就是影响受体站点污染物浓度的潜在源区。
图4.2-4 2018年延安市颗粒物PSCF分析结果
图4.2-5 2018年延安市颗粒物CWT分析结果
各季节及全年的PSCF与CWT的分布大体上一致,PSCF由于是计算大于阈值的轨迹点比例,而较远的气团轨迹分布比较稀疏,网格内轨迹点数极少,大于阈值的轨迹点数为0的概率较大,因此相比于CWT值的分布,距离较远的部分地区PSCF值为0。
PM2.5与PM10的潜在贡献源区域大体上一致,1月份与4月份西北地区对PM10的潜在贡献概率要大于PM2.5。除了7月份潜在贡献区域为延安市东南方向地区,其它月份的潜在贡献区域均表现为位于延安市西北方向的沙地地区,由中国沙漠分布情况(数据来源于国家自然科学基金委员会“中国西部环境与生态科学数据中心”)可知,1、4、10月份及全年来看,PSCF与CWT值较高区域涉及到巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠和毛乌素沙地,在高风速条件下,这些地区对延安市颗粒物污染存在输入性贡献的概率较大。
图4.2-6 中国沙漠(沙地)分布情况
注:1.古尔班通古特沙漠;2.塔克拉玛干沙漠;3.库姆塔格沙漠;4.巴丹吉林沙漠;5.腾格里沙漠;6.乌兰布和沙漠;7.库布齐沙漠;8.毛乌素沙地;A.吐鲁番盆地;B.天山;C.昆仑山;D.冈底斯山;E.柴达木盆地;F.祁连山
除此之外,各月份延安市东南方向距离较近区域也是延安市颗粒物污染的潜在贡献地区,这些地区的人为排放源所排放的颗粒物及前体物在风速较小的东南方向气流传输作用下到达延安市,且风速较小的静稳天气不利于污染物进一步扩散,前体物持续积累易形成二次气溶胶污染。
4.2.2 基于CMB模型的来源分析
4.2.2.1 模型简介及原理
源解析方法中的受体模型法是将PM2.5中对源有指示意义的化学示踪物信息与数学统计方法相结合而发展起来的方法,主要有因子分析法(Factor Analysis, FA)和化学质量平衡法(Chemistry Mass Balance, CMB),其中因子分析法根据大量样品的化学物种相关关系, 从中归纳总结公因子,计算因子载荷,通过因子载荷以及源类特征示踪物推断源类别,该方法需要大量受体样本数据,且源类个数的确定和源类的判别受主观影响,不确定性较大。由于化学质量平衡受体模型物理意义明确,算法日趋成熟而成为目前最重要最实用的受体模型,被广泛应用于我国源解析研究中。
1972年Miller, Friedlander 和Hidy等第一次正式给出了化学元素平衡法方程式,并将其命名为化学元素平衡法(CEB)。1980年Cooper和Watson将化学元素平衡法重新命名为化学质量平衡法(CMB)。此后该模型的求解问题引起了很多学者的关注,并相继提出了多种算法。直到1982年,Henry发表了“使用最小二乘法拟合受体模型的精度分析”的论文,推动了CMB模型算法的发展。1984年,Watson等提出了有效方差加权最小二乘法用于化学质量平衡受体模型求解的方法,该方法一直沿用至今,并被美国EPA推荐纳入EPA的源解析技术系列,同时,该算法也标志着CMB的求解方法基本走向成熟。2001年,冯银厂等提出了二重源解析技术,有效解决了传统CMB模型一套数据多种结果的问题。受体模型建立于城区尺度,在此尺度下,CMB是一种可靠和常用的方法,得到美国EPA和我国环保部的推荐。
CMB模型基本原理是质量守恒,由一组线性方程构成,表示每种化学组分的受体浓度等于各种排放源类的成份谱中这种化学组分的含量值和各种排放源类对受体的贡献浓度值乘积的线性和。
假设存在着对受体中的大气颗粒物有贡献的若干源类 (J),并且:
(1)各类源排放出来的颗粒物的化学组成相对稳定;
(2)各类源排放出来的颗粒物之间没有相互作用;
(3)所有对受体有贡献的主要源都被确定,并且知道它们排放出来的颗粒物的化学组成;
(4)化学组分个数必须大于等于源的个数;
(5)各类源排放出来的颗粒物的化学组成有明显的差异;
(6)测样方法的误差是随机的,符合正态分布。
那么,在受体上测量的总物质浓度C就是每一源类型贡献的浓度值的线性加和。即:
其中:C — 受体大气颗粒物的总质量浓度,µg/m3;
Sj — 每种源类贡献的质量浓度,µg/m3;
J — 源类的数目,j=1、2……J。
对受体颗粒物上的化学组分i而言,若该化学组分的质量浓度为Ci,则有:
其中:Ci— 受体大气颗粒物中化学组分i的浓度测量值,µg/m3;
Fij— 第j类源的颗粒物中化学组分i的含量测量值,g/g;
Sj— 第j类源贡献的浓度计算值,µg/m3;
只有当i≥j时方程组的解为正。该方法需要输入各污染源中不同化学组分所占比重以及受体颗粒物中和化学组分的质量浓度。
4.2.2.2 模型拟合优度诊断方案
在CMB模型中为了验证源贡献估算值的有效性和CMB模型拟合的优良程度,主要有以下回归诊断技术:源贡献值拟合优度的诊断技术、不定性/相似性组的诊断技术、化学组分浓度计算值拟合优度的诊断技术和其他诊断技术。
CMB模型中源贡献值的拟合优度主要以T统计值、残差平方和、自由度、回归系数和拟合质量百分比来表示,其中:
1) T统计值 (TSTAT) 是源贡献计算值Sj与标准偏差σsj的比值。若TSTAT<2.0,表示源贡献值低于它的检出限,说明拟合效果不好。反之,如若 TSTAT≥2.0 说明拟合效果好。
2) 残差平方和 (chi平方)表示拟合组分的测量值与计算值之差的平方的加权和,理想情况下,即化学组分测量的浓度值和计算的浓度值之前没有差别,残差平方和为零。因此,定义该值小于1表明拟合效果非常好,在1~2之间表明可接受模拟结果,若大于4则说明源贡献估计对其中一个或者多个化学组分的浓度的拟合效果较差。
3) 自由度(n)等于参与拟合的化学组分数目减去拟合的源的个数的值,只有当n≥0时,CMB方程组才有解。
4) 回归系数(R2)为化学组分浓度计算值的方差与测量值的方差的比值。R2取值在0~1之间,越接近1,表明源贡献的计算值与测量值拟合的越好,当R2小于0.8时,定义为拟合效果不好。
5) 拟合质量百分比(MASS%),即为各类预案贡献计算值之和与受体PM2.5总质量浓度测量值的百分比,根据统计学原理,MASS%合理的取值范围定为80%~120%。
在用CMB模型求解源贡献值时,可能会得到负值的解,造成这种情况有两类原因:一种情况为该类源的贡献值小于它的检出限,这种被称之为不定性源类,可以通过T统计值来看出;另一种情况为在纳入模型计算的源类中有两种或以上源类的成分谱数值相近或成比例,被称之为相似性源类,可以通过奇异值分解法来确定是否为相似性源类。两种源类统称为共线性源类。
CMB模型在给出源贡献浓度计算值的同时也给出了每种化学组分浓度计算值,可以通过C/M比值,即化学组分浓度计算值与测量值的比值,以及R/U比值,即计算值和测量值只差与二者标准偏差平方和的方根之间的比值来进行判断模型解析的合理性。
4.2.2.3 二重源解析方法简介
环境空气中颗粒物的来源十分复杂,同一污染源可通过不同的途径进入环境受体中,例如煤烟尘可以通过直接排放的形式进入到环境空气中,也可以通过扬尘的形式进入到受体中,因此,利用CMB方法解析是常出现一组数据多种解的现象,同时,由于扬尘污染源的特殊性,其与各单一尘源类(工业煤烟尘、土壤尘、海盐粒子等)存在着较为严重的共线性,而目前还无法通过选择合适的标识元素将它们区分开。
二重源解析主要有以下几步:(1)将各单一尘源类成分谱和受体成分谱同时纳入CMB软件进行计算,得到各单一尘源类对受体的贡献值;(2)用扬尘代替与其共线性最严重的源类并纳入软件中进行计算,得到扬尘和除被代替源类外的各单一尘源类对受体的贡献值;(3)以扬尘为受体进行源解析计算,得到扬尘中各单一尘源类的百分含量;(4)用第三步中的结果去分解第二步结果中扬尘的贡献值,得到各单一尘源类以扬尘的形式对受体的贡献值;(5)在各单一尘源对受体总的贡献中减去以扬尘形式对受体的贡献值,得到各单一尘源类直接对受体的贡献值;(6)第二步和第五步的结果共同组成了源解析的最终结果。
由于本项目中分析的污染源中涉及到了城市二次扬尘,城市二次扬尘并非为单一源尘类,它既可以作为污染源,也可以作为其他源的受体,因此考虑引入二重源解析方法进行解析。
4.2.2.4 污染源PM2.5成分谱的完善
通过对延安市特征污染源PM2.5的分析,得到了适用于CMB模型计算的本地污染源PM2.5成分谱,主要有:土壤扬尘、道路扬尘、堆场扬尘、施工扬尘、城市二次扬尘、生物质尘、工业煤烟尘。
同时,考虑到硫酸盐和硝酸盐是大气PM2.5中的主要二次成分,是由排放到大气中的气态前体物如SO2、NOx等在大气中经过一系列复杂的化学反应生成的,且硫酸盐和硝酸盐在大气中主要的存在形式为硝酸铵和硫酸铵,因此本项目采用国内外广泛使用的硫酸铵和硝酸铵的虚拟成分谱来进行解析。此外,由于机动车尾气排放各地差异不大,且采样难度较大,代表性有限,因此选择与延安市机动车排放类型相似城市的机动车尾气尘的成分谱加入模型进行计算。
图4.2-7 硝酸铵、硫酸铵、机动车尾气尘成分谱
4.2.2.5 解析结果分析
由于采集的源谱中OC仅为一次有机碳(POC),CMB模型无法解析SOC,因此将受体的PM2.5、TC以及OC的质量浓度中扣除二次有机碳的贡献后,与源谱一并带入EPA-CMB8.2模型中进行解析,得到各源类对PM2.5的贡献值以及百分比。
本项目采集的源谱包含了土壤扬尘、道路扬尘、施工扬尘、堆场扬尘、城市二次扬尘、工业煤烟尘几类扬尘贡献源,除城市扬尘外均为单一尘源类,而城市扬尘是暴露于城市环境空气中的某些载尘体上的降尘, 是各单一源类排放的初始态颗粒物沉降部分的混合物,它既可视为环境空气中颗粒物的排放源类,又可视为各单一源尘类的受体,因此,本项目引入了二重源解析的技术计算各源类对受体的分担率。除此之外,本次还引入了硫酸盐、硝酸盐、机动车(直接排放)的源谱特征输入到CMB中一起计算。
按照前文阐述的二重源解析方法,分站点利用CMB模型进行来源解析,得到四个采样点的各类污染源的贡献率结果,见下表及图。
表4.2-1 延安市各站点CMB解析结果 (单位:%)
图4.2-8 延安市各采样点CMB解析结果
在解析过程中发现施工扬尘与堆场扬尘共线性较大,因此将两个扬尘类合并为一类源。由结果可知,不同采样点的地理方位有所区别,使得不同站点的各源类型贡献占比有所区别。枣园受到施工及堆场扬尘的贡献占比要小于其它三个站点,且不受工业煤烟尘的影响。百米大道受到的道路扬尘贡献占比明显比其它三个站点要大,市监测站除了受到道路扬尘、城市二次扬尘、机动车直接排放的贡献外,受到的土壤扬尘贡献比例也较其它三个站点要大,可能与市监测站点位周边的地貌以及风向有关。虽然不同站点的各源类型贡献占比情况有差别,但整体来看,道路扬尘、城市二次扬尘、机动车直接排放、硫酸盐和硝酸盐对各站点的贡献都比较明显。
下图为所有站点的各源类型的平均贡献占比情况,对延安市PM2.5浓度贡献较大的主要源类型有城市二次扬尘、机动车、道路扬尘、硫酸盐、硝酸盐,贡献分别为21.5%、20.03%、14.56%、13.76%、11.22%。二次无机盐(硫酸盐和硝酸盐)总共占比为24.98%,诸多研究表明,二次颗粒物在当今大气PM2.5的来源中,已占有不可忽视的作用。郑桉在发现重庆市大气PM2.5主要来源于二次颗粒物,其占比约四成,其次是机动车尾气。
图4.2-9 各源类对延安市PM2.5贡献占比
4.2.3 基于CMAQ模型的来源分析
4.2.3.1 解析结果分析
为进一步对延安市各主要污染物来源进行详细定量化的解析,采用CMAQ中ISAM源解析工具对延安市不同行业得到污染排放对大气环境中PM2.5及其前体物浓度贡献进行定量分析。
ISAM是一种基于“标记追踪法”的源解析方法,其实现原理如下图所示。各源组排放的多种污染物进入到CMAQ化学传输模块后会经历一系列的物理化学过程,ISAM可在这一过程中持续对标记进行更新,紧密跟踪各种污染物的去向,最终各源组排放的各种污染物及其反应生成物(例如图中的物种3)在模式的时空分布中可由ISAM追踪得到。
图4.2-10 “标记追踪法”源解析实现原理
本项目将延安市本地污染源按照排放清单的分来体系归类,主要分为化石燃料固定燃烧源、工艺过程源、移动源、溶剂使用源、农业源、扬尘源、 生物质燃烧源、生物源(自然界植被排放)、其他源(包括储存运输源、废弃物处理源、餐饮)等,在CMAQ ISAM中进行追踪解析。来源分析结果如下表所示,从表中可以看出,PM2.5的外来源贡献为32.84%,外来源贡献冬季最高,夏季最低。本地源贡献中,PM2.5主要贡献源为扬尘和工业源(包括工艺过程、化石燃料燃烧源中的工业锅炉、工业炉窑)。
表4.2-2 延安市PM2.5来源贡献 (单位:%)
图4.2-11 延安市PM2.5本地各行业贡献占比
在本地源强中,扬尘源与工业源的占比较大,这与这两个源组的排放量占比较大有关,如下图所示,扬尘源、工艺过程源以及化石燃料燃烧源的一次PM2.5排放量相对于其它源类型都较大,由前文气象影响因素分析可知,延安市PM污染严重时段主要对应的是风速较大的天气,在风速较大的天气扬尘发生的频率及强度大大提升,使得各季节扬尘对PM污染的贡献较大。相比于其它季节,夏季扬尘贡献较小,主要是因为夏季高风速天气的发生频率要小于其它季节(见前文各季节风玫瑰图对比可知)。工业源与化石燃料燃烧源除了细颗粒物排放量占比较大外,二次气溶胶前提物SO2与NOx等的排放量也较大,低风速天气条件下容易在本地持续积累形成二次气溶胶,因此工艺过程与化石燃料燃烧源在高风速发生频率较小的夏季贡献较大。
图4.2-12 延安市各源类型PM2.5排放量占比与来源贡献占比
4.2.3.2 PM2.5组分贡献分析
本次CMAQ模拟结果中分别提取了延安市1、4、7、10四个月各国控站点PM2.5中主要成分的贡献占比,可看出各季节PM2.5组分贡献差异较大,除7月外,其他各月份硝酸盐占比明显高于硫酸盐,1月份硝酸盐占比相对最高,各国控站点均在27%以上,最高在枣园达到了33.79%,而硫酸盐的贡献均小于7%。7月份硫酸盐的占比最高达到了20.72%。由这些表格可以看出,二次无机盐生成的变化对延安市各国控站点浓度影响较大,其中冬季污染较重时硝酸盐浓度影响最为明显,因此,可判定硝酸盐的前体物NOx为冬防期需管控的关键污染因子之一。
表4.2-3 延安市1月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
图4.2-13 延安市1月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
表4.2-4 延安市4月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
图4.2-14 延安市4月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
表4.2-5 延安市7月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
图4.2-15 延安市7月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
表4.2-6 延安市10月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
图4.2-16 延安市10月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
4.3 臭氧污染来源解析
采用CMAQ中ISAM源解析工具对延安市不同行业得到污染排放对大气环境中臭氧浓度贡献进行定量分析。臭氧来源分析结果如下表所示。从表中可以看出,O3在春、夏、秋、冬各季节的外来源贡献分别为69.03%、68.44%、65.15%、68.01%,外来源各季节差别不大,外来源年均贡献为67.66%。
本地源贡献中,O3主要贡献源为工业源、生物源(自然植被排放)、移动源、溶剂使用源和化石燃料燃烧源,年均贡献分别为23.82%、25.09%、19.62%、7.84%和7.35%。
表4.3-1 延安市臭氧来源贡献 (单位:%)
图4.3-1 延安市臭氧本地各行业贡献占比
在本地人为活动排放中,工艺过程源与溶剂使用源所排放的VOC排放量占比较大,而移动源与化石燃料燃烧源所排放的NOx占比较大,VOC与NOx均为臭氧的前提物,在光照的作用下经过光化学反应生成臭氧。
除了人为排放活动外,自然界中的生物排放对延安市本地的臭氧浓度贡献同样很高,尤其是在温度较高的夏季。有研究表明,植物排放的VOCs量远超过人类活动的排放量。即使将人类活动排放的VOCs降至零,自然产生的VOCs仍可能使臭氧超标。意大利等国的研究则否认了VOCs等排放对臭氧污染的贡献。在这些国家,VOCs和NOx的排放已降至最低水平,但在高温天气午后的臭氧污染依然非常严重。国内的云南、贵州、青海等省份,尤其是大量的县级城镇,其VOCs和NOx排放水平很低,但表现出与沿海发达地区相同的臭氧污染规律,表明臭氧背景值污染不容忽视。叶面积指数(leaf area index,指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数)是影响生物排放VOC的一个重要的植被参数。延安市相对于西安等城市,城区建成面积占比较小,多为植被茂密的郊区及山地地区,自然界植被所排放的VOC量较大,尤其是叶面积指数最大以及辐射最强烈的夏季,这也是本项目中生物源对延安市的臭氧浓度贡献在夏季达到最大的原因。
图4.3-2 中国叶面积指数分布
4.4 NO2污染来源分析
采用CMAQ中ISAM源解析工具对延安市不同行业得到污染排放对大气环境中NO2浓度贡献进行定量分析。NO2来源分析结果如下表所示。从表中可以看出,NO2在各季节代表月份1、4、7、10月中外来源贡献分别为26.72%、13.13%、6.73%、17.4%,外来源在冬季较大,在夏季较小,外来源年均贡献为15.99%。
本地源贡献中,NO2主要贡献源为移动源和化石燃料固定燃烧源,年均贡献分别为48.65%和29.47%。
表4.4-1 延安市NO2来源贡献 (单位:%)
图4.4-1 延安市NO2本地各行业贡献占比
4.5 污染过程分析
2018年延安市优良率最低的月份为1月份,因此以1月份中污染物抬升下降的过程作为案例分析污染的演化过程。其中选取了2018年1月2日14时至1月7日23时、2018年1月23日0时至1月28日23时两段时间的污染演化过程进行分析。
图4.5-1与图4.5-2分别为2018年1月2日14时至1月7日23时、2018年1月23日0时至1月28日23时延安市市监测站的PM2.5、PM10、SO2、NO2等污染物的时间变化情况。2日14时开始延安市PM2.5浓度呈现出一个明显的抬升趋势,而与PM2.5浓度变化相反的是,PM10浓度在3日11时至4日0时则呈现下降的趋势,说明此时间段主要是二次PM2.5的贡献较大。之后PM2.5浓度有所下降,但是较2日浓度要高,一直到5日12时再次出现上升的趋势,在6日23时出现峰值。二次无机气溶胶的前体污染物SO2与NO2在此期间变化规律一致性较弱,可能是因为存在二次污染物跨区域传输的影响,但在PM2.5浓度峰值时间点对应的SO2与NO2浓度也处于阶段性峰值。
图4.5-1 1月2日14时至7日23时延安市各污染物变化情况
(实线为市监测站浓度,阴影为全市浓度范围)
1月23日0时至1月28日23这段污染时段内,从23日0时至25日0时PM2.5浓度除了24日8时左右出现一个峰值,整体处于较低污染水平,从25日开始,PM2.5浓度开始急剧抬升,26日浓度有所下降但仍然处于一个较高浓度的状态,之后在27日又出现一次抬升,直到28日达到峰值后快速回落在20 μg/m3的水平下。PM10的浓度变化趋势与PM2.5呈现一致性,但在浓度抬升阶段其抬升的幅度明显比PM2.5要小。在PM2.5浓度较高的时段内(25日至27日),SO2与NO2的浓度变化趋势与PM2.5较为一致,但在24日SO2的浓度值出现了整个时段的最高峰值。
图4.5-2 1月23日0时至28日23时延安市各污染物变化情况
(实线为市监测站浓度,阴影为全市浓度范围)
环境空气质量监测数据中污染物的浓度波动较大,常常跨若干个数量级,且不同污染物的质量浓度差异也较大,如CO质量浓度可达几千μg/m3,而其它污染物一般情况下仅为几到几百μg/m3。通常这些数据通过绘制浓度曲线图的方式来进行特征描述不利于对污染物的总体特征进行研究。为了扣除浓度差异对污染特征的影响,更好地进行多种污染物的特征分析,段菁春等国内学者将特定时间或站点的标准化特征谱与一定时期(或一定区域)的平均百分比化成分谱(包括标准偏差)共同绘制在雷达图上,以便直观快速地突显特定时间污染特征,从而为污染特征分析和成因分析提供直观快速和便利的手段。污染特征表征参数的计算过程见下。
首先计算特定时间的归一化成分谱:
式中:为i时间第j种污染物归一化成分谱;为i时间第j种污染物原始质量浓度,μg/m3。
然后计算特定时间污染物特征值,该特征值为该特定时间的归一化成分谱与整个污染时段归一化成分谱均值的比值,其计算公式为:
式中为i时间第j种污染物的特征值;为整个污染时段第j种污染物的均一化值的平均值;为i时间第j种污染物归一化值。
最后计算污染物特征标准值及上下限值。标准值为整个污染时段污染特征成分谱与该平均污染特征成分谱的比值,数值为1。上限为一定时期平均污染特征成分谱的均值加上其标准差与该污染特征成分谱的均值的比值,数值大于1。下限为一定时期平均污染特征成分谱的均值减去其标准差与该污染特征成分谱的均值的比值,数值小于1。上下限的计算公式分别为:
式中为第j种污染物的上限;为第j种污染物的下限;为第j种污染物的标准偏差。
经过计算分别得到2018年1月2日14时至1月7日23时、2018年1月23日0时至1月28日23时延安市市监测站的污染特征变化情况(见图4.5-3与图4.5-4),同时与PM2.5/PM10比值、风向风速共同分析污染特征与成因。
由图可知,在2日22时左右,PM2.5浓度还处在较低水平,此时延安市的污染特征为偏燃煤型,SO2的问题比较突出。随后风场由风速较大的西北风转变成了风速较低的偏南风,前体污染物在本地得不到扩散,持续积累,造成PM2.5浓度抬升,直到到4日出现阶段性峰值,此时延安市的污染特征也由一开始的偏燃煤型转变成了偏二次型,PM2.5/PM10比值同步升高同样说明了这一点,在5日前后PM2.5浓度虽有所下降但仍然持续处于较高浓度水平,此时延安市的污染特征转变成了偏综合型。在6日20时至7日2时PM2.5浓度经过抬升又达到了阶段性峰值,此时污染特征又回到了偏二次型。在4日至6日PM2.5浓度较高的这段时间,PM2.5/PM10比值一直较高。在7日开始,由于风场特征重新转变成风速较大的西北风,使得PM2.5浓度快速下降,整个污染演化过程结束。
图4.5-3 1月2日14时至7日23时延安市污染特征变化
同样的,2018年1月23日0时至1月28日23时的污染演化过程在前提PM2.5浓度较低时,延安市的污染特征先后表现为偏燃煤型和偏机动车型,表明此阶段前体物为主要污染物。在24日至25日风向由西北风转变成了偏南风,在25日PM2.5浓度急剧抬升,从25日至27日PM2.5浓度较高的时段内延安市污染特征表现为偏二次型,PM2.5/PM10比值也是接近于1,直到28日风场变回西北风后PM2.5浓度得到快速下降,由于风速较大引发沙尘及扬尘的贡献,PM2.5/PM10比值也呈现快速下降的趋势。
图4.5-4 1月23日0时至28日23时延安市污染特征变化
下图分别为两个污染过程的气团后向轨迹变化情况,与上文中分析过程一致,延安市污染特征与PM2.5浓度的抬升与下降与气团轨迹来向及风速有着较大的联系。1月2日14时至3日2时,气团主要来自西北方向,且轨迹线较长,说明气团移速较快,在3日8时气团轨迹来向逐渐变成了偏东南方向,直至7日2时这段时间气团均是来自东南方向,且气团轨迹线较短,说明气团移速较慢,达到延安市时对应的风速较小,不利于本地产生的前体物扩散,持续急剧形成二次污染物,3日8时至7日2时这段时间PM2.5浓度经历了抬升并维持在较高水平,直到7日8时气团来源重新变回了西北地区,风速也较大有利于污染物扩散,因此在7日PM2.5浓度得到降低。且相比于东南地区,西北地区人为排放活动较弱,气团来源变成西北方向也意味着北方清洁空气的输入,进一步帮助延安市当地的PM2.5污染得到缓解。
图4.5-5 污染过程延安市气团轨迹变化情况
同样的,23日至28日的污染过程中PM2.5浓度的变化与气团轨迹的变化情况一致。23日至25日为西北方向清洁空气输入,延安市PM2.5浓度处于较低水平,25日开始气团逐渐转变成来自东南方向,导致东南方向人为活动产生的前体物跨区域输送的可能性增加,同时风速下降不利于本地污染物的扩散,对应的时间段内延安市的PM2.5浓度经历了急剧上升、维持高污染水平、二次上升的过程。直到28日8时气团来向重新回到西北方向,随着西北方向前体物浓度较小的干净空气的输入,风速增大,延安市PM2.5浓度得到快速回落。
4.1 污染影响因素
4.1.1 PM2.5与VOCs作用机理
大气气溶胶是指悬浮在大气中的固态和液态颗粒物的总称,主要成分包括六大类七种气溶胶粒子:矿物溶胶、碳气溶胶(黑碳和有机碳气溶胶)、硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶、铵盐气溶胶和海盐气溶胶。气溶胶粒子的主要自然来源有风蚀过程、火山爆发、海洋源气溶胶、自然源产生的生物气溶胶和转化形成的二次有机气溶胶等,而人为源主要可归为三大类:化石燃料燃烧、生物质燃烧和土地利用-覆盖的变化。环境空气中颗粒物有多种来源贡献,除一次颗粒物排放外,SO2、NOx、NH3等污染物会经过一系统气相、液相反应生成硫酸盐、硝酸盐、铵盐等二次无机溶胶,VOCs某些组分在羟基自由基的作用下生成二次有机气溶胶。本项目利用第三代空气质量模型CMAQ,定量模拟了延安市环境空气中PM2.5的成份构成,从而分析主要污染物排放对PM2.5年均浓度的贡献,为实施SO2、NOx、PM、VOCs及NH3等污染物的协同、均衡控制提供依据。
PM2.5和臭氧是目前影响我国城市的环境空气质量的重要空气污染物,两者的生成存在复杂的联系,NOx和VOCs是二者生成的共同前体物,通过气体-颗粒物转化过程形成的二次无机气溶胶(SIN)和二次有机气溶胶(SOA)等与臭氧的形成存在相互依存的关系;气溶胶影响光化学辐射通量,从而影响光化学反应过程及臭氧的生成;气溶胶参与非均相化学反应过程,大量的气溶胶粒子表面提供了丰富的化学反应床,导致化学反应过程更加复杂化。
PM2.5化学组成复杂,主要包括SO42-、NO3-、NH4+、有机物等。按成因的不同,PM2.5组分可分为一次组分与二次组分。 一次组分是指天然源(如土壤尘、火山灰、海盐粒子等)与人为源(如燃煤、机动车、工业生产等)直接排放到大气中的颗粒物,如元素碳、矿物尘和重金属元素等;二次组分是指SO2、NOx、NH3和VOCs等污染物在大气中经过复杂的化学反应而形成的颗粒物,如SO42-、NO3-、NH4+等SIN及SOA 。通常认为,形成PM2.5二次无机组分的化学途径主要包括气相光化学氧化反应、颗粒物表面的非均相反应和颗粒物内部的液相氧化反应等。SO2和NOx在大气中通过均相和非均相反应被氧化成SO42-和NO3-。气相路径为SO2和NOx在气相中氧化生成H2SO4和HNO3;液相路径为SO2和NOx被吸收进入液相后,在液相中被氧化成SO42-和NO3-;除此之外,SO2和NOx还可以在气液界面发生多相气液反应转化成SO42-和NO3-;大气中SO2气相氧化过程由·OH的反应主导,液相氧化途径是溶解后的SO2被臭氧、H2O2、O2、·OH及NO2氧化从而生成SO42-。 NO3-主要受NOx的气相氧化驱动,NO2与·OH发生均相反应是白天对流层中NO3-最主要的形成路径,N2O5夜间发生的水解反应在NO3-的形成过程中也起到重要作用。NH4+主要来自大气中NH3与酸性气体(H2SO4、HNO3等)的反应,通过气态-颗粒态的转化过程生成颗粒态的NH4+,也可在中和SO42-、NO3-的气溶胶成核过程中生成。
VOCs主要通过大气光氧化过程、成核过程、凝结和气/粒分配过程及非均相反应等化学过程生成SOA。气相氧化过程是大气中有机物挥发性演化初级过程,自由基通过摘取有机物中的氢原子或在碳碳双键间加成引起氧化反应。气态VOCs与大气中的·OH、NO3·和臭氧等大气氧化剂发生光氧化反应生成挥发性和蒸气压不同的一次氧化产物,蒸气压较高的产物以气相形式进入大气环境,蒸气压较低的产物即SVOCs (半挥发性有机物)则是生成SOA的前体物。 SVOCs通过均相成核作用生成新粒子,然后通过凝结和气/粒分配等物理过程使得气溶胶质量增加。生成的SOA还可以通过颗粒相表面的非均相化学反应和内部的液相氧化反应等生成新的SOA。同样,一次来源的SVOCs也可以通过成核作用、凝结过程和气/粒分配过程及颗粒相的化学反应生成SOA. 此外,有机物还可通过直接凝结在颗粒物上形成SOA,也可通过物理或化学过程吸收或吸附在颗粒物的内部而形成SOA.
臭氧是天然大气中重要的微量成分,对流层臭氧主要来源于天然源和人为源排放NOx、CO、VOCs的大气光化学反应过程和平流层的输入。臭氧是对流层重要的光化学氧化剂,对大气氧化性有重要影响。环境空气中臭氧污染形成机理复杂,与其前体物NOx和VOCs存在复杂的非线性关系,同时也受气象因素、排放源变化、区域传输、全球背景、全球气候变化等方面的影响。
由于PM2.5与臭氧有共同的前体物(NOx与VOCs)且均受气象因素的影响,并且PM2.5中二次组分的生成过程受大气氧化性的影响,因此PM2.5与臭氧在大气转化过程中具有密切的关联性。 PM2.5中SO42-、NO3-、SOA的生成过程主要受大气氧化过程的影响,白天与夜晚的主要氧化剂分别为·OH和NO3,而大气自由基主要来源于臭氧、HONO、H2O2、ROOH、RCHO、OVOCs等光解及臭氧与VOCs的反应,自由基之间也可以相互转化;PM2.5则可与来源复杂的大气微量气体(特别是臭氧及其前体物)相互作用,干扰地球的辐射强度或为多相反应提供反应表面,从而影响臭氧的生成。
除污染成因方面具备关联性之外,PM2.5与臭氧之间也存在着十分复杂的交互作用,二者的浓度也彼此间相互影响。 气溶胶复杂的理化特性会对近地面臭氧的生成和损耗过程产生影响,PM2.5通过改变大气动力学和光分解速率来直接影响臭氧的浓度,也可通过影响云光学厚度和非均相反应过程而间接影响臭氧的浓度;而臭氧则主要通过影响·OH、H2O2、RCHO等氧化剂的浓度来影响NO3-、SO42-和SOA的生成。
气溶胶粒子可以极大地改变气溶胶的光学厚度(AOD),其对辐射的吸收作用能影响到达地面的辐射强度,由此产生的光解衰减可以减少臭氧的生成;同时气溶胶粒子也能改变大气动力学系统,使温度降低和边界层下降,导致污染物在地表聚集。气溶胶可以通过散射作用来扩散太阳辐射,增加边界层内的辐射通量与强度,当气溶胶浓度适度增加且不太高时,气溶胶表面NOx的光解速率会被增强,有利于臭氧的生成。气溶胶还可以通过成云凝结核使云滴数浓度增加,减少云滴有效半径、增加云的光学厚度、散射太阳辐射、改变太阳辐射强度,从而影响大气氧化性和臭氧的生成。除此之外,气溶胶粒子能改变大气非均相反应过程,颗粒物表面发生N2O5的水解及对HO2·的吸收,减少了臭氧的前体物,从而可以阻滞臭氧的产生。PM2.5下降导致的臭氧浓度增加比NOx减排所导致的臭氧浓度降低的幅度更大。
PM2.5中二次转化微观机理十分复杂,SIN和SOA等组分的快速生成助推了PM2.5爆发式增长,不同时段、城市和气象条件下,二次组分增长的贡献不同。严重的霾污染事件在很大程度上是由二次气溶胶快速生成驱动的,SOA的贡献与SIA的贡献一样显著。二次气溶胶的形成和转换涉及一些复杂的化学过程,光化学氧化反应是其最主要的转化途径。O3在一定程度上反映了大气氧化能力,臭氧通过影响大气氧化性来影响PM2.5中二次气溶胶粒子的成核与增长。在臭氧生成的光化学过程中提供了生成二次气溶胶所需要的·OH、H2O2、RCHO等氧化剂,SO2、NOx和VOCs在氧化剂的作用下通过气相和液相化学、非均相化学反应生成SO42-、NO3-和SOA。NO3-浓度的快速上升已成为PM2.5爆发式增长的关键因素之一。
4.1.2 气象影响因素
污染玫瑰图分析方法是一种小尺度污染传输影响分析方法,利用站点各项污染物浓度数据,及对应时间风速风向数据,识别污染物高浓度值来向,污染高值对应的风速越高,表示此方位受传输影响越大。
图4.1-1为延安市各国控站点在2018年不同季节的PM2.5污染玫瑰图。不同季节中各国控站点的PM2.5污染玫瑰图表现的特征基本上一致,各季节由于气候特征差异大导致季节之间的污染玫瑰图特征差异较为明显,春季(3-5月份)在西北方向的高风速区间所对应的所有站点PM2.5平均浓度均较高,这与春季沙尘的远距离输入有关,同时高风速也容易引起本地的扬尘加重,除此之外,枣园站西风为主导风且风速为5m/s左右的时段内PM2.5平均浓度要高于其它城区的站点。冬季(12、1、2月份)则与春季差别较大,冬季PM2.5高浓度主要对应的是南风及东南风主导天气,同时在风速小于2m/s的时段内也易发生PM2.5污染天气,主要是本地大气扩散条件较弱,人为活动所排放的一次PM2.5及二次PM2.5的前提物在当地持续累积,促使PM2.5浓度升高得不到有效的缓解。夏季(6-8月份)和秋季(9-11月份)相对来说整体的PM2.5浓度较低,夏季市监测站在强烈的西北风下同样会由于沙尘的输入以及本地扬尘加重导致PM2.5浓度高于其它风向风速区间,其它站点在夏季低风速区间的PM2.5浓度略微高于高风速所对应的区间。秋季主要表现为低风速区间的PM2.5浓度较高。
综上所述,春夏季延安市会出现风速较高的时段,通常对应扬尘天气,也有利于本地扬尘的产生,使得春夏两季的高PM2.5浓度时段通常对应风速较大的天气;秋冬两季延安市高风速的天气较少,高PM2.5浓度时段通常对应不利于污染物扩散的静稳天气条件。
图4.1-1 2018年延安市PM2.5污染玫瑰图
对比各国控站点PM10污染玫瑰图(见4.1-2),整体上PM10的浓度玫瑰图分布特征在各季节与PM2.5污染玫瑰图均较为一致。比较明显差异的是,PM10污染玫瑰图表现为在高风速天气时段中所对应PM10浓度值比低风速区间更为突出。春季不仅仅是西北风天气,西风天气风速达到5m/s的情况所对应的PM10浓度也很高。由延安市安塞气象站(由于宝塔站气象数据缺失严重,因此就近使用安塞站气象数据)的风玫瑰图可知,夏季出现风速在6m/s以上的时段远小于其它季节,但PM10污染玫瑰图显示夏季西北方向风速在8m/s左右的区间内对应PM10高浓度,此区间所对应的样本数量较少,极少数的高风速扬尘污染特征的天气拉高了这一区间的PM10平均浓度。相比于PM2.5,冬季PM10高浓度区间所对应的风速较大。
图4.1-2 2018年延安市PM10污染玫瑰图
图4.1-3 安塞站2018年各季节及全年风玫瑰图
臭氧的污染玫瑰图特征则与颗粒物有很大的不同。由前文可知,春季为延安市臭氧污染最为严重的季节,春季高浓度臭氧污染时段主要对应风速大于4m/s的天气;冬季高浓度臭氧污染时段所对应的多为东南风主导且风速大于4m/s的天气;各季节在风速小于4m/s的时段内臭氧浓度均较低。
图4.1-4 2018年延安市O3污染玫瑰图
4.2 颗粒物污染来源解析
4.2.1 基于气团轨迹模型的来源分析
气团轨迹模型是一种直观了解大气气团及颗粒物运动轨迹的方法,已被广泛应用于大气污染传输过程分析研究,气团轨迹模型作为新一代的拉格朗日模式工具,它可以用来计算复杂的运输、分散、化学转化和沉积模拟,其时间上的前向轨迹模拟可以用来模拟排放源的轨迹-扩散过程,而后向模拟可以确定排放源的影响区域。目前国内主要采用HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model,即拉格朗日混合单粒子轨道模型)模式对大气中的气团输送进行研究。
HYSPLIT模型是由美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的空气资源实验室(ARL)和澳大利亚气象局在过去20年间联合研发的一种用于计算和分析大气污染物输送、扩散轨迹的专业模型。该模型具有处理多种气象要素输入场、多种物理过程和不同类型污染物排放源功能的较为完整的输送、扩散和沉降模式,已经被广泛地应用于多种污染物在各个地区的传输和扩散的研究中。
模型计算过程如下:
其中,是气团最终位置;
是气团第一猜想位置;
是初始三维速度,m/s;
是积分步长;
结合上述气团轨迹模型和相关统计分析技术,对延安市各季节周边省市气团来源进行分析,详细了解周边省市及更远距离的沙尘迁移对延安市PM污染的影响。
通过利用HYSPLIT后向轨迹模式,以2018年4个季节代表性月份为例,对到达延安市的气团流经的轨迹进行分析。选取百米大道站点作为研究对象,后向轨迹推演时间为2天,气团达到高度设为500 m,时间间隔为3小时,气团到达延安市的时间设为每天北京时的00、03、06、09、12、15、18、21时,得到各季节代表月份中达到延安市城区的气团来源轨迹图,详见图4.2-1。
图4.2-1 延安市各季节气团来源轨迹
由图4.2-1可知,1、4、10月份延安市城区的气团来源轨迹较为相似,主要来自与西北风向,且西北方向的气团速度较大,有利于将西北地区的风沙通过气流物理传输作用带入延安市,从而对延安市的颗粒物污染造成一定程度的贡献,同时这三个月的部分时段气团来源于东南方向,且东南来向的气团风速都较低于来自西北方向的气团。而7月份的气团来源轨迹特征与其它三个季节明显不同,其主要来自偏南方向,且气团流速相对其它三个季节的西北气团要低。
为了研究到达延安市的气团与当地PM2.5污染的关系,本次将百米大道站的PM2.5小时浓度与同一小时到达延安市城区的气团轨迹进行一一对应,然后根据每个月份各自的前25% 的PM2.5浓度高值(即选取75%百分位数)来设定阈值,分别选取74、60、36、40 μg/m3分别作为1、4、7、10月份的PM2.5浓度阈值,筛选出各月份PM2.5浓度大于阈值的时间点所对应的气流轨迹,筛选后的气团轨迹表示气团到达延安市城区时PM2.5浓度较高,一定程度上反映了外来输入的可能性。
图4.2-2 延安市各季节PM2.5污染时段对应的气团来源轨迹
由上图可知,春、秋、冬季当西北方向的气团输入时延安市本地会发生PM2.5浓度的抬升,说明了西北地区的沙尘可能是这几个季节发生PM2.5污染的原因之一,同时东南方向风速相对较小的气团输入同样也会造成延安市PM2.5浓度的抬升,由前文中区域排放清单可以发现,延安市东南方向的人为源排放较高,在其细颗粒物前体物输入到延安市后,由于东南气团所对应的天气风速较小,不利于污染物得到有效扩散,使得前提物在延安当地持续生成二次细颗粒物,从而在一定程度上对延安市本地的PM2.5浓度产生外来输入贡献,而夏季PM2.5较高浓度(只相对本月份较高)时段大部分对应的是来自东南方向的气团。
同理,为了研究到达延安市的气团与当地PM10污染的关系,将百米大道站的PM10小时浓度与同一小时到达延安市城区的气团轨迹进行一一对应,然后根据每个月份各自的前25% 的PM10浓度高值(即选取75%百分位数)来设定阈值,分别选取140、195、87、97 μg/m3分别作为1、4、7、10月份的PM10浓度阈值,筛选出各月份PM10浓度大于阈值的时间点所对应的气流轨迹。
图4.2-3 延安市各季节PM10污染时段对应的气团来源轨迹
由结果可以看出,PM10高浓度的时间点所对应的气团轨迹特征与PM2.5呈现一致的季节特征,都是春、秋、冬季高浓度时段对应西北方向的气团输入,在一定天气条件下气团夹带着沙尘从西北地区输入到延安市,夏季PM10高浓度时段基本上对应的是来自东南方向的气团。但是与PM2.5不一样的是,春、冬季PM10高浓度时段几乎没有出现来自东南方向的气团,说明PM10浓度的抬升更多是因为风速较大情况下外来沙尘的输入与本地扬尘的加重引起的,且PM10高浓度对应的气团轨迹较长,可能为沙尘大风天气。
为识别造成延安市各季度高PM浓度的潜在贡献区域,本项目使用基于气团后向轨迹和受体站点污染物浓度的PSCF与CWT分析方法。由于气流轨迹可被视为由大量具有位置和高度属性的点所组成,因此可将从潜在源区到受体站点的轨迹数据网格化,从而计算PSCF值和CWT值。目前PSCF和CWT已被广泛用于不同地区不同高度的气溶胶和气态污染物以及它们所对应的化学组分和离子浓度的传输和扩散研究中。
PSCF的计算公式如下:
式中nij被定义为落在网格ij内的所有轨迹点总数,mij指当经过该网格的轨迹到达受体站点时所对应的污染物浓度值超过浓度阈值时得到的轨迹点总数 (此时对应的轨迹为污染轨迹)。网格单元的PSCF值越高,说明该网格单元对受体站点影响越大,高PSCF值对应的网格单元所在区域就是影响受体站点污染物浓度的潜在源区。
由于PSCF模型反映的是每个网格中污染轨迹点数所占的比例,它不能反映该网格对受体城市的贡献程度。此外,该模型的局限性还在于当轨迹对应的浓度值轻微或极端超过浓度阈值时均被同等地视为污染轨迹,因此很难区分出中等强度潜在源区和强潜在源区。CWT模型是通过网格的轨迹对应受体站点的污染物浓度和轨迹停留时间的函数,是一个反映网格对受体站点浓度贡献大小的混合受体模型,因此可以弥补PSCF的不足。CWT的计算公式如下:
式中Cij是网格ij的平均权重浓度,l是轨迹,M是通过网格ij的总轨迹数量,Cl是轨迹l经过网格ij时对应的受体站点的污染物浓度,τijl是轨迹l在网格ij内的停留时间。
PSCF是一种污染物浓度高于给定浓度限值的条件概率函数,即某一网格的 PSCF值反映了该网格超过浓度限值的可能性。因此当网格内的气流停留时间较短时(即nij较小时),会导致PSCF值的不确定性,为此引入权重函数Wij。Wij的使用条件为当某一网格内的nij小于研究区内每个网格单元内平均点数的3倍时,用计算所得的PSCF值乘以Wij使PSCF值得以校正,CWT的权重函数Wij的计算方法与PSCF的一致。权重函数算法如下:
式中,Wij为网格ij的权重系数,为研究区内每个网格单元的平均轨迹点数。
经过计算得到2018年各季节代表月份及全年的延安市潜在贡献源区分布情况(PSCF值与CWT值空间分布),见下图。PSCF值或CWT值越高,其对应的网格单元所在区域就是影响受体站点污染物浓度的潜在源区。
图4.2-4 2018年延安市颗粒物PSCF分析结果
图4.2-5 2018年延安市颗粒物CWT分析结果
各季节及全年的PSCF与CWT的分布大体上一致,PSCF由于是计算大于阈值的轨迹点比例,而较远的气团轨迹分布比较稀疏,网格内轨迹点数极少,大于阈值的轨迹点数为0的概率较大,因此相比于CWT值的分布,距离较远的部分地区PSCF值为0。
PM2.5与PM10的潜在贡献源区域大体上一致,1月份与4月份西北地区对PM10的潜在贡献概率要大于PM2.5。除了7月份潜在贡献区域为延安市东南方向地区,其它月份的潜在贡献区域均表现为位于延安市西北方向的沙地地区,由中国沙漠分布情况(数据来源于国家自然科学基金委员会“中国西部环境与生态科学数据中心”)可知,1、4、10月份及全年来看,PSCF与CWT值较高区域涉及到巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠和毛乌素沙地,在高风速条件下,这些地区对延安市颗粒物污染存在输入性贡献的概率较大。
图4.2-6 中国沙漠(沙地)分布情况
注:1.古尔班通古特沙漠;2.塔克拉玛干沙漠;3.库姆塔格沙漠;4.巴丹吉林沙漠;5.腾格里沙漠;6.乌兰布和沙漠;7.库布齐沙漠;8.毛乌素沙地;A.吐鲁番盆地;B.天山;C.昆仑山;D.冈底斯山;E.柴达木盆地;F.祁连山
除此之外,各月份延安市东南方向距离较近区域也是延安市颗粒物污染的潜在贡献地区,这些地区的人为排放源所排放的颗粒物及前体物在风速较小的东南方向气流传输作用下到达延安市,且风速较小的静稳天气不利于污染物进一步扩散,前体物持续积累易形成二次气溶胶污染。
4.2.2 基于CMB模型的来源分析
4.2.2.1 模型简介及原理
源解析方法中的受体模型法是将PM2.5中对源有指示意义的化学示踪物信息与数学统计方法相结合而发展起来的方法,主要有因子分析法(Factor Analysis, FA)和化学质量平衡法(Chemistry Mass Balance, CMB),其中因子分析法根据大量样品的化学物种相关关系, 从中归纳总结公因子,计算因子载荷,通过因子载荷以及源类特征示踪物推断源类别,该方法需要大量受体样本数据,且源类个数的确定和源类的判别受主观影响,不确定性较大。由于化学质量平衡受体模型物理意义明确,算法日趋成熟而成为目前最重要最实用的受体模型,被广泛应用于我国源解析研究中。
1972年Miller, Friedlander 和Hidy等第一次正式给出了化学元素平衡法方程式,并将其命名为化学元素平衡法(CEB)。1980年Cooper和Watson将化学元素平衡法重新命名为化学质量平衡法(CMB)。此后该模型的求解问题引起了很多学者的关注,并相继提出了多种算法。直到1982年,Henry发表了“使用最小二乘法拟合受体模型的精度分析”的论文,推动了CMB模型算法的发展。1984年,Watson等提出了有效方差加权最小二乘法用于化学质量平衡受体模型求解的方法,该方法一直沿用至今,并被美国EPA推荐纳入EPA的源解析技术系列,同时,该算法也标志着CMB的求解方法基本走向成熟。2001年,冯银厂等提出了二重源解析技术,有效解决了传统CMB模型一套数据多种结果的问题。受体模型建立于城区尺度,在此尺度下,CMB是一种可靠和常用的方法,得到美国EPA和我国环保部的推荐。
CMB模型基本原理是质量守恒,由一组线性方程构成,表示每种化学组分的受体浓度等于各种排放源类的成份谱中这种化学组分的含量值和各种排放源类对受体的贡献浓度值乘积的线性和。
假设存在着对受体中的大气颗粒物有贡献的若干源类 (J),并且:
(1)各类源排放出来的颗粒物的化学组成相对稳定;
(2)各类源排放出来的颗粒物之间没有相互作用;
(3)所有对受体有贡献的主要源都被确定,并且知道它们排放出来的颗粒物的化学组成;
(4)化学组分个数必须大于等于源的个数;
(5)各类源排放出来的颗粒物的化学组成有明显的差异;
(6)测样方法的误差是随机的,符合正态分布。
那么,在受体上测量的总物质浓度C就是每一源类型贡献的浓度值的线性加和。即:
其中:C — 受体大气颗粒物的总质量浓度,µg/m3;
Sj — 每种源类贡献的质量浓度,µg/m3;
J — 源类的数目,j=1、2……J。
对受体颗粒物上的化学组分i而言,若该化学组分的质量浓度为Ci,则有:
其中:Ci— 受体大气颗粒物中化学组分i的浓度测量值,µg/m3;
Fij— 第j类源的颗粒物中化学组分i的含量测量值,g/g;
Sj— 第j类源贡献的浓度计算值,µg/m3;
只有当i≥j时方程组的解为正。该方法需要输入各污染源中不同化学组分所占比重以及受体颗粒物中和化学组分的质量浓度。
4.2.2.2 模型拟合优度诊断方案
在CMB模型中为了验证源贡献估算值的有效性和CMB模型拟合的优良程度,主要有以下回归诊断技术:源贡献值拟合优度的诊断技术、不定性/相似性组的诊断技术、化学组分浓度计算值拟合优度的诊断技术和其他诊断技术。
CMB模型中源贡献值的拟合优度主要以T统计值、残差平方和、自由度、回归系数和拟合质量百分比来表示,其中:
1) T统计值 (TSTAT) 是源贡献计算值Sj与标准偏差σsj的比值。若TSTAT<2.0,表示源贡献值低于它的检出限,说明拟合效果不好。反之,如若 TSTAT≥2.0 说明拟合效果好。
2) 残差平方和 (chi平方)表示拟合组分的测量值与计算值之差的平方的加权和,理想情况下,即化学组分测量的浓度值和计算的浓度值之前没有差别,残差平方和为零。因此,定义该值小于1表明拟合效果非常好,在1~2之间表明可接受模拟结果,若大于4则说明源贡献估计对其中一个或者多个化学组分的浓度的拟合效果较差。
3) 自由度(n)等于参与拟合的化学组分数目减去拟合的源的个数的值,只有当n≥0时,CMB方程组才有解。
4) 回归系数(R2)为化学组分浓度计算值的方差与测量值的方差的比值。R2取值在0~1之间,越接近1,表明源贡献的计算值与测量值拟合的越好,当R2小于0.8时,定义为拟合效果不好。
5) 拟合质量百分比(MASS%),即为各类预案贡献计算值之和与受体PM2.5总质量浓度测量值的百分比,根据统计学原理,MASS%合理的取值范围定为80%~120%。
在用CMB模型求解源贡献值时,可能会得到负值的解,造成这种情况有两类原因:一种情况为该类源的贡献值小于它的检出限,这种被称之为不定性源类,可以通过T统计值来看出;另一种情况为在纳入模型计算的源类中有两种或以上源类的成分谱数值相近或成比例,被称之为相似性源类,可以通过奇异值分解法来确定是否为相似性源类。两种源类统称为共线性源类。
CMB模型在给出源贡献浓度计算值的同时也给出了每种化学组分浓度计算值,可以通过C/M比值,即化学组分浓度计算值与测量值的比值,以及R/U比值,即计算值和测量值只差与二者标准偏差平方和的方根之间的比值来进行判断模型解析的合理性。
4.2.2.3 二重源解析方法简介
环境空气中颗粒物的来源十分复杂,同一污染源可通过不同的途径进入环境受体中,例如煤烟尘可以通过直接排放的形式进入到环境空气中,也可以通过扬尘的形式进入到受体中,因此,利用CMB方法解析是常出现一组数据多种解的现象,同时,由于扬尘污染源的特殊性,其与各单一尘源类(工业煤烟尘、土壤尘、海盐粒子等)存在着较为严重的共线性,而目前还无法通过选择合适的标识元素将它们区分开。
二重源解析主要有以下几步:(1)将各单一尘源类成分谱和受体成分谱同时纳入CMB软件进行计算,得到各单一尘源类对受体的贡献值;(2)用扬尘代替与其共线性最严重的源类并纳入软件中进行计算,得到扬尘和除被代替源类外的各单一尘源类对受体的贡献值;(3)以扬尘为受体进行源解析计算,得到扬尘中各单一尘源类的百分含量;(4)用第三步中的结果去分解第二步结果中扬尘的贡献值,得到各单一尘源类以扬尘的形式对受体的贡献值;(5)在各单一尘源对受体总的贡献中减去以扬尘形式对受体的贡献值,得到各单一尘源类直接对受体的贡献值;(6)第二步和第五步的结果共同组成了源解析的最终结果。
由于本项目中分析的污染源中涉及到了城市二次扬尘,城市二次扬尘并非为单一源尘类,它既可以作为污染源,也可以作为其他源的受体,因此考虑引入二重源解析方法进行解析。
4.2.2.4 污染源PM2.5成分谱的完善
通过对延安市特征污染源PM2.5的分析,得到了适用于CMB模型计算的本地污染源PM2.5成分谱,主要有:土壤扬尘、道路扬尘、堆场扬尘、施工扬尘、城市二次扬尘、生物质尘、工业煤烟尘。
同时,考虑到硫酸盐和硝酸盐是大气PM2.5中的主要二次成分,是由排放到大气中的气态前体物如SO2、NOx等在大气中经过一系列复杂的化学反应生成的,且硫酸盐和硝酸盐在大气中主要的存在形式为硝酸铵和硫酸铵,因此本项目采用国内外广泛使用的硫酸铵和硝酸铵的虚拟成分谱来进行解析。此外,由于机动车尾气排放各地差异不大,且采样难度较大,代表性有限,因此选择与延安市机动车排放类型相似城市的机动车尾气尘的成分谱加入模型进行计算。
图4.2-7 硝酸铵、硫酸铵、机动车尾气尘成分谱
4.2.2.5 解析结果分析
由于采集的源谱中OC仅为一次有机碳(POC),CMB模型无法解析SOC,因此将受体的PM2.5、TC以及OC的质量浓度中扣除二次有机碳的贡献后,与源谱一并带入EPA-CMB8.2模型中进行解析,得到各源类对PM2.5的贡献值以及百分比。
本项目采集的源谱包含了土壤扬尘、道路扬尘、施工扬尘、堆场扬尘、城市二次扬尘、工业煤烟尘几类扬尘贡献源,除城市扬尘外均为单一尘源类,而城市扬尘是暴露于城市环境空气中的某些载尘体上的降尘, 是各单一源类排放的初始态颗粒物沉降部分的混合物,它既可视为环境空气中颗粒物的排放源类,又可视为各单一源尘类的受体,因此,本项目引入了二重源解析的技术计算各源类对受体的分担率。除此之外,本次还引入了硫酸盐、硝酸盐、机动车(直接排放)的源谱特征输入到CMB中一起计算。
按照前文阐述的二重源解析方法,分站点利用CMB模型进行来源解析,得到四个采样点的各类污染源的贡献率结果,见下表及图。
表4.2-1 延安市各站点CMB解析结果 (单位:%)
站点 | 土壤扬尘 | 道路扬尘 | 施工及堆场扬尘 | 城市二次扬尘 | 工业煤烟尘 | 机动车 | 硝酸铵 | 硫酸铵 | 其它 |
百米大道 | 2.36 | 25.64 | 1.65 | 11.76 | 6.22 | 17.93 | 7.88 | 13.94 | 12.63 |
市监测站 | 11.94 | 10.65 | 0.74 | 23.90 | 0.44 | 22.46 | 10.06 | 18.51 | 1.31 |
延大医附院 | 1.62 | 12.99 | 8.37 | 30.87 | 7.44 | 16.34 | 10.75 | 6.62 | 5.00 |
枣园 | 5.76 | 8.95 | 0.22 | 19.48 | 0.00 | 23.37 | 16.18 | 15.96 | 10.08 |
平均 | 5.42 | 14.56 | 2.74 | 21.50 | 3.53 | 20.03 | 11.22 | 13.76 | 7.25 |
图4.2-8 延安市各采样点CMB解析结果
在解析过程中发现施工扬尘与堆场扬尘共线性较大,因此将两个扬尘类合并为一类源。由结果可知,不同采样点的地理方位有所区别,使得不同站点的各源类型贡献占比有所区别。枣园受到施工及堆场扬尘的贡献占比要小于其它三个站点,且不受工业煤烟尘的影响。百米大道受到的道路扬尘贡献占比明显比其它三个站点要大,市监测站除了受到道路扬尘、城市二次扬尘、机动车直接排放的贡献外,受到的土壤扬尘贡献比例也较其它三个站点要大,可能与市监测站点位周边的地貌以及风向有关。虽然不同站点的各源类型贡献占比情况有差别,但整体来看,道路扬尘、城市二次扬尘、机动车直接排放、硫酸盐和硝酸盐对各站点的贡献都比较明显。
下图为所有站点的各源类型的平均贡献占比情况,对延安市PM2.5浓度贡献较大的主要源类型有城市二次扬尘、机动车、道路扬尘、硫酸盐、硝酸盐,贡献分别为21.5%、20.03%、14.56%、13.76%、11.22%。二次无机盐(硫酸盐和硝酸盐)总共占比为24.98%,诸多研究表明,二次颗粒物在当今大气PM2.5的来源中,已占有不可忽视的作用。郑桉在发现重庆市大气PM2.5主要来源于二次颗粒物,其占比约四成,其次是机动车尾气。
图4.2-9 各源类对延安市PM2.5贡献占比
4.2.3 基于CMAQ模型的来源分析
4.2.3.1 解析结果分析
为进一步对延安市各主要污染物来源进行详细定量化的解析,采用CMAQ中ISAM源解析工具对延安市不同行业得到污染排放对大气环境中PM2.5及其前体物浓度贡献进行定量分析。
ISAM是一种基于“标记追踪法”的源解析方法,其实现原理如下图所示。各源组排放的多种污染物进入到CMAQ化学传输模块后会经历一系列的物理化学过程,ISAM可在这一过程中持续对标记进行更新,紧密跟踪各种污染物的去向,最终各源组排放的各种污染物及其反应生成物(例如图中的物种3)在模式的时空分布中可由ISAM追踪得到。
图4.2-10 “标记追踪法”源解析实现原理
本项目将延安市本地污染源按照排放清单的分来体系归类,主要分为化石燃料固定燃烧源、工艺过程源、移动源、溶剂使用源、农业源、扬尘源、 生物质燃烧源、生物源(自然界植被排放)、其他源(包括储存运输源、废弃物处理源、餐饮)等,在CMAQ ISAM中进行追踪解析。来源分析结果如下表所示,从表中可以看出,PM2.5的外来源贡献为32.84%,外来源贡献冬季最高,夏季最低。本地源贡献中,PM2.5主要贡献源为扬尘和工业源(包括工艺过程、化石燃料燃烧源中的工业锅炉、工业炉窑)。
表4.2-2 延安市PM2.5来源贡献 (单位:%)
源类 | 1月 | 4月 | 7月 | 10月 | 年均 |
化石燃料固定燃烧源 | 10.31 | 12.18 | 13.21 | 12.72 | 12.11 |
工艺过程源 | 4.35 | 6.03 | 18.75 | 6.72 | 8.96 |
移动源 | 3.60 | 3.45 | 3.35 | 3.62 | 3.50 |
溶剂使用源 | 0.05 | 0.08 | 0.04 | 0.11 | 0.07 |
农业源 | 7.41 | 5.17 | 5.07 | 6.90 | 6.14 |
扬尘源 | 28.51 | 31.94 | 27.95 | 30.56 | 29.74 |
生物质燃烧源 | 5.91 | 5.46 | 5.23 | 5.49 | 5.52 |
生物源 | 0.06 | 0.15 | 0.14 | 0.25 | 0.15 |
其他 | 1.01 | 0.80 | 1.13 | 0.93 | 0.97 |
外来源 | 38.78 | 34.75 | 25.12 | 32.70 | 32.84 |
在本地源强中,扬尘源与工业源的占比较大,这与这两个源组的排放量占比较大有关,如下图所示,扬尘源、工艺过程源以及化石燃料燃烧源的一次PM2.5排放量相对于其它源类型都较大,由前文气象影响因素分析可知,延安市PM污染严重时段主要对应的是风速较大的天气,在风速较大的天气扬尘发生的频率及强度大大提升,使得各季节扬尘对PM污染的贡献较大。相比于其它季节,夏季扬尘贡献较小,主要是因为夏季高风速天气的发生频率要小于其它季节(见前文各季节风玫瑰图对比可知)。工业源与化石燃料燃烧源除了细颗粒物排放量占比较大外,二次气溶胶前提物SO2与NOx等的排放量也较大,低风速天气条件下容易在本地持续积累形成二次气溶胶,因此工艺过程与化石燃料燃烧源在高风速发生频率较小的夏季贡献较大。
图4.2-12 延安市各源类型PM2.5排放量占比与来源贡献占比
4.2.3.2 PM2.5组分贡献分析
本次CMAQ模拟结果中分别提取了延安市1、4、7、10四个月各国控站点PM2.5中主要成分的贡献占比,可看出各季节PM2.5组分贡献差异较大,除7月外,其他各月份硝酸盐占比明显高于硫酸盐,1月份硝酸盐占比相对最高,各国控站点均在27%以上,最高在枣园达到了33.79%,而硫酸盐的贡献均小于7%。7月份硫酸盐的占比最高达到了20.72%。由这些表格可以看出,二次无机盐生成的变化对延安市各国控站点浓度影响较大,其中冬季污染较重时硝酸盐浓度影响最为明显,因此,可判定硝酸盐的前体物NOx为冬防期需管控的关键污染因子之一。
表4.2-3 延安市1月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
组分 | 枣园 | 延大医附院 | 市监测站 | 百米大道 |
铵盐 | 11.95 | 10.18 | 10.01 | 9.75 |
硫酸盐 | 6.07 | 5.28 | 5.24 | 5.09 |
硝酸盐 | 33.79 | 28.50 | 27.92 | 27.25 |
有机物 | 17.42 | 19.47 | 20.24 | 19.91 |
金属离子 | 0.04 | 0.03 | 0.03 | 0.03 |
其他 | 30.73 | 36.54 | 36.56 | 37.98 |
图4.2-13 延安市1月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
表4.2-4 延安市4月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
组分 | 枣园 | 延大医附院 | 市监测站 | 百米大道 |
铵盐 | 10.85 | 8.15 | 8.01 | 7.66 |
硫酸盐 | 16.24 | 12.51 | 12.19 | 11.86 |
硝酸盐 | 16.48 | 12.02 | 11.98 | 11.14 |
有机物 | 18.11 | 20.95 | 21.56 | 21.39 |
金属离子 | 0.07 | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
其他 | 38.26 | 46.32 | 46.22 | 47.91 |
图4.2-14 延安市4月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
表4.2-5 延安市7月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
组分 | 枣园 | 延大医附院 | 市监测站 | 百米大道 |
铵盐 | 9.53 | 7.64 | 7.65 | 7.65 |
硫酸盐 | 20.72 | 16.96 | 16.79 | 17.10 |
硝酸盐 | 6.53 | 4.87 | 5.10 | 4.74 |
有机物 | 19.58 | 21.82 | 22.48 | 21.49 |
金属离子 | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 0.04 |
其他 | 43.59 | 48.67 | 47.95 | 48.98 |
图4.2-15 延安市7月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
表4.2-6 延安市10月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
组分 | 枣园 | 延大医附院 | 市监测站 | 百米大道 |
铵盐 | 11.46 | 8.50 | 8.33 | 8.10 |
硫酸盐 | 12.58 | 9.88 | 9.75 | 9.49 |
硝酸盐 | 23.21 | 16.52 | 16.13 | 15.65 |
有机物 | 15.58 | 19.35 | 19.97 | 19.74 |
金属离子 | 0.05 | 0.03 | 0.03 | 0.03 |
其他 | 37.13 | 45.72 | 45.78 | 47.00 |
图4.2-16 延安市10月PM2.5各组分模拟结果占比(%)
4.3 臭氧污染来源解析
采用CMAQ中ISAM源解析工具对延安市不同行业得到污染排放对大气环境中臭氧浓度贡献进行定量分析。臭氧来源分析结果如下表所示。从表中可以看出,O3在春、夏、秋、冬各季节的外来源贡献分别为69.03%、68.44%、65.15%、68.01%,外来源各季节差别不大,外来源年均贡献为67.66%。
本地源贡献中,O3主要贡献源为工业源、生物源(自然植被排放)、移动源、溶剂使用源和化石燃料燃烧源,年均贡献分别为23.82%、25.09%、19.62%、7.84%和7.35%。
表4.3-1 延安市臭氧来源贡献 (单位:%)
源类 | 1月 | 4月 | 7月 | 10月 | 年均 |
化石燃料固定燃烧源 | 0.55 | 2.61 | 4.34 | 2.01 | 2.38 |
工艺过程源 | 17.26 | 5.25 | 1.94 | 6.36 | 7.70 |
移动源 | 1.84 | 7.03 | 9.26 | 7.26 | 6.35 |
溶剂使用源 | 5.45 | 1.66 | 0.83 | 2.21 | 2.54 |
农业源 | 0.07 | 0.56 | 0.39 | 0.61 | 0.41 |
生物质燃烧源 | 1.85 | 1.15 | 0.65 | 1.21 | 1.21 |
生物源 | 1.16 | 8.88 | 14.09 | 8.33 | 8.12 |
其他 | 2.78 | 4.43 | 3.36 | 4.00 | 3.64 |
外来源 | 69.03 | 68.44 | 65.15 | 68.01 | 67.66 |
在本地人为活动排放中,工艺过程源与溶剂使用源所排放的VOC排放量占比较大,而移动源与化石燃料燃烧源所排放的NOx占比较大,VOC与NOx均为臭氧的前提物,在光照的作用下经过光化学反应生成臭氧。
除了人为排放活动外,自然界中的生物排放对延安市本地的臭氧浓度贡献同样很高,尤其是在温度较高的夏季。有研究表明,植物排放的VOCs量远超过人类活动的排放量。即使将人类活动排放的VOCs降至零,自然产生的VOCs仍可能使臭氧超标。意大利等国的研究则否认了VOCs等排放对臭氧污染的贡献。在这些国家,VOCs和NOx的排放已降至最低水平,但在高温天气午后的臭氧污染依然非常严重。国内的云南、贵州、青海等省份,尤其是大量的县级城镇,其VOCs和NOx排放水平很低,但表现出与沿海发达地区相同的臭氧污染规律,表明臭氧背景值污染不容忽视。叶面积指数(leaf area index,指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数)是影响生物排放VOC的一个重要的植被参数。延安市相对于西安等城市,城区建成面积占比较小,多为植被茂密的郊区及山地地区,自然界植被所排放的VOC量较大,尤其是叶面积指数最大以及辐射最强烈的夏季,这也是本项目中生物源对延安市的臭氧浓度贡献在夏季达到最大的原因。
图4.3-2 中国叶面积指数分布
4.4 NO2污染来源分析
采用CMAQ中ISAM源解析工具对延安市不同行业得到污染排放对大气环境中NO2浓度贡献进行定量分析。NO2来源分析结果如下表所示。从表中可以看出,NO2在各季节代表月份1、4、7、10月中外来源贡献分别为26.72%、13.13%、6.73%、17.4%,外来源在冬季较大,在夏季较小,外来源年均贡献为15.99%。
本地源贡献中,NO2主要贡献源为移动源和化石燃料固定燃烧源,年均贡献分别为48.65%和29.47%。
表4.4-1 延安市NO2来源贡献 (单位:%)
源类 | 1月 | 4月 | 7月 | 10月 | 年均 | |
化石燃料固定燃烧源 | 16.33 | 30.50 | 38.41 | 32.66 | 29.47 | |
工艺过程源 | 0.96 | 1.24 | 1.28 | 1.06 | 1.14 | |
移动源 | 54.21 | 49.88 | 45.50 | 45.00 | 48.65 | |
生物质燃烧源 | 1.34 | 1.74 | 1.81 | 1.38 | 1.57 | |
生物源 | 0.09 | 1.05 | 3.19 | 0.64 | 1.24 | |
其他 | 0.35 | 2.45 | 3.07 | 1.87 | 1.94 | |
外来源 | 26.72 | 13.13 | 6.73 | 17.40 | 15.99 | |
4.5 污染过程分析
2018年延安市优良率最低的月份为1月份,因此以1月份中污染物抬升下降的过程作为案例分析污染的演化过程。其中选取了2018年1月2日14时至1月7日23时、2018年1月23日0时至1月28日23时两段时间的污染演化过程进行分析。
图4.5-1与图4.5-2分别为2018年1月2日14时至1月7日23时、2018年1月23日0时至1月28日23时延安市市监测站的PM2.5、PM10、SO2、NO2等污染物的时间变化情况。2日14时开始延安市PM2.5浓度呈现出一个明显的抬升趋势,而与PM2.5浓度变化相反的是,PM10浓度在3日11时至4日0时则呈现下降的趋势,说明此时间段主要是二次PM2.5的贡献较大。之后PM2.5浓度有所下降,但是较2日浓度要高,一直到5日12时再次出现上升的趋势,在6日23时出现峰值。二次无机气溶胶的前体污染物SO2与NO2在此期间变化规律一致性较弱,可能是因为存在二次污染物跨区域传输的影响,但在PM2.5浓度峰值时间点对应的SO2与NO2浓度也处于阶段性峰值。
图4.5-1 1月2日14时至7日23时延安市各污染物变化情况
(实线为市监测站浓度,阴影为全市浓度范围)
1月23日0时至1月28日23这段污染时段内,从23日0时至25日0时PM2.5浓度除了24日8时左右出现一个峰值,整体处于较低污染水平,从25日开始,PM2.5浓度开始急剧抬升,26日浓度有所下降但仍然处于一个较高浓度的状态,之后在27日又出现一次抬升,直到28日达到峰值后快速回落在20 μg/m3的水平下。PM10的浓度变化趋势与PM2.5呈现一致性,但在浓度抬升阶段其抬升的幅度明显比PM2.5要小。在PM2.5浓度较高的时段内(25日至27日),SO2与NO2的浓度变化趋势与PM2.5较为一致,但在24日SO2的浓度值出现了整个时段的最高峰值。
图4.5-2 1月23日0时至28日23时延安市各污染物变化情况
(实线为市监测站浓度,阴影为全市浓度范围)
环境空气质量监测数据中污染物的浓度波动较大,常常跨若干个数量级,且不同污染物的质量浓度差异也较大,如CO质量浓度可达几千μg/m3,而其它污染物一般情况下仅为几到几百μg/m3。通常这些数据通过绘制浓度曲线图的方式来进行特征描述不利于对污染物的总体特征进行研究。为了扣除浓度差异对污染特征的影响,更好地进行多种污染物的特征分析,段菁春等国内学者将特定时间或站点的标准化特征谱与一定时期(或一定区域)的平均百分比化成分谱(包括标准偏差)共同绘制在雷达图上,以便直观快速地突显特定时间污染特征,从而为污染特征分析和成因分析提供直观快速和便利的手段。污染特征表征参数的计算过程见下。
首先计算特定时间的归一化成分谱:
式中:为i时间第j种污染物归一化成分谱;为i时间第j种污染物原始质量浓度,μg/m3。
然后计算特定时间污染物特征值,该特征值为该特定时间的归一化成分谱与整个污染时段归一化成分谱均值的比值,其计算公式为:
式中为i时间第j种污染物的特征值;为整个污染时段第j种污染物的均一化值的平均值;为i时间第j种污染物归一化值。
最后计算污染物特征标准值及上下限值。标准值为整个污染时段污染特征成分谱与该平均污染特征成分谱的比值,数值为1。上限为一定时期平均污染特征成分谱的均值加上其标准差与该污染特征成分谱的均值的比值,数值大于1。下限为一定时期平均污染特征成分谱的均值减去其标准差与该污染特征成分谱的均值的比值,数值小于1。上下限的计算公式分别为:
式中为第j种污染物的上限;为第j种污染物的下限;为第j种污染物的标准偏差。
经过计算分别得到2018年1月2日14时至1月7日23时、2018年1月23日0时至1月28日23时延安市市监测站的污染特征变化情况(见图4.5-3与图4.5-4),同时与PM2.5/PM10比值、风向风速共同分析污染特征与成因。
由图可知,在2日22时左右,PM2.5浓度还处在较低水平,此时延安市的污染特征为偏燃煤型,SO2的问题比较突出。随后风场由风速较大的西北风转变成了风速较低的偏南风,前体污染物在本地得不到扩散,持续积累,造成PM2.5浓度抬升,直到到4日出现阶段性峰值,此时延安市的污染特征也由一开始的偏燃煤型转变成了偏二次型,PM2.5/PM10比值同步升高同样说明了这一点,在5日前后PM2.5浓度虽有所下降但仍然持续处于较高浓度水平,此时延安市的污染特征转变成了偏综合型。在6日20时至7日2时PM2.5浓度经过抬升又达到了阶段性峰值,此时污染特征又回到了偏二次型。在4日至6日PM2.5浓度较高的这段时间,PM2.5/PM10比值一直较高。在7日开始,由于风场特征重新转变成风速较大的西北风,使得PM2.5浓度快速下降,整个污染演化过程结束。
图4.5-3 1月2日14时至7日23时延安市污染特征变化
同样的,2018年1月23日0时至1月28日23时的污染演化过程在前提PM2.5浓度较低时,延安市的污染特征先后表现为偏燃煤型和偏机动车型,表明此阶段前体物为主要污染物。在24日至25日风向由西北风转变成了偏南风,在25日PM2.5浓度急剧抬升,从25日至27日PM2.5浓度较高的时段内延安市污染特征表现为偏二次型,PM2.5/PM10比值也是接近于1,直到28日风场变回西北风后PM2.5浓度得到快速下降,由于风速较大引发沙尘及扬尘的贡献,PM2.5/PM10比值也呈现快速下降的趋势。
图4.5-4 1月23日0时至28日23时延安市污染特征变化
下图分别为两个污染过程的气团后向轨迹变化情况,与上文中分析过程一致,延安市污染特征与PM2.5浓度的抬升与下降与气团轨迹来向及风速有着较大的联系。1月2日14时至3日2时,气团主要来自西北方向,且轨迹线较长,说明气团移速较快,在3日8时气团轨迹来向逐渐变成了偏东南方向,直至7日2时这段时间气团均是来自东南方向,且气团轨迹线较短,说明气团移速较慢,达到延安市时对应的风速较小,不利于本地产生的前体物扩散,持续急剧形成二次污染物,3日8时至7日2时这段时间PM2.5浓度经历了抬升并维持在较高水平,直到7日8时气团来源重新变回了西北地区,风速也较大有利于污染物扩散,因此在7日PM2.5浓度得到降低。且相比于东南地区,西北地区人为排放活动较弱,气团来源变成西北方向也意味着北方清洁空气的输入,进一步帮助延安市当地的PM2.5污染得到缓解。
图4.5-5 污染过程延安市气团轨迹变化情况
同样的,23日至28日的污染过程中PM2.5浓度的变化与气团轨迹的变化情况一致。23日至25日为西北方向清洁空气输入,延安市PM2.5浓度处于较低水平,25日开始气团逐渐转变成来自东南方向,导致东南方向人为活动产生的前体物跨区域输送的可能性增加,同时风速下降不利于本地污染物的扩散,对应的时间段内延安市的PM2.5浓度经历了急剧上升、维持高污染水平、二次上升的过程。直到28日8时气团来向重新回到西北方向,随着西北方向前体物浓度较小的干净空气的输入,风速增大,延安市PM2.5浓度得到快速回落。
第五章 经济能源预测及减排潜力分析
5.1 经济与能源消费结构预测
延安空气清新,天蓝街净,素有圣地延安之称,随着社会经济发展,延安市面临着人口增长和能源消费量增加带来的社会资源缺乏与污染物排放量增大的严峻形势。而大气污染物排放量的增加则可能会带来空气质量的持续恶化,不利于延安市生态文明建设。
经济发展预测主要基于历史和当前的国民经济和社会发展统计数据,以及《延安市城市总体规划(2015-2030)》、《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》,对人口、经济、能源、工业、交通等各个领域的未来发展进行趋势预测。
5.1.1 经济发展与产业结构
根据《2018年延安市国民经济和社会发展统计公报》,2018年延安市生产总值(GDP)1588.91亿元,按不变价计算,比上年增长9.1%。其中,第一产业增加值138.07亿元,增长2.9%;第二产业增加值925.97亿元,增长9.8%;第三产业增加值494.88亿元,增长9.8%。三次产业构成为8.9:59.4.1:31.7。按常住人口计算,全年人均生产总值68940元,按不变价计算,比上年增长8.9%。三次产业结构比例由2017年的9.5:56.2:35.3变化为8.9:59.4:31.7。
2018年延安市工业实现增加值870.74亿元,比上年增长10.4%,其中:规模以上工业增加值854.38亿元(不含研发支出),增长10.4%。在规模以上工业中,石油工业增加值544.19亿元,增长13.3%;非油工业增加值310.19亿元,增长6.2%。
由图5.1-1可知,延安市第一产业占比略有变化,由2010年的8.0%到2012年的7.6%,2013年以后第一产业的占比有所提高,最高为2020年达11.9%;第二产业稍有下降,虽然2010年-2012年占比有所上升,但从2013年开始成逐年下降趋势,由2013年的71.9%下降至2020年的55.3%,最低为2016年仅有53%;第三产业比例持续上升,由2010年的20.2%稳步上升至34.3%。从2010年至今,延安市产业结构稍有改善,但未出现重大变化。
图5.1-1 2010-2020年三次产业占GDP的比重
对于 2025 年延安市GDP 数值,由于近年来延安市经济增长已经呈现出持续放缓态势,且陕西省已经提出“十四五”期间要加快追赶超越步伐、推动高质量发展,因此增速也不宜过低。根据《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》,“十四五”期间延安市年均经济增长率为6.5%;据此计算,2025年延安市GDP为2300亿。
对于2035年的GDP目标,《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》中提出2035年奋斗目标有经济综合实力大幅跃升,地区生产总值较2020年翻一番,人均生产总值达到中等发达国家水平,创新能力不断增强,经济增长的质量和效益显著提升,力争跻身全国百强市。综上所述,延安市按照在2020年基础上翻一番来设定,15年间的年均增长率为4.7%,则2035年延安市GDP为3202亿元。
从图5.1-2可以看出,延安市从2013年到2019年经济增长呈现持续缓慢的态势,高速增长的几率较小,由于延安市近三年GDP波动较小,增速之差小于4%,则经济增长率取近三年最小值。据此计算,则2025年延安市GDP为2300亿元,增长率为6.5%,基本满足陕西省提出的“十四五”期间要加快追赶超越步伐、推动高质量发展的要求。
图5.1-2 延安市2010-2035年GDP变化趋势及未来年情景预测
5.1.2 人口及城市化率
根据《2018年延安市国民经济和社会发展统计公报》,截止2018年末,延安市常驻人口225.94万人,城镇化率62.31%,人口自然增长率4.3‰。由图5.1-3可以看出,2013年到2019年延安市常驻人口波动较小,自然增长率逐年降低,且近三年由于人口外迁等原因,延安市常驻人口已经出现负增长,近三年延安市人口年增长率为-3.68‰,以此类推,则2020年延安市的常驻人口为225.45万人,2025年常驻人口约为225.03万人,2030年常驻人口约为224.62万人。
图5.1-3 延安市2011-2030年人口变化趋势及未来年预测
5.1.3 机动车保有量
根据公安局统计数据,2018年延安市机动车保有量为36.69万辆,比上年增长12%,其中载客汽车保有量29.25万辆,比上年增长11.34%;载货汽车保有量4.14万辆,比上年增长15.6%。
依据延安市各类车型历年保有量数据,并结合延安市经济、人口发展水平,取近10年增长率平均值4.25%,已知延安市2020年机动车保有量为45.11万辆,则延安市2025年机动车保有量约为55.69万辆,2030年机动车保有量为68.75万辆。
《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中提出,延安市大力推广新能源汽车,预计2020年底,延安市区及各县区县城现有燃油公交车、出租车全部更新为新能源车辆。并积极建设绿色交通体系,实施公交优先战略,加强城市公共交通体系建设,实现公共交通无缝连接,加强自行车专用道和行人步行道等城市慢行系统建设,有效挺高公民绿色出行的比例。《延安市2020年节能降耗宣传工作方案》也提到引导市民选择“自行车/步行”的绿色出行模式,倡导中长距选用公共交通工具,推广节能环保型运输装备新技术在交通工程建设领域应用。
图5.1-4 延安市2009-2030年机动车保有量变化趋势及未来年预测
5.1.4 能源消耗
根据《2018年延安统计年鉴》,2018年延安市全年能源消耗总量为769.65万吨标准煤,比上年增长5.9%。其中第一产业能耗消费总量21.04万吨标准煤,增长2.5%;第二产业546.68万吨标准煤,增长7.4%;第三产业117.47万吨标准煤,增长2.1%。全市居民生活能耗消费总量84.45万吨标准煤,占全社会能源消耗总量的11%,增长2.8%。万元生产总值能耗下降2.92%,万元生产总值电耗增长2.8%。
根据图5.1-5可知,近几年,延安市的能耗总量总体呈现低速增长趋势,2016年全市能耗总量为704.43万吨标煤,到2017年增长到727.00万吨标煤,2017年同比2016年增长3.2%,2018年同比2017年增长5.9%。自2011年以来,延安市万元GDP能耗保持着2.9%-3.8%的年下降率,说明总能耗持续增加,且呈加快增长过程。
根据《陕西省“十三五”节能减排综合工作方案》(陕政发〔2018〕13号)的要求,“十三五”期间增量控制目标为1855万吨标准煤,能源消费总量控制在1.39亿吨标准煤以内。方案中对各地市“十三五”能耗强度总量降低目标作出了规定,其中延安为15%,并将1855万吨标准煤分解到各地市,延安市分配增量为123万吨标准煤,全社会能源消费总量为844万吨标准煤,则2020年延安市能源消耗总量为844万吨标煤。
图5.1-5 延安市2015-2020年能源消耗总量变化趋势
延安石油、煤炭、天然气等能源资源较丰富。《延安综合能源基地发展规划》(国能规划〔2017〕121号)中要求延安综合能源基地开发要贯彻落实新发展理念,遵循“四个革命、一个合作”的能源发展战略思想,以环境保护和可持续发展为前提,以资源集约高效开发利用为主线,发挥多种能源组合优势,统筹当地需求与跨区外送,有序推进煤炭、油气、新能源等能源资源开发,加强资源高效加工转化和综合协调利用,大力培育新技术新产业新业态新模式,推动能源生产和消费革命,把延安建成国家重要的区域能源保障基地、能源资源综合协调开发利用和智慧能源示范区。
根据《规划》,延安综合能源基地建设将以改革红利为驱动力,按照稳油、扩煤、增气、兴电、促转化的发展纲领,强化生态环境约束,寻求可持续发展,实现煤油气化工耦合,电力多轮驱动,热力多能互补,提高本地转化率,延伸产业链,扩大市场范围,坚持项目园区承载和陕北一体化发展。《规划》提出延安石油产量“十三五”期间及远期维持在1700万吨/年左右;天然气年产量“十三五”末期将超过100亿立方米,远期将超过300亿立方米;煤炭产能“十三五”期间稳定在6000万吨/年左右,远期适当扩大开发规模;大力促进一次能源资源在本地转化,延安能源本地转化率从2015年的35%左右提升2020年的70%左右。
5.2 空气质量达标压力分析
2018年全年各污染物质量浓度均值为PM2.5:38µg/m3、PM10:96µg/m3、SO2:26µg/m3、NO2:47µg/m3、CO:2.6mg/m3、O3:144µg/m3。对照年均标准比较,PM2.5、PM10和NO2均超标,超标倍数分别为0.09倍、0.37倍和0.18倍。
2018年全年延安市空气质量污染天数共50天,其中:首要污染物32天为PM10(占比64%),4天为PM2.5(占比8%),11天为O3_8h(占比22%),3天为NO2(占比6%)。
2018年全年,空气质量为良的291天中:首要污染物24天为PM2.5(占比8.2%)、118天为PM10(占比40.5%)、63天为NO2(占比21.6%)、80天为O3(占比27.4%)、6天为SO2(占比2.1%)。
PM10为首要污染物的时间段主要集中在10~4月,此时北方陆续开始集中供暖,燃煤量加大,且延安市受地形和不利气象条件影响,沙尘天气较多,造成颗粒物浓度增加;NO2为首要污染物的时间段主要集中在11~1月,此时机动车尾气污染较为严重,且硝酸盐也是形成二次PM2.5的前体物,应加强控制;O3_8h为首要污染物的时间段主要集中在5~8月,此时夏季太阳辐射强,二次反应强烈,造成O3浓度较高。
由表5.2-1可知,虽然可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)、二氧化氮逐年降低,但仍超标。臭氧虽然未超标,但2016年开始浓度急剧增加,接近国家环境空气质量二级标准的临界值;综上所述,PM10、PM2.5、NO2是需要优先控制的污染物,其中颗粒物是需要关注的首要问题。
表5.2-1 2014-2018年延安市环境空气质量主要污染物项目浓度表
单位:μg/m3
图5.2-1 延安市2014-2018年大气污染物年均浓度变化趋势
表5.2-2为2014-2018年PM10监测的月均浓度,PM10浓度季节波动性较大,主要集中在10~4月,此时北方陆续开始集中供暖,燃煤量加大,且延安市受地形和不利气象条件影响,沙尘天气较多,造成颗粒物浓度增加。相较于2018年,2019年PM10浓度下降了44.72%,“禁土令”、扬尘管控等是近年来对PM10浓度改善效果较为显著的措施。根据国内外城市减排经验,随着空气质量不断改善,末端治理减排潜力逐渐收窄,降低单位PM10浓度所需减排也将随之上升。《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中明确提出,到2020年PM10浓度明显下降。2016-2018年延安市PM10年均浓度有下降幅度收窄的现象,2018年PM10年均浓度为96微克/立方米,仍超标。这些都对PM10浓度的控制造成一定压力。
表5.2-2 PM10月均浓度一览表 单位:μg/m3
表5.2-3为2014-2018年PM2.5监测的月均浓度,PM2.5浓度季节波动性较大,在冬季,PM2.5浓度出现高值。相对于2014年,2018年PM2.5年均浓度下降了28.30%,燃煤锅炉整治、工业提标改造和扬尘综合治理是近年来对PM2.5浓度改善效果较为显著的措施。距离达到环境质量国家二级标准(35μg/m3),PM2.5年均浓度还需相对于2018年下降7.9%。根据国内外城市减排经验,随着空气质量不断改善,末端治理减排潜力逐渐收窄,降低单位PM2.5浓度所需减排也将随之上升。《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中提出,延安市现阶段的工作目标是采取“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”六策并举,以PM10、PM2.5防治为重点,协同推进氮氧化物、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧浓度逐年下降。到2020年,全市优良天数达到315天,PM2.5浓度为42μg/m3,PM10浓度明显下降,重污染天数明显减少。在实施了燃煤锅炉整治等有力措施后,下阶段延安市PM2.5污染防治将进入攻坚期,需要开展精细化的治理措施和监管,进一步挖掘减排潜力。
表5.2-3 PM2.5月均浓度一览表 单位:μg/m3
5.3 政策及结构调整减排潜力分析
5.3.1 政策及法规减排要求
(1)大气排放限值
2018年12月29日,陕西省生态环境厅发布了《陕西省锅炉大气污染物排放标准》(DB61 1226-2018),标准中规定了火力发电锅炉和工业锅炉从2020年4月1日起执行标准中的排放限值,延安市应组织行政区域内不能达到大气污染物排放限值的相关企业,制定限期治理计划,完善相关污染物治理设施,确保达到相应大气污染物排放限值。
表5.4-1 锅炉大气污染物排放限值减排潜力分析
(2)锅炉综合治理
《陕西省铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》方案中要求,开展燃煤锅炉综合整治。全省不再新建每小时35蒸吨以下的燃煤锅炉,每小时65蒸吨及以上燃煤锅炉全部完成节能和超低排放改造。加大燃煤小锅炉及茶水炉、经营性炉灶、储粮烘干设备等燃煤设施淘汰力度,陕南、陕北淘汰每小时10蒸吨及以下燃煤锅炉。城市建成区生物质锅炉实施超低排放改造。
2018年6月延安市发布了《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》,方案中指出要加大燃煤锅炉拆改力度,按照“应拆即拆,拆改结合”原则,2020年底前,延安市35蒸吨以下燃煤锅炉、燃煤设施和工业煤气发生炉、热风炉、导热油炉全部拆除或实行清洁能源改造;供热供气管网覆盖的区域,应全部实施煤改气或煤改热;供热供气管网不能覆盖的区域采取以电代煤、以气代煤等清洁能源替代。
开展燃气锅炉低氮燃烧改造。2020年底前,完成延安市现有燃气锅炉低氮燃烧改造,其中生产经营类天然气锅炉2019年上半年全部完成,改造后的氮氧化物排放低于80mg/m3。
(3)加强扬尘源治理
为深入学习贯彻习近平总书记来陕考察重要讲话重要指示精神,全面落实《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》(国发〔2018〕22号),根据《陕西省铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)(修订版)》,制定《陕西省蓝天保卫战2020年工作方案》。
方案中提出严格城市建筑施工扬尘监管、控制道路扬尘污染、加强物料堆场扬尘监管、严控露天焚烧等措施,来控制扬尘对空气的污染。
2018年6月29日,延安市发布《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》(延政发〔2018〕9号),方案中明确规定:
严格执行“禁土令”。采暖季期间,延安市除市政抢修和抢险工程外的建筑工地禁止出土、拆迁、倒土等土石方作业。涉及土石方作业的重大民生工程和重点项目确需施工的,由相关行业主管部门批准后方可施工,并进行严格监管。对施工期间违规的企业,按相关规定从严处理。严禁以各种借口将“禁土令”降低标准、减少时限、缩小范围。
全面提升施工扬尘管控水平。严格管控施工扬尘,全面落实建筑施工“六个100% 管理+红黄绿牌结果管理”防治联动制度,施工工地安装视频监控设施,并与主管部门管理平台联网。对落实扬尘管控措施不力的施工工地,在建筑市场监管与诚信信息平台曝光,记入企业不良信用记录。制定出台不诚信施工单位退出市场机制和取消招投标资质机制。加强施工工地渣土车运输监管,车辆必须全部安装定位系统,杜绝超速、超高装载、带泥上路、抛洒泄漏等现象。
控制道路扬尘污染。按照“海绵城市”理念新建、改建城市道路。严格道路保洁作业标准,实行机械化清扫、精细化保洁、地毯式吸尘、定时段清洗、全方位洒水的“五位一体”作业模式,从源头上防止道路扬尘。每年新增吸尘式道路保洁车辆不得低于新增保洁车辆的50%,逐步淘汰干扫式老旧设备。2020年底前,延安市区和各县区建成区车行道全部实现机械化清扫。加强对城乡结合部、城中村、背街小巷等重点部位的治理,减少道路扬尘污染。
加强交通污染管理。因地制宜推广渣土车管理“宝鸡模式”,加强对城区渣土车、货运车、农用三轮车通行管理,严格限定渣土车通行线路和通行时间,坚决查处不按规定时段和路线行驶、不覆篷布、带泥上路、随意抛洒等行为。
加强拆迁工地扬尘治理。各拆迁工地实施拆除作业前,拆迁责任单位需按照“先喷淋、后拆除,拆除过程持续喷淋全覆盖”的原则进行,根据地域不同,拆除作业采取不同的措施。城郊区采取四面雾炮喷淋降尘措施;主城区采取提前72小时洇透,四面雾炮喷淋降尘措施;人口密集区及主干道临街区域,设置全封闭围挡,围挡高度不低于2.5米,同时覆盖防尘网;设置防护排架,并外挂密目安全网。
加强物料堆场扬尘监管。严格落实商品混凝土等工业企业物料堆场抑尘措施,配套建设收尘和密封物料仓库,建设落实围墙、喷淋、覆盖和围挡等防风抑尘措施。采用密闭输送设备作业的,必须在装卸处配备吸尘、喷淋等防尘设施,并保持防尘设施的正常使用,严禁露天装卸作业和物料干法作业。
2020年4月延安市交通运输局印发《关于2020年碧水、蓝天、青山、净土保卫战的实施方案的通知》(延市交发〔2020〕57号)。再次强调要强化施工扬尘监管。严格管控施工扬尘,做到施工工地做到工地周边围挡、物料堆放覆盖、土方开挖湿法作业、路面硬化、出入车辆清洗、渣土车辆密闭运输“六个百分之百”。加强施工工地运输车辆监管,杜绝超速、超高装载、带泥上路、抛洒泄漏等现象。严格落实物料堆场仰尘措施,落实围墙、喷淋、覆盖和围挡等防风仰尘措施,严禁露天装卸作业和物料干法作业,灰堆、渣土堆及时清运。
严格控制道路扬尘。在过境路段严格道路保洁作业标准,实行机械化清扫、精细化保洁、地毯式吸尘、定时段清洗、全方位散水的“五位一体”作业模式。
(4)全面推动VOCs综合治理
2019年6月29日,生态环境部印发了《重点行业挥发性有机物综合治理方案》(环大气〔2019〕53号)。VOCs是形成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的重要前体物,对气候变化也有影响。相对于颗粒物、二氧化硫、氮氧化物污染控制,VOCs管理基础薄弱,已成为大气环境管理短板。石化、化工、工业涂装、包装印刷、油品储运销等重点行业是我国VOCs重点排放源。为打赢蓝天保卫战、进一步改善环境空气质量,迫切需要全面加强重点行业VOCs综合治理。
长期以来我国把废气治理重点放在除尘、脱硫和脱硝工作上,VOCs的治理工作整体进展缓慢。与普通的烟气排放不同,VOCs中的污染物种类繁多,所涉及的排放行业众多,工艺也非常复杂并各有不同。当前我国尚未对VOCs排放进行系统监测,无法准确获得国内VOCs整体排放量。在针对VOCs排放量和排放特征方面的科学研究不足够有效地支撑相关减排和控制工作的开展,还需要进一步深化。
目前VOCs污染防治主要存在如下问题,可针如下问题挖掘减排潜力。
一是源头控制力度不足。有机溶剂等含VOCs原辅材料的使用是VOCs重要排放来源,由于思想认识不到位、政策激励不足、投入成本高等原因,目前低VOCs含量原辅材料源头替代措施明显不足。据统计,我国工业涂料中水性、粉末等低VOCs含量涂料的使用比例不足20%,低于欧美等发达国家40%-60%的水平。
二是无组织排放问题突出。VOCs挥发性强,涉及行业广,产排污环节多,无组织排放特征明显。虽然大气污染防治法等对VOCs无组织排放提出密闭封闭等要求,但目前量大面广的企业未采取有效管控措施,尤其是中小企业管理水平差,收集效率低,逸散问题突出。研究表明,我国工业VOCs排放中无组织排放占比达60%以上。
三是治污设施简易低效。VOCs废气组分复杂,治理技术多样,适用性差异大,技术选择和系统匹配性要求高。我国VOCs治理市场起步较晚,准入门槛低,加之监管能力不足等,治污设施建设质量良莠不齐,应付治理、无效治理等现象突出。在一些地区,低温等离子、光催化、光氧化等低效技术应用甚至达80%以上,治污效果差。一些企业由于设计不规范、系统不匹配等原因,即使选择了高效治理技术,也未取得预期治污效果。
四是运行管理不规范。VOCs治理需要全面加强过程管控,实施精细化管理,但目前企业普遍存在管理制度不健全、操作规程未建立、人员技术能力不足等问题。一些企业采用活性炭吸附工艺,但长期不更换吸附材料;一些企业采用燃烧、冷凝治理技术,但运行温度等达不到设计要求;一些企业开展了泄漏检测与修复(LDAR)工作,但未按规程操作等。
五是监测监控不到位。我国VOCs监测工作尚处于起步阶段,企业自行监测质量普遍不高,点位设置不合理、采样方式不规范、监测时段代表性不强等问题突出。部分重点企业未按要求配备自动监控设施。涉VOCs排放工业园区和产业集群缺乏有效的监测溯源与预警措施。从监管方面来看,缺乏现场快速检测等有效手段,走航监测、网格化监测等应用不足。
2020年7月1日是《挥发性有机物无组织排放控制标准》全面实施的第一天。该标准是由生态环境部和国家市场监督管理总局联合印发的。为确保完成“十三五”环境空气质量改善目标任务,降低臭氧污染,生态环境部在充分调研基础上2020年6月又制定了《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》,部署在全国开展夏季(6月至9月)VOCs治理攻坚行动。以习近平生态文明思想为指导,统筹疫情防控、经济社会平稳健康发展和打赢蓝天保卫战重点任务,扎实做好“六稳”工作,落实“六保”任务,落实精准治污、科学治污、依法治污,做到问题精准、时间精准、区位精准、对象精准、措施精准,全面加强VOCs综合治理,推进产业转型升级和经济高质量发展。坚持长期治理和短期攻坚相衔接,深入实施《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》《重点行业挥发性有机物综合治理方案》,严格落实无组织排放控制等新标准要求,突出抓好企业排查整治和运行管理;坚持精准施策和科学管控相结合,以石化、化工、工业涂装、包装印刷和油品储运销等为重点领域,以工业园区、企业集群和重点企业为重点管控对象,全面加强对光化学反应活性强的VOCs物质控制;坚持达标监管和帮扶指导相统一,加强技术服务和政策解读,强化源头、过程、末端全流程控制,引导企业自觉守法、减污增效;坚持资源节约和风险防控相协同,大力推动低(无)VOCs原辅材料生产和替代,全面加强无组织排放管控,强化精细化管理,提高企业综合效益。
2020年8月,陕西省印发《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》,以工业园区、企业集群和重点企业为重点管控对象,强化源头、过程、末端全流程控制,全面加强VOCs综合治理。
VOCs治理包括源头防止、散发控制和末端治理。
源头防止:工业涂装、包装印刷等行业要加大源头替代力度;化工行业要推广使用低(无)VOCs含量、低反应活性的原辅材料,加快对芳香烃、含卤素有机化合物的绿色替代。企业应大力推广使用低VOCs含量木器涂料、车辆涂料、机械设备涂料、集装箱涂料以及建筑物和构筑物防护涂料等,在技术成熟的行业,推广使用低VOCs含量油墨和胶粘剂,重点区域到2020年年底前基本完成。鼓励加快低VOCs含量涂料、油墨、胶粘剂等研发和生产。
散发控制:重点对含VOCs物料(包括含VOCs原辅材料、含VOCs产品、含VOCs废料以及有机聚合物材料等)储存、转移和输送、设备与管线组件泄漏、敞开液面逸散以及工艺过程等五类排放源实施管控,通过采取设备与场所密闭、工艺改进、废气有效收集等措施,削减VOCs无组织排放。
末端治理:企业新建治污设施或对现有治污设施实施改造,应依据排放废气的浓度、组分、风量,温度、湿度、压力,以及生产工况等,合理选择治理技术。鼓励企业采用多种技术的组合工艺,提高VOCs治理效率。低浓度、大风量废气,宜采用沸石转轮吸附、活性炭吸附、减风增浓等浓缩技术,提高VOCs浓度后净化处理;高浓度(>5000ppm)废气,优先进行溶剂回收,难以回收的,宜采用高温焚烧、催化燃烧等技术。油气(溶剂)回收宜采用冷凝+吸附、吸附+吸收、膜分离+吸附等技术。低温等离子、光催化、光氧化技术主要适用于恶臭异味等治理;生物法主要适用于低浓度VOCs废气治理和恶臭异味治理。非水溶性的VOCs废气禁止采用水或水溶液喷淋吸收处理。采用一次性活性炭吸附技术的,应定期更换活性炭,废旧活性炭应再生或处理处置。有条件的工业园区和产业集群等,推广集中喷涂、溶剂集中回收、活性炭集中再生等,加强资源共享,提高VOCs治理效率。
目前,我国仍以末端治理为主。VOCs末端治理技术可分为2类:回收技术和销毁技术,回收技术是根据VOCs本身的性质,通过物理方法,在一定的温度和压力下,使用吸收、吸附剂及选择性渗透膜等实现VOCs的分离,主要包括吸收法、吸附法、冷凝法及膜分离法。而销毁技术则是采用化学或生物方法,使VOCs气体分子转变为小分子的水和二氧化碳,主要包括燃烧法和生物法。
图5.4-2 VOCs末端治理技术
5.3.2 产业结构调整
产业结构调整是防治大气污染的一个重要性的控源性手段,不合理的生产方式和能源结构造成了今天的环境问题。水泥、电力等高耗能、高排放行业比重过大,使得污染物排放量远超过环境的承载力。因此,要结合去产能的目标任务,运用环保等多种手段,禁止和严格新增差能,有序退出过剩产能。
根据2018年统计年鉴,延安市原煤产量为5112.09万吨,原油产量为1529.24万吨,原油加工量为923.96万吨,天然气产量为49.71亿立方,发电量为69.63亿千瓦时。2018年饮料酒产量达2957.00千升,中成药产量490.01吨,塑料制品产量为3889.00吨,水泥产量为84.338万吨,砖14510.58万块。
延安市规模以上工业企业共计175家,其中重工业145家,轻工业30家。年主营业务煤炭开采和洗选业42家,石油天然气开采业3家,石油、煤炭及其他燃料加工业7家,化学原料和化学制品制造业13家,医药制造企业2家,橡胶和塑料制品4家,非金属矿物制品业23家,电力、热力生产和供应业12家,燃气生产和供应业8家。
延安市目前的终端能源消费品种除电力和热力外,主要包含煤炭、焦炭、汽油、柴油、燃料油、天然气等能源。其中传统煤炭仍占主导地位。
近几年,延安市的能耗总量总体呈现低速增长趋势,2016年全市能耗总量为704.43万吨标煤,到2017年增长到727.00万吨标煤,2018年增长到769.65万吨标煤,比上年增长5.9%。自2011年以来,延安市万元GDP能耗保持着3.5%-3.8%的年下降率,说明能源利用效率得到持续提升。
20世纪80年代,延安市确定了“依托资源、面向市场、择优开发、重点突破”的发展思路,在近30几年的发展中,延安市逐渐由以农业为主的边睡小市转变为以石油工业为支柱的能源化工强市。在此过程中,经济得到大力发展,人民生活稳步提升,与此同时,产业结构单一的矛盾日益凸显,并成为全市经济持续发展的重大阻碍,如今,三次产业中,第二产业占比60.1%,其中工业占比高达90%以上,轻重工业比例严重失衡。在重工业之中,煤炭开采,石油加工业为主力军,可以说煤炭,石油产业的兴衰对全市经济牵一发而动全身。随着红色旅游城市的开发,延安市第三产业发展有向好趋势。从2019年数据来看,陕西省的三次产业占生产总值的比重为9.0%、60.1%、30.97%;全国的生产总值比重为7.1%、39.0%、53.9%。比较得知,延安市的产业结构比例失调,而这种以能源重工业为主的单一产业结构给经济的可持续发展造成了相当大的问题。以重工业为主导的产业结构决定了我们势必走一条高能源消耗,低收益的经济发展道路。在改革开放初期,全市经济以农业为主导,人民生活水平极度低下,从客观上要求我们依托资源的有力优势,大力发展重工业,助飞全市经济,时至今日,延安市经济总量已经增加到千亿元以上,如果继续以消耗资源为代价创造短期收益,延安市经济必将走入瓶颈。2018年,延安市GDP能耗为0.51吨标准煤/万元,GDP电耗为43.85千瓦时/万元。较低效率的能源利用导致延安市每增加一倍收益必定会成倍消耗资源,能源使用粗放,成本高昂,企业市场竞争力较弱,一旦能源价格全面上涨,更是会面临灭顶之灾。能源的稀缺性和不可再生性决定了以高耗能为代价拉动低增长的经济发展模式具有不可持持续性。
延安市应进一步优化城市发展布局,加快完成生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和环境生态准入负面清单编制工作。明确禁止和限制发展的行业、生产工艺和产业目录。积极推行区域、规划环境影响评价,新、改、扩建石化、焦化、有色等项目的环境影响评价,应满足区域、规划环评要求。
加快区域产业调整。加快城市建成区重污染企业搬迁改造或关闭退出。禁止新增化工园区,加大现有化工园区整治力度。已明确的退城企业,要明确时间表,逾期不退城的予以停产。
加大落后产能淘汰和过剩产能压减力度。严格执行质量、环保、能耗、安全等法规标准。严格按照《产业结构调整指导目录》,执行过剩产能淘汰标准。
继续推进 “散乱污”企业综合整治。完成具有固定设施的、有污染排放的生产性“散乱污”工业企业整治。
全面实行排污许可管理。到2020年,完成所有列入原环境保护部《固定源排污许可分类管理名录(2017年版)》固定源的排放许可证核发,未按国家要求取得排污许可证的,不得排放污染物,超标或超总量排污企业一律停产整治。
深化工业污染源监管。将所有固定污染源纳入环境监管,对重点工业污染源全面安装烟气在线监控设施。严格落实《陕西省工业污染源全面达标和排放计划实施方案(2017-2020年)》,督导污染源企业履行社会责任,落实环保主体责任,确保污染防治设施正常运行,污染物排放稳定达标。监督污染源企业确保在线监测数据真实、准确。对涉气污染源企业每季度开展监督性监测,监测结果及时报环境保护部门。鼓励采取购买服务的方式,引入第三方社会化专业机构开展监测和污染防治设施运营管理。
5.3.3能源结构调整
近几年,延安市的能耗总量总体呈现低速增长趋势,2016年全市能耗总量为704.43万吨标煤,到2017年增长到727.00万吨标煤,2018年增长到769.65万吨标煤,比上年增长5.9%。自2011年以来,延安市万元GDP能耗保持着3.5%-3.8%的年下降率,说明能源利用效率得到持续提升。
结合《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》,提出调整优化产业结构和能源结构,推进绿色发展。具体要求为:
(1)稳步推进清洁供暖。制定清洁供暖实施方案,禁止新建燃煤集中供热站,新增供暖全部使用天然气、电、可再生能源供暖(包括地热供暖、生物质能清洁供暖、太阳能供暖、工业余热供暖等),优先采取分布式清洁能源集中供暖。新增天然气产量优先用于保障民生用气。加大对现有燃煤集中供热站实施清洁化改造力度,燃煤集中供热站应逐步予以拆除,鼓励使用天然气、电、地热、生物质等清洁能源取暖措施,暂不具备清洁能源供暖的执行超低排放标准并逐步完成清洁能源改造。各县区政府负责逐步开展辖区“煤改电”相关工作。
(2)深入推进散煤治理和秸秆等生物质综合利用。积极推进农村居民、农业生产、商业活动燃煤(薪)的清洁能源替代,采取以电代煤、以气代煤,以及地热能、生物质能、风能和太阳能等清洁能源替代。各县区高污染燃料禁燃区以外的地区暂不具备清洁能源改造的,应使用“洁净煤+民用高效洁净煤炉具或兰炭+兰炭专用炉具”过渡。
开展秸秆还田、青贮饲料、堆肥等综合利用,从源头禁止秸秆、地膜等焚烧。杜绝使用秸秆、玉米芯、枯枝落叶等生物质燃料。
组织开展燃煤散烧治理专项检查行动。质监、工商部门要以洁净煤生产、销售环节为重点,每月组织开展洁净煤煤质专项检查,依法严厉打击销售不合格清洁煤行为,提高煤炭清洁利用水平。
推广清洁型煤使用。组织科技力量攻关,规范清洁型煤设备技术改造规程,降低型煤生产成本,提高产出效益。各县区政府要大力推广清洁型煤,将清洁型煤作为清洁燃料向燃煤居民、取暖锅炉、工业锅炉等推广使用。
(3)加大燃煤锅炉拆改力度,开展燃气锅炉低氮燃烧改造。按照“应拆即拆,拆改结合”原则,2020年底前,延安市35蒸吨以下燃煤锅炉、燃煤设施和工业煤气发生炉、热风炉、导热油炉全部拆除或实行清洁能源改造;供热供气管网覆盖的区域,应全部实施煤改气或煤改热;供热供气管网不能覆盖的区域采取以电代煤、以气代煤等清洁能源替代。
(4)建设高污染燃料禁燃区。对已完成划定的高污染燃料禁燃区,禁燃区内禁止销售、燃用高污染燃料,禁止新建、扩建燃用高污染燃料的设施,已建成的应当改用天然气、页岩气、液化石油气、电或者其他清洁能源。根据大气环境质量改善要求,逐步扩大高污染燃料禁燃区范围。
(5)划定禁煤区和限煤区。从2018年开始,延安新区北区Ⅰ期设为禁煤区,市区大气污染治理区设为限煤区。在禁煤区内的单位和个体工商户,应当停止使用燃煤设施,改用天然气、液化石油气、电或者其他清洁能源。在限煤区内禁止新建、扩建燃烧煤炭、重油、渣油的工业设施,逐步减少燃煤设施的使用。禁止生产、销售不符合标准的生活用型煤。
(6)加快火电企业改造力度。配合省上做好陕北至关中第二条750千伏线路通道建设工作。对火电企业进行优化布局,现有火电机组逐步实行热电联产改造,释放全部供热能力,对热电联产项目发电计划按照以热定电原则确定。采暖季供热机组严格按照以热定电原则落实发电计划,确保民生用电、用热需求不受影响;非采暖季在保障电网安全稳定运行前提下,减少或停止发电。加快建设延安坚强电网,确保建成后的电网能够满足延安地区承办大型国际性会议需要和“煤改电”要求。
5.4 重点行业减排潜力分析
5.4.1 电力、热力生产和供应业
(1)电力
截止2018年,延安市电力生产等企业共计11家,分别是延安热电厂、大唐陕西发电有限公司延安热电厂、吴起荣慧石油技术服务有限责任公司、吴起东兴石油技术服务有限公司、甘泉天赐油气节能有限责任公司、吴起三和工贸有限责任公司、吴起县盛协发电有限责任公司、延安市金玉龙工贸有限公司、黄陵矿业煤矸石发电有限公司、黄陵矿业煤矸石发电有限公司(沮河电厂)、陕西华泰汇丰能源科技有限公司黄陵分公司。其中涉及火力发电的有大唐陕西发电有限公司延安热电厂、黄陵矿业煤矸石发电有限公司、黄陵矿业煤矸石发电有限公司(沮河电厂)。根据陕西省重点污染源企业监督性监测信息发布平台2018年在线监测数据,对比新标准,火力发电企业仍存在一定的提升改造空间,具体见表5.4-1。
表5.41火力发电企业污染物减排潜力分析
(2)热力
延安市热力生产企业25家,锅炉137台,容量共计2481蒸吨,燃煤消耗量27.8万吨,天然气耗量3030万立方米。根据污染源排放清单,延安市2018年热力生产排放的PM10293.5t/a,PM2.5179.9t/a,相比较少,可根据《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》中的要求“减煤”:扩大集中供热面积,加快新区、南区和东关片区热网接入工程进度,确保2020年新增城区集中供热面积190万平方米;加大燃煤锅炉拆改力度,市、县城市建成区2020年11月份前全部完成燃煤锅炉拆改,加大集中供热站清洁化改造力度,暂不具备清洁能源供暖的燃煤集中供热站执行超低排放标准;推进燃气锅炉低氮改造,对现有燃气锅炉开展自行检测,2020年11月份前延安市建成区内燃气锅炉按照新修订锅炉大气污染物排放标准全面实施低氮燃烧改造;提高清洁能源供暖率,合理规划,加强调配,确保采暖季期间已改成天然气等清洁能源的集中供热站稳定运行,按照“宜电则电、宜气则气、宜煤则煤”原则,推进清洁能源利用,城市建成区清洁取暖率达到60%以上,农村地区达到20%以上;解决山体沟道居民清洁取暖问题,2020年10月底前,对延安市市区山体沟道居民区全面普及清洁型煤,加大环保炉具推广,并结合实际开展电网等配套设施升级改造,保障居民温暖过冬。
2018年6月陕西省发展和改革委员会印发了《陕西省冬季清洁取暖实施方案(2017-2021年)的通知》,方案中指出积极扩大热电联产供热面积,加快富平、延安、榆林、渭南等热电项目及配套管网建设,尽快建成投产,合理规划布局新的热电联产机组。全面启动热电机组灵活性改造,提高深度调峰能力,实现热电解耦。积极采用先进技术,实施节能环保综合改造,提升清洁供暖水平。
稳步推进天然气供暖。在落实气源气量前提下有序推进天然气供暖,供用气双方要签订并严格履行“煤改气”供气协议,各地要根据供气协议制定“煤改气”实施方案和年度计划。按照“宜管则管、宜罐则罐”原则,综合利用多种气源,以关中地区为重点,推进新建取暖设施用气,加大现有燃煤锅炉天然气置换力度。在具有稳定冷热电需求的楼宇或建筑群,发展天然气分布式能源。在热网覆盖不到,具备管道天然气、撬装液化天然气、压缩天然气供气条件地区,鼓励安装燃气锅炉房、燃气壁挂炉等。有效利用工业余热供暖。结合清洁供暖需求,统筹整合化工、钢铁等企业余热资源,挖掘供暖潜力,实施余热暖民工程。
全力推进燃煤供热锅炉拆改。在热网覆盖不到的地区积极推进燃煤供热锅炉清洁能源改造,在落实资源供给前提下,改为天然气、电、可再生能源等供暖,暂不具备改造条件的,执行超低排放标准并限期完成改造。到2020年,关中地区所有燃煤集中供热锅炉全部完成替代或改造。陕北地区城市城区燃煤锅炉开展环保提升改造,达到超低排放。
(3)工业锅炉
根据2018年源清单,延安市水泥行业仅有粉磨站3家,燃煤消耗量共计184.8吨;焦化企业1家,工业锅炉3台,锅炉年煤炭消耗量38.64万吨;石油化工行业大型石油炼制企业3家,煤炭消耗量34.95万吨,天然气1.4亿立方米,燃料油消耗1.58万吨,用于燃烧的工业废料消耗11万吨,炼厂干气4513万立方米;医药制造企业两家,工业锅炉2台,燃煤消耗量0.18万吨;其他工业共计1089家,工业锅炉277台,加热炉59台,除非加热炉的窑炉外,合计煤炭消耗量累计58.0万吨,天然气消耗量3994万立方米,原油2.25万吨。
从各类能源燃烧排放结构来看,延安市工业锅炉各类燃料中以燃煤源排放为主,燃煤排放PM10、PM2.5、VOCs分别占89.0%、95.1%、97.2%。清单中388台锅炉333台未使用脱硫工艺,373台未使用脱硝工艺,且均未采用低氮燃烧器,244台未使用除尘设施,综上所述,现有工业锅炉60%以上未采用治理设施,若采取后处理措施,可有效的减少锅炉污染物的排放量。再加上从2020年4月1日开始,燃煤锅炉开始实行颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度满足10、35、50mg/m3的要求,则颗粒物、二氧化硫、氮氧化物会产生较大的减排空间。
5.4.2 工艺过程源
根据污染源排放清单,延安市2018年工艺过程VOC、PM10、PM2.5的排放量分别为48304.81t/a、33556.37t/a、10532.47t/a。
源清单中共计收集有效企业信息水泥企业3家(已停产),玻璃企业1家(已停产),焦化企业1家,石化企业3家,各类化工企业24家,医药制造企业2家,除电力热力行外,收集信息中停产及不涉气企业348家,工艺过程源计算纳入企业743家。
(1)PM10和PM2.5排放量最大的行业是煤炭开采和洗选业,贡献率分别为73.3%和46.7%,这些工业企业属于粉尘产生量的企业,露天开采等作业PM10和PM2.5排放量较大。其次是石油天然气开采、非金属矿物制品及水泥行业。针对煤炭开采行业,原煤及产品煤均采用筒仓或煤仓储存,原煤仓配置抑尘设施,输送过程采用全封闭式输煤栈桥,转载点全封闭并设喷雾洒水装置,设集尘罩和布袋除尘器,从而抑制煤炭开采与洗选过程中颗粒物的排放。非金属矿物制品业主要是物料输送储存过程中产生的颗粒物,可通过安装喷雾洒水装置,必要时安装布袋除尘。
(2)工艺过程源VOCs主要排放行业是石油和天然气开采业、石油化工、焦化等行业,其中石油和天然气开采业贡献率最大,为85.2%;依据源清单编制手册系数,原油生产VOCs排放因子较高,具有较高的不确定性,石油化工行业贡献率为8.4%。根据《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中指出开展煤化工行业泄漏检测与修复。推进石化、化工、工业涂装等重点行业挥发性有机物综合整治,严格按照生态环境部《挥发性有机物污染防治技术政策》《石化行业挥发性有机物综合整治方案》要求,在完成首轮泄漏检测与修复的基础上,定期开展复检复测,严控无组织排放;加强挥发性有机物监督性监测能力建设,重点企业安装在线监测系统,挥发性有机物排放重点工业园区建设挥发性有机物空气质量自动监测站。砖瓦、石灰等烧结窑炉应配套建设除尘脱硫设备,集气效率、除尘效率达到相应行业污染物排放标准。2020年延安市人民政府印发了《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》,方案中要求对石化、煤化工企业和大型储油场等行业进行泄漏检测与修复,2020年7月中旬起,按照《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019),对涉VOCs无组织排放重点工业企业全面进行执法检查,对达不到排放标准的依法从严查处。
依据《工业企业挥发性有机物泄漏检测与修复技术指南》进行涉VOCs企业设备动静密封点的泄漏检测与修复,以及参考《石化行业VOCs污染源排查工作指南》对有机液体储存与调和、有机液体装卸挥发损失、废水集输、储存和处理处置过程逸散、冷却塔、循环水冷却系统释放、燃烧烟气排放、火炬排放、工艺有组织排放、工艺无组织排放、非正常工况(含开停工及检修)排放、采样过程排放、事故排放十二个源项进行排查,同时可根据生态环境部大气环境司编制的《焦化行业挥发性有机物综合治理实用手册》、《石化行业挥发性有机物治理实用手册》、《现代煤化工行业挥发性有机物治理实用手册》根据源排查结果从源头削减、过程控制、末端治理三个方面进行VOCs治理。
5.4.3 民用燃烧源
民用燃烧源调查了延安市13个县区的实际调查数据,共计民用锅炉2474台,其中燃煤锅炉1104台,燃油锅炉27台,燃气锅炉1342台,其他燃料锅炉1台。
根据源清单,2018年延安市城市居民家庭天然气共计消耗7334万立方米,液化石油气13吨;各县域城镇家庭天然气消耗5314.33万立方米,液化石油气消耗1639吨;全市餐饮服务点6500余个,农村常住居民36.17万户;型煤用量15万吨,原煤用量38.69万吨。
民用燃烧源主要为燃煤排放,数量众多、空间分散,是燃煤控制的重难点之一。通过开展民用洁净煤利用、分散采暖锅炉煤改气以及其他新型能源替代等工作;同时,严格控制煤炭消费总量,推进清洁取暖。发展可再生能源,切实达到煤炭消费总量削减目的。进一步加快农村“电代煤”升级改造,积极推进太阳能等其他清洁能源取暖方式,加强散煤流通和使用环节监管,巩固散煤清零治理成果,强化农村散煤治理。
民用燃烧源中主要为生活中炉灶燃煤过程中产生的污染物,民用燃烧源排放是固定燃烧源中主要污染源之一,主要原因是目前延安市农村很多地方仍主要采用散煤用于炊事。建议延安市禁止劣质煤在农村的销售和使用,鼓励民众使用清洁能源等措施来减少民用燃烧对大气的污染。清洁能源包括天然气、太阳能、电、可再生物质能源等。
根据陕西省统计局数据,2018年末陕西省天然气城镇气化率86%,其中市级城市约90%,县区级城市约62%,重点乡镇约为60%。相比而言,延安市气化率不高,截止2018年底,延安市13个县区县城通气率达到82%,乡镇平均气化率达40.01%,全市气化人口达到120万人,气化率达到55%。陕西省曾提出“气化陕西”战略,并且制定了对应的目标:到2020年,陕西省城镇燃气普及率达到 86.03%。
《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中提出:深入推进散煤治理和秸秆等生物质综合利用。积极推进农村居民、农业生产、商业活动燃煤(薪)的清洁能源替代,采取以电代煤、以气代煤,以及地热能、生物质能、风能和太阳能等清洁能源替代。各县区高污染燃料禁燃区以外的地区暂不具备清洁能源改造的,应使用“洁净煤+民用高效洁净煤炉具或兰炭+兰炭专用炉具”过渡。
《陕西省“十三五”节能减排综合工作方案》中提出,加强煤炭安全绿色开发和清洁高效利用,推广使用优质煤、兰炭等洁净型煤,推进煤改气、煤改电、煤改地热能,减少或替代燃煤使用。严格关中地区用煤标准,加强对煤炭生产、流通、使用等环节的监督。有序发展水电,加快风电开发,规模化发展光伏发电,增加清洁低碳电力供应。到2020年,煤炭占能源消费总量比重下降到70%左右,非化石能源占能源消费总量比重达到13%,天然气占一次能源消费总量的13%左右。
5.4.4 道路移动源
根据污染源排放清单,2018年延安市交通源对NOX和VOCs贡献较为明显,交通源产生的污染物主要来源于机动车排放,目前延安市的情况是机动车大大增加,对空气质量的影响日趋严重。其中PM10、PM2.5主要来源于载货重型和载货轻型,约占全市机动车排放总量的40.91%和29.56%;SO2主要来源于载客小型和载货重型,分别占排放总量的65.17%、15.53%;NOx主要来自载货重型和载货轻型,上述车型的排放量约占全市机动车排放总量的43.84%和30.06%;CO主要来自载客小型、载货轻型和载货重型,分别占排放总量的45.03%、15.44%和15.43%;VOCs主要组分是没有完全燃烧的碳氢化合物,主要来自载客小型、载货轻型和载货重型,分别占排放总量的48.44%、17.44%和11.01%。从上述分析可得,载客小型是SO2、CO和VOCs的主要贡献源,载货重型和载货轻型是PM10、PM2.5、NOx的主要贡献源。
污染物排放量和贡献率主要与机动车保有量、车重、货物重量、燃油类型和品质、行驶里程和排放标准密切相关,未来延安市机动车排放常规气态污染物减排控制中,应依据排放清单针对性加强对排放贡献较高的车型和燃料类型使用的监管,在NOx、PM10和PM2.5减排中加强载货重型、载货轻型汽车的污染物控制,对PM10和PM2.5减排还应关注对公交车的污染物控制;SO2、VOCs和CO的减排重点加强对载客小型汽车污染物的管制与防控。
《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中提出:推进高排放机动车污染治理。制定在用机动车淘汰更新激励政策,加快推进以国Ⅱ及以下汽油车和国Ⅲ及以下柴油车等为主的老旧高排放机动车更新工作。加强机动车污染排放防控体系建设,加快机动车遥感监测设施和超标排放执法取证能力、机动车污染排放执法防控监管及相关省、市平台建设、完善和升级等工作。通过采取重点区域和重点时段限行、禁行等手段,倒逼排放不达标等老旧高排放机动车加快淘汰更新。开展对公交车、出租车、长途客运车(含机场巴士)、货运车等高排放车辆集中停放地、维修地的监督抽测。加强对销售、维修市场的监管,严厉打击和查处销售排放不达标车辆和维修造假企业。加大货运、物流车辆污染治理力度,强化综合执法监管,建立“黑名单”制度,实施多部门联合惩戒。全力推进从事餐饮泔水清运、家装垃圾清运、餐饮供货、废品回收等的低速汽车(三轮汽车、低速货车)全面更新为达到排放标准要求的机动车。禁止轻型柴油载货车、农用三轮车等高污染车辆进入城区大气污染治理区。
推广新能源汽车。在城市公交、厂区通勤、出租等领域加快推广和普及新能源车。城市新增公交车和出租车全部使用新能源车。2020年底前,延安市区及各县区县城现有燃油公交车、出租车全部更新为新能源车辆。
加强在用机动车管理。全面落实机动车排放检测/维护(I/M)制度,在用机动车排放超过标准的,应当进行维修。强化在用车定期排放检验,推进环保定期检验与安全技术检验有效结合,对不达标车辆,公安机关交通管理部门不得核发安全技术检验合格标志,不得上路行驶。
推进机动车VOCs综合治理。实施更严格的新车排放标准,引入车载油气回收技术(ORVR),根据国家部署适时提前实施轻型汽油车第六阶段排放标准的方案和措施。强化在用车排放控制,严格执行机动车强制报废标准,淘汰到期的老旧轻型汽车和摩托车。强化车辆检测和维护制度,推行轻型汽油车燃油蒸发检测,确保在用车储油箱、油路、活性碳罐密闭。全面提升燃油品质,加快实施国Ⅵ汽油标准,显著降低烯烃、芳烃含量和夏季蒸汽压。严格监督管理,加大新车生产环保一致性、在用车环保符合性、在用车环保检验、油品质量等监管力度,实现全省机动车排放检验信息联网。加快推进机动车遥感监测建设和联网。
5.4.5 非道路移动源
根据污染源排放清单,2018年延安市非道路移动源中船舶、农用运输车、农业机械等非道路移动源虽然数量占比较低,但其NOx贡献率也达到26.53%。建议尽快开展非道路移动源排放调查,进一步掌握各类非道路移动源污染排放状况,建立大气污染控制管理台账,制订非道路移动源排放标准,推进安装大气污染物后处理装置,实施冒黑烟非道路机械综合整治。
2019年生态环境部办公厅发出关于征求《〈非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)(GB 20891-2014)修改单(征求意见稿)》意见的函,“自 2020 年 12 月 1 日起,凡不满足本标准第四阶段要求的非道路移动机械不得生产、进口、销售;不满足本标准第四阶段要求的非道路移动机械用柴油机不得生产、进口、销售和投入使用。”也就是说从2020年12月1日起,非道路移动机械国四排放标准将正式实施。
《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中提出:开展非道路移动机械污染防治。严格市场准入,所有制造、进口和销售的非道路移动机械不得装用不符合《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》(GB20891-2014)第三阶段要求的柴油机。自2019年1月1日起,在延安市禁止使用不符合国Ⅲ标准要求的挖掘机、装载机、叉车、压路机、平地机、推土机等非道路移动机械。
同时《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》中也提出开展非道路移动机械污染防治。加快推进非道路移动机械编码登记工作,依法划定并公布禁止使用高排放非道路移动机械的区域,严查工程机械超标排放和冒黑烟现象,2020年7月份起,每月对全市在用非道路移动机械进行检查。
5.4.6 溶剂使用源
延安市溶剂使用源包括汽修企业、市政涂料、建筑涂料、农药使用、干洗店等排放源。
建筑涂料中共计使用涂料5.58万吨,其中水性涂料5.08万吨,VOCs排放量为3256.48吨,溶剂型涂料0.46万吨,VOCs排放量为2242.39吨,VOCs的贡献率为48.12%。
工业涂装中共涉及20家企业,其中石油钻采专用设备制造7家,溶剂使用量9.49吨,VOCs排放量为8.48吨;木质家具涂层6家,溶剂使用量为0.04吨,VOCs排放量为0.0256吨;集装箱制造2家,溶剂使用量为0.59吨,VOCs排放量为0.3948吨;设备制造图层2家,铸造机械 制造2家,溶剂使用量为0.70吨,VOCs排放量为0.28吨;塑料丝、绳及编织品制造1家,溶剂使用量为600千克,VOCs排放量为0.018吨。综上所述,工业涂装VOCs排放量共计为9.5吨,VOCs的贡献率为0.05%。
延安市共有157家汽修企业,溶剂使用主要是汽车修补用漆,溶剂使用量为366.51吨,VOCs排放量为263.88吨,VOCs的贡献率为1.52%。
2018年延安市13个区县农药使用量共计868.72吨,VOCs排放量为392.5吨,VOCs的贡献率为2.26%。
其他溶剂使用(排放量为8328.29吨/年)包含点源和面源:点源主要是干洗店,VOCs排放量为81.55吨/年;面源,VOCs排放量为8246.74吨/年,主要是13个区县洗衣液、烹饪、家庭溶剂使用过程中排放的,其中VOCs的排放量根据人口数量计算。目前来看,其他溶剂使用减排潜力较小。
综合分析,根据污染物排放清单,2018年延安市溶剂使用源VOCs排放量为17326.75吨。表面涂层的排放贡献最大,VOCs的贡献率为49.67%;其次是其他溶剂使用源,VOCs的贡献率为48.07%。综上所述,表面涂层中具有削减潜力的为建筑涂料。由于建筑墙体必须在开放空间中涂装,所以建筑涂料涂装中产生的VOCs基本属于无组织排放,且排放源分散,污染控制难,环境监管难度大。目前延安市建筑涂料使用过程中的VOCs排放无末端治理措施。而采用源头控制措施,直接控制产品中VOCs含量,采用低VOCs或无VOCs的环境友好型涂料(高固分涂料、水性涂料、粉末涂料等)替代溶剂型涂料,或者调整乳胶漆配方降低VOCs含量,形成建筑涂料涂装行业从用途管控、配方设计、使用监管等VOCs减排一体化战略,才能降低建筑涂料涂装行业VOCs排放。
溶剂型涂料中30-50%的成分为有机溶剂,在涂装过程中基本都挥发到大气中,成膜物质仅剩50-70%;水性涂料VOCs比溶剂型涂料少很多,乳胶漆配方中VOCs主要来源于乳液、溶剂、助剂、色浆等,其中最主要的来源是成膜助剂和防冻剂如二醇类溶剂。
水性涂料的排放系数为120g/kg涂料,而溶剂型涂料的排放系数为360g/kg涂料或450g/kg涂料,是水性涂料的3-4倍,因此大力推广水性涂料、低(无)VOCs涂料的使用是降低建筑涂料VOCs排放的有效途径。
5.4.7 农业源
延安市农业源包括畜禽养殖业、氮肥施用、人体粪便、固氮植物和土壤本地等农业排放源。通过估算,2018年延安市农业源NH3的排放量为30693吨。氮肥施用的排放贡献最大,NH3贡献率为78.51%;其次是畜禽养殖,NH3贡献率为16.63%。
《延安市2020年农业生态环境保护工作实施方案》的主要目标中提出:畜牧业污染防治目标。持续推进粪污资源化利用,到2020年底,全市畜禽粪污综合利用率达到80%以上,规模化养殖场粪污处理设施装备配套率达到95%以上。
种植业污染防治目标。持续开展化肥农药减量行动、秸秆综合利用、农膜回收利用试点示范等,到2020年底,全市主要农作物化肥、农药利用率均达到40%以上,测土配方施肥技术覆盖率达到90%以上,主要农作物绿色防控覆盖率达到30%以上、主要农作物病虫害专业化统防统治覆盖率达到40%以上;秸秆综合利用率达到90%以上;农膜回收率达到80%以上。
重点工作有:(1)强化畜禽粪污治理。争取非畜牧大县畜禽粪污资源化利用整县推进和健康养殖项目,以生猪、羊子为重点,组织开展部级畜禽养殖标准化示范创建工作,促进规模养殖场粪污资源化利用设施设备改造提升。鼓励社会资本在养殖集中区建设畜禽养殖废弃物集中处理中心,推进畜禽养殖废弃物资源化利用定点定量对接,提高区域畜禽粪污综合利用水平。严格饲料、兽药等投入品的使用和监管,严厉打击违规生产使用添加物等行为。加强畜禽粪污资源化利用技术培训,推广绿色、高效、经济技术模式。(2)持续推进化肥减量增效。充分利用网络、电视、广播、报纸等媒体,加大科学施肥技术培训和宣传力度,提高农民科学施肥水平。通过果菜茶有机肥替代化肥项目示范带动,大力推广“果-沼-畜”生态循环、沼肥应用、果园种草、绿肥翻压和水肥一体化精准施肥等技术模式,减少化肥使用量。做好测土配方施肥技术指导工作,鼓励农民大力使用有机肥,引导肥料企业、农业龙头企业、合作社等新型经营主体积极参与化肥减量增效工作,开展站企合作,实行订单式生产,扩大有机肥、配方肥使用比例,实现化肥减量增效。
5.4.8 扬尘源
延安市扬尘源包括道路扬尘、施工扬尘、工业堆场、土壤扬尘等扬尘排放源。根据源清单,2018年延安市扬尘源颗粒物排放分别为PM10:93057.30吨,PM2.5:19488.20吨。土壤扬尘的排放贡献最大,PM10 和PM2.5的贡献率分别为58.92%和47.55%。其次是道路扬尘,PM10贡献率为30.04%,PM2.5贡献率为41.17%。
根据扬尘排放源对延安市颗粒物排放总量的贡献情况,可以看出土壤扬尘贡献率极高,结合延安市地区自然环境行业特征,同时部分企业依山掘土,采矿等工业开采活动剧烈,破坏山地植被环境,秋冬季裸露耕地面积较大,因此风蚀现象较为严重,从而导致土壤扬尘占比较大。
扬尘源是延安市PM10和PM2.5的主要排放源,加强扬尘源控制,是降低延安市扬尘污染的重要方向。
深化建筑施工整治。对全市房屋及基础设施施工、公路、城市道路、物料堆场、城乡裸露地面等扬尘排放源开展全面排查,实施管理,对未按要求落实抑尘措施的建立问题清单、责任清单和整改台账,限期整改到位。将城乡结合部、县城周边作为扬尘整治重点,提高治理标准,加大裸露地面整治力度,加大县城周边垃圾清运力度,大幅降低扬尘污染。暂时不能开工的建设用地,应当对裸露地面进行遮盖;超过三个月的,应当采取绿化、铺装等防尘措施。加强公路、水利等线性工程扬尘治理。加强破损路面修复,加快国、省道等两侧停车场地硬化。在建公路和城乡道路施工、水利工程施工现场严格落实相关规范要求,合理规划施工区域,实施分段施工。
加强企业堆场管理,在确保安全的前提下,粉状物料入棚入仓储存,根据物料性质、粒径等选择抑尘网苫盖.
加强土壤扬尘治理。恢复植被,减少土壤破碎;布置草方沙障,减少土壤风蚀。
加强道路扬尘治理。建议加强道路的保洁工作,改善城市道路保洁方式,全面推行城市道路机械化清扫、提高道路清扫保洁精细化作业水平。增加城市道路冲洗保洁频次,实施降尘作业,加大雨后路面冲洗力度,保证雨水口畅通,切实降低道路积尘负荷。
《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》中提出,加大建筑工地扬尘治理。2020年7月底前建立在建施工工地管理清单,严格按照建筑工地“六个百分之百”要求完成扬尘整治,加快施工场地视频监控设施安装,实现与建设主管部门联网;推进渣土车整治。建立渣土运输企业管理机制,对渣土车进行密闭化改造和全时段监管,每月开展一次渣土车专项整治,对密闭不严、沿途撒漏、带泥上路、非法倾倒等行为进行严厉打击;强化道路扬尘治理。严格道路保洁作业标准,实行“五位一体”保洁模式,加强对城乡结合部、城中村、背街小巷等重点部位的环境整治,各县(市、区)建成区主要车行道路机械清扫率达到90%以上;开展露天矿山与石料厂整治。强化对露天矿山、渣堆、料堆、灰堆及裸露土地降尘抑尘措施落实情况的监督检查。加强工矿企业周边裸露砂堆、煤堆、渣堆、土堆、垃圾堆等各类不规范堆场清理力度。
5.4.9 生物质燃烧源
延安市生物质燃烧源主要包括秸秆露天焚烧,2018年生物质燃烧(主要为生物质开放燃烧)排放量分别为:CO:2693.86吨,NOx:214.58吨,SO2:23.29吨,NH3:33.54吨,VOCs:517.75吨,PM2.5:580.69吨,PM10:592.58吨。
生物质燃烧源主要是秸秆燃烧,大约有5.05吨的燃料(秸秆),其中以玉米秆为主,有明显的季节性,在收获季节秸秆资源量大,故相应的秸秆露天焚烧比重也大,而在非收获季节,秸秆露天焚烧比重较小。可通过推进秸秆肥料化、饲料化、能源化、基料化、原料化,秸秆综合利用率。在夏收、秋收等敏感时段,适当扩大针对国省干道、铁路沿线、城镇周边、农产品生产区及其他敏感区域秸秆治理范围。采取强化秸秆返田,推进秸秆资源化等措施,有效抑制生物质燃烧源污染物的排放。
《延安市2020年农业生态环境保护工作实施方案》主要目标中提出,推进秸秆综合利用。坚持因地制宜、农用优先、政府引导、市场运作,以肥料化、饲料化、基料化利用为主攻方向,南部县区以机械化秸秆还田还园、北部县区以秸秆饲草收贮、加工为主要技术措施,全面推进秸秆综合利用。加大秸秆综合利用机械装备力度,抓好黄龙县秸秆综合利用整县推进项目建设,培育壮大秸秆产业化利用市场主体,集成推广一批秸秆收、储、运、用典型模式,建立秸秆综合利用长效机制。2020年全市秸秆机械化综合利用率达到72%以上。高速公路沿线、城镇周边等重点区域达到98%以上。继续开展农作物秸秆资源化利用调查,加强秸秆资源台账建设,完成年度秸秆资源台账填报,摸清资源底数,掌握利用情况,搭建国家、省、市、县四级秸秆资源数据共享平台。
5.4.10 储存运输源
延安2018年储存运输源共排放VOCs为2894.73吨。油气储存排放量最大,贡献率为79.18%;其次是加油站,贡献率为15.51%;油品运输排放量最小。根据源清单,延安市共有80家油气储存企业,油品储存约2027.67万吨,其中原油储存12家,均未安装油气回收装置;柴油储存14家,仅有1家安装油气回收装置;汽油储存12家,仅有1家安装油气回收装置;煤焦油、甲醇等其他物质储存42家,均未安装油气回收装置。据统计,延安市共13家油气储存大于5000吨的企业,仅有2家安装油气回收装置,若剩余11家安装油气回收装置,可有效的削减VOCs的排放。
表5.4-2 延安市5000吨以上油气储存企业
2017年9月生态环境部发布的《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》中提出:全面加强油品储运销油气回收治理。全面加强汽油储运销油气排放控制,重点地区逐步推进港口储存和装卸、油品装船油气回收治理任务。
加强汽油储运销油气排放控制。减少油品周转次数。严格按照排放标准要求,加快完成加油站、储油库、油罐车油气回收治理工作,重点地区全面推进行政区域内所有加油站油气回收治理。建设油气回收自动监测系统平台,储油库和年销售汽油量大于5000 吨的加油站加快安装油气回收自动监测设备。制定加油站、储油库油气回收自动监测系统技术规范,企业要加强对油气回收系统外观检测和仪器检测,确保油气回收系统正常运转。
2019年6月26日生态环境部发布的《重点行业挥发性有机物综合治理方案》中指出:加大汽油(含乙醇汽油)、石脑油、煤油(含航空煤油)以及原油等VOCs排放控制,重点推进加油站、油罐车、储油库油气回收治理。重点区域还应推进油船油气回收治理工作。
深化加油站油气回收工作。O3污染较重的地区,行政区域内大力推进加油站储油、加油油气回收治理工作。埋地油罐全面采用电子液位仪进行汽油密闭测量。规范油气回收设施运行,自行或聘请第三方加强加油枪气液比、系统密闭性及管线液阻等检查,提高检测频次,重点区域原则上每半年开展一次,确保油气回收系统正常运行。重点区域加快推进年销售汽油量大于5000吨的加油站安装油气回收自动监控设备,并与生态环境部门联网,2020年年底前基本完成。
推进储油库油气回收治理。汽油、航空煤油、原油以及真实蒸气压小于76.6 kPa的石脑油应采用浮顶罐储存,其中,油品容积小于等于100立方米的,可采用卧式储罐。真实蒸气压大于等于76.6 kPa的石脑油应采用低压罐、压力罐或其他等效措施储存。加快推进油品收发过程排放的油气收集处理。加强储油库发油油气回收系统接口泄漏检测,提高检测频次,减少油气泄漏,确保油品装卸过程油气回收处理装置正常运行。加强油罐车油气回收系统密闭性和油气回收气动阀门密闭性检测,每年至少开展一次。推动储油库安装油气回收自动监控设施。
5.4.11 其他排放源
延安市其他排放源(餐饮源)主要以点源形式统计,主要为餐饮企业。源清单中统计了7017家餐饮企业数据,餐饮源排放污染物主要是PM10、PM2.5和VOCs,排放量分别为199.99吨,160.00吨,140.00吨。
建议应加强餐饮企业污染物排放监管,对中心城区建成区和县城建成区大中型餐饮单位(大型指6个灶头以上,中型指3-6个灶头)严格排放标准,建议参照《北京市餐饮业大气污染物排放标准》,油烟最高允许排放浓度1.0mg/m3,颗粒物最高允许排放浓度5.0mg/m3,非甲烷总烃最高允许排放浓度10.0mg/m3。
2018年4月27日,陕西省人民政府发布了《关于印发〈铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)〉的通知》(陕政发〔2018〕16号)。方案中提到应大力提升固定源监管水平,加强挥发性有机物污染防控。排放油烟的饮食业单位全部安装油烟净化装置并实现达标排放,凡达不到《饮食业油烟排放标准(GB18483-2001)》排放限值的,一律停业整改。全面规范治理露天烧烤污染,严防有烟烧烤“死灰复燃”。
《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》中也提出加强餐饮行业污染治理。推进城区餐饮服务经营场所油烟净化设施的安装使用,确保达标排放。划定露天烧烤指定区域,规范污染治理,7月底前治理区内涉油烟排放经营户全部进店经营。
5.5 各区县减排压力及减排潜力分析
2020年延安市第一产业增加值190.41亿元,增长4.2%;第二产业增加值885.72亿元,下降3.1%;第三产业增加值525.35亿元,增长1.4%。非公有制经济实现增加值463.96亿元,占生产总值比重为29.0%。生产总值中,第一、第二和第三产业增加值占比分别为11.9%、55.3%和32.8%。三次产业结构由“十二五”末的10.1:61.4:28.5调整为2020年的11.9:55.3:32.8。以苹果、畜牧业、设施农业为主、特色产业多元化发展的“3+X”现代农业产业体系初步形成,现代能源体系基本完备,延安综合能源基地基本建成。
由前章5.1.1可知延安市近年经济增速放缓,究其原因与县域发展不均衡、产业结构不合理、竞争力弱等原因有关。其中洛川县、志丹县、吴起县以及黄陵县GDP增速波动相对明显,三次产业结构不合理,产业结构较为单一,主要依赖工业。随着经济发展,伴随着污染物排放的增多,同时受外部扬沙、浮尘漂移、以及关中地区污染传输影响,全市主要大气污染物年均值达标但日均值波动较大,受沙尘天气影响较为严重,吴起、子长等县(市、区)仍有以PM10为首要污染物的重污染天气出现,总体上全市优良天数进一步提升面临瓶颈。与此同时,人民群众对重污染天气等环境污染、突发环境事件的敏感度越来越高,对巩固污染防治攻坚战成果、保持优良生态环境的期待进一步增强,致使生态环境高水平保护面临更多压力。
图5.5-1 延安市各县(市、区)2020年GDP增速及三次产业结构占比
宝塔区:根据污染源排放清单可知,相较于其他县区,宝塔区各污染物排放量名列前茅。城区复合型污染特征逐渐凸显,辖区燃煤锅炉基数较大,机动车保有量日益增多、煤炭消耗总量基数较大、挥发性气体污染环境等问题日益突出。针对以上问题,需持续深入实施“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”等六大措施,严格实施排污许可制度,落实企事业单位污染物排放总量控制要求;实行主要污染物排放等量或减量置换,在继续实施二氧化硫、氮氧化物总量控制的基础上,实施重点行业挥发性有机物总量控制;强化挥发性有机物与氮氧化物的协同减排,大力实施表面涂装、包装印刷、化工等重点行业挥发性有机物控制。
安塞区:根据安塞区环境质量公报可知,近年来安塞区空气质量持续好转,已达到国家二级标准要求。建议禁止各类污染物不经处理或处理不达标排入禁止开发区域;严禁与区内产业配套不符的项目引入,严控“两高”类项目的盲目发展。
子长市:子长市经济发展中煤炭石油等重化工产业占比过重,随着车村煤矿、羊马河煤矿等煤化工项目的实施运营,企业能耗数量将大幅度增加,万元GDP能耗比例将会上升,二氧化硫排放量也会随之增大。综合考虑,子长市应以PM10、PM2.5、O3等空气主要污染源防治为重点,深入实施煤炭消费管控,积极推进农村居民、农业生产、商业活动燃煤的清洁能源替代,加大低硫、低灰优质洁净煤的推广使用和监管力度,不断优化市域煤炭产品结构;强化高耗能行业能耗管控,推进节能技术改造,推进资源综合循环利用;严格管控各类扬尘污染,深入推行建筑施工“六个百分之百”管理,持续推进建筑施工扬尘在线监测及视频监控精细化管理模式;持续推进工业污染全面达标排放,立足全市煤炭开采、火力发电、天然气净化、煤化工、建材等重点工业基础,继续开展工业窑炉治理专项行动,推动工业窑炉结构升级和污染减排;深化VOCs综合整治,按照重点排污单位名录管理规定要求建立VOCs排污单位名录库,持续推进石化、化工等重点行业VOCs污染整治,全面加强含VOCs物料存储、转移和输送、设备与管线组件泄露、敞开液面逸散以及工艺过程等五类排放源VOCs管控。
延长县:根据延长县2016-2020年环境空气质量公报可知,延长县首要污染物为PM10。扬尘源是PM10的主要排放源,加强扬尘源控制,是降低延长县扬尘污染的重要方向。建议深化建筑施工整治,将城乡结合部、县城周边作为扬尘整治重点,提高治理标准,加大裸露地面整治力度,加大县城周边垃圾清运力度,大幅降低扬尘污染,加强公路、水利等线性工程扬尘治理。加强企业堆场管理,在确保安全的前提下,粉状物料入棚入仓储存,根据物料性质、粒径等选择抑尘网苫盖;加强土壤扬尘治理,恢复植被,减少土壤破碎;布置草方沙障,减少土壤风蚀;加强道路扬尘治理,建议增加城市道路冲洗保洁频次,实施降尘作业,加大雨后路面冲洗力度,保证雨水口畅通,切实降低道路积尘负荷。
延川县:根据2016-2020年环境质量公报,延川县自2019年各污染物均已达到国家二级标准。结合环境质量和污染源排放清单,延川县应以PM10、PM2.5等空气主要污染源防治为重点。建议加快城市供热、供气能力建设,在城市建成区禁止直接燃用原煤;按照生态要求进行城市的绿化、美化、硬化,加强建筑施工及道路运输环境管理,有效控制城市扬尘;大力发展公共交通,鼓励开发和使用清洁燃料车辆。
志丹县:志丹县产业结构较为单一,主要依赖工业,随着志丹县经济增速的换档,污染减排存在很大压力,加之志丹县位于黄土塬上,扬尘污染影响严重,提升空气质量的难度进一步加大。建议强化城市空气质量达标管理,多渠道协同控制主要污染物,实现二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物的共同减排。建议优化能源消费结构,大力推广清洁能源;加大锅炉煤改气力度,全面完成县域锅炉煤改气任务;优化环保指定煤种,确定以低硫低灰分煤种的煤炭供应机制;加大长庆油田和延长油田锅炉污染的治理力度,积极引用新型节能型低氮燃烧器,探索长庆油田和延长油田伴生气高效回收利用技术;按照“车、油、路”统筹的思路,从新车环境准入、黄标车及老旧车辆加速淘汰、在用车环保管理、车用燃料改善等方面加强对机动车污染的综合防治和全过程控制。全面实施第五阶段机动车污染物排放标准,对尾气超标排放、达到报废期限的车辆进行强制报废;严格管控城市建筑施工、渣土清运、道路清扫产生的扬尘,加强重点企业原料堆场扬尘治理。
吴起县:根据污染源排放清单,吴起县PM10、VOCs排放量相比较大,建议严格管控各类扬尘污染严格施工扬尘监管,强化道路扬尘污染治理,严格专业运输企业及车辆资质准入,积极推进老旧渣土车更新换代,严格落实“凭证通行、密闭运输、按规行驶”制度和进出工地冲洗措施,推动实施“阳光运输”,减少夜间运输数量,严格道路保洁作业标准,不断扩大机械化清扫范围;加强物料堆场扬尘管理,确保各类煤堆、灰堆、料堆、渣土堆等必须采取遮盖等有效抑尘措施,灰堆、渣土堆等要及时清运。深化 VOCs 综合整治,按重点排污单位名录管理规定要求建立 VOCs 排污单位名录库,持续开展重点行业 VOCs 污染整治。
甘泉县:根据环境质量公报,甘泉县2016-2020年各污染物持续稳定达标,但随着经济的发展,甘泉县资源、能源供需矛盾仍存在,引起二氧化硫和氮氧化物新增排放量加大,环境压力增大。随着能源结构的低碳化、绿色化发展趋势,污染物排放强度将进一步降低,仍将给污染减排带来较大压力。建议调整能源消费结构,加大对燃煤的监管,控制煤炭消费总量,大力推广低硫燃料和清洁能源,推广使用电、天然气、液化气和精洗煤、清洁煤、无烟煤、型煤;加强大气污染物控制,实施更为严格的环境准入制度,城区及周边不再审批新建有燃煤设施的工业项目;全县范围内禁止审批高耗能高污染项目,新上项目必须落实“三同时”制度,污染物排放控制在国家标准允许范围内;实施城市集中供热热力公司高标准脱硫、脱硝、除尘设施,设置封闭式储煤仓、实现封闭式储存、拉运灰渣。深化面源污染治理,加强城区施工扬尘监管;加强道路扬尘治理,对城区、园区道路做到保洁保湿,增设专用道路清扫车辆,扩大城市道路机械清扫面积至整个建成区。
富县:作为延安市综合能源化工示范基地,陕北生态绿肺,富县自2019年以来,环境空气质量稳步提升,随着经济的发展,生活源成为NOx和挥发性有机物(VOCs)的主要贡献源,尤其是以民用小客车为主的移动源在污染物贡献比例上较高。污染物持续减排的可控面逐步缩窄,环境空气质量的改善更加依赖于对污染物协同控制和污染源的精准施策。建议:加快气化富县,加快天然气管道项目建设以及集中供热管道建设,新增天然气优先保障居民生活或用于替代燃煤锅炉、窑炉鼓励发展天然气分布式能源高效利用项目;优化布设公交线网,加强步行、自行车交通系统建设,提高公共交通、步行、自行车出行比例,合理控制机动车保有量;加大机动车尾气治理力度,加快淘汰污染严重的落后车辆和老旧车辆,全面实现车用汽油无铅化,积极推广使用乙醇汽油和天然气等清洁能源。
洛川县:根据污染源排放清单,洛川县NOx 排放量相比较大,随着全县经济增速的换档,污染减排仍然存在很大压力,污染物新增量涨幅进入收窄期,加之洛川县位于黄土塬上,扬尘污染影响严重,提升空气质量的难度进一步加大。建议:优化能源消费结构,大力推广清洁能源;加大锅炉煤改气力度,全面完成县域锅炉煤改气任务;优化环保指定煤种,确定以低硫低灰分煤种的煤炭供应机制;加大炼油厂和石化厂锅炉污染的治理力度;严格管控城市建筑施工、渣土清运、道路清扫产生的扬尘,加强重点企业原料堆场扬尘治理;在城区及各重点乡镇划定禁煤区、限煤区、高污染燃料禁燃区。除集中供热设施以外,实行全面禁煤措施。
宜川县:宜川县PM10、PM2.5等空气主要污染物浓度持续下降,空气质量保持稳中向好的态势,2019年各污染物均达到国家二级标准,但由于全县正处在工业化和城镇化的快速发展阶段,城镇机动车辆大幅增加、工业生产和社会各项建设快速推进,县域大气污染呈现出复合型的特征,各项污染物排放仍在不断增加。建议全面优化能源消费结构、加大全县煤炭消费管控力度,积极推进城镇商业活动、农村居民生活、农业生产等燃煤的清洁化替代,大力推广使用清洁煤,积极推进煤炭开发利用向多元化、洁净化发展;持续深化机动车污染防治,坚决淘汰高排放机动车,加强县域油品质量和在用机动车的监管,禁止超标车辆上路行驶;大力推进扬尘污染治理,强化建筑施工“六个百分之百”管理,建立施工工地动态管理清单,持续推进建筑施工扬尘在线监测及视频监控精细化管理模式。
黄龙县:黄龙县作为国家生态文明建设示范县,自2016年以来环境空气质量持续改善,稳定达标,2020年PM2.5已达到国家一级标准。但随着城市经济的发展,机动车保有量的增加,臭氧成为空气主要污染源防治的重点。建议按照“车、油、路”统筹的思路,从新车环境准入、黄标车及老旧车辆加速淘汰、在用车环保管理、车用燃料改善等方面加强对机动车污染的综合防治和全过程控制,全面实施第五阶段机动车污染物排放标准,对尾气超标排放、达到报废期限的车辆进行强制报废。
黄陵县:根据污染源排放清单,黄陵县SO2、NOx、PM2.5、PM10的排放量在13个区县中相比较大,需持续深入实施“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”等六大措施。建议持续推进工业污染源减排,加快能源企业推行清洁技术和工艺改造;加快煤改气、煤改电步伐,加快集中供热燃煤锅炉拆改进度,抓好集中式供热燃气锅炉低氮改造;严格限制高耗能、高污染的产业入驻,推广清洁能源使用,降低煤炭和石油在能源消费结构中的比重。
5.6 达标战略
5.6.1 大气污染防治成效
2018年延安市市以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面落实党的十九大和十九届二中、三中全会精神,深入贯彻习近平生态文明思想和全国生态环境保护大会精神,按照中省决策部署,碧水、蓝天、青山、净土保卫战全面展开,污染防治攻坚战取得重大进展,生态环境状况明显好转。全市大气环境质量进一步改善,生态系统格局整体稳定,核与辐射安全水平巩固提升,环境风险态势保持稳定。总的来看,我市生态环境质量持续改善,出现稳中向好趋势。
2018年延安市全市城区空气质量优良天数达到315天,同比增加2天,城区空气综合质量指数为5.62,较2017年同期6.06下降7.3%,空气质量有所改善。六项监测指标浓度与去年同期对比来看,PM10浓度上升2.1%、PM2.5下降11. 6%、二氧化硫下降18.8%、二氧化氮下降9.6%、一氧化碳(第95百分位浓度)下降13.3%、臭氧(第90百分位浓度)下降1.4%。近年来,延安市坚决贯彻党中央和省委决策部署,认真组织实施蓝天保卫战,狠抓“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”各项措施落实,联防联控,齐抓共管,努力改善空气环境质量。大气污染治理工作成效明显,空气质量目前已经成为群众和社会舆论最为关注的话题,在全国大范围雾霾天气影响下,延安市又处于“三山夹两河”的沟道地形,提升空气质量的难度日益增大,大气污染治理工作已进入了负重前行的艰难时期。为破解难题,延安市多方举措、合理谋划,完成了年度蓝天数,“圣地蓝”一词被写入市五次党代会工作报告,成为延安一张靓丽的名片。
2018年延安市全面推进蓝天保卫战。坚持“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”六措并举,不断加强治污降霾工作。坚持指定优质煤种作为煤源,划定城市禁煤区、限煤区及高污染燃料禁燃区,完成了235台燃煤锅炉改造,南区集中供热工程投入使用。截至2018年底,大唐延安热电厂实现对市区1200万平方米集中供热;虎头园、市场沟、红化、红化三期、杨家岭锅炉房完成并网工作;燕翔园等五个小区完成锅炉煤改气。实现城区内所有工地扬尘治理“六个100%”。
开展油气管道隐患排查,健全应急防控体系。一是下发了《关于开展油气管道环境隐患排查工作的通知》,在全市开展油气管道环境隐患专项排查工作。二是组织开展了油、煤、气生产环境安全大检查,要求各县区政府、环保、安监等部门完成辅区内所有油气管线生产、环境安全隐患排查,建立清单和台帐,指导企业制定整改措施,并对重大安全隐患实行挂牌督办。三是建立了油气管道保护联席会议制度和应急抢险市县联动、物资联动联控、环境污染预警机制。成立突发环境事故应急机构,专职负责全市环境应急工作。四是开展流域应急拦污设施建设。要求各油气开发企业在石油生产区和管线密集区的沟道、大小河流上建设各类预防性拦污坝,实行层层防控。全市共建成各类拦截坝1000多座,在延河、洛河等主要河流建成60多座较大的应急拦污设施,市辅区内原油、天然气和成品油输送管道横贯纵穿全市12个县区,长达3万多公里,其中主管线10054公里。
市区公共服务用车使用清洁燃料、纯电动、气电混合车辆比例逐年提高。全面实施机动车环保检测,限行和淘汰高排放老旧车辆;加大交通拥堵整治力度,提高道路通行效能,减少机动车尾气排放。五是加大挥发性有机物污染治理力度。对机关单位食堂、大中小型餐饮营业场所进行台账式管理,督促安装油烟净化设施,实现达标排放。严格管控露天烧烤、占道餐饮等违法经营活动,努力做到“烧烤进院、炉子进店、油烟进管”。规范管理汽车4S店、表面涂装、包装印刷等行业挥发性有机物排放,责令安装废气处理装置设备,全力堵住源头污染。
5.6.2 大气污染防治形势
“十三五”时期经济发展进入新常态,环境压力进入调整期,产业转型和经济增速换挡,为环境治理消纳存量提供了一个难得的机遇期。客观上,新常态下资源环境要素投入呈现下降趋势,能源结构、产业结构、消费结构优化升级,包括环保领域在内的各领域技术创新以及战略新兴产业发展将成为新的增长动力,环境保护“少欠新账、多还旧账”成为可能;主观上,环境保护对地方政府经济决策、对企业等市场主体生产经营活动的约束与激励作用日渐凸显,环保政策与其他领域政策的协调性增强,公众的环境意识提升,环境保护多元共治的局面将加速形成;总体上,新修订的《环境保护法》、“气十条”、“水十条”和“土十条”等法律法规的实施及其地方配套方案的颁布,以及《陕西省蓝天保卫战2020年工作方案》、《陕西省铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》以及延安市交通运输局印发的《关于2020年碧水、蓝天、青山、净土保卫战的实施方案的通知》等,为延安市环境保护提供了制度保障,为延安市整体环境质量的改善打下了坚实的基础。
《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》中提出坚持全民共治、源头防治,增强全社会生态环保意识,持续打好蓝天、碧水、净土“三大保卫战”,强化环境污染综合治理,不断提升环境质量,提高人居环境水平。十四五期间要深入推进“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”六项举措,让“圣地蓝”成为延安的一张靓丽名片。推进能源结构调整,支持开展绿色清洁能源示范县建设,扩大可再生能源的市场规模,使可再生能源在能源结构中的占比达到20%。全面实施第六阶段机动车污染物排放标准,加大国三柴油货车和工程机械淘汰力度。强化施工扬尘管控。在传统能源企业、重点行业推行清洁技术或工艺改造。建立大气污染监测预警机制,加强市域大气污染治理联防联控,加快煤改电、煤改气步伐,持续推进工业污染源减排,推动冬季清洁取暖改造,全面控制二氧化硫排放量。全市PM2.5持续下降,城区空气质量优良天数保持在335天以上。
习近平总书记在气候雄心峰会上的重要讲话中强调,中国为达成应对气候变化《巴黎协定》作出重要贡献,也是落实《巴黎协定》的积极践行着,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。延安常委会会议提出要坚持走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路,落实国家能耗“双控”要求,积极布局清洁项目、高效能项目,倡导绿色生活方式,持续调整优化产业结构、能源结构,为如期实现碳达峰、碳中和目标作出延安贡献。
延安市目前存在的问题主要有:
大气污染防治形势不容乐观。一是复合型污染加剧。延安市空气质量首要污染物为可吸入颗粒物(PM10))、臭氧、细颗粒物(PM2.5)、二氧化硫和二氧化氮,大气污染由单一的煤烟污染转变为煤烟、汽车尾气、臭氧、挥发性有机物等复合型污染,灰霾和臭氧污染直接危害人体健康,造成大气能见度下降,治理难度增大。二是机动车尾气污染突出。汽车排放的污染物主要集中在城市道路两侧和交通密集区域,与人群距离近,严重危害群众身体健康。目前,延安中心城区汽车保有量约16万多辆,汽车尾气排放成为城市空气污染的重要来源,特别是早晚高峰期交通拥堵,导致空气质量指数(AQI)急剧升高。
生态文明制度体系亟待完善。生态环境保护体系和能源体系需加快完善,污染防治区域联动机制尚需健全,生态文明建设目标评价考核制度、生态环境监测和评价制度、生态环境公益诉讼制度、生态补偿和生态环境损害赔偿制度、生态环境损害责任终身追究制落实任重道远。
重点领域大气污染防治措施落实不到位。工业污染监控力度不够,石化、煤炭等企业除尘、脱硫、脱硝、脱氮等装置配套建设不到位,清洁生产工艺推广应用不够。扬尘污染防治监督管理不严,建设、拆迁工地和各类堆料场覆盖、降尘不到位,进出场车辆冲洗措施落实差,渣土车、商砼车道路抛洒严重。餐饮门店、摊位油烟污染治理任务艰巨。冬季居民取暖清洁用煤供给不足,引火煤足额调运困难,压火煤产能小;老城区山体沟道、城乡结合部燃杂燃非顽症治理措施落实不够、治理办法不精细,特别在冬季空气刺鼻、气味难闻,群众反响强烈。城市街道湿法保洁面积覆盖小,清扫扬尘加剧了空气污染。
环境保护智能化建设步伐有待加快。全市“智慧环保”综合监控指挥平台于2019年8月正式启动建设,利用两年多的时间,已构建起“一个体系、七个平台”的天地一体化生态环境保护信息化管理系统。目前延安市“智慧环保平台”已建成投运,但下辖各区县(市)“智慧平台”尚未完全建成,与延安市尚未搭起平台联动,智能化建设进程需进一步提升。部分区县大气污染监测点位少,检测设备短缺,不能精准分析对市域内PM10、PM2.5、VOCs产生成因,治理措施缺乏精确详实的数据支持,导致出现一些空气污染“看得见、说不清”现象,空气质量评价结果与公众直观感受不一致。
法律责任和主体责任落实不到位。有的地方在项目把关、补足短板、强化监督等方面力度不大。相关责任部门联动协作不够,整体合力不强。基层环境保护执法人员少、装备差、专业素质不高。部分企业治污主体责任意识不强,管理粗放,设施设备不健全,存在超排、偷排问题。
大气环境问题复杂多样,治理难度日益加大。工业燃煤和道路移动源污染控制机制不断完善,减排空间有限;能源结构和产业结构仍需进一步优化;扬尘、挥发性有机物等精细化管理水平有待提高;“散乱污”场所清理整顿力度仍需加强。空气质量进一步改善难度加大,单位治理成本剧增,大气污染防治形势依然严峻。
5.6.3 总体战略
延安市产业结构偏重,高污染、高能耗企业较多,大气污染物排放量较大,污染防治形式比较严峻。大气污染内因是源排放,外因是不利气象条件,随着延安市环境空气质量逐步改善,源排放的控制将要进入原有改善成效维持难、新的有效措施又难以跟上的换挡期,治理难度也随之升级,秋冬季更是大气污染防治的攻坚阶段,应坚持提前部署、提前谋划,以更大的减排量来抵消不利气象条件带来的负面影响。
在现阶段工作基础上,坚持以环境空气质量达标为核心,以PM10、PM2.5作为重点控制对象,实施环境空气质量达标战略。通过调整产业结构、能源结构、运输结构、用地结构以及重污染天气应急和区域联防联控等手段,逐步加强大气污染治理。在规划战略的实施过程中,根据实际情况对战略方向进行验证和评估,并积极探索更加有利于城市空气质量改善的方略,适时调整规划目标和战略措施。
持续推进产业结构调整,优化空间布局,以大气环境质量达标倒逼产业转型。加大落后产能淘汰和压减力度,推进煤炭开采、洗煤、焦化等行业产能的整合和淘汰;以焦化、煤化工、加工制造生产等数量多、污染重的传统制造业集群和工业园区为重点,以“淘汰低端、提升中端、发展高端”为原则,加快产业集群和园区升级改造;坚持推进产业布局优化调整;逐步推进非电行业的超低排放改造和工业炉窑的深度治理;全面推动挥发性有机物“源头-过程-末端”全过程综合整治。
坚持能源结构调整,发展清洁能源,优化能源结构。大力提升清洁能源供给能力,积极推进风电、太阳能、风能、生物质能项目建设。
深化用地结构调整,强化施工扬尘监管、控制道路扬尘污染、推进堆场扬尘综合治理、加强城市绿化建设,全面降低扬尘污染。针对SO2、NOx、PM10、PM2.5、VOCs等大气污染物,同时把对氨的排放控制纳入政策视野,并进一步提出有效控制措施。引导农药、氮肥科学施用,畜禽养殖规模化、标准化、资源化,调整区域养殖结构和布局,推进农业秸秆综合利用。全面禁止秸秆露天焚烧,拓宽秸秆综合利用途径、提高综合利用效率。
加强区域协作和重污染天气应对。坚持政府统一领导,各部门联动,充分发挥各部门专业优势,强化协同合作,提高快速反应能力。充分重视秋冬季重污染天气和春夏季O3重污染天气,以错峰生产减少污染物排放量为目标,围绕工业大气污染重点领域,坚持问题导向,严禁“一刀切”,科学精确实施错峰生产,引导企业开展深度治理。深化区域协作,根据污染来源解析和相关园区分布,划定大气污染防治的核心区,各区(县)建立重点企业对口帮扶机制,协同改善市环境空气质量。
5.1 经济与能源消费结构预测
延安空气清新,天蓝街净,素有圣地延安之称,随着社会经济发展,延安市面临着人口增长和能源消费量增加带来的社会资源缺乏与污染物排放量增大的严峻形势。而大气污染物排放量的增加则可能会带来空气质量的持续恶化,不利于延安市生态文明建设。
经济发展预测主要基于历史和当前的国民经济和社会发展统计数据,以及《延安市城市总体规划(2015-2030)》、《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》,对人口、经济、能源、工业、交通等各个领域的未来发展进行趋势预测。
5.1.1 经济发展与产业结构
根据《2018年延安市国民经济和社会发展统计公报》,2018年延安市生产总值(GDP)1588.91亿元,按不变价计算,比上年增长9.1%。其中,第一产业增加值138.07亿元,增长2.9%;第二产业增加值925.97亿元,增长9.8%;第三产业增加值494.88亿元,增长9.8%。三次产业构成为8.9:59.4.1:31.7。按常住人口计算,全年人均生产总值68940元,按不变价计算,比上年增长8.9%。三次产业结构比例由2017年的9.5:56.2:35.3变化为8.9:59.4:31.7。
2018年延安市工业实现增加值870.74亿元,比上年增长10.4%,其中:规模以上工业增加值854.38亿元(不含研发支出),增长10.4%。在规模以上工业中,石油工业增加值544.19亿元,增长13.3%;非油工业增加值310.19亿元,增长6.2%。
由图5.1-1可知,延安市第一产业占比略有变化,由2010年的8.0%到2012年的7.6%,2013年以后第一产业的占比有所提高,最高为2020年达11.9%;第二产业稍有下降,虽然2010年-2012年占比有所上升,但从2013年开始成逐年下降趋势,由2013年的71.9%下降至2020年的55.3%,最低为2016年仅有53%;第三产业比例持续上升,由2010年的20.2%稳步上升至34.3%。从2010年至今,延安市产业结构稍有改善,但未出现重大变化。
图5.1-1 2010-2020年三次产业占GDP的比重
对于 2025 年延安市GDP 数值,由于近年来延安市经济增长已经呈现出持续放缓态势,且陕西省已经提出“十四五”期间要加快追赶超越步伐、推动高质量发展,因此增速也不宜过低。根据《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》,“十四五”期间延安市年均经济增长率为6.5%;据此计算,2025年延安市GDP为2300亿。
对于2035年的GDP目标,《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》中提出2035年奋斗目标有经济综合实力大幅跃升,地区生产总值较2020年翻一番,人均生产总值达到中等发达国家水平,创新能力不断增强,经济增长的质量和效益显著提升,力争跻身全国百强市。综上所述,延安市按照在2020年基础上翻一番来设定,15年间的年均增长率为4.7%,则2035年延安市GDP为3202亿元。
从图5.1-2可以看出,延安市从2013年到2019年经济增长呈现持续缓慢的态势,高速增长的几率较小,由于延安市近三年GDP波动较小,增速之差小于4%,则经济增长率取近三年最小值。据此计算,则2025年延安市GDP为2300亿元,增长率为6.5%,基本满足陕西省提出的“十四五”期间要加快追赶超越步伐、推动高质量发展的要求。
图5.1-2 延安市2010-2035年GDP变化趋势及未来年情景预测
5.1.2 人口及城市化率
根据《2018年延安市国民经济和社会发展统计公报》,截止2018年末,延安市常驻人口225.94万人,城镇化率62.31%,人口自然增长率4.3‰。由图5.1-3可以看出,2013年到2019年延安市常驻人口波动较小,自然增长率逐年降低,且近三年由于人口外迁等原因,延安市常驻人口已经出现负增长,近三年延安市人口年增长率为-3.68‰,以此类推,则2020年延安市的常驻人口为225.45万人,2025年常驻人口约为225.03万人,2030年常驻人口约为224.62万人。
图5.1-3 延安市2011-2030年人口变化趋势及未来年预测
5.1.3 机动车保有量
根据公安局统计数据,2018年延安市机动车保有量为36.69万辆,比上年增长12%,其中载客汽车保有量29.25万辆,比上年增长11.34%;载货汽车保有量4.14万辆,比上年增长15.6%。
依据延安市各类车型历年保有量数据,并结合延安市经济、人口发展水平,取近10年增长率平均值4.25%,已知延安市2020年机动车保有量为45.11万辆,则延安市2025年机动车保有量约为55.69万辆,2030年机动车保有量为68.75万辆。
《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中提出,延安市大力推广新能源汽车,预计2020年底,延安市区及各县区县城现有燃油公交车、出租车全部更新为新能源车辆。并积极建设绿色交通体系,实施公交优先战略,加强城市公共交通体系建设,实现公共交通无缝连接,加强自行车专用道和行人步行道等城市慢行系统建设,有效挺高公民绿色出行的比例。《延安市2020年节能降耗宣传工作方案》也提到引导市民选择“自行车/步行”的绿色出行模式,倡导中长距选用公共交通工具,推广节能环保型运输装备新技术在交通工程建设领域应用。
图5.1-4 延安市2009-2030年机动车保有量变化趋势及未来年预测
5.1.4 能源消耗
根据《2018年延安统计年鉴》,2018年延安市全年能源消耗总量为769.65万吨标准煤,比上年增长5.9%。其中第一产业能耗消费总量21.04万吨标准煤,增长2.5%;第二产业546.68万吨标准煤,增长7.4%;第三产业117.47万吨标准煤,增长2.1%。全市居民生活能耗消费总量84.45万吨标准煤,占全社会能源消耗总量的11%,增长2.8%。万元生产总值能耗下降2.92%,万元生产总值电耗增长2.8%。
根据图5.1-5可知,近几年,延安市的能耗总量总体呈现低速增长趋势,2016年全市能耗总量为704.43万吨标煤,到2017年增长到727.00万吨标煤,2017年同比2016年增长3.2%,2018年同比2017年增长5.9%。自2011年以来,延安市万元GDP能耗保持着2.9%-3.8%的年下降率,说明总能耗持续增加,且呈加快增长过程。
根据《陕西省“十三五”节能减排综合工作方案》(陕政发〔2018〕13号)的要求,“十三五”期间增量控制目标为1855万吨标准煤,能源消费总量控制在1.39亿吨标准煤以内。方案中对各地市“十三五”能耗强度总量降低目标作出了规定,其中延安为15%,并将1855万吨标准煤分解到各地市,延安市分配增量为123万吨标准煤,全社会能源消费总量为844万吨标准煤,则2020年延安市能源消耗总量为844万吨标煤。
图5.1-5 延安市2015-2020年能源消耗总量变化趋势
延安石油、煤炭、天然气等能源资源较丰富。《延安综合能源基地发展规划》(国能规划〔2017〕121号)中要求延安综合能源基地开发要贯彻落实新发展理念,遵循“四个革命、一个合作”的能源发展战略思想,以环境保护和可持续发展为前提,以资源集约高效开发利用为主线,发挥多种能源组合优势,统筹当地需求与跨区外送,有序推进煤炭、油气、新能源等能源资源开发,加强资源高效加工转化和综合协调利用,大力培育新技术新产业新业态新模式,推动能源生产和消费革命,把延安建成国家重要的区域能源保障基地、能源资源综合协调开发利用和智慧能源示范区。
根据《规划》,延安综合能源基地建设将以改革红利为驱动力,按照稳油、扩煤、增气、兴电、促转化的发展纲领,强化生态环境约束,寻求可持续发展,实现煤油气化工耦合,电力多轮驱动,热力多能互补,提高本地转化率,延伸产业链,扩大市场范围,坚持项目园区承载和陕北一体化发展。《规划》提出延安石油产量“十三五”期间及远期维持在1700万吨/年左右;天然气年产量“十三五”末期将超过100亿立方米,远期将超过300亿立方米;煤炭产能“十三五”期间稳定在6000万吨/年左右,远期适当扩大开发规模;大力促进一次能源资源在本地转化,延安能源本地转化率从2015年的35%左右提升2020年的70%左右。
5.2 空气质量达标压力分析
2018年全年各污染物质量浓度均值为PM2.5:38µg/m3、PM10:96µg/m3、SO2:26µg/m3、NO2:47µg/m3、CO:2.6mg/m3、O3:144µg/m3。对照年均标准比较,PM2.5、PM10和NO2均超标,超标倍数分别为0.09倍、0.37倍和0.18倍。
2018年全年延安市空气质量污染天数共50天,其中:首要污染物32天为PM10(占比64%),4天为PM2.5(占比8%),11天为O3_8h(占比22%),3天为NO2(占比6%)。
2018年全年,空气质量为良的291天中:首要污染物24天为PM2.5(占比8.2%)、118天为PM10(占比40.5%)、63天为NO2(占比21.6%)、80天为O3(占比27.4%)、6天为SO2(占比2.1%)。
PM10为首要污染物的时间段主要集中在10~4月,此时北方陆续开始集中供暖,燃煤量加大,且延安市受地形和不利气象条件影响,沙尘天气较多,造成颗粒物浓度增加;NO2为首要污染物的时间段主要集中在11~1月,此时机动车尾气污染较为严重,且硝酸盐也是形成二次PM2.5的前体物,应加强控制;O3_8h为首要污染物的时间段主要集中在5~8月,此时夏季太阳辐射强,二次反应强烈,造成O3浓度较高。
由表5.2-1可知,虽然可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)、二氧化氮逐年降低,但仍超标。臭氧虽然未超标,但2016年开始浓度急剧增加,接近国家环境空气质量二级标准的临界值;综上所述,PM10、PM2.5、NO2是需要优先控制的污染物,其中颗粒物是需要关注的首要问题。
表5.2-1 2014-2018年延安市环境空气质量主要污染物项目浓度表
单位:μg/m3
年份 | 可吸入颗粒物(PM10) | 细颗粒物(PM2.5) |
臭氧 (O3) |
二氧化氮(NO2) | 二氧化硫(SO2) | 一氧化碳(CO) |
2014年 | 120 | 53 | 85 | 51 | 34 | 2.3 |
2015年 | 103 | 49 | 90 | 51 | 28 | 2 |
2016年 | 92 | 44 | 148 | 48 | 28 | 3 |
2017年 | 94 | 43 | 146 | 52 | 32 | 3 |
2018年 | 96 | 38 | 144 | 47 | 26 | 2.6 |
国家二级标准 | 70 | 35 | 160 | 40 | 60 | 4 |
注:CO为24小时平均第95百分位数,单位为mg/m3;其他五项指标单位为μg/m3,O3为日最大8小时滑动平均值的第90百分位数。 |
图5.2-1 延安市2014-2018年大气污染物年均浓度变化趋势
表5.2-2为2014-2018年PM10监测的月均浓度,PM10浓度季节波动性较大,主要集中在10~4月,此时北方陆续开始集中供暖,燃煤量加大,且延安市受地形和不利气象条件影响,沙尘天气较多,造成颗粒物浓度增加。相较于2018年,2019年PM10浓度下降了44.72%,“禁土令”、扬尘管控等是近年来对PM10浓度改善效果较为显著的措施。根据国内外城市减排经验,随着空气质量不断改善,末端治理减排潜力逐渐收窄,降低单位PM10浓度所需减排也将随之上升。《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中明确提出,到2020年PM10浓度明显下降。2016-2018年延安市PM10年均浓度有下降幅度收窄的现象,2018年PM10年均浓度为96微克/立方米,仍超标。这些都对PM10浓度的控制造成一定压力。
表5.2-2 PM10月均浓度一览表 单位:μg/m3
季节 | 月份 | 2014年 | 2015年 | 2016年 | 2017年 | 2018年 | 2018年较2014年下降比例 |
冬季 | 12月 | 127 | 116 | 123 | 112 | 82 | 35.43% |
1月 | 124 | 130 | 93 | 105 | 88 | 29.03% | |
2月 | 133 | 125 | 117 | 102 | 71 | 46.62% | |
均值 | 128 | 124 | 111 | 106 | 80 | 37.24% | |
春季 | 3月 | 138 | 125 | 140 | 80 | 93 | 32.61% |
4月 | 121 | 107 | 108 | 76 | 63 | 47.93% | |
5月 | 140 | 105 | 92 | 79 | 59 | 57.86% | |
均值 | 133 | 112 | 113 | 78 | 72 | 46.12% | |
夏季 | 6月 | 103 | 93 | 63 | 77 | 57 | 44.66% |
7月 | 90 | 80 | 61 | 86 | 45 | 50.00% | |
8月 | 79 | 76 | 65 | 68 | 53 | 32.91% | |
均值 | 91 | 83 | 63 | 77 | 52 | 43.01% | |
秋季 | 9月 | 74 | 81 | 67 | 90 | 52 | 29.73% |
10月 | 128 | 96 | 66 | 66 | 73 | 42.97% | |
11月 | 117 | 92 | 126 | 123 | 67 | 42.74% | |
均值 | 106 | 90 | 86 | 93 | 64 | 39.81% | |
年均值 | 120 | 103 | 92 | 94 | 96 | 20.00% |
表5.2-3 PM2.5月均浓度一览表 单位:μg/m3
季节 | 月份 | 2014年 | 2015年 | 2016年 | 2017年 | 2018年 | 2018年较2014年下降比例 |
冬季 | 12月 | 51 | 71 | 77 | 57 | 36 | 29.41% |
1月 | 66 | 68 | 53 | 65 | 42 | 36.36% | |
2月 | 85 | 58 | 48 | 60 | 34 | 60.00% | |
均值 | 67 | 66 | 59 | 61 | 37 | 44.55% | |
春季 | 3月 | 53 | 49 | 62 | 43 | 38 | 28.30% |
4月 | 45 | 37 | 37 | 27 | 23 | 48.89% | |
5月 | 47 | 40 | 39 | 32 | 24 | 48.94% | |
均值 | 48 | 42 | 46 | 34 | 28 | 41.38% | |
夏季 | 6月 | 42 | 36 | 25 | 33 | 24 | 42.86% |
7月 | 31 | 36 | 30 | 35 | 20 | 35.48% | |
8月 | 30 | 32 | 34 | 29 | 22 | 26.67% | |
均值 | 34 | 35 | 30 | 32 | 22 | 35.92% | |
秋季 | 9月 | 35 | 40 | 28 | 34 | 18 | 48.57% |
10月 | 49 | 41 | 32 | 34 | 29 | 40.82% | |
11月 | 54 | 51 | 61 | 51 | 31 | 42.59% | |
均值 | 46 | 44 | 40 | 40 | 26 | 43.48% | |
年均值 | 53 | 49 | 44 | 43 | 38 | 28.30% |
5.3.1 政策及法规减排要求
(1)大气排放限值
2018年12月29日,陕西省生态环境厅发布了《陕西省锅炉大气污染物排放标准》(DB61 1226-2018),标准中规定了火力发电锅炉和工业锅炉从2020年4月1日起执行标准中的排放限值,延安市应组织行政区域内不能达到大气污染物排放限值的相关企业,制定限期治理计划,完善相关污染物治理设施,确保达到相应大气污染物排放限值。
表5.4-1 锅炉大气污染物排放限值减排潜力分析
污染源 | 执行标准 | 污染物 | 排放浓度限值(mg/m3) | 新执行的排放限值(mg/m3) | 减排潜力 | 备注 |
火力发电燃煤锅炉 | 《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011 | 颗粒物 | 30 | 10 | 66.67% | 2021年1月1日起执行 |
SO2 | 100 | 35 | 65.00% | |||
NOx | 100 | 50 | 50.00% | |||
燃煤锅炉 |
《锅炉大气污染物排放标准》 GB13271-2014 |
颗粒物 | 50 | 10 | 80.00% | 2020年4月1日起执行 |
SO2 | 300 | 35 | 88.33% | |||
NOx | 300 | 50 | 83.33% | |||
燃油锅炉 | 颗粒物 | 30 | 10 | 66.67% | ||
SO2 | 200 | 20 | 90.00% | |||
NOx | 250 | 150 | 40.00% | |||
燃气锅炉 | 颗粒物 | 20 | 10 | 50.00% | ||
SO2 | 50 | 20 | 60.00% | |||
NOx | 200 | 80 | 60.00% |
《陕西省铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》方案中要求,开展燃煤锅炉综合整治。全省不再新建每小时35蒸吨以下的燃煤锅炉,每小时65蒸吨及以上燃煤锅炉全部完成节能和超低排放改造。加大燃煤小锅炉及茶水炉、经营性炉灶、储粮烘干设备等燃煤设施淘汰力度,陕南、陕北淘汰每小时10蒸吨及以下燃煤锅炉。城市建成区生物质锅炉实施超低排放改造。
2018年6月延安市发布了《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》,方案中指出要加大燃煤锅炉拆改力度,按照“应拆即拆,拆改结合”原则,2020年底前,延安市35蒸吨以下燃煤锅炉、燃煤设施和工业煤气发生炉、热风炉、导热油炉全部拆除或实行清洁能源改造;供热供气管网覆盖的区域,应全部实施煤改气或煤改热;供热供气管网不能覆盖的区域采取以电代煤、以气代煤等清洁能源替代。
开展燃气锅炉低氮燃烧改造。2020年底前,完成延安市现有燃气锅炉低氮燃烧改造,其中生产经营类天然气锅炉2019年上半年全部完成,改造后的氮氧化物排放低于80mg/m3。
(3)加强扬尘源治理
为深入学习贯彻习近平总书记来陕考察重要讲话重要指示精神,全面落实《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》(国发〔2018〕22号),根据《陕西省铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)(修订版)》,制定《陕西省蓝天保卫战2020年工作方案》。
方案中提出严格城市建筑施工扬尘监管、控制道路扬尘污染、加强物料堆场扬尘监管、严控露天焚烧等措施,来控制扬尘对空气的污染。
2018年6月29日,延安市发布《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》(延政发〔2018〕9号),方案中明确规定:
严格执行“禁土令”。采暖季期间,延安市除市政抢修和抢险工程外的建筑工地禁止出土、拆迁、倒土等土石方作业。涉及土石方作业的重大民生工程和重点项目确需施工的,由相关行业主管部门批准后方可施工,并进行严格监管。对施工期间违规的企业,按相关规定从严处理。严禁以各种借口将“禁土令”降低标准、减少时限、缩小范围。
全面提升施工扬尘管控水平。严格管控施工扬尘,全面落实建筑施工“六个100% 管理+红黄绿牌结果管理”防治联动制度,施工工地安装视频监控设施,并与主管部门管理平台联网。对落实扬尘管控措施不力的施工工地,在建筑市场监管与诚信信息平台曝光,记入企业不良信用记录。制定出台不诚信施工单位退出市场机制和取消招投标资质机制。加强施工工地渣土车运输监管,车辆必须全部安装定位系统,杜绝超速、超高装载、带泥上路、抛洒泄漏等现象。
控制道路扬尘污染。按照“海绵城市”理念新建、改建城市道路。严格道路保洁作业标准,实行机械化清扫、精细化保洁、地毯式吸尘、定时段清洗、全方位洒水的“五位一体”作业模式,从源头上防止道路扬尘。每年新增吸尘式道路保洁车辆不得低于新增保洁车辆的50%,逐步淘汰干扫式老旧设备。2020年底前,延安市区和各县区建成区车行道全部实现机械化清扫。加强对城乡结合部、城中村、背街小巷等重点部位的治理,减少道路扬尘污染。
加强交通污染管理。因地制宜推广渣土车管理“宝鸡模式”,加强对城区渣土车、货运车、农用三轮车通行管理,严格限定渣土车通行线路和通行时间,坚决查处不按规定时段和路线行驶、不覆篷布、带泥上路、随意抛洒等行为。
加强拆迁工地扬尘治理。各拆迁工地实施拆除作业前,拆迁责任单位需按照“先喷淋、后拆除,拆除过程持续喷淋全覆盖”的原则进行,根据地域不同,拆除作业采取不同的措施。城郊区采取四面雾炮喷淋降尘措施;主城区采取提前72小时洇透,四面雾炮喷淋降尘措施;人口密集区及主干道临街区域,设置全封闭围挡,围挡高度不低于2.5米,同时覆盖防尘网;设置防护排架,并外挂密目安全网。
加强物料堆场扬尘监管。严格落实商品混凝土等工业企业物料堆场抑尘措施,配套建设收尘和密封物料仓库,建设落实围墙、喷淋、覆盖和围挡等防风抑尘措施。采用密闭输送设备作业的,必须在装卸处配备吸尘、喷淋等防尘设施,并保持防尘设施的正常使用,严禁露天装卸作业和物料干法作业。
2020年4月延安市交通运输局印发《关于2020年碧水、蓝天、青山、净土保卫战的实施方案的通知》(延市交发〔2020〕57号)。再次强调要强化施工扬尘监管。严格管控施工扬尘,做到施工工地做到工地周边围挡、物料堆放覆盖、土方开挖湿法作业、路面硬化、出入车辆清洗、渣土车辆密闭运输“六个百分之百”。加强施工工地运输车辆监管,杜绝超速、超高装载、带泥上路、抛洒泄漏等现象。严格落实物料堆场仰尘措施,落实围墙、喷淋、覆盖和围挡等防风仰尘措施,严禁露天装卸作业和物料干法作业,灰堆、渣土堆及时清运。
严格控制道路扬尘。在过境路段严格道路保洁作业标准,实行机械化清扫、精细化保洁、地毯式吸尘、定时段清洗、全方位散水的“五位一体”作业模式。
(4)全面推动VOCs综合治理
2019年6月29日,生态环境部印发了《重点行业挥发性有机物综合治理方案》(环大气〔2019〕53号)。VOCs是形成细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的重要前体物,对气候变化也有影响。相对于颗粒物、二氧化硫、氮氧化物污染控制,VOCs管理基础薄弱,已成为大气环境管理短板。石化、化工、工业涂装、包装印刷、油品储运销等重点行业是我国VOCs重点排放源。为打赢蓝天保卫战、进一步改善环境空气质量,迫切需要全面加强重点行业VOCs综合治理。
长期以来我国把废气治理重点放在除尘、脱硫和脱硝工作上,VOCs的治理工作整体进展缓慢。与普通的烟气排放不同,VOCs中的污染物种类繁多,所涉及的排放行业众多,工艺也非常复杂并各有不同。当前我国尚未对VOCs排放进行系统监测,无法准确获得国内VOCs整体排放量。在针对VOCs排放量和排放特征方面的科学研究不足够有效地支撑相关减排和控制工作的开展,还需要进一步深化。
目前VOCs污染防治主要存在如下问题,可针如下问题挖掘减排潜力。
一是源头控制力度不足。有机溶剂等含VOCs原辅材料的使用是VOCs重要排放来源,由于思想认识不到位、政策激励不足、投入成本高等原因,目前低VOCs含量原辅材料源头替代措施明显不足。据统计,我国工业涂料中水性、粉末等低VOCs含量涂料的使用比例不足20%,低于欧美等发达国家40%-60%的水平。
二是无组织排放问题突出。VOCs挥发性强,涉及行业广,产排污环节多,无组织排放特征明显。虽然大气污染防治法等对VOCs无组织排放提出密闭封闭等要求,但目前量大面广的企业未采取有效管控措施,尤其是中小企业管理水平差,收集效率低,逸散问题突出。研究表明,我国工业VOCs排放中无组织排放占比达60%以上。
三是治污设施简易低效。VOCs废气组分复杂,治理技术多样,适用性差异大,技术选择和系统匹配性要求高。我国VOCs治理市场起步较晚,准入门槛低,加之监管能力不足等,治污设施建设质量良莠不齐,应付治理、无效治理等现象突出。在一些地区,低温等离子、光催化、光氧化等低效技术应用甚至达80%以上,治污效果差。一些企业由于设计不规范、系统不匹配等原因,即使选择了高效治理技术,也未取得预期治污效果。
四是运行管理不规范。VOCs治理需要全面加强过程管控,实施精细化管理,但目前企业普遍存在管理制度不健全、操作规程未建立、人员技术能力不足等问题。一些企业采用活性炭吸附工艺,但长期不更换吸附材料;一些企业采用燃烧、冷凝治理技术,但运行温度等达不到设计要求;一些企业开展了泄漏检测与修复(LDAR)工作,但未按规程操作等。
五是监测监控不到位。我国VOCs监测工作尚处于起步阶段,企业自行监测质量普遍不高,点位设置不合理、采样方式不规范、监测时段代表性不强等问题突出。部分重点企业未按要求配备自动监控设施。涉VOCs排放工业园区和产业集群缺乏有效的监测溯源与预警措施。从监管方面来看,缺乏现场快速检测等有效手段,走航监测、网格化监测等应用不足。
2020年7月1日是《挥发性有机物无组织排放控制标准》全面实施的第一天。该标准是由生态环境部和国家市场监督管理总局联合印发的。为确保完成“十三五”环境空气质量改善目标任务,降低臭氧污染,生态环境部在充分调研基础上2020年6月又制定了《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》,部署在全国开展夏季(6月至9月)VOCs治理攻坚行动。以习近平生态文明思想为指导,统筹疫情防控、经济社会平稳健康发展和打赢蓝天保卫战重点任务,扎实做好“六稳”工作,落实“六保”任务,落实精准治污、科学治污、依法治污,做到问题精准、时间精准、区位精准、对象精准、措施精准,全面加强VOCs综合治理,推进产业转型升级和经济高质量发展。坚持长期治理和短期攻坚相衔接,深入实施《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》《重点行业挥发性有机物综合治理方案》,严格落实无组织排放控制等新标准要求,突出抓好企业排查整治和运行管理;坚持精准施策和科学管控相结合,以石化、化工、工业涂装、包装印刷和油品储运销等为重点领域,以工业园区、企业集群和重点企业为重点管控对象,全面加强对光化学反应活性强的VOCs物质控制;坚持达标监管和帮扶指导相统一,加强技术服务和政策解读,强化源头、过程、末端全流程控制,引导企业自觉守法、减污增效;坚持资源节约和风险防控相协同,大力推动低(无)VOCs原辅材料生产和替代,全面加强无组织排放管控,强化精细化管理,提高企业综合效益。
2020年8月,陕西省印发《2020年挥发性有机物治理攻坚方案》,以工业园区、企业集群和重点企业为重点管控对象,强化源头、过程、末端全流程控制,全面加强VOCs综合治理。
VOCs治理包括源头防止、散发控制和末端治理。
源头防止:工业涂装、包装印刷等行业要加大源头替代力度;化工行业要推广使用低(无)VOCs含量、低反应活性的原辅材料,加快对芳香烃、含卤素有机化合物的绿色替代。企业应大力推广使用低VOCs含量木器涂料、车辆涂料、机械设备涂料、集装箱涂料以及建筑物和构筑物防护涂料等,在技术成熟的行业,推广使用低VOCs含量油墨和胶粘剂,重点区域到2020年年底前基本完成。鼓励加快低VOCs含量涂料、油墨、胶粘剂等研发和生产。
散发控制:重点对含VOCs物料(包括含VOCs原辅材料、含VOCs产品、含VOCs废料以及有机聚合物材料等)储存、转移和输送、设备与管线组件泄漏、敞开液面逸散以及工艺过程等五类排放源实施管控,通过采取设备与场所密闭、工艺改进、废气有效收集等措施,削减VOCs无组织排放。
末端治理:企业新建治污设施或对现有治污设施实施改造,应依据排放废气的浓度、组分、风量,温度、湿度、压力,以及生产工况等,合理选择治理技术。鼓励企业采用多种技术的组合工艺,提高VOCs治理效率。低浓度、大风量废气,宜采用沸石转轮吸附、活性炭吸附、减风增浓等浓缩技术,提高VOCs浓度后净化处理;高浓度(>5000ppm)废气,优先进行溶剂回收,难以回收的,宜采用高温焚烧、催化燃烧等技术。油气(溶剂)回收宜采用冷凝+吸附、吸附+吸收、膜分离+吸附等技术。低温等离子、光催化、光氧化技术主要适用于恶臭异味等治理;生物法主要适用于低浓度VOCs废气治理和恶臭异味治理。非水溶性的VOCs废气禁止采用水或水溶液喷淋吸收处理。采用一次性活性炭吸附技术的,应定期更换活性炭,废旧活性炭应再生或处理处置。有条件的工业园区和产业集群等,推广集中喷涂、溶剂集中回收、活性炭集中再生等,加强资源共享,提高VOCs治理效率。
目前,我国仍以末端治理为主。VOCs末端治理技术可分为2类:回收技术和销毁技术,回收技术是根据VOCs本身的性质,通过物理方法,在一定的温度和压力下,使用吸收、吸附剂及选择性渗透膜等实现VOCs的分离,主要包括吸收法、吸附法、冷凝法及膜分离法。而销毁技术则是采用化学或生物方法,使VOCs气体分子转变为小分子的水和二氧化碳,主要包括燃烧法和生物法。
图5.4-2 VOCs末端治理技术
5.3.2 产业结构调整
产业结构调整是防治大气污染的一个重要性的控源性手段,不合理的生产方式和能源结构造成了今天的环境问题。水泥、电力等高耗能、高排放行业比重过大,使得污染物排放量远超过环境的承载力。因此,要结合去产能的目标任务,运用环保等多种手段,禁止和严格新增差能,有序退出过剩产能。
根据2018年统计年鉴,延安市原煤产量为5112.09万吨,原油产量为1529.24万吨,原油加工量为923.96万吨,天然气产量为49.71亿立方,发电量为69.63亿千瓦时。2018年饮料酒产量达2957.00千升,中成药产量490.01吨,塑料制品产量为3889.00吨,水泥产量为84.338万吨,砖14510.58万块。
延安市规模以上工业企业共计175家,其中重工业145家,轻工业30家。年主营业务煤炭开采和洗选业42家,石油天然气开采业3家,石油、煤炭及其他燃料加工业7家,化学原料和化学制品制造业13家,医药制造企业2家,橡胶和塑料制品4家,非金属矿物制品业23家,电力、热力生产和供应业12家,燃气生产和供应业8家。
延安市目前的终端能源消费品种除电力和热力外,主要包含煤炭、焦炭、汽油、柴油、燃料油、天然气等能源。其中传统煤炭仍占主导地位。
近几年,延安市的能耗总量总体呈现低速增长趋势,2016年全市能耗总量为704.43万吨标煤,到2017年增长到727.00万吨标煤,2018年增长到769.65万吨标煤,比上年增长5.9%。自2011年以来,延安市万元GDP能耗保持着3.5%-3.8%的年下降率,说明能源利用效率得到持续提升。
20世纪80年代,延安市确定了“依托资源、面向市场、择优开发、重点突破”的发展思路,在近30几年的发展中,延安市逐渐由以农业为主的边睡小市转变为以石油工业为支柱的能源化工强市。在此过程中,经济得到大力发展,人民生活稳步提升,与此同时,产业结构单一的矛盾日益凸显,并成为全市经济持续发展的重大阻碍,如今,三次产业中,第二产业占比60.1%,其中工业占比高达90%以上,轻重工业比例严重失衡。在重工业之中,煤炭开采,石油加工业为主力军,可以说煤炭,石油产业的兴衰对全市经济牵一发而动全身。随着红色旅游城市的开发,延安市第三产业发展有向好趋势。从2019年数据来看,陕西省的三次产业占生产总值的比重为9.0%、60.1%、30.97%;全国的生产总值比重为7.1%、39.0%、53.9%。比较得知,延安市的产业结构比例失调,而这种以能源重工业为主的单一产业结构给经济的可持续发展造成了相当大的问题。以重工业为主导的产业结构决定了我们势必走一条高能源消耗,低收益的经济发展道路。在改革开放初期,全市经济以农业为主导,人民生活水平极度低下,从客观上要求我们依托资源的有力优势,大力发展重工业,助飞全市经济,时至今日,延安市经济总量已经增加到千亿元以上,如果继续以消耗资源为代价创造短期收益,延安市经济必将走入瓶颈。2018年,延安市GDP能耗为0.51吨标准煤/万元,GDP电耗为43.85千瓦时/万元。较低效率的能源利用导致延安市每增加一倍收益必定会成倍消耗资源,能源使用粗放,成本高昂,企业市场竞争力较弱,一旦能源价格全面上涨,更是会面临灭顶之灾。能源的稀缺性和不可再生性决定了以高耗能为代价拉动低增长的经济发展模式具有不可持持续性。
延安市应进一步优化城市发展布局,加快完成生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和环境生态准入负面清单编制工作。明确禁止和限制发展的行业、生产工艺和产业目录。积极推行区域、规划环境影响评价,新、改、扩建石化、焦化、有色等项目的环境影响评价,应满足区域、规划环评要求。
加快区域产业调整。加快城市建成区重污染企业搬迁改造或关闭退出。禁止新增化工园区,加大现有化工园区整治力度。已明确的退城企业,要明确时间表,逾期不退城的予以停产。
加大落后产能淘汰和过剩产能压减力度。严格执行质量、环保、能耗、安全等法规标准。严格按照《产业结构调整指导目录》,执行过剩产能淘汰标准。
继续推进 “散乱污”企业综合整治。完成具有固定设施的、有污染排放的生产性“散乱污”工业企业整治。
全面实行排污许可管理。到2020年,完成所有列入原环境保护部《固定源排污许可分类管理名录(2017年版)》固定源的排放许可证核发,未按国家要求取得排污许可证的,不得排放污染物,超标或超总量排污企业一律停产整治。
深化工业污染源监管。将所有固定污染源纳入环境监管,对重点工业污染源全面安装烟气在线监控设施。严格落实《陕西省工业污染源全面达标和排放计划实施方案(2017-2020年)》,督导污染源企业履行社会责任,落实环保主体责任,确保污染防治设施正常运行,污染物排放稳定达标。监督污染源企业确保在线监测数据真实、准确。对涉气污染源企业每季度开展监督性监测,监测结果及时报环境保护部门。鼓励采取购买服务的方式,引入第三方社会化专业机构开展监测和污染防治设施运营管理。
5.3.3能源结构调整
近几年,延安市的能耗总量总体呈现低速增长趋势,2016年全市能耗总量为704.43万吨标煤,到2017年增长到727.00万吨标煤,2018年增长到769.65万吨标煤,比上年增长5.9%。自2011年以来,延安市万元GDP能耗保持着3.5%-3.8%的年下降率,说明能源利用效率得到持续提升。
结合《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》,提出调整优化产业结构和能源结构,推进绿色发展。具体要求为:
(1)稳步推进清洁供暖。制定清洁供暖实施方案,禁止新建燃煤集中供热站,新增供暖全部使用天然气、电、可再生能源供暖(包括地热供暖、生物质能清洁供暖、太阳能供暖、工业余热供暖等),优先采取分布式清洁能源集中供暖。新增天然气产量优先用于保障民生用气。加大对现有燃煤集中供热站实施清洁化改造力度,燃煤集中供热站应逐步予以拆除,鼓励使用天然气、电、地热、生物质等清洁能源取暖措施,暂不具备清洁能源供暖的执行超低排放标准并逐步完成清洁能源改造。各县区政府负责逐步开展辖区“煤改电”相关工作。
(2)深入推进散煤治理和秸秆等生物质综合利用。积极推进农村居民、农业生产、商业活动燃煤(薪)的清洁能源替代,采取以电代煤、以气代煤,以及地热能、生物质能、风能和太阳能等清洁能源替代。各县区高污染燃料禁燃区以外的地区暂不具备清洁能源改造的,应使用“洁净煤+民用高效洁净煤炉具或兰炭+兰炭专用炉具”过渡。
开展秸秆还田、青贮饲料、堆肥等综合利用,从源头禁止秸秆、地膜等焚烧。杜绝使用秸秆、玉米芯、枯枝落叶等生物质燃料。
组织开展燃煤散烧治理专项检查行动。质监、工商部门要以洁净煤生产、销售环节为重点,每月组织开展洁净煤煤质专项检查,依法严厉打击销售不合格清洁煤行为,提高煤炭清洁利用水平。
推广清洁型煤使用。组织科技力量攻关,规范清洁型煤设备技术改造规程,降低型煤生产成本,提高产出效益。各县区政府要大力推广清洁型煤,将清洁型煤作为清洁燃料向燃煤居民、取暖锅炉、工业锅炉等推广使用。
(3)加大燃煤锅炉拆改力度,开展燃气锅炉低氮燃烧改造。按照“应拆即拆,拆改结合”原则,2020年底前,延安市35蒸吨以下燃煤锅炉、燃煤设施和工业煤气发生炉、热风炉、导热油炉全部拆除或实行清洁能源改造;供热供气管网覆盖的区域,应全部实施煤改气或煤改热;供热供气管网不能覆盖的区域采取以电代煤、以气代煤等清洁能源替代。
(4)建设高污染燃料禁燃区。对已完成划定的高污染燃料禁燃区,禁燃区内禁止销售、燃用高污染燃料,禁止新建、扩建燃用高污染燃料的设施,已建成的应当改用天然气、页岩气、液化石油气、电或者其他清洁能源。根据大气环境质量改善要求,逐步扩大高污染燃料禁燃区范围。
(5)划定禁煤区和限煤区。从2018年开始,延安新区北区Ⅰ期设为禁煤区,市区大气污染治理区设为限煤区。在禁煤区内的单位和个体工商户,应当停止使用燃煤设施,改用天然气、液化石油气、电或者其他清洁能源。在限煤区内禁止新建、扩建燃烧煤炭、重油、渣油的工业设施,逐步减少燃煤设施的使用。禁止生产、销售不符合标准的生活用型煤。
(6)加快火电企业改造力度。配合省上做好陕北至关中第二条750千伏线路通道建设工作。对火电企业进行优化布局,现有火电机组逐步实行热电联产改造,释放全部供热能力,对热电联产项目发电计划按照以热定电原则确定。采暖季供热机组严格按照以热定电原则落实发电计划,确保民生用电、用热需求不受影响;非采暖季在保障电网安全稳定运行前提下,减少或停止发电。加快建设延安坚强电网,确保建成后的电网能够满足延安地区承办大型国际性会议需要和“煤改电”要求。
5.4 重点行业减排潜力分析
5.4.1 电力、热力生产和供应业
(1)电力
截止2018年,延安市电力生产等企业共计11家,分别是延安热电厂、大唐陕西发电有限公司延安热电厂、吴起荣慧石油技术服务有限责任公司、吴起东兴石油技术服务有限公司、甘泉天赐油气节能有限责任公司、吴起三和工贸有限责任公司、吴起县盛协发电有限责任公司、延安市金玉龙工贸有限公司、黄陵矿业煤矸石发电有限公司、黄陵矿业煤矸石发电有限公司(沮河电厂)、陕西华泰汇丰能源科技有限公司黄陵分公司。其中涉及火力发电的有大唐陕西发电有限公司延安热电厂、黄陵矿业煤矸石发电有限公司、黄陵矿业煤矸石发电有限公司(沮河电厂)。根据陕西省重点污染源企业监督性监测信息发布平台2018年在线监测数据,对比新标准,火力发电企业仍存在一定的提升改造空间,具体见表5.4-1。
表5.41火力发电企业污染物减排潜力分析
序号 | 企业名称 |
发电 机组 |
发电规模 (MW) |
在线监测浓度(mg/m3) | 减排潜力 | ||||
颗粒物 | SO2 | NOx | 颗粒物 | SO2 | NOx | ||||
1 | 大唐陕西发电有限公司延安热电厂 | 1#机组 | 350 | 20 | 14.13 | 14.04 | 50.00% | 0.00% | 0.00% |
2#机组 | 350 | 20 | 18.47 | 22.23 | 50.00% | 0.00% | 0.00% | ||
2 | 黄陵矿业煤矸石发电有限公司 | 4#机组 | 50 | 28 | 17 | 103 | 64.28% | 0.00% | 51.45% |
5#机组 | 50 | 27 | 16 | 83 | 62.96% | 0.00% | 66.00% | ||
3 | 黄陵矿业煤矸石发电有限公司(沮河电厂) | 1#机组 | 300 | 27 | 93 | 66 | 62.96% | 62.36% | 24.24% |
2#机组 | 300 | 27 | 93 | 66 | 62.96% | 62.36% | 24.24% |
延安市热力生产企业25家,锅炉137台,容量共计2481蒸吨,燃煤消耗量27.8万吨,天然气耗量3030万立方米。根据污染源排放清单,延安市2018年热力生产排放的PM10293.5t/a,PM2.5179.9t/a,相比较少,可根据《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》中的要求“减煤”:扩大集中供热面积,加快新区、南区和东关片区热网接入工程进度,确保2020年新增城区集中供热面积190万平方米;加大燃煤锅炉拆改力度,市、县城市建成区2020年11月份前全部完成燃煤锅炉拆改,加大集中供热站清洁化改造力度,暂不具备清洁能源供暖的燃煤集中供热站执行超低排放标准;推进燃气锅炉低氮改造,对现有燃气锅炉开展自行检测,2020年11月份前延安市建成区内燃气锅炉按照新修订锅炉大气污染物排放标准全面实施低氮燃烧改造;提高清洁能源供暖率,合理规划,加强调配,确保采暖季期间已改成天然气等清洁能源的集中供热站稳定运行,按照“宜电则电、宜气则气、宜煤则煤”原则,推进清洁能源利用,城市建成区清洁取暖率达到60%以上,农村地区达到20%以上;解决山体沟道居民清洁取暖问题,2020年10月底前,对延安市市区山体沟道居民区全面普及清洁型煤,加大环保炉具推广,并结合实际开展电网等配套设施升级改造,保障居民温暖过冬。
2018年6月陕西省发展和改革委员会印发了《陕西省冬季清洁取暖实施方案(2017-2021年)的通知》,方案中指出积极扩大热电联产供热面积,加快富平、延安、榆林、渭南等热电项目及配套管网建设,尽快建成投产,合理规划布局新的热电联产机组。全面启动热电机组灵活性改造,提高深度调峰能力,实现热电解耦。积极采用先进技术,实施节能环保综合改造,提升清洁供暖水平。
稳步推进天然气供暖。在落实气源气量前提下有序推进天然气供暖,供用气双方要签订并严格履行“煤改气”供气协议,各地要根据供气协议制定“煤改气”实施方案和年度计划。按照“宜管则管、宜罐则罐”原则,综合利用多种气源,以关中地区为重点,推进新建取暖设施用气,加大现有燃煤锅炉天然气置换力度。在具有稳定冷热电需求的楼宇或建筑群,发展天然气分布式能源。在热网覆盖不到,具备管道天然气、撬装液化天然气、压缩天然气供气条件地区,鼓励安装燃气锅炉房、燃气壁挂炉等。有效利用工业余热供暖。结合清洁供暖需求,统筹整合化工、钢铁等企业余热资源,挖掘供暖潜力,实施余热暖民工程。
全力推进燃煤供热锅炉拆改。在热网覆盖不到的地区积极推进燃煤供热锅炉清洁能源改造,在落实资源供给前提下,改为天然气、电、可再生能源等供暖,暂不具备改造条件的,执行超低排放标准并限期完成改造。到2020年,关中地区所有燃煤集中供热锅炉全部完成替代或改造。陕北地区城市城区燃煤锅炉开展环保提升改造,达到超低排放。
(3)工业锅炉
根据2018年源清单,延安市水泥行业仅有粉磨站3家,燃煤消耗量共计184.8吨;焦化企业1家,工业锅炉3台,锅炉年煤炭消耗量38.64万吨;石油化工行业大型石油炼制企业3家,煤炭消耗量34.95万吨,天然气1.4亿立方米,燃料油消耗1.58万吨,用于燃烧的工业废料消耗11万吨,炼厂干气4513万立方米;医药制造企业两家,工业锅炉2台,燃煤消耗量0.18万吨;其他工业共计1089家,工业锅炉277台,加热炉59台,除非加热炉的窑炉外,合计煤炭消耗量累计58.0万吨,天然气消耗量3994万立方米,原油2.25万吨。
从各类能源燃烧排放结构来看,延安市工业锅炉各类燃料中以燃煤源排放为主,燃煤排放PM10、PM2.5、VOCs分别占89.0%、95.1%、97.2%。清单中388台锅炉333台未使用脱硫工艺,373台未使用脱硝工艺,且均未采用低氮燃烧器,244台未使用除尘设施,综上所述,现有工业锅炉60%以上未采用治理设施,若采取后处理措施,可有效的减少锅炉污染物的排放量。再加上从2020年4月1日开始,燃煤锅炉开始实行颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度满足10、35、50mg/m3的要求,则颗粒物、二氧化硫、氮氧化物会产生较大的减排空间。
5.4.2 工艺过程源
根据污染源排放清单,延安市2018年工艺过程VOC、PM10、PM2.5的排放量分别为48304.81t/a、33556.37t/a、10532.47t/a。
源清单中共计收集有效企业信息水泥企业3家(已停产),玻璃企业1家(已停产),焦化企业1家,石化企业3家,各类化工企业24家,医药制造企业2家,除电力热力行外,收集信息中停产及不涉气企业348家,工艺过程源计算纳入企业743家。
(1)PM10和PM2.5排放量最大的行业是煤炭开采和洗选业,贡献率分别为73.3%和46.7%,这些工业企业属于粉尘产生量的企业,露天开采等作业PM10和PM2.5排放量较大。其次是石油天然气开采、非金属矿物制品及水泥行业。针对煤炭开采行业,原煤及产品煤均采用筒仓或煤仓储存,原煤仓配置抑尘设施,输送过程采用全封闭式输煤栈桥,转载点全封闭并设喷雾洒水装置,设集尘罩和布袋除尘器,从而抑制煤炭开采与洗选过程中颗粒物的排放。非金属矿物制品业主要是物料输送储存过程中产生的颗粒物,可通过安装喷雾洒水装置,必要时安装布袋除尘。
(2)工艺过程源VOCs主要排放行业是石油和天然气开采业、石油化工、焦化等行业,其中石油和天然气开采业贡献率最大,为85.2%;依据源清单编制手册系数,原油生产VOCs排放因子较高,具有较高的不确定性,石油化工行业贡献率为8.4%。根据《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中指出开展煤化工行业泄漏检测与修复。推进石化、化工、工业涂装等重点行业挥发性有机物综合整治,严格按照生态环境部《挥发性有机物污染防治技术政策》《石化行业挥发性有机物综合整治方案》要求,在完成首轮泄漏检测与修复的基础上,定期开展复检复测,严控无组织排放;加强挥发性有机物监督性监测能力建设,重点企业安装在线监测系统,挥发性有机物排放重点工业园区建设挥发性有机物空气质量自动监测站。砖瓦、石灰等烧结窑炉应配套建设除尘脱硫设备,集气效率、除尘效率达到相应行业污染物排放标准。2020年延安市人民政府印发了《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》,方案中要求对石化、煤化工企业和大型储油场等行业进行泄漏检测与修复,2020年7月中旬起,按照《挥发性有机物无组织排放控制标准》(GB37822-2019),对涉VOCs无组织排放重点工业企业全面进行执法检查,对达不到排放标准的依法从严查处。
依据《工业企业挥发性有机物泄漏检测与修复技术指南》进行涉VOCs企业设备动静密封点的泄漏检测与修复,以及参考《石化行业VOCs污染源排查工作指南》对有机液体储存与调和、有机液体装卸挥发损失、废水集输、储存和处理处置过程逸散、冷却塔、循环水冷却系统释放、燃烧烟气排放、火炬排放、工艺有组织排放、工艺无组织排放、非正常工况(含开停工及检修)排放、采样过程排放、事故排放十二个源项进行排查,同时可根据生态环境部大气环境司编制的《焦化行业挥发性有机物综合治理实用手册》、《石化行业挥发性有机物治理实用手册》、《现代煤化工行业挥发性有机物治理实用手册》根据源排查结果从源头削减、过程控制、末端治理三个方面进行VOCs治理。
5.4.3 民用燃烧源
民用燃烧源调查了延安市13个县区的实际调查数据,共计民用锅炉2474台,其中燃煤锅炉1104台,燃油锅炉27台,燃气锅炉1342台,其他燃料锅炉1台。
根据源清单,2018年延安市城市居民家庭天然气共计消耗7334万立方米,液化石油气13吨;各县域城镇家庭天然气消耗5314.33万立方米,液化石油气消耗1639吨;全市餐饮服务点6500余个,农村常住居民36.17万户;型煤用量15万吨,原煤用量38.69万吨。
民用燃烧源主要为燃煤排放,数量众多、空间分散,是燃煤控制的重难点之一。通过开展民用洁净煤利用、分散采暖锅炉煤改气以及其他新型能源替代等工作;同时,严格控制煤炭消费总量,推进清洁取暖。发展可再生能源,切实达到煤炭消费总量削减目的。进一步加快农村“电代煤”升级改造,积极推进太阳能等其他清洁能源取暖方式,加强散煤流通和使用环节监管,巩固散煤清零治理成果,强化农村散煤治理。
民用燃烧源中主要为生活中炉灶燃煤过程中产生的污染物,民用燃烧源排放是固定燃烧源中主要污染源之一,主要原因是目前延安市农村很多地方仍主要采用散煤用于炊事。建议延安市禁止劣质煤在农村的销售和使用,鼓励民众使用清洁能源等措施来减少民用燃烧对大气的污染。清洁能源包括天然气、太阳能、电、可再生物质能源等。
根据陕西省统计局数据,2018年末陕西省天然气城镇气化率86%,其中市级城市约90%,县区级城市约62%,重点乡镇约为60%。相比而言,延安市气化率不高,截止2018年底,延安市13个县区县城通气率达到82%,乡镇平均气化率达40.01%,全市气化人口达到120万人,气化率达到55%。陕西省曾提出“气化陕西”战略,并且制定了对应的目标:到2020年,陕西省城镇燃气普及率达到 86.03%。
《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中提出:深入推进散煤治理和秸秆等生物质综合利用。积极推进农村居民、农业生产、商业活动燃煤(薪)的清洁能源替代,采取以电代煤、以气代煤,以及地热能、生物质能、风能和太阳能等清洁能源替代。各县区高污染燃料禁燃区以外的地区暂不具备清洁能源改造的,应使用“洁净煤+民用高效洁净煤炉具或兰炭+兰炭专用炉具”过渡。
《陕西省“十三五”节能减排综合工作方案》中提出,加强煤炭安全绿色开发和清洁高效利用,推广使用优质煤、兰炭等洁净型煤,推进煤改气、煤改电、煤改地热能,减少或替代燃煤使用。严格关中地区用煤标准,加强对煤炭生产、流通、使用等环节的监督。有序发展水电,加快风电开发,规模化发展光伏发电,增加清洁低碳电力供应。到2020年,煤炭占能源消费总量比重下降到70%左右,非化石能源占能源消费总量比重达到13%,天然气占一次能源消费总量的13%左右。
5.4.4 道路移动源
根据污染源排放清单,2018年延安市交通源对NOX和VOCs贡献较为明显,交通源产生的污染物主要来源于机动车排放,目前延安市的情况是机动车大大增加,对空气质量的影响日趋严重。其中PM10、PM2.5主要来源于载货重型和载货轻型,约占全市机动车排放总量的40.91%和29.56%;SO2主要来源于载客小型和载货重型,分别占排放总量的65.17%、15.53%;NOx主要来自载货重型和载货轻型,上述车型的排放量约占全市机动车排放总量的43.84%和30.06%;CO主要来自载客小型、载货轻型和载货重型,分别占排放总量的45.03%、15.44%和15.43%;VOCs主要组分是没有完全燃烧的碳氢化合物,主要来自载客小型、载货轻型和载货重型,分别占排放总量的48.44%、17.44%和11.01%。从上述分析可得,载客小型是SO2、CO和VOCs的主要贡献源,载货重型和载货轻型是PM10、PM2.5、NOx的主要贡献源。
污染物排放量和贡献率主要与机动车保有量、车重、货物重量、燃油类型和品质、行驶里程和排放标准密切相关,未来延安市机动车排放常规气态污染物减排控制中,应依据排放清单针对性加强对排放贡献较高的车型和燃料类型使用的监管,在NOx、PM10和PM2.5减排中加强载货重型、载货轻型汽车的污染物控制,对PM10和PM2.5减排还应关注对公交车的污染物控制;SO2、VOCs和CO的减排重点加强对载客小型汽车污染物的管制与防控。
《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中提出:推进高排放机动车污染治理。制定在用机动车淘汰更新激励政策,加快推进以国Ⅱ及以下汽油车和国Ⅲ及以下柴油车等为主的老旧高排放机动车更新工作。加强机动车污染排放防控体系建设,加快机动车遥感监测设施和超标排放执法取证能力、机动车污染排放执法防控监管及相关省、市平台建设、完善和升级等工作。通过采取重点区域和重点时段限行、禁行等手段,倒逼排放不达标等老旧高排放机动车加快淘汰更新。开展对公交车、出租车、长途客运车(含机场巴士)、货运车等高排放车辆集中停放地、维修地的监督抽测。加强对销售、维修市场的监管,严厉打击和查处销售排放不达标车辆和维修造假企业。加大货运、物流车辆污染治理力度,强化综合执法监管,建立“黑名单”制度,实施多部门联合惩戒。全力推进从事餐饮泔水清运、家装垃圾清运、餐饮供货、废品回收等的低速汽车(三轮汽车、低速货车)全面更新为达到排放标准要求的机动车。禁止轻型柴油载货车、农用三轮车等高污染车辆进入城区大气污染治理区。
推广新能源汽车。在城市公交、厂区通勤、出租等领域加快推广和普及新能源车。城市新增公交车和出租车全部使用新能源车。2020年底前,延安市区及各县区县城现有燃油公交车、出租车全部更新为新能源车辆。
加强在用机动车管理。全面落实机动车排放检测/维护(I/M)制度,在用机动车排放超过标准的,应当进行维修。强化在用车定期排放检验,推进环保定期检验与安全技术检验有效结合,对不达标车辆,公安机关交通管理部门不得核发安全技术检验合格标志,不得上路行驶。
推进机动车VOCs综合治理。实施更严格的新车排放标准,引入车载油气回收技术(ORVR),根据国家部署适时提前实施轻型汽油车第六阶段排放标准的方案和措施。强化在用车排放控制,严格执行机动车强制报废标准,淘汰到期的老旧轻型汽车和摩托车。强化车辆检测和维护制度,推行轻型汽油车燃油蒸发检测,确保在用车储油箱、油路、活性碳罐密闭。全面提升燃油品质,加快实施国Ⅵ汽油标准,显著降低烯烃、芳烃含量和夏季蒸汽压。严格监督管理,加大新车生产环保一致性、在用车环保符合性、在用车环保检验、油品质量等监管力度,实现全省机动车排放检验信息联网。加快推进机动车遥感监测建设和联网。
5.4.5 非道路移动源
根据污染源排放清单,2018年延安市非道路移动源中船舶、农用运输车、农业机械等非道路移动源虽然数量占比较低,但其NOx贡献率也达到26.53%。建议尽快开展非道路移动源排放调查,进一步掌握各类非道路移动源污染排放状况,建立大气污染控制管理台账,制订非道路移动源排放标准,推进安装大气污染物后处理装置,实施冒黑烟非道路机械综合整治。
2019年生态环境部办公厅发出关于征求《〈非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)(GB 20891-2014)修改单(征求意见稿)》意见的函,“自 2020 年 12 月 1 日起,凡不满足本标准第四阶段要求的非道路移动机械不得生产、进口、销售;不满足本标准第四阶段要求的非道路移动机械用柴油机不得生产、进口、销售和投入使用。”也就是说从2020年12月1日起,非道路移动机械国四排放标准将正式实施。
《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》中提出:开展非道路移动机械污染防治。严格市场准入,所有制造、进口和销售的非道路移动机械不得装用不符合《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》(GB20891-2014)第三阶段要求的柴油机。自2019年1月1日起,在延安市禁止使用不符合国Ⅲ标准要求的挖掘机、装载机、叉车、压路机、平地机、推土机等非道路移动机械。
同时《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》中也提出开展非道路移动机械污染防治。加快推进非道路移动机械编码登记工作,依法划定并公布禁止使用高排放非道路移动机械的区域,严查工程机械超标排放和冒黑烟现象,2020年7月份起,每月对全市在用非道路移动机械进行检查。
5.4.6 溶剂使用源
延安市溶剂使用源包括汽修企业、市政涂料、建筑涂料、农药使用、干洗店等排放源。
建筑涂料中共计使用涂料5.58万吨,其中水性涂料5.08万吨,VOCs排放量为3256.48吨,溶剂型涂料0.46万吨,VOCs排放量为2242.39吨,VOCs的贡献率为48.12%。
工业涂装中共涉及20家企业,其中石油钻采专用设备制造7家,溶剂使用量9.49吨,VOCs排放量为8.48吨;木质家具涂层6家,溶剂使用量为0.04吨,VOCs排放量为0.0256吨;集装箱制造2家,溶剂使用量为0.59吨,VOCs排放量为0.3948吨;设备制造图层2家,铸造机械 制造2家,溶剂使用量为0.70吨,VOCs排放量为0.28吨;塑料丝、绳及编织品制造1家,溶剂使用量为600千克,VOCs排放量为0.018吨。综上所述,工业涂装VOCs排放量共计为9.5吨,VOCs的贡献率为0.05%。
延安市共有157家汽修企业,溶剂使用主要是汽车修补用漆,溶剂使用量为366.51吨,VOCs排放量为263.88吨,VOCs的贡献率为1.52%。
2018年延安市13个区县农药使用量共计868.72吨,VOCs排放量为392.5吨,VOCs的贡献率为2.26%。
其他溶剂使用(排放量为8328.29吨/年)包含点源和面源:点源主要是干洗店,VOCs排放量为81.55吨/年;面源,VOCs排放量为8246.74吨/年,主要是13个区县洗衣液、烹饪、家庭溶剂使用过程中排放的,其中VOCs的排放量根据人口数量计算。目前来看,其他溶剂使用减排潜力较小。
综合分析,根据污染物排放清单,2018年延安市溶剂使用源VOCs排放量为17326.75吨。表面涂层的排放贡献最大,VOCs的贡献率为49.67%;其次是其他溶剂使用源,VOCs的贡献率为48.07%。综上所述,表面涂层中具有削减潜力的为建筑涂料。由于建筑墙体必须在开放空间中涂装,所以建筑涂料涂装中产生的VOCs基本属于无组织排放,且排放源分散,污染控制难,环境监管难度大。目前延安市建筑涂料使用过程中的VOCs排放无末端治理措施。而采用源头控制措施,直接控制产品中VOCs含量,采用低VOCs或无VOCs的环境友好型涂料(高固分涂料、水性涂料、粉末涂料等)替代溶剂型涂料,或者调整乳胶漆配方降低VOCs含量,形成建筑涂料涂装行业从用途管控、配方设计、使用监管等VOCs减排一体化战略,才能降低建筑涂料涂装行业VOCs排放。
溶剂型涂料中30-50%的成分为有机溶剂,在涂装过程中基本都挥发到大气中,成膜物质仅剩50-70%;水性涂料VOCs比溶剂型涂料少很多,乳胶漆配方中VOCs主要来源于乳液、溶剂、助剂、色浆等,其中最主要的来源是成膜助剂和防冻剂如二醇类溶剂。
水性涂料的排放系数为120g/kg涂料,而溶剂型涂料的排放系数为360g/kg涂料或450g/kg涂料,是水性涂料的3-4倍,因此大力推广水性涂料、低(无)VOCs涂料的使用是降低建筑涂料VOCs排放的有效途径。
5.4.7 农业源
延安市农业源包括畜禽养殖业、氮肥施用、人体粪便、固氮植物和土壤本地等农业排放源。通过估算,2018年延安市农业源NH3的排放量为30693吨。氮肥施用的排放贡献最大,NH3贡献率为78.51%;其次是畜禽养殖,NH3贡献率为16.63%。
《延安市2020年农业生态环境保护工作实施方案》的主要目标中提出:畜牧业污染防治目标。持续推进粪污资源化利用,到2020年底,全市畜禽粪污综合利用率达到80%以上,规模化养殖场粪污处理设施装备配套率达到95%以上。
种植业污染防治目标。持续开展化肥农药减量行动、秸秆综合利用、农膜回收利用试点示范等,到2020年底,全市主要农作物化肥、农药利用率均达到40%以上,测土配方施肥技术覆盖率达到90%以上,主要农作物绿色防控覆盖率达到30%以上、主要农作物病虫害专业化统防统治覆盖率达到40%以上;秸秆综合利用率达到90%以上;农膜回收率达到80%以上。
重点工作有:(1)强化畜禽粪污治理。争取非畜牧大县畜禽粪污资源化利用整县推进和健康养殖项目,以生猪、羊子为重点,组织开展部级畜禽养殖标准化示范创建工作,促进规模养殖场粪污资源化利用设施设备改造提升。鼓励社会资本在养殖集中区建设畜禽养殖废弃物集中处理中心,推进畜禽养殖废弃物资源化利用定点定量对接,提高区域畜禽粪污综合利用水平。严格饲料、兽药等投入品的使用和监管,严厉打击违规生产使用添加物等行为。加强畜禽粪污资源化利用技术培训,推广绿色、高效、经济技术模式。(2)持续推进化肥减量增效。充分利用网络、电视、广播、报纸等媒体,加大科学施肥技术培训和宣传力度,提高农民科学施肥水平。通过果菜茶有机肥替代化肥项目示范带动,大力推广“果-沼-畜”生态循环、沼肥应用、果园种草、绿肥翻压和水肥一体化精准施肥等技术模式,减少化肥使用量。做好测土配方施肥技术指导工作,鼓励农民大力使用有机肥,引导肥料企业、农业龙头企业、合作社等新型经营主体积极参与化肥减量增效工作,开展站企合作,实行订单式生产,扩大有机肥、配方肥使用比例,实现化肥减量增效。
5.4.8 扬尘源
延安市扬尘源包括道路扬尘、施工扬尘、工业堆场、土壤扬尘等扬尘排放源。根据源清单,2018年延安市扬尘源颗粒物排放分别为PM10:93057.30吨,PM2.5:19488.20吨。土壤扬尘的排放贡献最大,PM10 和PM2.5的贡献率分别为58.92%和47.55%。其次是道路扬尘,PM10贡献率为30.04%,PM2.5贡献率为41.17%。
根据扬尘排放源对延安市颗粒物排放总量的贡献情况,可以看出土壤扬尘贡献率极高,结合延安市地区自然环境行业特征,同时部分企业依山掘土,采矿等工业开采活动剧烈,破坏山地植被环境,秋冬季裸露耕地面积较大,因此风蚀现象较为严重,从而导致土壤扬尘占比较大。
扬尘源是延安市PM10和PM2.5的主要排放源,加强扬尘源控制,是降低延安市扬尘污染的重要方向。
深化建筑施工整治。对全市房屋及基础设施施工、公路、城市道路、物料堆场、城乡裸露地面等扬尘排放源开展全面排查,实施管理,对未按要求落实抑尘措施的建立问题清单、责任清单和整改台账,限期整改到位。将城乡结合部、县城周边作为扬尘整治重点,提高治理标准,加大裸露地面整治力度,加大县城周边垃圾清运力度,大幅降低扬尘污染。暂时不能开工的建设用地,应当对裸露地面进行遮盖;超过三个月的,应当采取绿化、铺装等防尘措施。加强公路、水利等线性工程扬尘治理。加强破损路面修复,加快国、省道等两侧停车场地硬化。在建公路和城乡道路施工、水利工程施工现场严格落实相关规范要求,合理规划施工区域,实施分段施工。
加强企业堆场管理,在确保安全的前提下,粉状物料入棚入仓储存,根据物料性质、粒径等选择抑尘网苫盖.
加强土壤扬尘治理。恢复植被,减少土壤破碎;布置草方沙障,减少土壤风蚀。
加强道路扬尘治理。建议加强道路的保洁工作,改善城市道路保洁方式,全面推行城市道路机械化清扫、提高道路清扫保洁精细化作业水平。增加城市道路冲洗保洁频次,实施降尘作业,加大雨后路面冲洗力度,保证雨水口畅通,切实降低道路积尘负荷。
《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》中提出,加大建筑工地扬尘治理。2020年7月底前建立在建施工工地管理清单,严格按照建筑工地“六个百分之百”要求完成扬尘整治,加快施工场地视频监控设施安装,实现与建设主管部门联网;推进渣土车整治。建立渣土运输企业管理机制,对渣土车进行密闭化改造和全时段监管,每月开展一次渣土车专项整治,对密闭不严、沿途撒漏、带泥上路、非法倾倒等行为进行严厉打击;强化道路扬尘治理。严格道路保洁作业标准,实行“五位一体”保洁模式,加强对城乡结合部、城中村、背街小巷等重点部位的环境整治,各县(市、区)建成区主要车行道路机械清扫率达到90%以上;开展露天矿山与石料厂整治。强化对露天矿山、渣堆、料堆、灰堆及裸露土地降尘抑尘措施落实情况的监督检查。加强工矿企业周边裸露砂堆、煤堆、渣堆、土堆、垃圾堆等各类不规范堆场清理力度。
5.4.9 生物质燃烧源
延安市生物质燃烧源主要包括秸秆露天焚烧,2018年生物质燃烧(主要为生物质开放燃烧)排放量分别为:CO:2693.86吨,NOx:214.58吨,SO2:23.29吨,NH3:33.54吨,VOCs:517.75吨,PM2.5:580.69吨,PM10:592.58吨。
生物质燃烧源主要是秸秆燃烧,大约有5.05吨的燃料(秸秆),其中以玉米秆为主,有明显的季节性,在收获季节秸秆资源量大,故相应的秸秆露天焚烧比重也大,而在非收获季节,秸秆露天焚烧比重较小。可通过推进秸秆肥料化、饲料化、能源化、基料化、原料化,秸秆综合利用率。在夏收、秋收等敏感时段,适当扩大针对国省干道、铁路沿线、城镇周边、农产品生产区及其他敏感区域秸秆治理范围。采取强化秸秆返田,推进秸秆资源化等措施,有效抑制生物质燃烧源污染物的排放。
《延安市2020年农业生态环境保护工作实施方案》主要目标中提出,推进秸秆综合利用。坚持因地制宜、农用优先、政府引导、市场运作,以肥料化、饲料化、基料化利用为主攻方向,南部县区以机械化秸秆还田还园、北部县区以秸秆饲草收贮、加工为主要技术措施,全面推进秸秆综合利用。加大秸秆综合利用机械装备力度,抓好黄龙县秸秆综合利用整县推进项目建设,培育壮大秸秆产业化利用市场主体,集成推广一批秸秆收、储、运、用典型模式,建立秸秆综合利用长效机制。2020年全市秸秆机械化综合利用率达到72%以上。高速公路沿线、城镇周边等重点区域达到98%以上。继续开展农作物秸秆资源化利用调查,加强秸秆资源台账建设,完成年度秸秆资源台账填报,摸清资源底数,掌握利用情况,搭建国家、省、市、县四级秸秆资源数据共享平台。
5.4.10 储存运输源
延安2018年储存运输源共排放VOCs为2894.73吨。油气储存排放量最大,贡献率为79.18%;其次是加油站,贡献率为15.51%;油品运输排放量最小。根据源清单,延安市共有80家油气储存企业,油品储存约2027.67万吨,其中原油储存12家,均未安装油气回收装置;柴油储存14家,仅有1家安装油气回收装置;汽油储存12家,仅有1家安装油气回收装置;煤焦油、甲醇等其他物质储存42家,均未安装油气回收装置。据统计,延安市共13家油气储存大于5000吨的企业,仅有2家安装油气回收装置,若剩余11家安装油气回收装置,可有效的削减VOCs的排放。
表5.4-2 延安市5000吨以上油气储存企业
序号 | 企业名称 | 销售/储存油品量(t) | 销售/储存油品类型 | 是否安装油气回收 |
1 | 陕西延长石油(集团)管道运输第四分公司洛川输油末站 | 4800000 | 原油储存 | 否 |
2 | 长庆油田分公司第一输油处洛川输油站 | 300000 | 原油储存 | 否 |
3 | 长庆油田分公司第二输油处铁西首站 | 600000 | 原油储存 | 否 |
4 | 延长石油(集团)有限责任公司管道运输第四分公司吴起输油首站 | 2313349 | 原油储存 | 否 |
5 | 延长石油管道运输公司第四分公司甘泉输油站 | 5600000 | 原油储存 | 否 |
6 | 陕西延长石油(集团)有限责任公司管道运输第二分公司 | 3116112 | 原油储存 | 否 |
7 | 陕西延长石油(集团)有限责任公司管道运输第二分公司(余家坪输油站) | 82807 | 原油储存 | 否 |
8 | 陕西延长石油(集团)有限责任公司管道运输第二分公司(中山川输油站) | 178528 | 原油储存 | 否 |
9 | 陕西延长石油(集团)有限责任公司管道运输第三分公司 | 1400000 | 原油储存 | 否 |
10 | 长庆油田分公司第一输油处杨山输油站 | 600000 | 原油储存 | 否 |
11 | 陕西延长石油(集团)有限责任公司管道运输第四分公司下寺湾输油站 | 100000 | 原油储存 | 否 |
加强汽油储运销油气排放控制。减少油品周转次数。严格按照排放标准要求,加快完成加油站、储油库、油罐车油气回收治理工作,重点地区全面推进行政区域内所有加油站油气回收治理。建设油气回收自动监测系统平台,储油库和年销售汽油量大于5000 吨的加油站加快安装油气回收自动监测设备。制定加油站、储油库油气回收自动监测系统技术规范,企业要加强对油气回收系统外观检测和仪器检测,确保油气回收系统正常运转。
2019年6月26日生态环境部发布的《重点行业挥发性有机物综合治理方案》中指出:加大汽油(含乙醇汽油)、石脑油、煤油(含航空煤油)以及原油等VOCs排放控制,重点推进加油站、油罐车、储油库油气回收治理。重点区域还应推进油船油气回收治理工作。
深化加油站油气回收工作。O3污染较重的地区,行政区域内大力推进加油站储油、加油油气回收治理工作。埋地油罐全面采用电子液位仪进行汽油密闭测量。规范油气回收设施运行,自行或聘请第三方加强加油枪气液比、系统密闭性及管线液阻等检查,提高检测频次,重点区域原则上每半年开展一次,确保油气回收系统正常运行。重点区域加快推进年销售汽油量大于5000吨的加油站安装油气回收自动监控设备,并与生态环境部门联网,2020年年底前基本完成。
推进储油库油气回收治理。汽油、航空煤油、原油以及真实蒸气压小于76.6 kPa的石脑油应采用浮顶罐储存,其中,油品容积小于等于100立方米的,可采用卧式储罐。真实蒸气压大于等于76.6 kPa的石脑油应采用低压罐、压力罐或其他等效措施储存。加快推进油品收发过程排放的油气收集处理。加强储油库发油油气回收系统接口泄漏检测,提高检测频次,减少油气泄漏,确保油品装卸过程油气回收处理装置正常运行。加强油罐车油气回收系统密闭性和油气回收气动阀门密闭性检测,每年至少开展一次。推动储油库安装油气回收自动监控设施。
5.4.11 其他排放源
延安市其他排放源(餐饮源)主要以点源形式统计,主要为餐饮企业。源清单中统计了7017家餐饮企业数据,餐饮源排放污染物主要是PM10、PM2.5和VOCs,排放量分别为199.99吨,160.00吨,140.00吨。
建议应加强餐饮企业污染物排放监管,对中心城区建成区和县城建成区大中型餐饮单位(大型指6个灶头以上,中型指3-6个灶头)严格排放标准,建议参照《北京市餐饮业大气污染物排放标准》,油烟最高允许排放浓度1.0mg/m3,颗粒物最高允许排放浓度5.0mg/m3,非甲烷总烃最高允许排放浓度10.0mg/m3。
2018年4月27日,陕西省人民政府发布了《关于印发〈铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)〉的通知》(陕政发〔2018〕16号)。方案中提到应大力提升固定源监管水平,加强挥发性有机物污染防控。排放油烟的饮食业单位全部安装油烟净化装置并实现达标排放,凡达不到《饮食业油烟排放标准(GB18483-2001)》排放限值的,一律停业整改。全面规范治理露天烧烤污染,严防有烟烧烤“死灰复燃”。
《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》中也提出加强餐饮行业污染治理。推进城区餐饮服务经营场所油烟净化设施的安装使用,确保达标排放。划定露天烧烤指定区域,规范污染治理,7月底前治理区内涉油烟排放经营户全部进店经营。
5.5 各区县减排压力及减排潜力分析
2020年延安市第一产业增加值190.41亿元,增长4.2%;第二产业增加值885.72亿元,下降3.1%;第三产业增加值525.35亿元,增长1.4%。非公有制经济实现增加值463.96亿元,占生产总值比重为29.0%。生产总值中,第一、第二和第三产业增加值占比分别为11.9%、55.3%和32.8%。三次产业结构由“十二五”末的10.1:61.4:28.5调整为2020年的11.9:55.3:32.8。以苹果、畜牧业、设施农业为主、特色产业多元化发展的“3+X”现代农业产业体系初步形成,现代能源体系基本完备,延安综合能源基地基本建成。
由前章5.1.1可知延安市近年经济增速放缓,究其原因与县域发展不均衡、产业结构不合理、竞争力弱等原因有关。其中洛川县、志丹县、吴起县以及黄陵县GDP增速波动相对明显,三次产业结构不合理,产业结构较为单一,主要依赖工业。随着经济发展,伴随着污染物排放的增多,同时受外部扬沙、浮尘漂移、以及关中地区污染传输影响,全市主要大气污染物年均值达标但日均值波动较大,受沙尘天气影响较为严重,吴起、子长等县(市、区)仍有以PM10为首要污染物的重污染天气出现,总体上全市优良天数进一步提升面临瓶颈。与此同时,人民群众对重污染天气等环境污染、突发环境事件的敏感度越来越高,对巩固污染防治攻坚战成果、保持优良生态环境的期待进一步增强,致使生态环境高水平保护面临更多压力。
图5.5-1 延安市各县(市、区)2020年GDP增速及三次产业结构占比
宝塔区:根据污染源排放清单可知,相较于其他县区,宝塔区各污染物排放量名列前茅。城区复合型污染特征逐渐凸显,辖区燃煤锅炉基数较大,机动车保有量日益增多、煤炭消耗总量基数较大、挥发性气体污染环境等问题日益突出。针对以上问题,需持续深入实施“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”等六大措施,严格实施排污许可制度,落实企事业单位污染物排放总量控制要求;实行主要污染物排放等量或减量置换,在继续实施二氧化硫、氮氧化物总量控制的基础上,实施重点行业挥发性有机物总量控制;强化挥发性有机物与氮氧化物的协同减排,大力实施表面涂装、包装印刷、化工等重点行业挥发性有机物控制。
安塞区:根据安塞区环境质量公报可知,近年来安塞区空气质量持续好转,已达到国家二级标准要求。建议禁止各类污染物不经处理或处理不达标排入禁止开发区域;严禁与区内产业配套不符的项目引入,严控“两高”类项目的盲目发展。
子长市:子长市经济发展中煤炭石油等重化工产业占比过重,随着车村煤矿、羊马河煤矿等煤化工项目的实施运营,企业能耗数量将大幅度增加,万元GDP能耗比例将会上升,二氧化硫排放量也会随之增大。综合考虑,子长市应以PM10、PM2.5、O3等空气主要污染源防治为重点,深入实施煤炭消费管控,积极推进农村居民、农业生产、商业活动燃煤的清洁能源替代,加大低硫、低灰优质洁净煤的推广使用和监管力度,不断优化市域煤炭产品结构;强化高耗能行业能耗管控,推进节能技术改造,推进资源综合循环利用;严格管控各类扬尘污染,深入推行建筑施工“六个百分之百”管理,持续推进建筑施工扬尘在线监测及视频监控精细化管理模式;持续推进工业污染全面达标排放,立足全市煤炭开采、火力发电、天然气净化、煤化工、建材等重点工业基础,继续开展工业窑炉治理专项行动,推动工业窑炉结构升级和污染减排;深化VOCs综合整治,按照重点排污单位名录管理规定要求建立VOCs排污单位名录库,持续推进石化、化工等重点行业VOCs污染整治,全面加强含VOCs物料存储、转移和输送、设备与管线组件泄露、敞开液面逸散以及工艺过程等五类排放源VOCs管控。
延长县:根据延长县2016-2020年环境空气质量公报可知,延长县首要污染物为PM10。扬尘源是PM10的主要排放源,加强扬尘源控制,是降低延长县扬尘污染的重要方向。建议深化建筑施工整治,将城乡结合部、县城周边作为扬尘整治重点,提高治理标准,加大裸露地面整治力度,加大县城周边垃圾清运力度,大幅降低扬尘污染,加强公路、水利等线性工程扬尘治理。加强企业堆场管理,在确保安全的前提下,粉状物料入棚入仓储存,根据物料性质、粒径等选择抑尘网苫盖;加强土壤扬尘治理,恢复植被,减少土壤破碎;布置草方沙障,减少土壤风蚀;加强道路扬尘治理,建议增加城市道路冲洗保洁频次,实施降尘作业,加大雨后路面冲洗力度,保证雨水口畅通,切实降低道路积尘负荷。
延川县:根据2016-2020年环境质量公报,延川县自2019年各污染物均已达到国家二级标准。结合环境质量和污染源排放清单,延川县应以PM10、PM2.5等空气主要污染源防治为重点。建议加快城市供热、供气能力建设,在城市建成区禁止直接燃用原煤;按照生态要求进行城市的绿化、美化、硬化,加强建筑施工及道路运输环境管理,有效控制城市扬尘;大力发展公共交通,鼓励开发和使用清洁燃料车辆。
志丹县:志丹县产业结构较为单一,主要依赖工业,随着志丹县经济增速的换档,污染减排存在很大压力,加之志丹县位于黄土塬上,扬尘污染影响严重,提升空气质量的难度进一步加大。建议强化城市空气质量达标管理,多渠道协同控制主要污染物,实现二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物的共同减排。建议优化能源消费结构,大力推广清洁能源;加大锅炉煤改气力度,全面完成县域锅炉煤改气任务;优化环保指定煤种,确定以低硫低灰分煤种的煤炭供应机制;加大长庆油田和延长油田锅炉污染的治理力度,积极引用新型节能型低氮燃烧器,探索长庆油田和延长油田伴生气高效回收利用技术;按照“车、油、路”统筹的思路,从新车环境准入、黄标车及老旧车辆加速淘汰、在用车环保管理、车用燃料改善等方面加强对机动车污染的综合防治和全过程控制。全面实施第五阶段机动车污染物排放标准,对尾气超标排放、达到报废期限的车辆进行强制报废;严格管控城市建筑施工、渣土清运、道路清扫产生的扬尘,加强重点企业原料堆场扬尘治理。
吴起县:根据污染源排放清单,吴起县PM10、VOCs排放量相比较大,建议严格管控各类扬尘污染严格施工扬尘监管,强化道路扬尘污染治理,严格专业运输企业及车辆资质准入,积极推进老旧渣土车更新换代,严格落实“凭证通行、密闭运输、按规行驶”制度和进出工地冲洗措施,推动实施“阳光运输”,减少夜间运输数量,严格道路保洁作业标准,不断扩大机械化清扫范围;加强物料堆场扬尘管理,确保各类煤堆、灰堆、料堆、渣土堆等必须采取遮盖等有效抑尘措施,灰堆、渣土堆等要及时清运。深化 VOCs 综合整治,按重点排污单位名录管理规定要求建立 VOCs 排污单位名录库,持续开展重点行业 VOCs 污染整治。
甘泉县:根据环境质量公报,甘泉县2016-2020年各污染物持续稳定达标,但随着经济的发展,甘泉县资源、能源供需矛盾仍存在,引起二氧化硫和氮氧化物新增排放量加大,环境压力增大。随着能源结构的低碳化、绿色化发展趋势,污染物排放强度将进一步降低,仍将给污染减排带来较大压力。建议调整能源消费结构,加大对燃煤的监管,控制煤炭消费总量,大力推广低硫燃料和清洁能源,推广使用电、天然气、液化气和精洗煤、清洁煤、无烟煤、型煤;加强大气污染物控制,实施更为严格的环境准入制度,城区及周边不再审批新建有燃煤设施的工业项目;全县范围内禁止审批高耗能高污染项目,新上项目必须落实“三同时”制度,污染物排放控制在国家标准允许范围内;实施城市集中供热热力公司高标准脱硫、脱硝、除尘设施,设置封闭式储煤仓、实现封闭式储存、拉运灰渣。深化面源污染治理,加强城区施工扬尘监管;加强道路扬尘治理,对城区、园区道路做到保洁保湿,增设专用道路清扫车辆,扩大城市道路机械清扫面积至整个建成区。
富县:作为延安市综合能源化工示范基地,陕北生态绿肺,富县自2019年以来,环境空气质量稳步提升,随着经济的发展,生活源成为NOx和挥发性有机物(VOCs)的主要贡献源,尤其是以民用小客车为主的移动源在污染物贡献比例上较高。污染物持续减排的可控面逐步缩窄,环境空气质量的改善更加依赖于对污染物协同控制和污染源的精准施策。建议:加快气化富县,加快天然气管道项目建设以及集中供热管道建设,新增天然气优先保障居民生活或用于替代燃煤锅炉、窑炉鼓励发展天然气分布式能源高效利用项目;优化布设公交线网,加强步行、自行车交通系统建设,提高公共交通、步行、自行车出行比例,合理控制机动车保有量;加大机动车尾气治理力度,加快淘汰污染严重的落后车辆和老旧车辆,全面实现车用汽油无铅化,积极推广使用乙醇汽油和天然气等清洁能源。
洛川县:根据污染源排放清单,洛川县NOx 排放量相比较大,随着全县经济增速的换档,污染减排仍然存在很大压力,污染物新增量涨幅进入收窄期,加之洛川县位于黄土塬上,扬尘污染影响严重,提升空气质量的难度进一步加大。建议:优化能源消费结构,大力推广清洁能源;加大锅炉煤改气力度,全面完成县域锅炉煤改气任务;优化环保指定煤种,确定以低硫低灰分煤种的煤炭供应机制;加大炼油厂和石化厂锅炉污染的治理力度;严格管控城市建筑施工、渣土清运、道路清扫产生的扬尘,加强重点企业原料堆场扬尘治理;在城区及各重点乡镇划定禁煤区、限煤区、高污染燃料禁燃区。除集中供热设施以外,实行全面禁煤措施。
宜川县:宜川县PM10、PM2.5等空气主要污染物浓度持续下降,空气质量保持稳中向好的态势,2019年各污染物均达到国家二级标准,但由于全县正处在工业化和城镇化的快速发展阶段,城镇机动车辆大幅增加、工业生产和社会各项建设快速推进,县域大气污染呈现出复合型的特征,各项污染物排放仍在不断增加。建议全面优化能源消费结构、加大全县煤炭消费管控力度,积极推进城镇商业活动、农村居民生活、农业生产等燃煤的清洁化替代,大力推广使用清洁煤,积极推进煤炭开发利用向多元化、洁净化发展;持续深化机动车污染防治,坚决淘汰高排放机动车,加强县域油品质量和在用机动车的监管,禁止超标车辆上路行驶;大力推进扬尘污染治理,强化建筑施工“六个百分之百”管理,建立施工工地动态管理清单,持续推进建筑施工扬尘在线监测及视频监控精细化管理模式。
黄龙县:黄龙县作为国家生态文明建设示范县,自2016年以来环境空气质量持续改善,稳定达标,2020年PM2.5已达到国家一级标准。但随着城市经济的发展,机动车保有量的增加,臭氧成为空气主要污染源防治的重点。建议按照“车、油、路”统筹的思路,从新车环境准入、黄标车及老旧车辆加速淘汰、在用车环保管理、车用燃料改善等方面加强对机动车污染的综合防治和全过程控制,全面实施第五阶段机动车污染物排放标准,对尾气超标排放、达到报废期限的车辆进行强制报废。
黄陵县:根据污染源排放清单,黄陵县SO2、NOx、PM2.5、PM10的排放量在13个区县中相比较大,需持续深入实施“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”等六大措施。建议持续推进工业污染源减排,加快能源企业推行清洁技术和工艺改造;加快煤改气、煤改电步伐,加快集中供热燃煤锅炉拆改进度,抓好集中式供热燃气锅炉低氮改造;严格限制高耗能、高污染的产业入驻,推广清洁能源使用,降低煤炭和石油在能源消费结构中的比重。
5.6 达标战略
5.6.1 大气污染防治成效
2018年延安市市以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面落实党的十九大和十九届二中、三中全会精神,深入贯彻习近平生态文明思想和全国生态环境保护大会精神,按照中省决策部署,碧水、蓝天、青山、净土保卫战全面展开,污染防治攻坚战取得重大进展,生态环境状况明显好转。全市大气环境质量进一步改善,生态系统格局整体稳定,核与辐射安全水平巩固提升,环境风险态势保持稳定。总的来看,我市生态环境质量持续改善,出现稳中向好趋势。
2018年延安市全市城区空气质量优良天数达到315天,同比增加2天,城区空气综合质量指数为5.62,较2017年同期6.06下降7.3%,空气质量有所改善。六项监测指标浓度与去年同期对比来看,PM10浓度上升2.1%、PM2.5下降11. 6%、二氧化硫下降18.8%、二氧化氮下降9.6%、一氧化碳(第95百分位浓度)下降13.3%、臭氧(第90百分位浓度)下降1.4%。近年来,延安市坚决贯彻党中央和省委决策部署,认真组织实施蓝天保卫战,狠抓“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”各项措施落实,联防联控,齐抓共管,努力改善空气环境质量。大气污染治理工作成效明显,空气质量目前已经成为群众和社会舆论最为关注的话题,在全国大范围雾霾天气影响下,延安市又处于“三山夹两河”的沟道地形,提升空气质量的难度日益增大,大气污染治理工作已进入了负重前行的艰难时期。为破解难题,延安市多方举措、合理谋划,完成了年度蓝天数,“圣地蓝”一词被写入市五次党代会工作报告,成为延安一张靓丽的名片。
2018年延安市全面推进蓝天保卫战。坚持“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”六措并举,不断加强治污降霾工作。坚持指定优质煤种作为煤源,划定城市禁煤区、限煤区及高污染燃料禁燃区,完成了235台燃煤锅炉改造,南区集中供热工程投入使用。截至2018年底,大唐延安热电厂实现对市区1200万平方米集中供热;虎头园、市场沟、红化、红化三期、杨家岭锅炉房完成并网工作;燕翔园等五个小区完成锅炉煤改气。实现城区内所有工地扬尘治理“六个100%”。
开展油气管道隐患排查,健全应急防控体系。一是下发了《关于开展油气管道环境隐患排查工作的通知》,在全市开展油气管道环境隐患专项排查工作。二是组织开展了油、煤、气生产环境安全大检查,要求各县区政府、环保、安监等部门完成辅区内所有油气管线生产、环境安全隐患排查,建立清单和台帐,指导企业制定整改措施,并对重大安全隐患实行挂牌督办。三是建立了油气管道保护联席会议制度和应急抢险市县联动、物资联动联控、环境污染预警机制。成立突发环境事故应急机构,专职负责全市环境应急工作。四是开展流域应急拦污设施建设。要求各油气开发企业在石油生产区和管线密集区的沟道、大小河流上建设各类预防性拦污坝,实行层层防控。全市共建成各类拦截坝1000多座,在延河、洛河等主要河流建成60多座较大的应急拦污设施,市辅区内原油、天然气和成品油输送管道横贯纵穿全市12个县区,长达3万多公里,其中主管线10054公里。
市区公共服务用车使用清洁燃料、纯电动、气电混合车辆比例逐年提高。全面实施机动车环保检测,限行和淘汰高排放老旧车辆;加大交通拥堵整治力度,提高道路通行效能,减少机动车尾气排放。五是加大挥发性有机物污染治理力度。对机关单位食堂、大中小型餐饮营业场所进行台账式管理,督促安装油烟净化设施,实现达标排放。严格管控露天烧烤、占道餐饮等违法经营活动,努力做到“烧烤进院、炉子进店、油烟进管”。规范管理汽车4S店、表面涂装、包装印刷等行业挥发性有机物排放,责令安装废气处理装置设备,全力堵住源头污染。
5.6.2 大气污染防治形势
“十三五”时期经济发展进入新常态,环境压力进入调整期,产业转型和经济增速换挡,为环境治理消纳存量提供了一个难得的机遇期。客观上,新常态下资源环境要素投入呈现下降趋势,能源结构、产业结构、消费结构优化升级,包括环保领域在内的各领域技术创新以及战略新兴产业发展将成为新的增长动力,环境保护“少欠新账、多还旧账”成为可能;主观上,环境保护对地方政府经济决策、对企业等市场主体生产经营活动的约束与激励作用日渐凸显,环保政策与其他领域政策的协调性增强,公众的环境意识提升,环境保护多元共治的局面将加速形成;总体上,新修订的《环境保护法》、“气十条”、“水十条”和“土十条”等法律法规的实施及其地方配套方案的颁布,以及《陕西省蓝天保卫战2020年工作方案》、《陕西省铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》以及延安市交通运输局印发的《关于2020年碧水、蓝天、青山、净土保卫战的实施方案的通知》等,为延安市环境保护提供了制度保障,为延安市整体环境质量的改善打下了坚实的基础。
《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》中提出坚持全民共治、源头防治,增强全社会生态环保意识,持续打好蓝天、碧水、净土“三大保卫战”,强化环境污染综合治理,不断提升环境质量,提高人居环境水平。十四五期间要深入推进“减煤、控车、抑尘、治源、禁燃、增绿”六项举措,让“圣地蓝”成为延安的一张靓丽名片。推进能源结构调整,支持开展绿色清洁能源示范县建设,扩大可再生能源的市场规模,使可再生能源在能源结构中的占比达到20%。全面实施第六阶段机动车污染物排放标准,加大国三柴油货车和工程机械淘汰力度。强化施工扬尘管控。在传统能源企业、重点行业推行清洁技术或工艺改造。建立大气污染监测预警机制,加强市域大气污染治理联防联控,加快煤改电、煤改气步伐,持续推进工业污染源减排,推动冬季清洁取暖改造,全面控制二氧化硫排放量。全市PM2.5持续下降,城区空气质量优良天数保持在335天以上。
习近平总书记在气候雄心峰会上的重要讲话中强调,中国为达成应对气候变化《巴黎协定》作出重要贡献,也是落实《巴黎协定》的积极践行着,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,力争2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。延安常委会会议提出要坚持走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路,落实国家能耗“双控”要求,积极布局清洁项目、高效能项目,倡导绿色生活方式,持续调整优化产业结构、能源结构,为如期实现碳达峰、碳中和目标作出延安贡献。
延安市目前存在的问题主要有:
大气污染防治形势不容乐观。一是复合型污染加剧。延安市空气质量首要污染物为可吸入颗粒物(PM10))、臭氧、细颗粒物(PM2.5)、二氧化硫和二氧化氮,大气污染由单一的煤烟污染转变为煤烟、汽车尾气、臭氧、挥发性有机物等复合型污染,灰霾和臭氧污染直接危害人体健康,造成大气能见度下降,治理难度增大。二是机动车尾气污染突出。汽车排放的污染物主要集中在城市道路两侧和交通密集区域,与人群距离近,严重危害群众身体健康。目前,延安中心城区汽车保有量约16万多辆,汽车尾气排放成为城市空气污染的重要来源,特别是早晚高峰期交通拥堵,导致空气质量指数(AQI)急剧升高。
生态文明制度体系亟待完善。生态环境保护体系和能源体系需加快完善,污染防治区域联动机制尚需健全,生态文明建设目标评价考核制度、生态环境监测和评价制度、生态环境公益诉讼制度、生态补偿和生态环境损害赔偿制度、生态环境损害责任终身追究制落实任重道远。
重点领域大气污染防治措施落实不到位。工业污染监控力度不够,石化、煤炭等企业除尘、脱硫、脱硝、脱氮等装置配套建设不到位,清洁生产工艺推广应用不够。扬尘污染防治监督管理不严,建设、拆迁工地和各类堆料场覆盖、降尘不到位,进出场车辆冲洗措施落实差,渣土车、商砼车道路抛洒严重。餐饮门店、摊位油烟污染治理任务艰巨。冬季居民取暖清洁用煤供给不足,引火煤足额调运困难,压火煤产能小;老城区山体沟道、城乡结合部燃杂燃非顽症治理措施落实不够、治理办法不精细,特别在冬季空气刺鼻、气味难闻,群众反响强烈。城市街道湿法保洁面积覆盖小,清扫扬尘加剧了空气污染。
环境保护智能化建设步伐有待加快。全市“智慧环保”综合监控指挥平台于2019年8月正式启动建设,利用两年多的时间,已构建起“一个体系、七个平台”的天地一体化生态环境保护信息化管理系统。目前延安市“智慧环保平台”已建成投运,但下辖各区县(市)“智慧平台”尚未完全建成,与延安市尚未搭起平台联动,智能化建设进程需进一步提升。部分区县大气污染监测点位少,检测设备短缺,不能精准分析对市域内PM10、PM2.5、VOCs产生成因,治理措施缺乏精确详实的数据支持,导致出现一些空气污染“看得见、说不清”现象,空气质量评价结果与公众直观感受不一致。
法律责任和主体责任落实不到位。有的地方在项目把关、补足短板、强化监督等方面力度不大。相关责任部门联动协作不够,整体合力不强。基层环境保护执法人员少、装备差、专业素质不高。部分企业治污主体责任意识不强,管理粗放,设施设备不健全,存在超排、偷排问题。
大气环境问题复杂多样,治理难度日益加大。工业燃煤和道路移动源污染控制机制不断完善,减排空间有限;能源结构和产业结构仍需进一步优化;扬尘、挥发性有机物等精细化管理水平有待提高;“散乱污”场所清理整顿力度仍需加强。空气质量进一步改善难度加大,单位治理成本剧增,大气污染防治形势依然严峻。
5.6.3 总体战略
延安市产业结构偏重,高污染、高能耗企业较多,大气污染物排放量较大,污染防治形式比较严峻。大气污染内因是源排放,外因是不利气象条件,随着延安市环境空气质量逐步改善,源排放的控制将要进入原有改善成效维持难、新的有效措施又难以跟上的换挡期,治理难度也随之升级,秋冬季更是大气污染防治的攻坚阶段,应坚持提前部署、提前谋划,以更大的减排量来抵消不利气象条件带来的负面影响。
在现阶段工作基础上,坚持以环境空气质量达标为核心,以PM10、PM2.5作为重点控制对象,实施环境空气质量达标战略。通过调整产业结构、能源结构、运输结构、用地结构以及重污染天气应急和区域联防联控等手段,逐步加强大气污染治理。在规划战略的实施过程中,根据实际情况对战略方向进行验证和评估,并积极探索更加有利于城市空气质量改善的方略,适时调整规划目标和战略措施。
持续推进产业结构调整,优化空间布局,以大气环境质量达标倒逼产业转型。加大落后产能淘汰和压减力度,推进煤炭开采、洗煤、焦化等行业产能的整合和淘汰;以焦化、煤化工、加工制造生产等数量多、污染重的传统制造业集群和工业园区为重点,以“淘汰低端、提升中端、发展高端”为原则,加快产业集群和园区升级改造;坚持推进产业布局优化调整;逐步推进非电行业的超低排放改造和工业炉窑的深度治理;全面推动挥发性有机物“源头-过程-末端”全过程综合整治。
坚持能源结构调整,发展清洁能源,优化能源结构。大力提升清洁能源供给能力,积极推进风电、太阳能、风能、生物质能项目建设。
深化用地结构调整,强化施工扬尘监管、控制道路扬尘污染、推进堆场扬尘综合治理、加强城市绿化建设,全面降低扬尘污染。针对SO2、NOx、PM10、PM2.5、VOCs等大气污染物,同时把对氨的排放控制纳入政策视野,并进一步提出有效控制措施。引导农药、氮肥科学施用,畜禽养殖规模化、标准化、资源化,调整区域养殖结构和布局,推进农业秸秆综合利用。全面禁止秸秆露天焚烧,拓宽秸秆综合利用途径、提高综合利用效率。
加强区域协作和重污染天气应对。坚持政府统一领导,各部门联动,充分发挥各部门专业优势,强化协同合作,提高快速反应能力。充分重视秋冬季重污染天气和春夏季O3重污染天气,以错峰生产减少污染物排放量为目标,围绕工业大气污染重点领域,坚持问题导向,严禁“一刀切”,科学精确实施错峰生产,引导企业开展深度治理。深化区域协作,根据污染来源解析和相关园区分布,划定大气污染防治的核心区,各区(县)建立重点企业对口帮扶机制,协同改善市环境空气质量。
第六章 重点措施与工程
根据本次达标规划设定规划时段,2022年为近期规划年,要求多污染物协同减排成效显著,2025年为中期规划年(全面达标目标年),NO2、PM2.5、PM10年均浓度达到国家环境空气质量二级标准,SO2的持续改进年;2030年为远期规划年,保证环境空气质量持续改善。本章节针电力热力生产行业、民用燃烧治理、工业炉窑整治、VOCs治理、移动源污染防治、扬尘污染控制、生活及农业源污染防治、优化能源及产业结构等方面提出相应重点措施。
此外,加强对电力企业的煤场、灰场、卸煤、输煤和灰渣储运环节的全封闭建设和管理,保证储煤场喷淋装置,干灰厂喷水碾压的频率,卸煤、输煤、灰渣库等淋设施和除尘器效率,减少无组织排放的颗粒物对周围环境的影响。
根据源清单,2018年延安市颗粒物排放分别为PM10:141445吨,PM2.5:39648吨,民用燃烧源颗粒物排放分别为PM10:4737.1吨,PM2.5:3683.7吨。将民用燃烧源排放数据按各区县进行划分,洛川县的民用燃烧源颗粒物占比为15.8%,宝塔区的民用燃烧源颗粒物占比为15.6%,安塞区的民用燃烧源颗粒物占比为10.8%,宜川县民用燃烧源颗粒物占比为9.1%,富县民用燃烧源颗粒物占比为8.7%,子长市民用燃烧源颗粒物占比为8.5%,黄陵县民用燃烧源颗粒物占比为7.3%,其余各县占比在5%左右。因此,着重对洛川县、宝塔区、安塞区、宜川县、富县、子长县、黄陵县的民用燃烧源进行管控。
区域上由近及远,重点推进市区、县城区域,配套开展乡镇和农村冬季取暖工作,项目类型以清洁热源改造为主,配套开展建筑能效提升改造。全面统筹推进市区、县城区、农村三类区域的冬季清洁取暖工作,分步分时对重点区域及污染严重领域实施,重点推进“煤改气”“煤改电” 及可再生能源供暖工作,减少散煤供暖,加快推进“禁煤区”建设,其他区域要进一步发展热电联产集中供暖、生物质、工业余热、光伏+煤改电等多种清洁供暖方式,加快替代散烧煤供暖,提高清洁供暖水平。
通过热源清洁化改造、建筑能效提升等,2022年完成清洁取暖改造面积50%;市区清洁取暖率达到92%,县区清洁取暖率达到88%,农村地区清洁取暖率达到52%,完成既有建筑节能改造改造面积的49%。到2023年底完成清洁取暖改造面积的34%,市区、县城建成区和城乡结合部清洁取暖率达到100%,农村地区清洁取暖率达到60%;市区、县城建成区和城乡结合部具备改造价值的既有建筑全部完成节能改造,农村具备改造价值的既有建筑80%完成节能改造目标。到2025年底市区、县城建成区和城乡结合部清洁取暖率达到100%,农村地区清洁取暖率达到70%。
此外,严防散煤散烧反弹,以中心城市为重点,持续开展道路两侧散煤或型煤销售以及餐饮门店、出店占道餐饮经营、流动摊点、户外烧烤等使用散煤或型煤整治,加大巡查排查力度,防止散煤散烧问题“死灰复燃”。
根据延安市污染物源排放清单,延安市主要涉及工业炉窑较多的为砖瓦行业,应按照“淘汰一批,替代一批,治理一批”的原则,分类提出整改要求。同时根据《产业结构调整指导目录(2019年本)》,淘汰砖瓦轮窑、立窑、无顶轮窑、马蹄窑等土窑。
此外,应对热效率低下、敞开未封闭,装备简易落后、自动化水平低,布局分散、规模小、无组织排放突出,以及无治理设施或治理设施工艺落后的工业炉窑,进行淘汰。鼓励工业炉窑使用电、天然气等清洁能源或由周边热电厂供热。基本淘汰热电联产供热管网覆盖范围内的燃煤加热、烘干炉(窑);淘汰炉膛直径3米以下燃料类煤气发生炉;加强工业园区能源替代利用与资源共享,积极推广集中供汽供热或建设清洁低碳能源中心等,替代工业炉窑燃料用煤;充分利用园区内工厂余热、焦炉煤气等清洁低碳能源,加强分质与梯级利用,提高能源利用效率,促进形成清洁低碳高效产业链,集中使用煤气发生炉的工业园区,暂不具备改用天然气条件的,原则上应建设统一的清洁煤制气中心;禁止掺烧高硫石油焦。对保留下来的以煤等为燃料的工业炉窑实施深度治理。
各行业工业炉窑污染治理措施见表6.1-1。
表6.1-1 工业炉窑污染治理措施
到2022年底,砖瓦行业符合相应的行业大气污染物排放标准,以煤、煤矸石为燃料的烧结窑配备高效脱硫脱硝除尘设施;淘汰符合建材行业淘汰落后产能指导目录的水泥企业;无行业排放标准的其他工业炉窑,颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度限值控制到30、200、300 mg/m3;到2025年,全面淘汰热电联产供热管网覆盖范围内的燃煤加热、烘干炉(窑)。水泥行业颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度限值控制到20、100、150mg/m3;无行业排放标准的其他工业炉窑颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度限值控制到20、80、180 mg/m3。
应完善挥发性有机物污染源监管体系和减排办法,全面实施结构减排、工程减排、管理减排、协同减排。2022年底全面组织完成涉VOCs企业排查、建立管理台账;制定出台重点控制的VOCs名录和VOCs重点监管企业名录,编制完善“一企一策”、“一源一策”方案。加快推进石化、大型储油场、涂装、汽修等重点行业企业VOCs的综合整治工作,完成洛川县延安炼油厂、洛川县延安石油化工厂、延川县永坪炼油厂3家企业的VOCs治理,全面完成VOCs有组织排放源达标情况排查,对不能达到标准的要求实施提升改造;鼓励重点排放企业、集群或园区与政府签订VOCs自愿减排协议,主动遵守更严格的排放要求;禁止使用高挥发性有机物含量涂料的要求列入工地文明施工日常管理,使用低VOCs含量原辅材料的企业纳入政府绿色采购清单;加大油品储运销全过程VOCs排放控制,所有新建油品存储项目同步安装油气回收及在线监控设施,重点推进储油库、油罐车、加油站油气回收治理。加强油气回收装置维护与检查,每季度至少开展1次油气回收系统抽检。2025年开展VOCs集中处理示范工作,推进工业园区、企业集群建设涉VOCs“绿岛”项目,推动涂装类统筹规划建设一批集中涂装中心,活性炭使用量大的统筹建设活性炭集中处理中心,有机溶剂使用量大的建设溶剂回收中心。
因此,移动源污染防治主要针对新能源汽车的发展,优化货物运输结构以及淘汰老旧车辆等方面。
6.1.5.1发展绿色交通体系
加强城市交通规划、建设与管理,构建高效、低碳、以人为本的绿色交通发展体系。结合城市总体规划和交通规划,加快城市交通结构调整,合理控制燃油机动车保有量,加快轨道交通建设,优化公共交通基础设施,确立公共交通在城市交通中的主体地位,大幅度提高公众公交出行率,降低私家车使用强度。
推广使用新能源汽车,加快推进城市建成区新增和更新的环卫、邮政、出租、通勤、轻型物流配送车辆使用新能源汽车,机场、铁路货场等新增或更换作业车辆主要使用新能源汽车,城市建成区公交车逐步更换为新能源汽车,按照省市环保节能有关工作精神和要求,十四五期间要求全市新更新公交车和出租车全部更新为纯电车型。2022年底前,上述新能源汽车使用比例达到80%;2025年使用比例达到100%。
目前,在交运保障方面,已建成并投入使用8座充电站、6座高速充电站、2座慢充站。2025年底前,公交停保场建设情况新增充电设备;在物流园、产业园、工业园、大型商业购物中心、农贸批发市场等物流集散地建设集中式充电桩和快速充电桩。
6.1.5.2 优化调整货物运输结构
制定实施运输结构调整工作落实方案。开展涉煤炭、矿石、砂石、化工原料等大宗物料运输结构摸底调查,对企业未按环评报告要求使用铁路专用线、水路、管道等运输大宗物料的,限期整改。加大货运铁路建设投入,推动铁路货运重点项目建设。电力(含热电)等重点企业要加快铁路专用线建设,充分利用既有铁路运输能力,大幅提高铁路运输比例,2022年达到60%以上,2025年达到70%以上。
6.1.5.3 加快车辆结构升级
推动高排放车辆深度治理。对于具备条件的柴油车,鼓励加装或更换符合要求的污染控制装置,同时应安装远程排放监控设备和精准定位系统,并与生态环境部门联网。安装远程排放监控设备并与生态环境部门联网且稳定达标排放的柴油车,可在定期排放检验时免检。各县(市、区)制定淘汰更新目标及实施计划,全面淘汰国三及以下排放标准营运柴油货车、高排放汽油车,加快淘汰采用稀薄燃烧技术和“油改气”的老旧燃气车辆。至2025年,国三及以下高排放车辆、老旧燃气车辆完成中省下达的淘汰任务。
6.1.5.4 加快油品质量升级
2022年全面供应符合国六标准的车用汽柴油,全面加强油品质量的监督检查,开展部门、区域交叉式的油品质量监督检查,加大对炼油厂、储油库、加油站和企业自备油库的油品质量抽检,每年油品抽测率不低于10%。加强使用环节监督检查,在交通卡口、建筑工地等开展车辆、非道路机械油箱中油品质量和尿素质量抽检,配备油品移动监测站,提升油品快速检测能力,2025年底前确保全市符合国家标准的车用油品全覆盖。
6.1.5.5 加强机动车环保管理
按规定实施新的国家排放标准。2022年全面严格落实新车环保装置检验,在新车销售、检验、登记等场所开展环保装置抽查。构建机动车超标排放信息数据库,实现超标排放机动车全链条追溯。加强在用车排放管理,通过数据分析、视频监控、现场核查等多种手段加强对机动车排放检验机构监督检查。建立机动车排放检验与维护监管平台,实现检测信息与维修信息的互联共享,检验不合格车辆必须经维修竣工合格后才能复检。2025年全面推进公安交管、交通、生态环境等部门机动车监管数据信息的互联互通共享。建立天地车人一体化的全方位移动源监控体系,整合现有各类移动源管理平台,推进移动源管理实现全生命周期的信息化管理。规划建立交通路边站,提升机动车道路排放和空气质量监测能力。
6.1.5.6 加强非道路移动机械污染防治
按照国家部署,实施非道路移动机械第四阶段排放标准。到2022年底前,完成非道路移动机械摸底调查,实施排放备案登记和编码登记管理,建立非道路移动机械使用登记管理系统。划定非道路移动机械低排放控制区。加强对非道路移动机械环保信息公开及在售非道路移动机械排放符合性的监督检查。推进工程机械安装实时定位和排放监控装置,加快国二及以下老旧机械的淘汰,积极推进非道路移动机械柴油机尾气达标治理和新能源机械替代工作,推进高耗能农业机械报废和淘汰,实施高排放农业机械治理试点。机场积极推动APU替代设施建设,机场新增和更换的作业机械主要采用清洁能源或新能源,新增6吨以下(含6吨)叉车全部使用电能,政府工程项目中挖掘机、推土机、压路机、装载机选用LNG或电动工程机械的比例不低于30%。
6.1.5.7 实施柴油货车污染防治攻坚行动
实施清洁柴油车行动。加强新生产车辆环保达标监管,严格实施国家机动车油耗和排放标准,落实环保查验工作。加强在用车监督执法力度,建立完善监管执法模式,推行生态环境部门检测取证、公安交管部门实施处罚、交通运输部门监督维修的联合监管执法模式。强化在用车排放检验和维修治理,实现排放检验机构监管全覆盖。加快老旧车辆淘汰和深度治理,制定老旧柴油货车和燃气车淘汰更新目标及实施计划,加快淘汰国三及以下排放标准的柴油货车。推动高排放车辆深度治理。对于具备条件的柴油车,鼓励加装或更换符合要求的污染控制装置,同时应安装远程排放监控设备和精准定位系统,并与生态环境部门联网。
实施清洁柴油机行动,严格新生产发动机和非道路移动机械、船舶管理。2022年底前,实施非道路移动机械国家第四阶段排放标准。加强排放控制区划定和管控,秋冬季期间,对禁止高排放非道路移动机械区域内作业的工程机械月抽查率达到50%以上,禁止超标排放工程机械使用。加快具备条件的老旧工程机械、铁路老旧机车污染治理改造。
实施清洁运输行动,提升铁路货运量,到2022年底前重点行业企业铁路运输比例达到50%以上。新、改、扩建涉及大宗物料运输的建设项目,应尽量采用铁路或管道等运输方式。推进多式联运型和干支衔接型货运枢纽(物流园区)建设。加快推进液化天然气(LNG)罐式集装箱等多式联运及堆场建设。推行货运车型标准化,推广集装箱货运方式。试点开展高铁快运等。推进城市绿色货运配送示范工程,支持利用城市现有铁路、物流货场转型升级为城市配送中心。
扬尘源共包括四类,分别为堆场扬尘、工地扬尘、道路扬尘和土壤扬尘等扬尘排放源,其中土壤扬尘源占扬尘源排放总量的比例为58.92%、47.55%,其次是道路扬尘,PM10贡献率为30.04%,PM2.5贡献率为41.17%。将扬尘源排放数据按各区县进行划分,宝塔区的扬尘源颗粒物排放量占比最大,其次为富县、子长县、志丹县、吴起县、宜川县、黄陵县、延长县。因此,着重对富县、子长县、志丹县、吴起县、宜川县、黄陵县、延长县的扬尘源进行管控,将对延安市颗粒物减排具有显著效果,在规划期间,延安市是对颗粒物减排的方向应重点为扬尘源的减排。
6.1.6.1 不断健全扬尘监管机制
2022年底前,全面完善扬尘污染管理办法和各类扬尘污染控制标准,明确治理目标、治理措施、责任主体和考核模式,落实扬尘治理和监管责任。按照属地管理的原则,对扬尘进行网格化管理,开展网格化降尘量监测,定期进行通报;安装城市扬尘视频监控和在线监测系统,建设扬尘监控平台,对重要扬尘污染源实行在线监控管理,重点房建工程和市政工程项目工地、大型工业堆场在线视频监测覆盖率达到100%;建立扬尘控制工作台账,实现施工工地重点环节、城市工业企业堆场的精细化和动态管理;严格落实建设工地包抓监管和红黄绿挂牌管理制度,加强督导检查,对于没有按照要求落实红黄绿挂牌管理的市级部门和区县开发区,按照考核细则在月度和年度考核中予以扣分。推动扬尘污染防治守信联合激励、失信联合惩戒信用体系建设,及时公布扬尘污染情况,并对造成严重扬尘污染的单位和个人根据有关规定予以处罚。
同时严格执行“禁土令”。“禁土令”作为重污染天气的应对措施,仅在启动重污染天气预警的情况下执行。启动黄色(Ⅲ级响应)及以上预警期间,除地铁项目和市政抢修、抢险工程外的建筑施工工地停止喷涂粉刷、护坡喷浆、建筑拆除、切割、土石方等施工作业,加大对施工工地、裸露地面、物料堆放等场所扬尘控制力度;启动橙色(Ⅱ级响应)及以上预警期间,建筑施工工地停止室外作业,建筑垃圾、渣土、砂石运输车辆禁止上路行驶。
严格按照“六个百分之百”要求,构建过程全覆盖、管理全方位、责任全链条的建筑施工扬尘防治体系。冬防期和重污染天气预警期间,严格遵照《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》和《陕西省人民政府关于印发省重污染天气应急预案的通知》中关于建筑工地施工扬尘监管的相关要求,加大联合执法、联合惩戒力度,对“落而不实”“禁而不止”的建筑项目依法责令停工整改、实施高限处罚,将不良信息纳入建筑市场信用管理体系,情节严重的列入建筑市场主体“黑名单”。
重点强化市建成区渣土车须完成密闭化改装改造,达到运输过程无扬尘、无遗漏、无抛洒要求,未达到改造升级要求的渣土车辆不得从事渣土运输活动。大力推进国三及以下排放标准营运柴油渣土车提前淘汰更新。严格管控高排放非道路移动机械。
6.1.6.2 加大堆场、露天矿山综合整治
2022年底前,对露天矿山、渣堆、料堆、灰堆及裸露土地降尘抑尘措施落实情况监督检查,易产生粉尘污染的物料应实施封闭或半封闭存放;城市建成区内所有搅拌站、堆料场必须实施全封闭;加强对露天矿山污染治理、生态修复情况监督检查,对存在问题的矿山依法依规进行处罚,加大矿山整治和绿化力度,对责任主体灭失的露天矿山,加强修复绿化;强化堆场扬尘落实保障机制,强化工业企业无组织排放监管;裸露土地应植草复绿或覆盖防尘网。
6.1.6.3 强化道路扬尘整治
严格道路保洁作业标准,提高道路冲洗、洒水、清扫频次,推广主次干路高压冲洗与机扫联合作业模式,大幅降低道路积尘负荷。2022年底前,新增吸尘式道路保洁车辆不得低于新增保洁车辆的70%,全面淘汰干扫式老旧设备,城市建成区主要车行道路机械化清扫率达到85%以上,县城建成区达到65%以上;2025年底前,城市建成区主要车行道路机械化清扫率达到90%以上,县城建成区达到70%以上;2030年底前,城市建成区主要车行道路机械化清扫率达到95%以上,县城建成区达到80%以上。加强对城乡接合部、城中村、背街小巷等重点部位的治理。严格渣土、砂石、水泥及其他粉状物料运输车辆规范化管理,限定通行线路和通行时间,按规定要求安装密闭式装置。强化监测监管,实施降尘考核,确保2025年全市平均降尘量下降10%以上。
6.1.6.4 严控施工扬尘污染
2022年持续推进扬尘精细化管控,建立完善施工工地抑尘动态管理清单,构建“过程全覆盖、管理全方位、责任全链条”建筑施工扬尘防治体系。将施工工地扬尘污染防治纳入文明施工管理范畴,建立扬尘控制责任制度。建筑施工工地要做到“六个百分百”、“七个到位”,将扬尘管理工作不到位的不良信息纳入建筑市场信用管理体系。因地制宜稳步推广装配式建筑。推进“互联网+”监管模式,建设全市扬尘在线管控平台,建成区内施工工地出入口安装扬尘视频监控系统,推进建成区内建筑面积5万平方米以上工地以及混凝土搅拌站等安装在线监测和视频监控设备。延川县完成县级扬尘监控智慧平台建设,对建筑工地以及主要出入口、居民区道路扬尘实施监测。推进绿色工地和扬尘污染控制示范区创建,到2025年,全市建筑工地文明施工达标率达到100%。
6.1.6.5 加大城市绿化建设力度
按照“增加绿点、延长绿线、开辟绿面、拓展绿网”的思路,点线面相结合,2025年底前,全面提高绿地面积和绿化覆盖率。加大城区裸土治理力度,实施植绿、硬化、铺装等降尘措施,市区内除农田及绿化用地外基本实现无裸露地面。加大森林城市、城镇、村庄创建力度,沿高速公路、国道、省道等主要道路,形成线状林带、以主 边为重点,加快推进森林抚育经营,形成棋盘式的城镇林带网。超过3个月未建设的裸露土地,督促土地业主对进行覆盖或简易绿化;督促裸露土地业主尽早动工开发,对未按时动工开发的,严格按照相关办法进行处理与处置。
根据大气环境质量改善要求,逐步扩大各县区高污染燃料禁燃区范围。对已完成划定的高污染燃料禁燃区,禁燃区内禁止销售、燃用高污染燃料,禁止新建、扩建燃用高污染燃料的设施,已建成的应当改用天然气、页岩气、液化石油气、电或者其他清洁能源。
6.1.7.2 强化餐饮油烟治理
2022年底前,餐饮行业全面安装油烟净化装置并实现达标排放,推动营业面积1000平方米以上的餐饮业安装VOCs(油烟)在线连续监控系统安装工作。综合考虑生产工艺、原辅材料使用、无组织排放控制、污染治理设施运行效果等,制定监督执法正面清单,实施差别化管理。到2025年,挥性有机物排放总量较2020年下降10%以上。
6.1.7.3 加强生活类挥发性有机物防治
2022年底前,全面推广汽修企业使用水性等低挥发性有机物含量的环保型涂料,限制使用溶剂型涂料,禁止露天喷漆,喷漆和烘干操作应在喷烤漆房内完成;推广服装干洗行业使用配备制冷溶剂回收系统的封闭式干洗机,逐步淘汰开启式干洗机,服装干洗和机动车维修等行业应设置异味和废气处理装置,建筑装饰装修行业推广使用符合环保要求的水性或低挥发性建筑涂料、木器漆和胶粘剂,逐步减少有机溶剂型涂料的使用;推动建立涂料产品政府绿色采购制度,在政府投资的工程中优先采用水性或低挥发性产品;汽车维修业、建筑装饰装修行业、服装干洗等行业经营者建立完善台账制度,原料名称、挥发性有机物含量、购入量、使用量和输出量等资料,记录材料保存至少一年以上。
6.1.7.4 严禁露天焚烧
2022年底前,全面禁止露天焚烧垃圾、电子废物、油毡、沥青、橡胶、塑料、皮革等其他产生有毒有害烟尘和恶臭气体的物质;禁止露天焚烧树叶、枯草、垃圾,逐步扩大烟花爆竹禁放区域(场所)和限放区域范围;切实加强秸秆禁烧管控,强化市、县、乡、村四级政府秸秆禁烧主体责任;对全市秸秆禁烧实施网格长负责制、网格化监管、全时段监控,在夏收和秋收阶段开展秸秆禁烧专项巡查;严防因秸秆露天焚烧造成区域性重污染天气;进一步加强无人机、多源卫星、视频监控、红外报警等新技术与新模式对农作物秸秆露天焚烧进行监控和全方位监管,及时公开违法焚烧秸秆的相关信息,对秸秆焚烧严重和综合利用率低的地区启动问责机制,有效解决露天焚烧火点发现难、处置慢、处罚难、行政成本高等问题。
6.1.7.5 加强秸秆综合利用
实行源头防控、以禁促用,综合施策、以用促禁、堵疏结合,加大政策支持力度,全面加强秸秆综合利用并形成产业化,到2025年,全市秸秆综合利用率达到92%。
进一步提高秸秆肥料化、饲料化、基料化、原料化、能源化“五化”利用率。因地制宜发展以秸秆为原料的农村沼气集中供气工程、秸秆成型燃料、秸秆食用菌种植等能源化、燃料化和基料化利用工作,积极探索因地制宜的秸秆综合利用新模式。
拓宽秸秆工业化利用渠道。对秸秆工业化利用企业在政策、资金和技术上给予支持,通过建立利益导向机制,支持秸秆代木、纤维原料、清洁制浆、生物质能、商品有机肥等新技术的产业化发展,完善配套产业及下游产品开发,延伸秸秆综合利用产业链,扩大秸秆利用企业规模,推动全市秸秆全量利用。
完善经济激励政策。将秸秆综合利用纳入中央大气污染防治专项资金重点支持范围,引导建立秸秆综合利用“以奖代补”机制。统筹各方面资金加大对秸秆有机肥、秸秆还田、秸秆养畜等农业化利用的补贴力度,以及对秸秆工业化综合利用项目给予支持,落实好秸秆综合利用税收优惠政策,切实促进秸秆资源化利用。
6.1.7.6 加强大气氨排放控制
加强种植业氨排放控制。2022年底前,全面减少化肥农药使用量,增加有机肥使用量,实现化肥农药使用量负增长。提高化肥利用率,到2025年,化肥利用率超过50%,测土配方施肥技术覆盖率达到95%以上,绿色防控覆盖率超过40%,力争化肥农药使用量保持负增长。调整氮肥结构,降低铵态、酰胺态氮肥比例,扩大非铵态氮肥比例,增加包膜肥料等缓释型肥料、水溶肥料用量;改进施肥方式,提高机械施肥比例,强化氮肥深施,推广水肥一体化技术,减少农田氨排放。
强化养殖业畜禽粪污资源化利用,提高畜禽粪污综合利用率,2022年规模化畜禽养殖场、养殖小区废弃物综合利用率达到80%以上,非规模化畜禽养殖污染得到有效控制,减少氨挥发排放;2025年规模化畜禽养殖场、养殖小区废弃物综合利用率达到85%以上,2030年规模化畜禽养殖场、养殖小区废弃物综合利用率达到90%以上。限制人口密集农村畜禽散养,推进畜禽粪便生物处理技术。开展“种养一体”试点,根据种植业规模和土壤环境容量确定养殖规模,实现养殖业废弃物就地处理利用,减少农田化肥使用量,改良土壤结构,降低氨排放,促进农业生产和畜禽养殖废物利用良性循环。
严格煤炭准入,耗煤新项目实施煤炭等量替代;对传统能源企业实行煤炭使用总量控制;巩固禁燃区建设成果,全市不再新建35蒸吨/时以下燃煤锅炉,35蒸吨/时以下燃煤锅炉、燃煤设施和工业煤气发生炉、热风炉、导热油炉全部拆除或实行清洁能源改造。城区范围内严禁新建煤场、煤炭加工厂,现有的煤场制定搬迁计划,2022年底前,全部完成搬迁。推进煤炭集中使用、清洁利用,持续压减非电力用煤,提高电力用煤比例。重点建设宝塔、安塞、子长、宜川、吴起、延长、志丹、延川、富县、黄陵、黄龙等风电基地;建设宝塔、安塞、子长、宜川、富县、黄陵、洛川、延川、黄龙等光伏基地;建设子长、吴起、延长、黄陵、洛川等生物质发电基地,鼓励发展县域生物质热电联产、生物质成型燃料锅炉及生物天然气;开发黄龙等地热能发电基地。到2025年可再生能源装机达到1000 万千瓦,可再生能源在能源结构中占比达到20%,非化石能源占一次能源消费比重达到16%。积极引导用能企业实施清洁能源替代,加快天然气向乡镇、新型农村社区延伸,全面实现“气/电化延安”,“十四五”期间每年气/电化面积增加5%以上;基本实现市区燃气普及率达到98%以上,县城燃气普及率达到90%以上,工业园区燃气普及率达到100%,天然气占能源消费总量的13%左右,全市煤炭占能源消费总量比重下降到70%左右。
6.1.8.2 深化“煤改气”和“以电代煤”
在落实气源、保障民生的前提下,2022年底前,全面加快燃气管网建设,在陶瓷、玻璃、铸造等行业积极推进天然气替代煤气化工程,有序实施燃煤设施煤改气。结合区域和行业用能特点,积极推进工业生产、建筑供暖供冷、交通运输、农业生产、居民生活五大领域实施“以电代煤”,着力提高电能占终端能源消费比重。对新增“煤改气”项目,要坚持增气减煤,以气定改,在签订供气合同的前提下,有序实施。
6.1.8.3 进一步提高能源利用效率
继续实施能源消耗总量和强度双控行动。健全节能标准体系,大力开发、推广节能高效技术和产品,实现重点用能行业、设备节能标准全覆盖。新建高耗能项目单位产品(产值)能耗要达到国际先进水平。因地制宜提高建筑节能标准,加大绿色建筑推广力度,新建民用建筑全面执行绿色建筑标准。新建保障性住房全部使用装配式建造方式。进一步健全能源计量体系,持续推进供热计量改革,推进既有居住建筑节能改造。鼓励开展农村住房节能改造。
6.1.8.4 加快发展清洁能源和新能源
制定清洁供暖实施方案,禁止新建燃煤集中供热站,新增供暖全部使用天然气、电、可再生能源供暖(包括地热供暖、生物质能清洁供暖、太阳能供暖、工业余热供暖等),优先采取分布式清洁能源集中供暖。新增天然气产量优先用于保障民生用气。加大对现有燃煤集中供热站实施清洁化改造力度,燃煤集中供热站应逐步予以拆除,鼓励使用天然气、电、地热、生物质等清洁能源取暖措施,暂不具备清洁能源供暖的执行超低排放标准并逐步完成清洁能源改造。各县区政府负责逐步开展辖区“煤改电”相关工作。
6.1.8.5 加强散煤治理
2022年底前,深入推进散煤治理和秸秆等生物质综合利用。积极推进农村居民、农业生产、商业活动燃煤(薪)的清洁能源替代,采取以电代煤、以气代煤,以及地热能、生物质能、风能和太阳能等清洁能源替代。
2025年底,城市建成区居民用散煤全部清零。开展采暖季供热企业燃用煤炭煤质检查以及散煤专项整治,加大对经营、流通领域及用煤单位的监管力度。积极推进农村居民、农业生产燃煤的清洁能源替代,不具备清洁能源替代条件的地区使用优质环保煤并配备高效炉具。
制定延安市秋冬季大气污染综合治理方案,聚焦重点领域,将攻坚目标、任务措施分解落实到具体单位。各地各部门要制定具体实施方案,督促企业制定落实措施。适时组织各辖区异地交叉执法、驻地督办,确保各项措施落实到位。
6.1.9.2 强化大气污染联防联控
2022年底前,全面完善区域协作工作机制,落实大气环境监测预报、应急联动、标准统一、信息共享、联合执法、科研合作、重大活动保障等方面协作重点工作。积极参与重污染天气联合应对工作。
联合制定控制高耗能、高排放行业标准,基本完成钢铁、水泥行业和燃煤锅炉超低排放改造,打造绿色化、循环化产业体系。共同实施细颗粒物和臭氧浓度“双控双减”,建立固定源、移动源、面源精细化排放清单管理制度,联合制定区域重点污染物控制目标。
6.1.9.3 加强重污染天气应急联动
加强区域重污染天气监测预警体系建设,提高重污染天气预测预报能力。整合各级空气质量监测站点以及区域站、背景站和超级站数据,建立高密度空气质量监测信息网络,精确辨析空气质量状况。完善全口径污染源排放清单数据库,集成空气质量和各类污染源排放信息,提高空气质量预测准确性和时效性。健全环保、气象部门联合会商预报机制,实现环保、气象信息共享,在重污染天气时增加会商预报频次,做好重污染天气过程趋势分析。完善预警分级标准体系,区分不同区域不同季节应急响应标准。根据重污染天气预警信息,按级别启动应急响应措施,实施应急联动,并协作开展人工增雨改善空气质量作业,力争实现大气污染物浓度“削峰”。
6.1.9.4 夯实应急减排措施
在现有重污染应急减排清单的基础上,收集当年建设项目环评审批、环保验收、工商注册等信息,修订完善重污染天气应急预案。确保减排措施全覆盖的基础上,采取差异化管控,避免采取“一刀切”式停限产。细化应急减排措施,落实到企业各工艺环节,实施清单化管理。优先调控产能过剩行业并加大调控力度;优先管控高耗能、高排放行业;同行业内企业根据污染物排放绩效水平进行排序并分类管控;优先对城市建成区内的高污染企业、使用高污染燃料的企业等采取停产、限产措施。企业应制定“一厂一策”实施方案,优先选取污染物排放量较大且能够快速安全响应的工艺环节,采取停产限产措施,并在厂区显著位置公示,接受社会监督。创新监管方式,利用电量、视频监控、物料衡算等方式,核实企业各项应急减排措施落实情况。在黄色及以上重污染天气预警期间,对建材、化工、矿山等涉及大宗物料运输的重点用车企业,实施应急运输响应。按要求实施冬季“封土行动”应急管控。
实施大宗物料错峰运输。针对钢铁、建材、化工、矿山等涉及大宗物料运输的重点用车企业,制定错峰运输方案,纳入重污染天气应急预案中,在橙色及以上重污染天气预警期间和重点时段,原则上不允许重型载货车进出厂区(保证安全生产运行、运输民生保障物资或特殊需求产品。重点用车企业和单位在车辆出入口安装视频监控系统,并保留监控记录三个月以上,秋冬季期间每日登记所有柴油货车进出情况,并保留至次年4月30日。
6.1.9.5 实施季节性污染排放调控
根据延安市污染特征,在夏季(5~8月)臭氧污染严重时段,重点加强对VOCs排放企业的管控,实施涉VOCs排放企业错峰生产,针对涂装等重点行业,制定VOCs限产限排方案。在冬季(10月~次年3月)PM2.5污染严重时段,实行水泥、砖瓦等企业错峰生产,对电力等企业采用降低生产负荷以及排放浓度等方式降低排放量。涉及大气污染物排放的企业制定“一厂一策”重污染季节应急预案。
6.1.9.6 加强应急措施实施与动态决策管理
开展重污染天气应急演练,完善部门之间的合作与联动机制,提高应急反应速度和应急能力。提前做好企业停限产准备工作,确保应急措施的及时启动。加大执法力度,组织生态环境、城建、公安等部门对应急响应措施落实情况进行监督检查,对未按规定落实应急措施的,依法严格追究责任。将关停、限产企业作为环境执法检查的重点,确保应急措施落地。探索研究基于中长期环境气象条件预报,根据扩散条件预期,动态调控企业生产负荷与排放,达到预防性削峰。
(1)石油
原油年产量稳定在1500万吨,产值达到300亿元;原油年加工量达到1000万吨,产值达到520亿元。重点建设延长石油345.1万吨石油产能、延长石油油气管线及储运销、长庆油田240.2万吨石油产能、延安炼油厂转型升级、中航油油库等项目。
(2)天然气
天然气产量达到200亿方,产值达到180亿元;LNG产量达到280万吨,产值达到65亿元。重点实施长庆油田新建48.1亿方天然气产能、延长石油新建19亿方天然气产能、宜川60万吨/年LNG处理、延川及富县天然气储气库、宝塔LNG储备库、青化砭天然气液化调峰站、吴起50万吨LNG、子长100万方/年金属切割气生产、甘泉100万方LNG、延长60万吨/年高效液体金属切割气、黄陵煤气化联产LNG等项目。
(3)煤炭
煤炭产能达到8000万吨,产值达到600亿元。新建子长涧峪岔一号、二号等7个煤矿,改扩建陕煤黄陵矿业一号、二号、富县党家河等15个煤矿,续建延安车村一号煤矿、宝塔四咀煤矿、子长羊马河煤矿等15个煤矿,新增产能3440万吨。推进宜川集义500万吨一号煤矿及选煤厂、集义500万吨二号煤矿及选煤厂、安塞王家湾300万吨煤矿、子长石家湾-双井河井田等前期工作。
(4)煤电及新能源
煤电重点项目:电力装机容量达到1000万千瓦,产值达到240亿元。建成黄陵店头电厂(一期)、延长石油富县电厂(一期)、大唐延安电厂(一期),谋划建设黄陵店头电厂(二期)、延长石油富县电厂(二期)、大唐延安电厂(二期)、宝塔青化砭电厂、黄陵蒲白电厂、牙庄电厂、双龙电厂、车村电厂、子长吴家寨子电厂、薛家沟电厂等项目。
新能源重点项目:可再生能源装机容量达到1000万千瓦,产值达到160亿元。重点建设宝塔、安塞、子长、宜川、吴起、延长、志丹、延川、富县、黄陵、黄龙等风电基地;宝塔、安塞、子长、宜川、富县、黄陵、洛川、延川、黄龙等光伏基地;子长、吴起、延长、黄陵、洛川等生物质发电项目;黄龙等地热能发电项目。
(5)能源化工
煤化工重点项目:重点建设延安市100万吨煤制烯烃、陕煤黄陵煤化工煤制乙二醇、子长100万吨/年洗中煤多联产循环综合利用示范、30万吨/年甲醇制高端烯烃、50万吨/年煤焦油加氢、煤泥综合利用产业链、宝塔二氨基甲苯加工、延川年产50万吨乙醇、烧碱及氯碱化工、宜川300万吨炼焦厂等项目。
气化工重点项目:重点建设宝塔延能化深加工、安塞天然气制氢、LNG闪蒸气氦气回收、吴起30万吨丙烷脱氢制丙烯、志丹天然气制塑料产品、延长BDO精深延伸、乙二醇生产聚酯纤维、天然气制甲醇、二甲醚等项目。
油化工重点项目:重点建设洛川200万吨渣油加氢裂化、100万吨催化裂解等项目。
煤油气综合化工重点项目:重点建设富县延能化填平补齐和提质增效、延长煤气联合化工、黄陵煤气化联产等项目。
其他化工项目:重点建设甘泉30万吨/年燃料乙醇、延长高端能化等项目。
按照单位产值、单位投资排放强度,综合各区县发展实际需求设立达标规划动态评估准入门槛。
结合碳排放要求,进一步优化新增项目工艺路线、环保措施,减少污染物排放。
未来延安市新增项目陆续投产,环境空气质量进一步承压,建议各县市区加强环境管理,开展一县一策环境空气管控行动。
根据本次达标规划设定规划时段,2022年为近期规划年,要求多污染物协同减排成效显著,2025年为中期规划年(全面达标目标年),NO2、PM2.5、PM10年均浓度达到国家环境空气质量二级标准,SO2的持续改进年;2030年为远期规划年,保证环境空气质量持续改善。本章节针电力热力生产行业、民用燃烧治理、工业炉窑整治、VOCs治理、移动源污染防治、扬尘污染控制、生活及农业源污染防治、优化能源及产业结构等方面提出相应重点措施。
6.1 重点措施
6.1.1电力、热力生产行业整治
根据《延安市2020年度主要污染物总量减排及碳排放强度降低实施方案》,大唐陕西发电有限公司延安热电厂、安塞圣地蓝有限责任公司(城北和城南)、志丹县城投置业公司、吴起县城市管理局刘渠子锅炉房煤改气工程、吴起县城市管理局陈蒿湾台锅炉房煤改气工程、延川县供热站、黄陵县梨园新区供热中心、宝信供热公司完成超低排放改造。为加快减少电力、热力生产行业污染物排放对环境的影响,要求2022年底前上述企业全面超低排放改造。此外,加强对电力企业的煤场、灰场、卸煤、输煤和灰渣储运环节的全封闭建设和管理,保证储煤场喷淋装置,干灰厂喷水碾压的频率,卸煤、输煤、灰渣库等淋设施和除尘器效率,减少无组织排放的颗粒物对周围环境的影响。
6.1.2民用燃烧综合治理
民用燃烧源中主要为生活中炉灶燃煤过程中产生的污染物,民用燃烧源排放是固定燃烧源中主要污染源之一,主要原因是目前延安市农村很多地方仍主要采用散煤用于炊事。建议延安市禁止劣质煤在农村的销售和使用,鼓励民众使用清洁能源等措施来减少民用燃烧对大气的污染。清洁能源包括天然气、太阳能、电、可再生物质能源等。根据源清单,2018年延安市颗粒物排放分别为PM10:141445吨,PM2.5:39648吨,民用燃烧源颗粒物排放分别为PM10:4737.1吨,PM2.5:3683.7吨。将民用燃烧源排放数据按各区县进行划分,洛川县的民用燃烧源颗粒物占比为15.8%,宝塔区的民用燃烧源颗粒物占比为15.6%,安塞区的民用燃烧源颗粒物占比为10.8%,宜川县民用燃烧源颗粒物占比为9.1%,富县民用燃烧源颗粒物占比为8.7%,子长市民用燃烧源颗粒物占比为8.5%,黄陵县民用燃烧源颗粒物占比为7.3%,其余各县占比在5%左右。因此,着重对洛川县、宝塔区、安塞区、宜川县、富县、子长县、黄陵县的民用燃烧源进行管控。
区域上由近及远,重点推进市区、县城区域,配套开展乡镇和农村冬季取暖工作,项目类型以清洁热源改造为主,配套开展建筑能效提升改造。全面统筹推进市区、县城区、农村三类区域的冬季清洁取暖工作,分步分时对重点区域及污染严重领域实施,重点推进“煤改气”“煤改电” 及可再生能源供暖工作,减少散煤供暖,加快推进“禁煤区”建设,其他区域要进一步发展热电联产集中供暖、生物质、工业余热、光伏+煤改电等多种清洁供暖方式,加快替代散烧煤供暖,提高清洁供暖水平。
通过热源清洁化改造、建筑能效提升等,2022年完成清洁取暖改造面积50%;市区清洁取暖率达到92%,县区清洁取暖率达到88%,农村地区清洁取暖率达到52%,完成既有建筑节能改造改造面积的49%。到2023年底完成清洁取暖改造面积的34%,市区、县城建成区和城乡结合部清洁取暖率达到100%,农村地区清洁取暖率达到60%;市区、县城建成区和城乡结合部具备改造价值的既有建筑全部完成节能改造,农村具备改造价值的既有建筑80%完成节能改造目标。到2025年底市区、县城建成区和城乡结合部清洁取暖率达到100%,农村地区清洁取暖率达到70%。
此外,严防散煤散烧反弹,以中心城市为重点,持续开展道路两侧散煤或型煤销售以及餐饮门店、出店占道餐饮经营、流动摊点、户外烧烤等使用散煤或型煤整治,加大巡查排查力度,防止散煤散烧问题“死灰复燃”。
6.1.3工业炉窑整治
结合《工业炉窑大气污染综合治理方案》(环大气〔2019〕56号),应制定工业炉窑综合整治实施方案,开展熔炼炉、熔化炉、烧结机(炉)、焙(煅)烧炉、加热炉、热处理炉、干燥炉(窑)、煤气发生炉等拉网式排查,建立管理清单。根据延安市污染物源排放清单,延安市主要涉及工业炉窑较多的为砖瓦行业,应按照“淘汰一批,替代一批,治理一批”的原则,分类提出整改要求。同时根据《产业结构调整指导目录(2019年本)》,淘汰砖瓦轮窑、立窑、无顶轮窑、马蹄窑等土窑。
此外,应对热效率低下、敞开未封闭,装备简易落后、自动化水平低,布局分散、规模小、无组织排放突出,以及无治理设施或治理设施工艺落后的工业炉窑,进行淘汰。鼓励工业炉窑使用电、天然气等清洁能源或由周边热电厂供热。基本淘汰热电联产供热管网覆盖范围内的燃煤加热、烘干炉(窑);淘汰炉膛直径3米以下燃料类煤气发生炉;加强工业园区能源替代利用与资源共享,积极推广集中供汽供热或建设清洁低碳能源中心等,替代工业炉窑燃料用煤;充分利用园区内工厂余热、焦炉煤气等清洁低碳能源,加强分质与梯级利用,提高能源利用效率,促进形成清洁低碳高效产业链,集中使用煤气发生炉的工业园区,暂不具备改用天然气条件的,原则上应建设统一的清洁煤制气中心;禁止掺烧高硫石油焦。对保留下来的以煤等为燃料的工业炉窑实施深度治理。
各行业工业炉窑污染治理措施见表6.1-1。
表6.1-1 工业炉窑污染治理措施
行业 | 子行业 | 污染治理措施要求 |
建材 | 水泥 |
水泥熟料窑应配备低氮燃烧器,采用分级燃烧等技术,窑尾配备选择性非催化还原(SNCR)、选择性催化还原(SCR)等脱硝设施; 窑头、窑尾配备覆膜袋式等高效除尘设施; 窑尾废气二氧化硫不能达标排放的应配备脱硫设施。 |
平板玻璃 | 池窑应配备静电、袋式、电袋复合等高效除尘设施,配备石灰石石膏法等高效脱硫设施,配备SCR等脱硝设施;重点区域应取消脱硫、脱硝烟气旁路或设置备用脱硫、脱硝设施。 | |
其他玻璃 | 熔窑(全电熔窑和全氧燃烧熔窑除外)均应配备SCR等脱硝设施;以煤、石油焦、重油等为燃料的熔窑应配备袋式等除尘设施,配备石灰石石膏法等高效脱硫设施,以天然气为燃料的熔窑废气颗粒物、二氧化硫不能达标排放的应配备除尘、脱硫设施。 | |
陶瓷 |
以煤(含煤气)、石油焦、重油等为燃料的炉窑应配备除尘设施,配备石灰石石膏法等高效脱硫设施;以天然气为燃料的炉窑废气颗粒物不能达标排放的配备除尘设施。 喷雾干燥塔应配备袋式等高效除尘设施,配备石灰石石膏法等高效脱硫设施,配备SNCR脱硝设施。 |
|
砖瓦 | 以煤、煤矸石等为燃料的烧结砖瓦窑应配备高效除尘设施,配备石灰石石膏法等高效脱硫设施;以天然气为燃料的烧结砖瓦窑配备除尘设施。 | |
化工 | 氮肥 |
硫磺回收尾气应配备高效脱硫设施; 固定床间歇式煤气化炉应配备高效吹风气余热回收或三废混燃系统,配备袋式等高效除尘设施,配备石灰石石膏法等高效脱硫设施,配备SCR等高效脱硝设施; 以天然气为原料的一段转化炉应配备低氮燃烧、脱硝等设施; 造粒塔应配套高效除尘设施; 以煤为燃料的干燥窑应配备除尘、脱硫设施。 |
碳素 | 焙烧炉、煅烧炉(窑)应配备覆膜袋式等高效除尘设施,配备石灰石石膏法等高效脱硫设施,重点区域配备SCR、SNCR等高效脱硝设施。 |
6.1.4 VOCs治理
根据源清单,2018年延安市VOCs排放量79184吨,其中工艺过程源VOCs排放量占比为61.0%,其次为溶剂使用源VOCs占比为21.9%。工艺过程源VOCs排放主要集中在石油和天然气开采业,贡献率为85.2%。溶剂使用源中表面涂层的排放贡献最大,贡献率为49.67%;其次是其他溶剂使用源,贡献率为48.07%。因此,着重对各县区石油和天然气开采业和表面涂层进行重点管控。应完善挥发性有机物污染源监管体系和减排办法,全面实施结构减排、工程减排、管理减排、协同减排。2022年底全面组织完成涉VOCs企业排查、建立管理台账;制定出台重点控制的VOCs名录和VOCs重点监管企业名录,编制完善“一企一策”、“一源一策”方案。加快推进石化、大型储油场、涂装、汽修等重点行业企业VOCs的综合整治工作,完成洛川县延安炼油厂、洛川县延安石油化工厂、延川县永坪炼油厂3家企业的VOCs治理,全面完成VOCs有组织排放源达标情况排查,对不能达到标准的要求实施提升改造;鼓励重点排放企业、集群或园区与政府签订VOCs自愿减排协议,主动遵守更严格的排放要求;禁止使用高挥发性有机物含量涂料的要求列入工地文明施工日常管理,使用低VOCs含量原辅材料的企业纳入政府绿色采购清单;加大油品储运销全过程VOCs排放控制,所有新建油品存储项目同步安装油气回收及在线监控设施,重点推进储油库、油罐车、加油站油气回收治理。加强油气回收装置维护与检查,每季度至少开展1次油气回收系统抽检。2025年开展VOCs集中处理示范工作,推进工业园区、企业集群建设涉VOCs“绿岛”项目,推动涂装类统筹规划建设一批集中涂装中心,活性炭使用量大的统筹建设活性炭集中处理中心,有机溶剂使用量大的建设溶剂回收中心。
6.1.5 移动源污染防治
根据源清单分析表明,小型载客汽车是SO2、CO和VOCs的主要贡献,约占全市机动车排放总量的65.17%、45.03%以及48.44%。重型载货汽车和轻型载货汽车是NOx、PM10和PM2.5主要来源,排放量约占全市机动车排放总量的43.84%,40.91%和29.56%。同时,移动源污染主要集中在各县区的城区以及货物运输。因此,移动源污染防治主要针对新能源汽车的发展,优化货物运输结构以及淘汰老旧车辆等方面。
6.1.5.1发展绿色交通体系
加强城市交通规划、建设与管理,构建高效、低碳、以人为本的绿色交通发展体系。结合城市总体规划和交通规划,加快城市交通结构调整,合理控制燃油机动车保有量,加快轨道交通建设,优化公共交通基础设施,确立公共交通在城市交通中的主体地位,大幅度提高公众公交出行率,降低私家车使用强度。
推广使用新能源汽车,加快推进城市建成区新增和更新的环卫、邮政、出租、通勤、轻型物流配送车辆使用新能源汽车,机场、铁路货场等新增或更换作业车辆主要使用新能源汽车,城市建成区公交车逐步更换为新能源汽车,按照省市环保节能有关工作精神和要求,十四五期间要求全市新更新公交车和出租车全部更新为纯电车型。2022年底前,上述新能源汽车使用比例达到80%;2025年使用比例达到100%。
目前,在交运保障方面,已建成并投入使用8座充电站、6座高速充电站、2座慢充站。2025年底前,公交停保场建设情况新增充电设备;在物流园、产业园、工业园、大型商业购物中心、农贸批发市场等物流集散地建设集中式充电桩和快速充电桩。
6.1.5.2 优化调整货物运输结构
制定实施运输结构调整工作落实方案。开展涉煤炭、矿石、砂石、化工原料等大宗物料运输结构摸底调查,对企业未按环评报告要求使用铁路专用线、水路、管道等运输大宗物料的,限期整改。加大货运铁路建设投入,推动铁路货运重点项目建设。电力(含热电)等重点企业要加快铁路专用线建设,充分利用既有铁路运输能力,大幅提高铁路运输比例,2022年达到60%以上,2025年达到70%以上。
6.1.5.3 加快车辆结构升级
推动高排放车辆深度治理。对于具备条件的柴油车,鼓励加装或更换符合要求的污染控制装置,同时应安装远程排放监控设备和精准定位系统,并与生态环境部门联网。安装远程排放监控设备并与生态环境部门联网且稳定达标排放的柴油车,可在定期排放检验时免检。各县(市、区)制定淘汰更新目标及实施计划,全面淘汰国三及以下排放标准营运柴油货车、高排放汽油车,加快淘汰采用稀薄燃烧技术和“油改气”的老旧燃气车辆。至2025年,国三及以下高排放车辆、老旧燃气车辆完成中省下达的淘汰任务。
6.1.5.4 加快油品质量升级
2022年全面供应符合国六标准的车用汽柴油,全面加强油品质量的监督检查,开展部门、区域交叉式的油品质量监督检查,加大对炼油厂、储油库、加油站和企业自备油库的油品质量抽检,每年油品抽测率不低于10%。加强使用环节监督检查,在交通卡口、建筑工地等开展车辆、非道路机械油箱中油品质量和尿素质量抽检,配备油品移动监测站,提升油品快速检测能力,2025年底前确保全市符合国家标准的车用油品全覆盖。
6.1.5.5 加强机动车环保管理
按规定实施新的国家排放标准。2022年全面严格落实新车环保装置检验,在新车销售、检验、登记等场所开展环保装置抽查。构建机动车超标排放信息数据库,实现超标排放机动车全链条追溯。加强在用车排放管理,通过数据分析、视频监控、现场核查等多种手段加强对机动车排放检验机构监督检查。建立机动车排放检验与维护监管平台,实现检测信息与维修信息的互联共享,检验不合格车辆必须经维修竣工合格后才能复检。2025年全面推进公安交管、交通、生态环境等部门机动车监管数据信息的互联互通共享。建立天地车人一体化的全方位移动源监控体系,整合现有各类移动源管理平台,推进移动源管理实现全生命周期的信息化管理。规划建立交通路边站,提升机动车道路排放和空气质量监测能力。
6.1.5.6 加强非道路移动机械污染防治
按照国家部署,实施非道路移动机械第四阶段排放标准。到2022年底前,完成非道路移动机械摸底调查,实施排放备案登记和编码登记管理,建立非道路移动机械使用登记管理系统。划定非道路移动机械低排放控制区。加强对非道路移动机械环保信息公开及在售非道路移动机械排放符合性的监督检查。推进工程机械安装实时定位和排放监控装置,加快国二及以下老旧机械的淘汰,积极推进非道路移动机械柴油机尾气达标治理和新能源机械替代工作,推进高耗能农业机械报废和淘汰,实施高排放农业机械治理试点。机场积极推动APU替代设施建设,机场新增和更换的作业机械主要采用清洁能源或新能源,新增6吨以下(含6吨)叉车全部使用电能,政府工程项目中挖掘机、推土机、压路机、装载机选用LNG或电动工程机械的比例不低于30%。
6.1.5.7 实施柴油货车污染防治攻坚行动
实施清洁柴油车行动。加强新生产车辆环保达标监管,严格实施国家机动车油耗和排放标准,落实环保查验工作。加强在用车监督执法力度,建立完善监管执法模式,推行生态环境部门检测取证、公安交管部门实施处罚、交通运输部门监督维修的联合监管执法模式。强化在用车排放检验和维修治理,实现排放检验机构监管全覆盖。加快老旧车辆淘汰和深度治理,制定老旧柴油货车和燃气车淘汰更新目标及实施计划,加快淘汰国三及以下排放标准的柴油货车。推动高排放车辆深度治理。对于具备条件的柴油车,鼓励加装或更换符合要求的污染控制装置,同时应安装远程排放监控设备和精准定位系统,并与生态环境部门联网。
实施清洁柴油机行动,严格新生产发动机和非道路移动机械、船舶管理。2022年底前,实施非道路移动机械国家第四阶段排放标准。加强排放控制区划定和管控,秋冬季期间,对禁止高排放非道路移动机械区域内作业的工程机械月抽查率达到50%以上,禁止超标排放工程机械使用。加快具备条件的老旧工程机械、铁路老旧机车污染治理改造。
实施清洁运输行动,提升铁路货运量,到2022年底前重点行业企业铁路运输比例达到50%以上。新、改、扩建涉及大宗物料运输的建设项目,应尽量采用铁路或管道等运输方式。推进多式联运型和干支衔接型货运枢纽(物流园区)建设。加快推进液化天然气(LNG)罐式集装箱等多式联运及堆场建设。推行货运车型标准化,推广集装箱货运方式。试点开展高铁快运等。推进城市绿色货运配送示范工程,支持利用城市现有铁路、物流货场转型升级为城市配送中心。
6.1.6 扬尘污染控制
根据源清单,2018年延安市颗粒物排放分别为PM10:141445吨,PM2.5:39648吨, 扬尘源颗粒物排放分别为PM10:97314.7吨,PM2.5:20724.2吨,扬尘源占各类污染物排放PM10、PM2.5总量的比例分比为68.80%、52.27%,可见扬尘源排放的PM10、PM2.5为延安市颗粒物的主要来源。扬尘源共包括四类,分别为堆场扬尘、工地扬尘、道路扬尘和土壤扬尘等扬尘排放源,其中土壤扬尘源占扬尘源排放总量的比例为58.92%、47.55%,其次是道路扬尘,PM10贡献率为30.04%,PM2.5贡献率为41.17%。将扬尘源排放数据按各区县进行划分,宝塔区的扬尘源颗粒物排放量占比最大,其次为富县、子长县、志丹县、吴起县、宜川县、黄陵县、延长县。因此,着重对富县、子长县、志丹县、吴起县、宜川县、黄陵县、延长县的扬尘源进行管控,将对延安市颗粒物减排具有显著效果,在规划期间,延安市是对颗粒物减排的方向应重点为扬尘源的减排。
6.1.6.1 不断健全扬尘监管机制
2022年底前,全面完善扬尘污染管理办法和各类扬尘污染控制标准,明确治理目标、治理措施、责任主体和考核模式,落实扬尘治理和监管责任。按照属地管理的原则,对扬尘进行网格化管理,开展网格化降尘量监测,定期进行通报;安装城市扬尘视频监控和在线监测系统,建设扬尘监控平台,对重要扬尘污染源实行在线监控管理,重点房建工程和市政工程项目工地、大型工业堆场在线视频监测覆盖率达到100%;建立扬尘控制工作台账,实现施工工地重点环节、城市工业企业堆场的精细化和动态管理;严格落实建设工地包抓监管和红黄绿挂牌管理制度,加强督导检查,对于没有按照要求落实红黄绿挂牌管理的市级部门和区县开发区,按照考核细则在月度和年度考核中予以扣分。推动扬尘污染防治守信联合激励、失信联合惩戒信用体系建设,及时公布扬尘污染情况,并对造成严重扬尘污染的单位和个人根据有关规定予以处罚。
同时严格执行“禁土令”。“禁土令”作为重污染天气的应对措施,仅在启动重污染天气预警的情况下执行。启动黄色(Ⅲ级响应)及以上预警期间,除地铁项目和市政抢修、抢险工程外的建筑施工工地停止喷涂粉刷、护坡喷浆、建筑拆除、切割、土石方等施工作业,加大对施工工地、裸露地面、物料堆放等场所扬尘控制力度;启动橙色(Ⅱ级响应)及以上预警期间,建筑施工工地停止室外作业,建筑垃圾、渣土、砂石运输车辆禁止上路行驶。
严格按照“六个百分之百”要求,构建过程全覆盖、管理全方位、责任全链条的建筑施工扬尘防治体系。冬防期和重污染天气预警期间,严格遵照《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》和《陕西省人民政府关于印发省重污染天气应急预案的通知》中关于建筑工地施工扬尘监管的相关要求,加大联合执法、联合惩戒力度,对“落而不实”“禁而不止”的建筑项目依法责令停工整改、实施高限处罚,将不良信息纳入建筑市场信用管理体系,情节严重的列入建筑市场主体“黑名单”。
重点强化市建成区渣土车须完成密闭化改装改造,达到运输过程无扬尘、无遗漏、无抛洒要求,未达到改造升级要求的渣土车辆不得从事渣土运输活动。大力推进国三及以下排放标准营运柴油渣土车提前淘汰更新。严格管控高排放非道路移动机械。
6.1.6.2 加大堆场、露天矿山综合整治
2022年底前,对露天矿山、渣堆、料堆、灰堆及裸露土地降尘抑尘措施落实情况监督检查,易产生粉尘污染的物料应实施封闭或半封闭存放;城市建成区内所有搅拌站、堆料场必须实施全封闭;加强对露天矿山污染治理、生态修复情况监督检查,对存在问题的矿山依法依规进行处罚,加大矿山整治和绿化力度,对责任主体灭失的露天矿山,加强修复绿化;强化堆场扬尘落实保障机制,强化工业企业无组织排放监管;裸露土地应植草复绿或覆盖防尘网。
6.1.6.3 强化道路扬尘整治
严格道路保洁作业标准,提高道路冲洗、洒水、清扫频次,推广主次干路高压冲洗与机扫联合作业模式,大幅降低道路积尘负荷。2022年底前,新增吸尘式道路保洁车辆不得低于新增保洁车辆的70%,全面淘汰干扫式老旧设备,城市建成区主要车行道路机械化清扫率达到85%以上,县城建成区达到65%以上;2025年底前,城市建成区主要车行道路机械化清扫率达到90%以上,县城建成区达到70%以上;2030年底前,城市建成区主要车行道路机械化清扫率达到95%以上,县城建成区达到80%以上。加强对城乡接合部、城中村、背街小巷等重点部位的治理。严格渣土、砂石、水泥及其他粉状物料运输车辆规范化管理,限定通行线路和通行时间,按规定要求安装密闭式装置。强化监测监管,实施降尘考核,确保2025年全市平均降尘量下降10%以上。
6.1.6.4 严控施工扬尘污染
2022年持续推进扬尘精细化管控,建立完善施工工地抑尘动态管理清单,构建“过程全覆盖、管理全方位、责任全链条”建筑施工扬尘防治体系。将施工工地扬尘污染防治纳入文明施工管理范畴,建立扬尘控制责任制度。建筑施工工地要做到“六个百分百”、“七个到位”,将扬尘管理工作不到位的不良信息纳入建筑市场信用管理体系。因地制宜稳步推广装配式建筑。推进“互联网+”监管模式,建设全市扬尘在线管控平台,建成区内施工工地出入口安装扬尘视频监控系统,推进建成区内建筑面积5万平方米以上工地以及混凝土搅拌站等安装在线监测和视频监控设备。延川县完成县级扬尘监控智慧平台建设,对建筑工地以及主要出入口、居民区道路扬尘实施监测。推进绿色工地和扬尘污染控制示范区创建,到2025年,全市建筑工地文明施工达标率达到100%。
6.1.6.5 加大城市绿化建设力度
按照“增加绿点、延长绿线、开辟绿面、拓展绿网”的思路,点线面相结合,2025年底前,全面提高绿地面积和绿化覆盖率。加大城区裸土治理力度,实施植绿、硬化、铺装等降尘措施,市区内除农田及绿化用地外基本实现无裸露地面。加大森林城市、城镇、村庄创建力度,沿高速公路、国道、省道等主要道路,形成线状林带、以主 边为重点,加快推进森林抚育经营,形成棋盘式的城镇林带网。超过3个月未建设的裸露土地,督促土地业主对进行覆盖或简易绿化;督促裸露土地业主尽早动工开发,对未按时动工开发的,严格按照相关办法进行处理与处置。
6.1.7 生活及农业源污染防治
6.1.7.1 扩大高污染燃料禁燃区根据大气环境质量改善要求,逐步扩大各县区高污染燃料禁燃区范围。对已完成划定的高污染燃料禁燃区,禁燃区内禁止销售、燃用高污染燃料,禁止新建、扩建燃用高污染燃料的设施,已建成的应当改用天然气、页岩气、液化石油气、电或者其他清洁能源。
6.1.7.2 强化餐饮油烟治理
2022年底前,餐饮行业全面安装油烟净化装置并实现达标排放,推动营业面积1000平方米以上的餐饮业安装VOCs(油烟)在线连续监控系统安装工作。综合考虑生产工艺、原辅材料使用、无组织排放控制、污染治理设施运行效果等,制定监督执法正面清单,实施差别化管理。到2025年,挥性有机物排放总量较2020年下降10%以上。
6.1.7.3 加强生活类挥发性有机物防治
2022年底前,全面推广汽修企业使用水性等低挥发性有机物含量的环保型涂料,限制使用溶剂型涂料,禁止露天喷漆,喷漆和烘干操作应在喷烤漆房内完成;推广服装干洗行业使用配备制冷溶剂回收系统的封闭式干洗机,逐步淘汰开启式干洗机,服装干洗和机动车维修等行业应设置异味和废气处理装置,建筑装饰装修行业推广使用符合环保要求的水性或低挥发性建筑涂料、木器漆和胶粘剂,逐步减少有机溶剂型涂料的使用;推动建立涂料产品政府绿色采购制度,在政府投资的工程中优先采用水性或低挥发性产品;汽车维修业、建筑装饰装修行业、服装干洗等行业经营者建立完善台账制度,原料名称、挥发性有机物含量、购入量、使用量和输出量等资料,记录材料保存至少一年以上。
6.1.7.4 严禁露天焚烧
2022年底前,全面禁止露天焚烧垃圾、电子废物、油毡、沥青、橡胶、塑料、皮革等其他产生有毒有害烟尘和恶臭气体的物质;禁止露天焚烧树叶、枯草、垃圾,逐步扩大烟花爆竹禁放区域(场所)和限放区域范围;切实加强秸秆禁烧管控,强化市、县、乡、村四级政府秸秆禁烧主体责任;对全市秸秆禁烧实施网格长负责制、网格化监管、全时段监控,在夏收和秋收阶段开展秸秆禁烧专项巡查;严防因秸秆露天焚烧造成区域性重污染天气;进一步加强无人机、多源卫星、视频监控、红外报警等新技术与新模式对农作物秸秆露天焚烧进行监控和全方位监管,及时公开违法焚烧秸秆的相关信息,对秸秆焚烧严重和综合利用率低的地区启动问责机制,有效解决露天焚烧火点发现难、处置慢、处罚难、行政成本高等问题。
6.1.7.5 加强秸秆综合利用
实行源头防控、以禁促用,综合施策、以用促禁、堵疏结合,加大政策支持力度,全面加强秸秆综合利用并形成产业化,到2025年,全市秸秆综合利用率达到92%。
进一步提高秸秆肥料化、饲料化、基料化、原料化、能源化“五化”利用率。因地制宜发展以秸秆为原料的农村沼气集中供气工程、秸秆成型燃料、秸秆食用菌种植等能源化、燃料化和基料化利用工作,积极探索因地制宜的秸秆综合利用新模式。
拓宽秸秆工业化利用渠道。对秸秆工业化利用企业在政策、资金和技术上给予支持,通过建立利益导向机制,支持秸秆代木、纤维原料、清洁制浆、生物质能、商品有机肥等新技术的产业化发展,完善配套产业及下游产品开发,延伸秸秆综合利用产业链,扩大秸秆利用企业规模,推动全市秸秆全量利用。
完善经济激励政策。将秸秆综合利用纳入中央大气污染防治专项资金重点支持范围,引导建立秸秆综合利用“以奖代补”机制。统筹各方面资金加大对秸秆有机肥、秸秆还田、秸秆养畜等农业化利用的补贴力度,以及对秸秆工业化综合利用项目给予支持,落实好秸秆综合利用税收优惠政策,切实促进秸秆资源化利用。
6.1.7.6 加强大气氨排放控制
加强种植业氨排放控制。2022年底前,全面减少化肥农药使用量,增加有机肥使用量,实现化肥农药使用量负增长。提高化肥利用率,到2025年,化肥利用率超过50%,测土配方施肥技术覆盖率达到95%以上,绿色防控覆盖率超过40%,力争化肥农药使用量保持负增长。调整氮肥结构,降低铵态、酰胺态氮肥比例,扩大非铵态氮肥比例,增加包膜肥料等缓释型肥料、水溶肥料用量;改进施肥方式,提高机械施肥比例,强化氮肥深施,推广水肥一体化技术,减少农田氨排放。
强化养殖业畜禽粪污资源化利用,提高畜禽粪污综合利用率,2022年规模化畜禽养殖场、养殖小区废弃物综合利用率达到80%以上,非规模化畜禽养殖污染得到有效控制,减少氨挥发排放;2025年规模化畜禽养殖场、养殖小区废弃物综合利用率达到85%以上,2030年规模化畜禽养殖场、养殖小区废弃物综合利用率达到90%以上。限制人口密集农村畜禽散养,推进畜禽粪便生物处理技术。开展“种养一体”试点,根据种植业规模和土壤环境容量确定养殖规模,实现养殖业废弃物就地处理利用,减少农田化肥使用量,改良土壤结构,降低氨排放,促进农业生产和畜禽养殖废物利用良性循环。
6.1.8 优化能源及产业结构
6.1.8.1 实施煤炭消费总量控制严格煤炭准入,耗煤新项目实施煤炭等量替代;对传统能源企业实行煤炭使用总量控制;巩固禁燃区建设成果,全市不再新建35蒸吨/时以下燃煤锅炉,35蒸吨/时以下燃煤锅炉、燃煤设施和工业煤气发生炉、热风炉、导热油炉全部拆除或实行清洁能源改造。城区范围内严禁新建煤场、煤炭加工厂,现有的煤场制定搬迁计划,2022年底前,全部完成搬迁。推进煤炭集中使用、清洁利用,持续压减非电力用煤,提高电力用煤比例。重点建设宝塔、安塞、子长、宜川、吴起、延长、志丹、延川、富县、黄陵、黄龙等风电基地;建设宝塔、安塞、子长、宜川、富县、黄陵、洛川、延川、黄龙等光伏基地;建设子长、吴起、延长、黄陵、洛川等生物质发电基地,鼓励发展县域生物质热电联产、生物质成型燃料锅炉及生物天然气;开发黄龙等地热能发电基地。到2025年可再生能源装机达到1000 万千瓦,可再生能源在能源结构中占比达到20%,非化石能源占一次能源消费比重达到16%。积极引导用能企业实施清洁能源替代,加快天然气向乡镇、新型农村社区延伸,全面实现“气/电化延安”,“十四五”期间每年气/电化面积增加5%以上;基本实现市区燃气普及率达到98%以上,县城燃气普及率达到90%以上,工业园区燃气普及率达到100%,天然气占能源消费总量的13%左右,全市煤炭占能源消费总量比重下降到70%左右。
6.1.8.2 深化“煤改气”和“以电代煤”
在落实气源、保障民生的前提下,2022年底前,全面加快燃气管网建设,在陶瓷、玻璃、铸造等行业积极推进天然气替代煤气化工程,有序实施燃煤设施煤改气。结合区域和行业用能特点,积极推进工业生产、建筑供暖供冷、交通运输、农业生产、居民生活五大领域实施“以电代煤”,着力提高电能占终端能源消费比重。对新增“煤改气”项目,要坚持增气减煤,以气定改,在签订供气合同的前提下,有序实施。
6.1.8.3 进一步提高能源利用效率
继续实施能源消耗总量和强度双控行动。健全节能标准体系,大力开发、推广节能高效技术和产品,实现重点用能行业、设备节能标准全覆盖。新建高耗能项目单位产品(产值)能耗要达到国际先进水平。因地制宜提高建筑节能标准,加大绿色建筑推广力度,新建民用建筑全面执行绿色建筑标准。新建保障性住房全部使用装配式建造方式。进一步健全能源计量体系,持续推进供热计量改革,推进既有居住建筑节能改造。鼓励开展农村住房节能改造。
6.1.8.4 加快发展清洁能源和新能源
制定清洁供暖实施方案,禁止新建燃煤集中供热站,新增供暖全部使用天然气、电、可再生能源供暖(包括地热供暖、生物质能清洁供暖、太阳能供暖、工业余热供暖等),优先采取分布式清洁能源集中供暖。新增天然气产量优先用于保障民生用气。加大对现有燃煤集中供热站实施清洁化改造力度,燃煤集中供热站应逐步予以拆除,鼓励使用天然气、电、地热、生物质等清洁能源取暖措施,暂不具备清洁能源供暖的执行超低排放标准并逐步完成清洁能源改造。各县区政府负责逐步开展辖区“煤改电”相关工作。
6.1.8.5 加强散煤治理
2022年底前,深入推进散煤治理和秸秆等生物质综合利用。积极推进农村居民、农业生产、商业活动燃煤(薪)的清洁能源替代,采取以电代煤、以气代煤,以及地热能、生物质能、风能和太阳能等清洁能源替代。
2025年底,城市建成区居民用散煤全部清零。开展采暖季供热企业燃用煤炭煤质检查以及散煤专项整治,加大对经营、流通领域及用煤单位的监管力度。积极推进农村居民、农业生产燃煤的清洁能源替代,不具备清洁能源替代条件的地区使用优质环保煤并配备高效炉具。
6.1.9 加强区域联防联控和重污染天气应对
6.1.9.1 全面落实秋冬季攻坚行动制定延安市秋冬季大气污染综合治理方案,聚焦重点领域,将攻坚目标、任务措施分解落实到具体单位。各地各部门要制定具体实施方案,督促企业制定落实措施。适时组织各辖区异地交叉执法、驻地督办,确保各项措施落实到位。
6.1.9.2 强化大气污染联防联控
2022年底前,全面完善区域协作工作机制,落实大气环境监测预报、应急联动、标准统一、信息共享、联合执法、科研合作、重大活动保障等方面协作重点工作。积极参与重污染天气联合应对工作。
联合制定控制高耗能、高排放行业标准,基本完成钢铁、水泥行业和燃煤锅炉超低排放改造,打造绿色化、循环化产业体系。共同实施细颗粒物和臭氧浓度“双控双减”,建立固定源、移动源、面源精细化排放清单管理制度,联合制定区域重点污染物控制目标。
6.1.9.3 加强重污染天气应急联动
加强区域重污染天气监测预警体系建设,提高重污染天气预测预报能力。整合各级空气质量监测站点以及区域站、背景站和超级站数据,建立高密度空气质量监测信息网络,精确辨析空气质量状况。完善全口径污染源排放清单数据库,集成空气质量和各类污染源排放信息,提高空气质量预测准确性和时效性。健全环保、气象部门联合会商预报机制,实现环保、气象信息共享,在重污染天气时增加会商预报频次,做好重污染天气过程趋势分析。完善预警分级标准体系,区分不同区域不同季节应急响应标准。根据重污染天气预警信息,按级别启动应急响应措施,实施应急联动,并协作开展人工增雨改善空气质量作业,力争实现大气污染物浓度“削峰”。
6.1.9.4 夯实应急减排措施
在现有重污染应急减排清单的基础上,收集当年建设项目环评审批、环保验收、工商注册等信息,修订完善重污染天气应急预案。确保减排措施全覆盖的基础上,采取差异化管控,避免采取“一刀切”式停限产。细化应急减排措施,落实到企业各工艺环节,实施清单化管理。优先调控产能过剩行业并加大调控力度;优先管控高耗能、高排放行业;同行业内企业根据污染物排放绩效水平进行排序并分类管控;优先对城市建成区内的高污染企业、使用高污染燃料的企业等采取停产、限产措施。企业应制定“一厂一策”实施方案,优先选取污染物排放量较大且能够快速安全响应的工艺环节,采取停产限产措施,并在厂区显著位置公示,接受社会监督。创新监管方式,利用电量、视频监控、物料衡算等方式,核实企业各项应急减排措施落实情况。在黄色及以上重污染天气预警期间,对建材、化工、矿山等涉及大宗物料运输的重点用车企业,实施应急运输响应。按要求实施冬季“封土行动”应急管控。
实施大宗物料错峰运输。针对钢铁、建材、化工、矿山等涉及大宗物料运输的重点用车企业,制定错峰运输方案,纳入重污染天气应急预案中,在橙色及以上重污染天气预警期间和重点时段,原则上不允许重型载货车进出厂区(保证安全生产运行、运输民生保障物资或特殊需求产品。重点用车企业和单位在车辆出入口安装视频监控系统,并保留监控记录三个月以上,秋冬季期间每日登记所有柴油货车进出情况,并保留至次年4月30日。
6.1.9.5 实施季节性污染排放调控
根据延安市污染特征,在夏季(5~8月)臭氧污染严重时段,重点加强对VOCs排放企业的管控,实施涉VOCs排放企业错峰生产,针对涂装等重点行业,制定VOCs限产限排方案。在冬季(10月~次年3月)PM2.5污染严重时段,实行水泥、砖瓦等企业错峰生产,对电力等企业采用降低生产负荷以及排放浓度等方式降低排放量。涉及大气污染物排放的企业制定“一厂一策”重污染季节应急预案。
6.1.9.6 加强应急措施实施与动态决策管理
开展重污染天气应急演练,完善部门之间的合作与联动机制,提高应急反应速度和应急能力。提前做好企业停限产准备工作,确保应急措施的及时启动。加大执法力度,组织生态环境、城建、公安等部门对应急响应措施落实情况进行监督检查,对未按规定落实应急措施的,依法严格追究责任。将关停、限产企业作为环境执法检查的重点,确保应急措施落地。探索研究基于中长期环境气象条件预报,根据扩散条件预期,动态调控企业生产负荷与排放,达到预防性削峰。
6.2 重点工程
6.2.1 能源开发及电力
根据《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》(延政发〔2021〕4号),到2025年,建成高水平延安综合能源基地,原油产量稳定在1500万吨,天然气产量达到200亿立方米,煤炭产能达到8000万吨,煤电、新能源发电装机容量均达到1000万千瓦,发电量达到490亿千瓦时。(1)石油
原油年产量稳定在1500万吨,产值达到300亿元;原油年加工量达到1000万吨,产值达到520亿元。重点建设延长石油345.1万吨石油产能、延长石油油气管线及储运销、长庆油田240.2万吨石油产能、延安炼油厂转型升级、中航油油库等项目。
(2)天然气
天然气产量达到200亿方,产值达到180亿元;LNG产量达到280万吨,产值达到65亿元。重点实施长庆油田新建48.1亿方天然气产能、延长石油新建19亿方天然气产能、宜川60万吨/年LNG处理、延川及富县天然气储气库、宝塔LNG储备库、青化砭天然气液化调峰站、吴起50万吨LNG、子长100万方/年金属切割气生产、甘泉100万方LNG、延长60万吨/年高效液体金属切割气、黄陵煤气化联产LNG等项目。
(3)煤炭
煤炭产能达到8000万吨,产值达到600亿元。新建子长涧峪岔一号、二号等7个煤矿,改扩建陕煤黄陵矿业一号、二号、富县党家河等15个煤矿,续建延安车村一号煤矿、宝塔四咀煤矿、子长羊马河煤矿等15个煤矿,新增产能3440万吨。推进宜川集义500万吨一号煤矿及选煤厂、集义500万吨二号煤矿及选煤厂、安塞王家湾300万吨煤矿、子长石家湾-双井河井田等前期工作。
(4)煤电及新能源
煤电重点项目:电力装机容量达到1000万千瓦,产值达到240亿元。建成黄陵店头电厂(一期)、延长石油富县电厂(一期)、大唐延安电厂(一期),谋划建设黄陵店头电厂(二期)、延长石油富县电厂(二期)、大唐延安电厂(二期)、宝塔青化砭电厂、黄陵蒲白电厂、牙庄电厂、双龙电厂、车村电厂、子长吴家寨子电厂、薛家沟电厂等项目。
新能源重点项目:可再生能源装机容量达到1000万千瓦,产值达到160亿元。重点建设宝塔、安塞、子长、宜川、吴起、延长、志丹、延川、富县、黄陵、黄龙等风电基地;宝塔、安塞、子长、宜川、富县、黄陵、洛川、延川、黄龙等光伏基地;子长、吴起、延长、黄陵、洛川等生物质发电项目;黄龙等地热能发电项目。
(5)能源化工
煤化工重点项目:重点建设延安市100万吨煤制烯烃、陕煤黄陵煤化工煤制乙二醇、子长100万吨/年洗中煤多联产循环综合利用示范、30万吨/年甲醇制高端烯烃、50万吨/年煤焦油加氢、煤泥综合利用产业链、宝塔二氨基甲苯加工、延川年产50万吨乙醇、烧碱及氯碱化工、宜川300万吨炼焦厂等项目。
气化工重点项目:重点建设宝塔延能化深加工、安塞天然气制氢、LNG闪蒸气氦气回收、吴起30万吨丙烷脱氢制丙烯、志丹天然气制塑料产品、延长BDO精深延伸、乙二醇生产聚酯纤维、天然气制甲醇、二甲醚等项目。
油化工重点项目:重点建设洛川200万吨渣油加氢裂化、100万吨催化裂解等项目。
煤油气综合化工重点项目:重点建设富县延能化填平补齐和提质增效、延长煤气联合化工、黄陵煤气化联产等项目。
其他化工项目:重点建设甘泉30万吨/年燃料乙醇、延长高端能化等项目。
6.2.2 燃气供热
“十四五”期间每年集中供热增加面积10%以上;支持跨区联片热电联产项目建设,加大对纯凝机组和热电联产机组技术改造力度,全面完成热电联产机组超低排放改造以及现有燃煤集中供热站清洁化改造,新增供暖全部使用天然气、电及其他可再生能源供暖,优先采取分布式清洁能源集中供暖。打造以大唐延安有限公司为主的清洁集中热源,支持洛川生物质发电厂实施热电联产,吴起县、黄陵县加快推进煤改气项目、延川县完成两个供热燃气站建设。加快推进城乡结合部及重点乡镇居民“煤改电”,制定出台《延安市电采暖低谷用电优惠办法》。全面构建城镇地区以热电、燃气锅炉等集中供暖为主,分散式天然气、电、可再生能源利用为辅,农村地区综合采用天然气、电、可再生能源等取暖方式的清洁取暖格局,形成多热源联合供热管网。到2025年,建成区集中供暖范围扩大至95%以上,建成区清洁取暖覆盖率达到100%,农村地区达到70%以上。6.2.3 污染防治
重点建设城区集中供热和环保低氮改造、南区集中供热超低排放改造、老城区备用热源等项目;建设17个空气标准站、72个微型空气质量监测站;推进油气生产技改、垃圾热解气化、油烟污染治理、油气回收改造等项目。6.3 跟踪评估建议
建议进一步细化分阶段或分年度环境空气质量目标,并开展年度目标实现效果评估。建立本地化源清单基础数据库,定期采集更新污染源数据,开展污染源和环境质量状况的长期跟踪整理,并有条件的跟踪延安市气象情况,形成延安市环境质量与污染源和气象条件的基础数据库,为榆林市环境质量目标和经济发展目标双实现提供有效支撑。按照单位产值、单位投资排放强度,综合各区县发展实际需求设立达标规划动态评估准入门槛。
结合碳排放要求,进一步优化新增项目工艺路线、环保措施,减少污染物排放。
未来延安市新增项目陆续投产,环境空气质量进一步承压,建议各县市区加强环境管理,开展一县一策环境空气管控行动。
第七章 减排方案与目标可达性分析
图7.1-1 区域大气复合污染的P-S-R模型框架
根据陕西省及延安市主要大气污染减排任务,从能源、产业结构、工业、交通、扬尘、农业、区域联防联控等污染控制领域,细化污染物减排措施,设置不同阶段的大气污染控制情景,为环境空气质量模拟提供模拟方案。
图7.1-2 情景方案设计流程图
对于延安市本地污染物排放,减排措施不弱于现有政策,包含了延安市各类相关大气污染防治行动计划,相关依据包括:
《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》(延政发〔2021〕4号);
《延安市“十四五”环境保护规划》;
《延安市城市总体规划(2015-2030年)》;
《延安市大气污染防治条例》(延人发[2021]9号);
《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》(延政发〔2018〕9号);
《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》(延政办函〔2020〕82号);
《延安市“一市一策”铁腕治气保障工作方案》(延政办函〔2019〕93号);
对于延安市周边省市,主要考虑了国务院印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(国发)〔2018〕22号)、《大气十条》、《“十四五”生态环境保护规划》等文件,目标任务与相关专项规划和政策规定进行了充分衔接,保持了工作的持续性。
方案一为2022年减排措施方案,假定2022年完成相关规划、《打赢蓝天保卫战三年行动计划》、《工业炉窑大气污染综合治理方案》、《重点行业挥发性有机物综合治理方案》、《产业结构调整指导目录(2019年本)》、《建材行业淘汰落后产能指导目录(2019版)》等这些要求任务全部完成;方案二为2025年减排措施方案,在巩固、深化综合整治的成效和继续淘汰落后产能的同时,大力提高各行业清洁化排放水平,产业结构进行深入调整,重点行业执行更严格的排放限值,排放限值可依据新制定的陕西省地方排放标准,或借鉴其他省市的地方排放标准;方案三为2030年减排措施方案,通过PM10、PM2.5、NOx、VOCs等多污染物协调控制、区域联防联控等,进一步降低各项污染物浓度,力争PM10、PM2.5、NOx达到环境空气质量国家二级标准。同时减排方案考虑周边城市区域联防联控协同,考虑榆林市、铜川市、韩城市、渭南市、西安市等城市在目标年污染物减排比例,其参照《陕西省区域空间生态环境评价研究报告》中2022年、2025年以及2030年削减比例。
表7.2-6 减排方案设定
以建立的2018年延安市大气污染物源排放清单为基础,结合上述目标年采取的减排措施方案,建立目标年的高时空分辨率的源排放清单。以2018年气象场为基准评价达标措施能否在目标年完成既定目标。
具体技术路线为:(1)根据达标战略规划和社会经济能源发展预测制定目标年延安市不同情景下的污染排放清单;(2)利用空气质量模式WRF-CMAQ对目标年的几种排放情景进行模拟;(3)对比2018年和目标年排放情景下污染物浓度的变化;(4)评价达标战略规划可达性。
根据《延安市大气污染源排放清单》,延安市电力生产等企业共计11家,其中涉及火力发电的有大唐陕西发电有限公司延安热电厂、黄陵矿业煤矸石发电有限公司、黄陵矿业煤矸石发电有限公司(沮河电厂)。根据《陕西省锅炉大气污染物排放标准》(DB61 1226-2018),规定了火力发电锅炉和工业锅炉从2021年1月1日起执行标准中的排放限值,根据陕西省重点污染源企业监督性监测信息发布平台在线监测数据,上述三家企业2021年均能完成超低排放改造,达到排放限值要求。大唐陕西发电有限公司延安热电厂1#、2#机组颗粒物可减排50%;黄陵矿业煤矸石发电有限公司4#机组颗粒物、氮氧化物分别减排64.28%、51.45%,5#机组颗粒物、氮氧化物分别减排62.96%、66.0%;沮河电厂1#、2#机组颗粒物、氮氧化物和二氧化硫分别减排62.96%、24.24%、62.36%。详见附表1。
此外,加强对电力企业的煤场、灰场、卸煤、输煤和灰渣储运环节的全封闭建设和管理,保证储煤场喷淋装置,干灰厂喷水碾压的频率,卸煤、输煤、灰渣库等淋设施和除尘器效率,减少无组织排放的颗粒物对周围环境的影响。
(2)工业锅炉
工业锅炉中以燃煤锅炉排放较大,应加大燃煤锅炉淘汰力度,巩固燃煤锅炉淘汰成果。对燃煤锅炉(含茶水炉、经营性炉灶、储粮烘干设备等燃煤设施)开展拉网式排查,逐一登记。全市基本淘汰每小时35蒸吨以下燃煤锅炉及茶水炉、经营性炉灶、储粮烘干设备等燃煤设施,不再新建每小时35蒸吨以下的燃煤锅炉;每小时35蒸吨及以上燃煤锅炉(燃煤电厂锅炉除外)全部达到特别排放限值要求;全市范围内允许保留的每小时65蒸吨及以上燃煤锅炉全部完成节能和超低排放改造。现有燃气锅炉完成低氮燃烧改造,原则上改造后氮氧化物排放浓度不高于50毫克/立方米,并符合相应的锅炉安全技术要求。
本次基于《延安市2018年大气污染源排放清单》中工业燃煤锅炉污染源进行减排情景设置,其中需淘汰35t/h以下燃煤供热锅炉38台;拆改工业锅炉241台,延长油田股份有限公司吴起采油厂18台燃油锅炉建议增加烟气处理措施;黄陵煤化工有限公司3台燃煤锅炉增加建议增加脱硝处理措施以及更换除尘效率更高的设施;陕西延长石油(集团)有限责任公司延安石油化工厂4台燃煤锅炉建议更换高效脱硫、除尘设施;陕西延长石油(集团)有限责任公司永坪炼油厂2台燃油锅炉建议增加烟气处理设施;陕西延长石油(集团)有限责任公司延安炼油厂3台燃油锅炉建议更换高效烟气处理设施。各县区需要拆改燃煤锅炉详见附表2、附表3。
(3)民用锅炉
通过开展城镇集中供热实施,分散采暖锅炉煤改气以及其他新型能源替代等工作;同时,严格控制煤炭消费总量,推进清洁取暖。根据现场调查,延安市2018年-2020年已淘汰661台燃煤锅炉,其中2018年拆除6台,煤改气115台;2019年拆除关闭34台,煤改气224台,煤改电30台,纳入集中供暖11台;2020年拆除42台,煤改气135台,煤改电60台,纳入集中供暖4台。要求应继续对不符合政策要求燃煤锅炉淘汰改造。各县区需要拆改燃煤锅炉详见附表2、附表3。
根据源清单,2018年延安市城市居民家庭天然气共计消耗7334万立方米,液化石油气13吨;各县域城镇家庭天然气消耗5314.33万立方米,液化石油气消耗1639吨;全市餐饮服务点6500余个,农村常住居民36.17万户;型煤用量15万吨,原煤用量38.69万吨。
根据陕西省统计局数据,2018年末陕西省天然气城镇气化率86%,其中市级城市约90%,县区级城市约62%,重点乡镇约为60%。相比而言,延安市气化率不高,截止2018年底,延安市13个县区县城通气率达到82%,乡镇平均气化率达40.01%,全市气化人口达到120万人,气化率达到55%。陕西省曾提出“气化陕西”战略,并且制定了对应的目标:到2020年,陕西省城镇燃气普及率达到 86.03%。因此,本次规划2022年延安市全域民用燃烧气化率达到20%以上,2025年气化率达到30%,2030年气化率达到40%。
同时,通过热源清洁化改造、建筑能效提升等,2022年完成清洁取暖改造面积50%;市区清洁取暖率达到92%,县区清洁取暖率达到88%,农村地区清洁取暖率达到52%,完成既有建筑节能改造改造面积的49%;到2025年底市区、县城建成区和城乡结合部清洁取暖率达到100%,农村地区清洁取暖率达到70%;到2030年底市区、县城建成区和城乡结合部清洁取暖率达到100%,农村地区清洁取暖率达到80%。
7.2.3 工业炉窑
根据生态环境部《工业炉窑大气污染综合治理方案》(环大气〔2019〕56号),已有行业排放标准的工业炉窑,严格执行行业排放标准相关规定,配套建设高效脱硫脱硝除尘设施,确保稳定达标排放;暂未制定行业排放标准的工业炉窑,重点区域原则上按照颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值分别不高于30、200、300毫克/立方米实施改造,其中,日用玻璃、玻璃棉氮氧化物排放限值不高于400毫克/立方米。
表7.2.3-1为工业炉窑大气污染物地方排放标准,各排放限值取标准中最严格的限值,其中山东省工业炉窑大气污染物排放标准仅针对特征污染物。对于无行业排放标准的工业炉窑,建议参照江苏省工业炉窑大气污染物排放标准二次征求意见稿进行控制,即颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值为20、80、180毫克/立方米。
表7.2-1工业炉窑地方排放标准限值(单位:mg/m3)
砖瓦工业目前执行《砖瓦工业大气污染物排放标准》(GB 29620-2013),颗粒物、SO2、NOx排放浓度限值分别为30、300、200mg/m3。根据《产业结构调整指导目录(2019年本)》,2020年12月31日前淘汰砖瓦轮窑、立窑、无顶轮窑、马蹄窑等土窑。
基于《延安市2018年大气污染源排放清单》,延安市需淘汰108台砖瓦轮窑,保留的烧结砖瓦窑企业要进行脱硫除尘升级改造,提高砖瓦行业污染控制水平,全面普及袋式除尘等高效除尘技术,以及湿法脱硫协同控制颗粒物技术,并同步安装在线监测,实现砖瓦企业全面达标排放。各县区淘汰砖瓦企业名单详见附表4。
2025年砖瓦企业要力争达到颗粒物排放浓度20mg/m3以下,SO2排放浓度100mg/m3以下,NOx排放浓度控制在150mg/m3以下。采用袋式除尘器,颗粒物的排放浓度一般可控制在20mg/m3以下;此外,采用湿法脱硫协同除尘(或脱氟),一般可将颗粒物浓度控制在30mg/m3以下,后端强化除雾、水洗,减少脱硫二次颗粒物夹带,可进一步控制颗粒物浓度在20mg/m3 以下。SO2可采用碱法、双碱法、氨法、石灰石膏法等。考虑到砖瓦窑NOx排放浓度相对较低,通过调整燃料和生产工艺,NOx排放浓度可控制在150mg/m3。加强砖瓦行业无组织排放管理,配料、粉碎、成型、烧成等工序都要采取集中收尘措施,采用封闭式作业,并配备除尘设施,所有工序生产过程与除尘设施同步运行,避免产生无组织排放。此外,具有条件的企业,要以天然气为燃料替代原有煤或煤矸石,有效减少颗粒物无组织排放。
7.2.4 VOCs治理
2019年7月,生态环境部印发了《重点行业挥发性有机物综合治理方案》(环大气〔2019〕53号)。相对于颗粒物、二氧化硫、氮氧化物污染控制,VOCs管理基础薄弱,已成为大气环境管理短板。石化、化工、工业涂装、包装印刷、油品储运销等重点行业是我国VOCs重点排放源。为打赢蓝天保卫战、进一步改善环境空气质量,迫切需要全面加强重点行业VOCs综合治理。
延安市VOCs排放主要来源于工艺过程源中的石油和天然气开采业,其次为溶剂使用源,包括汽修企业、市政涂料、建筑涂料、农药使用、干洗店等排放源。
根据污染源清单数据,石油和天然气开采业共有54家,67%的企业已经安装VOCs废气收集设施,VOCs的收集效率在90%左右。可采用回收治理方式及末端处理的方式对产生的VOCs进行治理。加油站、油气储存企业VOCs回收治理见附表5、6,VOCs治理企业名单见附表7。
溶剂使用源中表面涂层VOCs的贡献率为49.67%,表面涂层主要集中在建筑涂料,由于建筑墙体必须在开放空间中涂装,所以建筑涂料涂装中产生的VOCs基本属于无组织排放,且排放源分散,污染控制难,环境监管难度大。目前延安市建筑涂料使用过程中的VOCs排放无末端治理措施。因此,建筑涂料采用源头控制措施,直接控制产品中VOCs含量,采用低VOCs或无VOCs的环境友好型涂料(高固分涂料、水性涂料、粉末涂料等)替代溶剂型涂料,降低建筑涂料涂装行业VOCs排放。
7.2.5 机动车
根据各类车型历年保有量数据,结合延安市社会、经济、人口发展水平,预测延安市机动车保有量2022年可达到45.58万辆,2025年机动车保有量约为55.69万辆,2030年机动车保有量为68.75万辆。根据源清单分析表明,小型载客汽车是SO2、CO和VOCs的主要贡献,约占全市机动车排放总量的65.17%、45.03%以及48.44%。重型载货汽车和轻型载货汽车是NOx、PM10和PM2.5主要来源,排放量约占全市机动车排放总量的43.84%,40.91%和29.56%。同时,移动源污染主要集中在各县区的城区以及货物运输。
2022年底,推广使用新能源汽车,加快推进城市建成区新增和更新的环卫、邮政、出租、通勤、轻型物流配送车辆使用新能源汽车,机场、铁路货场等新增或更换作业车辆主要使用新能源汽车,使用比例达到80%以上;2025年使用比例达到100%。电力(含热电)等重点企业要加快铁路专用线建设,充分利用既有铁路运输能力,大幅提高铁路运输比例,2022年达到50%以上,2025年达到70%以上。2022年全面供应符合国六标准的车用汽柴油,全面加强油品质量的监督检查,开展部门、区域交叉式的油品质量监督检查,加大对炼油厂、储油库、加油站和企业自备油库的油品质量抽检,每年油品抽测率不低于10%。
7.2.6 扬尘源
根据源清单,2018年延安市扬尘源颗粒物排放分别为PM10:93057.30吨,PM2.5:19488.20吨。土壤扬尘的排放贡献最大,PM10 和PM2.5的贡献率分别为58.92%和47.55%。其次是道路扬尘,PM10贡献率为30.04%,PM2.5贡献率为41.17%。
根据扬尘排放源对延安市颗粒物排放总量的贡献情况,可以看出土壤扬尘贡献率极高,结合延安市地区自然环境行业特征,同时部分企业依山掘土,采矿等工业开采活动剧烈,破坏山地植被环境,秋冬季裸露耕地面积较大,因此风蚀现象较为严重,从而导致土壤扬尘占比较大。
扬尘源是延安市PM10和PM2.5的主要排放源,加强扬尘源控制,是降低延安市扬尘污染的重要方向。
深化建筑施工整治,对全市房屋及基础设施施工、公路、城市道路、物料堆场、城乡裸露地面等扬尘排放源开展全面排查,实施管理,对未按要求落实抑尘措施的建立问题清单、责任清单和整改台账,限期整改到位。将城乡结合部、县城周边作为扬尘整治重点,提高治理标准,加大裸露地面整治力度,加大县城周边垃圾清运力度,大幅降低扬尘污染。暂时不能开工的建设用地,应当对裸露地面进行遮盖;超过三个月的,应当采取绿化、铺装等防尘措施。加强公路、水利等线性工程扬尘治理。加强破损路面修复,加快国、省道等两侧停车场地硬化。在建公路和城乡道路施工、水利工程施工现场严格落实相关规范要求,合理规划施工区域,实施分段施工。
加强企业堆场管理,在确保安全的前提下,粉状物料入棚入仓储存,根据物料性质、粒径等选择抑尘网苫盖.
加强土壤扬尘治理。恢复植被,减少土壤破碎;布置草方沙障,减少土壤风蚀。
加强道路扬尘治理。建议加强道路的保洁工作,改善城市道路保洁方式,全面推行城市道路机械化清扫、提高道路清扫保洁精细化作业水平。增加城市道路冲洗保洁频次,实施降尘作业,加大雨后路面冲洗力度,保证雨水口畅通,切实降低道路积尘负荷。
7.2.7 减排方案排放量
7.2.7.1规划年经济发展污染物增加量
根据《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》,“十四五”期间,2035年远景目标经济综合实力大幅跃升,地区经济生产总值较2020年翻一番,人均生产总值达到中等发达国家水平。2020年延安市生产总值达到1601.48亿元,2025年生产总值达到2300亿元,延安市年均经济增长率为6.5%。
本次设定的目标年2022年、2025年和2030生产总值分别为1812亿元、2300亿元和3151亿元,分别为2018年生产总值(1588.91亿元)的114.04%、144.75%、198.31%,按照经济增长幅度,计算延安市各行业因经济增长带来的各污染物排放量增加。
7.2.7.2目标年减排方案污染物排放量
各目标年减排措施方案下各主要污染物的减排比例见表7.2-7。
表7.2-7 不同情景下本地源污染物减排比例
7.3目标可达性分析
7.3.1 分析方法
基于空气质量模式WRF-CMAQ和延安市及周边省市地区的大气污染物排放清单对延安市采取的控制措施达标的可行性进行验证分析。
以2018年延安市大气污染物排放清单为基础,结合不同阶段采取的减排措施,建立目标年的高时空分辨率大气污染物排放清单,以2018年气象场为基准采用CMAQ模型进行模拟预测,分析目标年对应减排情景下主要污染物浓度,并与目标年空气质量目标进行比较,如目标年的污染物预测浓度无法达到空气质量目标,则对规划方案中污染物控制措施进行调整,以满足空气质量改善目标要求。
空气质量目标可达性分析流程图如下:
图7.3-1 空气质量可达性分析流程图
基准情景模拟总会存在偏差,为了消除空气质量模型的不确定性造成的模拟数据与观测数据存在的微小差异,在进行可达性分析时使用相对响应因子(Relative Response Factor, RRF)进行修正。
7.3.2 减排目标可达性分析
按照达标战略实施后的三种减排情景,采用CMAQ空气质量模型,基于2018年的气象场对延安市污染物浓度进行模拟计算,延安市各区县在各达标年份对应的污染物浓度改善情况见下表。由下表可以看出,延安市各县区2025年各污染全面达标,其中子长市、吴起县相对达标压力较大,主要由于子长市和吴起县位于延安市交界处,周边榆林市、甘肃省污染物排放对延安市存在较大的传输影响,区域内城市大气污染变化过程存在明显的同步性,需要加强区域联防联控控制污染物排放,改善区域环境空气质量。
表7.3-1 改善效果评估一览表 (污染物浓度单位:μg/m3)
7.4 不确定性分析
排放清单、空气质量模式、气象模型及周边地区排放传输影响等均会导致目标年污染物浓度模拟的不确定性,其不确定性来源主要包括:
(1)排放清单引起的不确定性:排放清单污染物排放量的不确定性,以及时间分配、空间分配、物种分配等过程均会带来模拟结果的不确定性。如无组织排放源(扬尘等)排放量难以准确估算。臭氧的生成在不同的区域和时间内分为NOx控制型或VOCs控制型。排放清单中NOx、VOCs排放量及组分的误差,可能导致NOx和VOCs比例与各区域和时段内实际情况不符,将引起O3模拟浓度的误差。
(2)空气质量模式模拟的不确定性:WRF-CMAQ第三代空气质量模型虽然代表了当前空气质量模拟最先进的技术,但仍是对实际环境大气中污染物传输扩散等物理化学过程一定程度上的简化,无法完全重现实际情况,存在一定的误差。
(3)目标年与基准年气象场的不确定性:规划目标年份和基准年(2018年)的气象场存在一定的差异,本研究在预测规划目标年的空气质量采用了2018年基准年的气象场,带来一定的误差。
(4)典型月份选取的不确定性:由于WRF-CMAQ模拟时考虑多种物理化学过程,模拟组分包括SO2、NO、NO2、CO、VOCs各种组分以及颗粒物各种组分,计算量巨大,因此本研究选取了1月、4月、7月、10月四个典型月份进行模拟,通过4个典型月份的模拟结果表征年度结果,可能带来一定的误差。
(5)周边区域排放的传输影响:受大气环流及大气化学的双重作用,城市间大气污染相互影响明显,周边区域的排放对延安市的污染物存在较大的传输影响,区域内城市大气污染变化过程存在明显的同步性。本项目目标年的区域传输影响通过陕西省及周边省份相关政策文件进行粗略估算,若实际减排与此不符,将对延安市空气质量改善效果模拟结果产生影响。
(6)延安市本地源减排措施的实际可达性影响:规划中提出的各类减排措施在实际执行过程中若存在执行不到位情况,对延安市空气质量实际改善效果将产生一定的影响。
7.1减排措施方案设定
7.1.1减排方案设计
针对延安市空气质量持续改善的需求,结合延安市国民经济发展规划、能源规划、产业规划、生态环境有关规划及相关政策等,预测目标年延安市人口、国内生产总值、能源消费情况、机动车保有量以及主要工业产品产量等社会经济发展参数,为大气污染物排放量预测提供活动水平数据。利用情景分析法的相关步骤,构建区域大气复合污染控制情景设计技术方法。在不同领域构建情景的经典步骤,结合经济发展现状和大气环境污染的特征,构建区域复合污染控制决策基线情景。图7.1-1 区域大气复合污染的P-S-R模型框架
根据陕西省及延安市主要大气污染减排任务,从能源、产业结构、工业、交通、扬尘、农业、区域联防联控等污染控制领域,细化污染物减排措施,设置不同阶段的大气污染控制情景,为环境空气质量模拟提供模拟方案。
图7.1-2 情景方案设计流程图
7.1.2 减排措施选取原则
结合延安市大气环境特征和分阶段空气质量改善需求,从优化交通运输结构、调整能源和产业结构、以及深化面源减排的角度出发,按照如下原则对控制措施进行筛选:(1)污染源优先顺序原则:结合延安市大气污染物源排放清单,污染来源分析以及大气污染物排放控制现状,对污染物排放量大、排放强度高、来源占比大、控制水平低的污染源优先控制;(2)空间敏感性原则:结合大气环境质量空气敏感性分析,对延安市环境空气质量影响较大的污染源优先控制;(3)多污染物协同控制原则:SO2、NOx、VOCs、NH3等气态前体物的二次转化对PM2.5浓度有重要贡献,NOx、VOCs等气态前体物的二次转化对O3浓度有重要贡献,空气质量达标目标的实现必须建立在大气多污染物协同控制的基础上。规划期间,以目标年NO2、PM10和PM2.5年均浓度达到国家空气质量二级标准为目标,在深化颗粒物减排的同时,加强对SO2、VOCs等相关大气污染物的协同控制。对于延安市本地污染物排放,减排措施不弱于现有政策,包含了延安市各类相关大气污染防治行动计划,相关依据包括:
《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》(延政发〔2021〕4号);
《延安市“十四五”环境保护规划》;
《延安市城市总体规划(2015-2030年)》;
《延安市大气污染防治条例》(延人发[2021]9号);
《延安市打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018-2020年)》(延政发〔2018〕9号);
《延安市2020年大气污染防治重点工作方案》(延政办函〔2020〕82号);
《延安市“一市一策”铁腕治气保障工作方案》(延政办函〔2019〕93号);
对于延安市周边省市,主要考虑了国务院印发的《打赢蓝天保卫战三年行动计划》(国发)〔2018〕22号)、《大气十条》、《“十四五”生态环境保护规划》等文件,目标任务与相关专项规划和政策规定进行了充分衔接,保持了工作的持续性。
7.1.3 减排方案设定
根据本次规划分阶段目标的设定,2022年为近期规划年,要求多污染物协同减排成效显著,2025年为中期规划年,NO2、PM2.5、PM10年均浓度达到国家环境空气质量二级标准,SO2的持续改进年;2030年为远期规划年,保证环境空气质量持续改善,通过PM2.5、NOx、VOCs等多污染物协同控制和区域联防联控,各污染物浓度呈下降趋势。基于第六章重点措施与工程章节的内容,本次对工业源、民用源、移动源、溶剂使用源、农业源、扬尘源、产业结构、能源结构等方面提出了不同阶段的减排措施方案。方案一为2022年减排措施方案,假定2022年完成相关规划、《打赢蓝天保卫战三年行动计划》、《工业炉窑大气污染综合治理方案》、《重点行业挥发性有机物综合治理方案》、《产业结构调整指导目录(2019年本)》、《建材行业淘汰落后产能指导目录(2019版)》等这些要求任务全部完成;方案二为2025年减排措施方案,在巩固、深化综合整治的成效和继续淘汰落后产能的同时,大力提高各行业清洁化排放水平,产业结构进行深入调整,重点行业执行更严格的排放限值,排放限值可依据新制定的陕西省地方排放标准,或借鉴其他省市的地方排放标准;方案三为2030年减排措施方案,通过PM10、PM2.5、NOx、VOCs等多污染物协调控制、区域联防联控等,进一步降低各项污染物浓度,力争PM10、PM2.5、NOx达到环境空气质量国家二级标准。同时减排方案考虑周边城市区域联防联控协同,考虑榆林市、铜川市、韩城市、渭南市、西安市等城市在目标年污染物减排比例,其参照《陕西省区域空间生态环境评价研究报告》中2022年、2025年以及2030年削减比例。
表7.2-6 减排方案设定
行业 |
2022年减排措施 (方案一) |
2025年减排措施 (方案二) |
2030年减排措施 (方案三) |
|
工业 | 电力锅炉 | 完成热电燃煤机组超低排放改造 | 同方案一 | 同方案一 |
工业锅炉 | 全面淘汰35蒸吨以下燃煤锅炉及茶水炉、经营性炉灶、储粮烘干设备等燃煤设施 | 同方案一 | 同方案一 | |
工业燃煤锅炉煤改气 | 同方案一 | 同方案一 | ||
燃气锅炉全面低氮燃烧改造,NOx排放浓度不高于50 mg/m3 | 同方案一 | 同方案一 | ||
砖瓦 | 符合相应的行业大气污染物排放标准,以煤、煤矸石为燃料的烧结窑配备高效脱硫脱硝除尘设施 | 颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度限值控制到20、100、150mg/m3 | 同方案二 | |
淘汰108台砖瓦轮窑 | 同方案一 | 同方案一 | ||
水泥 | 淘汰符合建材行业淘汰落后产能指导目录的水泥企业 | 同方案一 | 同方案一 | |
其他工业炉窑 | 无行业排放标准的其他工业炉窑,颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度限值控制到30、200、300 mg/m3 | 颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度限值控制到20、80、180 mg/m3 | 同方案二 | |
民用 | 民用散煤 | 建立散煤禁烧长效管理机制,纳入网格化管理,气化率达到20% | 城市建成区居民用散煤全部清零,气化率达到30% | 气化率达到40% |
民用锅炉 | 淘汰民用燃煤锅炉,扩大建成区集中供暖范围扩大至92%以上,县区清洁取暖率达到88%,农村地区清洁取暖率达到52% | 建成区集中供暖范围扩大至95%以上,建成区和城乡结合部清洁取暖覆盖率达到100%,农村地区达到70%以上 | 建成区集中供暖范围扩大至100%,建成区和城乡结合部清洁取暖覆盖率达到100%,农村地区达到80%以上 | |
燃气锅炉全面低氮燃烧改造,NOx排放浓度不高于50 mg/m3 | 同方案一 | 同方案一 | ||
移动源 | 道路移动源 | 城市建成区公交车逐步更换为新能源车;城市建成区新增和更新的环卫、邮政、出租、通勤、轻型物流配送车辆使用新能源或清洁能源汽车,使用比例达到80%;机场、铁路货场等新增或更换作业车辆主要使用新能源或清洁能源汽车 | 城市建成区新增和更新的环卫、邮政、出租、通勤、轻型物流配送车辆使用新能源或清洁能源汽车,使用比例达到100%;机场、铁路货场等新增或更换作业车辆主要使用新能源或清洁能源汽车 | 同方案二 |
实施国六排放标准,推广使用达到国六排放标准的燃气车辆 | 同方案一 | 同方案一 | ||
全面供应符合国六标准的车用乙醇汽油和柴油,停止销售低于国六标准的汽柴油 | 同方案一 | 同方案一 | ||
国三及以下排放标准营运柴油货车淘汰更新50% | 完成国三及以下排放标准营运柴油货车淘汰更新 | 完成国四及以下排放标准营运柴油货车淘汰更新 | ||
溶剂使用源 | 建筑涂料 | 建筑涂料使用水性涂料,使用比例达到50%以上 | 建筑涂料使用水性涂料,使用比例达到55%以上 | 建筑涂料使用水性涂料,使用比例达到65%以上 |
农业 | 秸秆 | 禁止秸秆露天焚烧,推进秸秆“五化”利用工作,秸秆综合利用率达到85%以上 | 全面禁止秸秆露天焚烧,推进秸秆“五化”利用工作,农作物秸秆综合利用率达92% | 落实秸秆露天禁烧责任,构建秸秆收贮体系,推进秸秆“五化”利用工作 |
畜禽 | 畜禽粪污资源化利用率达到80%以上,减少氨挥发 | 畜禽粪污资源化利用率达到85%以上,减少氨挥发 | 畜禽粪污资源化利用率达到90%以上,减少氨挥发 | |
施肥 | 大力推广有机肥,引导农民科学施肥,着力提高肥料利用率,减少农田化肥使用量和氨挥发量 | 大力推广有机肥,积极推行测土配方施肥和减量增效技术 | 同方案二 | |
扬尘 | 施工扬尘 | 建筑施工工地要做到工地周边围挡、物料堆放覆盖、土方开挖湿法作业、路面硬化、出入车辆清洗、渣土车辆密闭运输“六个百分之百”,安装在线监测和视频监控设备,并与城乡建设、生态环境保护主管部门联网 | 到2025年,全市建筑工地文明施工达标率达到100% | 同方案二 |
道路扬尘 | 市建成区道路机械化清扫率达到85%以上,县城达到65%以上 | 市建成区道路机械化清扫率达到90%以上,县城达到70%以上 | 市建成区道路机械化清扫率达到95%以上,县城达到80%以上 | |
土壤扬尘 | 加大城区裸土治理力度,实施植绿、硬化、铺装等降尘措施 | 推进黄河流域生态植被恢复治理,进一步加大裸土治理力度 | 实现市区内除农田及绿化用地外基本实现无裸露地面 | |
产业结构 | 结构调整 | 城市建成区重污染企业搬迁改造或关闭退出 | 同方案一 | 同方案一 |
完成已排查“散乱污”企业综合整治工作 | 全面完成“散乱污”企业综合整治工作 | 同方案二 | ||
能源结构 | 结构调整 | 积极推进天然气替代煤气化工程,有序实施燃煤设施煤改气 | 同方案一 | 同方案一 |
积极推进工业生产、建筑供暖供冷、交通运输、农业生产、居民生活五大领域实施“以电代煤”,着力提高电能占终端能源消费比重 | 同方案一 | 同方案一 | ||
非化石能源消费比重达到10%以上 | 非化石能源消费比重达到16%以上 | 非化石能源消费比重达到18%以上 |
具体技术路线为:(1)根据达标战略规划和社会经济能源发展预测制定目标年延安市不同情景下的污染排放清单;(2)利用空气质量模式WRF-CMAQ对目标年的几种排放情景进行模拟;(3)对比2018年和目标年排放情景下污染物浓度的变化;(4)评价达标战略规划可达性。
7.2 延安市不同行业减排量分析
7.2.1 电力和锅炉
(1)电力根据《延安市大气污染源排放清单》,延安市电力生产等企业共计11家,其中涉及火力发电的有大唐陕西发电有限公司延安热电厂、黄陵矿业煤矸石发电有限公司、黄陵矿业煤矸石发电有限公司(沮河电厂)。根据《陕西省锅炉大气污染物排放标准》(DB61 1226-2018),规定了火力发电锅炉和工业锅炉从2021年1月1日起执行标准中的排放限值,根据陕西省重点污染源企业监督性监测信息发布平台在线监测数据,上述三家企业2021年均能完成超低排放改造,达到排放限值要求。大唐陕西发电有限公司延安热电厂1#、2#机组颗粒物可减排50%;黄陵矿业煤矸石发电有限公司4#机组颗粒物、氮氧化物分别减排64.28%、51.45%,5#机组颗粒物、氮氧化物分别减排62.96%、66.0%;沮河电厂1#、2#机组颗粒物、氮氧化物和二氧化硫分别减排62.96%、24.24%、62.36%。详见附表1。
此外,加强对电力企业的煤场、灰场、卸煤、输煤和灰渣储运环节的全封闭建设和管理,保证储煤场喷淋装置,干灰厂喷水碾压的频率,卸煤、输煤、灰渣库等淋设施和除尘器效率,减少无组织排放的颗粒物对周围环境的影响。
(2)工业锅炉
工业锅炉中以燃煤锅炉排放较大,应加大燃煤锅炉淘汰力度,巩固燃煤锅炉淘汰成果。对燃煤锅炉(含茶水炉、经营性炉灶、储粮烘干设备等燃煤设施)开展拉网式排查,逐一登记。全市基本淘汰每小时35蒸吨以下燃煤锅炉及茶水炉、经营性炉灶、储粮烘干设备等燃煤设施,不再新建每小时35蒸吨以下的燃煤锅炉;每小时35蒸吨及以上燃煤锅炉(燃煤电厂锅炉除外)全部达到特别排放限值要求;全市范围内允许保留的每小时65蒸吨及以上燃煤锅炉全部完成节能和超低排放改造。现有燃气锅炉完成低氮燃烧改造,原则上改造后氮氧化物排放浓度不高于50毫克/立方米,并符合相应的锅炉安全技术要求。
本次基于《延安市2018年大气污染源排放清单》中工业燃煤锅炉污染源进行减排情景设置,其中需淘汰35t/h以下燃煤供热锅炉38台;拆改工业锅炉241台,延长油田股份有限公司吴起采油厂18台燃油锅炉建议增加烟气处理措施;黄陵煤化工有限公司3台燃煤锅炉增加建议增加脱硝处理措施以及更换除尘效率更高的设施;陕西延长石油(集团)有限责任公司延安石油化工厂4台燃煤锅炉建议更换高效脱硫、除尘设施;陕西延长石油(集团)有限责任公司永坪炼油厂2台燃油锅炉建议增加烟气处理设施;陕西延长石油(集团)有限责任公司延安炼油厂3台燃油锅炉建议更换高效烟气处理设施。各县区需要拆改燃煤锅炉详见附表2、附表3。
(3)民用锅炉
通过开展城镇集中供热实施,分散采暖锅炉煤改气以及其他新型能源替代等工作;同时,严格控制煤炭消费总量,推进清洁取暖。根据现场调查,延安市2018年-2020年已淘汰661台燃煤锅炉,其中2018年拆除6台,煤改气115台;2019年拆除关闭34台,煤改气224台,煤改电30台,纳入集中供暖11台;2020年拆除42台,煤改气135台,煤改电60台,纳入集中供暖4台。要求应继续对不符合政策要求燃煤锅炉淘汰改造。各县区需要拆改燃煤锅炉详见附表2、附表3。
7.2.2民用燃烧源
民用燃烧源中主要为生活中炉灶燃煤过程中产生的污染物,民用燃烧源排放是固定燃烧源中主要污染源之一,主要原因是目前延安市农村很多地方仍主要采用散煤用于炊事。建议延安市禁止劣质煤在农村的销售和使用,鼓励民众使用清洁能源等措施来减少民用燃烧对大气的污染。清洁能源包括天然气、太阳能、电、可再生物质能源等。根据源清单,2018年延安市城市居民家庭天然气共计消耗7334万立方米,液化石油气13吨;各县域城镇家庭天然气消耗5314.33万立方米,液化石油气消耗1639吨;全市餐饮服务点6500余个,农村常住居民36.17万户;型煤用量15万吨,原煤用量38.69万吨。
根据陕西省统计局数据,2018年末陕西省天然气城镇气化率86%,其中市级城市约90%,县区级城市约62%,重点乡镇约为60%。相比而言,延安市气化率不高,截止2018年底,延安市13个县区县城通气率达到82%,乡镇平均气化率达40.01%,全市气化人口达到120万人,气化率达到55%。陕西省曾提出“气化陕西”战略,并且制定了对应的目标:到2020年,陕西省城镇燃气普及率达到 86.03%。因此,本次规划2022年延安市全域民用燃烧气化率达到20%以上,2025年气化率达到30%,2030年气化率达到40%。
同时,通过热源清洁化改造、建筑能效提升等,2022年完成清洁取暖改造面积50%;市区清洁取暖率达到92%,县区清洁取暖率达到88%,农村地区清洁取暖率达到52%,完成既有建筑节能改造改造面积的49%;到2025年底市区、县城建成区和城乡结合部清洁取暖率达到100%,农村地区清洁取暖率达到70%;到2030年底市区、县城建成区和城乡结合部清洁取暖率达到100%,农村地区清洁取暖率达到80%。
7.2.3 工业炉窑
根据生态环境部《工业炉窑大气污染综合治理方案》(环大气〔2019〕56号),已有行业排放标准的工业炉窑,严格执行行业排放标准相关规定,配套建设高效脱硫脱硝除尘设施,确保稳定达标排放;暂未制定行业排放标准的工业炉窑,重点区域原则上按照颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值分别不高于30、200、300毫克/立方米实施改造,其中,日用玻璃、玻璃棉氮氧化物排放限值不高于400毫克/立方米。
表7.2.3-1为工业炉窑大气污染物地方排放标准,各排放限值取标准中最严格的限值,其中山东省工业炉窑大气污染物排放标准仅针对特征污染物。对于无行业排放标准的工业炉窑,建议参照江苏省工业炉窑大气污染物排放标准二次征求意见稿进行控制,即颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值为20、80、180毫克/立方米。
表7.2-1工业炉窑地方排放标准限值(单位:mg/m3)
序号 | 地区 | 标准名称 | 标准编码 | 颗粒物 | SO2 | NOx |
1 | 上海市 | 工业炉窑大气污染物排放标准 | DB31/860-2014 | 20 | 100 | 200 |
2 | 河北省 | 工业炉窑大气污染物排放标准 | DB13/1640-2012 | 50 | 400 | 400 |
3 | 天津市 | 工业炉窑大气污染物排放标准 | DB12/556-2015 | 30 | 100 | 300 |
4 | 重庆市 | 工业炉窑大气污染物排放标准 | DB50/659-2016 | 30 | 100 | 200 |
5 | 山东省 | 工业炉窑大气污染物排放标准 | DB37/2375-2019 | / | / | / |
6 | 江苏省 | 工业炉窑大气污染物排放标准 | 制定中 | 20 | 80 | 180 |
7 | 河南省 | 工业炉窑大气污染物排放标准 | 制定中 | 10 | 35 | 100 |
基于《延安市2018年大气污染源排放清单》,延安市需淘汰108台砖瓦轮窑,保留的烧结砖瓦窑企业要进行脱硫除尘升级改造,提高砖瓦行业污染控制水平,全面普及袋式除尘等高效除尘技术,以及湿法脱硫协同控制颗粒物技术,并同步安装在线监测,实现砖瓦企业全面达标排放。各县区淘汰砖瓦企业名单详见附表4。
2025年砖瓦企业要力争达到颗粒物排放浓度20mg/m3以下,SO2排放浓度100mg/m3以下,NOx排放浓度控制在150mg/m3以下。采用袋式除尘器,颗粒物的排放浓度一般可控制在20mg/m3以下;此外,采用湿法脱硫协同除尘(或脱氟),一般可将颗粒物浓度控制在30mg/m3以下,后端强化除雾、水洗,减少脱硫二次颗粒物夹带,可进一步控制颗粒物浓度在20mg/m3 以下。SO2可采用碱法、双碱法、氨法、石灰石膏法等。考虑到砖瓦窑NOx排放浓度相对较低,通过调整燃料和生产工艺,NOx排放浓度可控制在150mg/m3。加强砖瓦行业无组织排放管理,配料、粉碎、成型、烧成等工序都要采取集中收尘措施,采用封闭式作业,并配备除尘设施,所有工序生产过程与除尘设施同步运行,避免产生无组织排放。此外,具有条件的企业,要以天然气为燃料替代原有煤或煤矸石,有效减少颗粒物无组织排放。
7.2.4 VOCs治理
2019年7月,生态环境部印发了《重点行业挥发性有机物综合治理方案》(环大气〔2019〕53号)。相对于颗粒物、二氧化硫、氮氧化物污染控制,VOCs管理基础薄弱,已成为大气环境管理短板。石化、化工、工业涂装、包装印刷、油品储运销等重点行业是我国VOCs重点排放源。为打赢蓝天保卫战、进一步改善环境空气质量,迫切需要全面加强重点行业VOCs综合治理。
延安市VOCs排放主要来源于工艺过程源中的石油和天然气开采业,其次为溶剂使用源,包括汽修企业、市政涂料、建筑涂料、农药使用、干洗店等排放源。
根据污染源清单数据,石油和天然气开采业共有54家,67%的企业已经安装VOCs废气收集设施,VOCs的收集效率在90%左右。可采用回收治理方式及末端处理的方式对产生的VOCs进行治理。加油站、油气储存企业VOCs回收治理见附表5、6,VOCs治理企业名单见附表7。
溶剂使用源中表面涂层VOCs的贡献率为49.67%,表面涂层主要集中在建筑涂料,由于建筑墙体必须在开放空间中涂装,所以建筑涂料涂装中产生的VOCs基本属于无组织排放,且排放源分散,污染控制难,环境监管难度大。目前延安市建筑涂料使用过程中的VOCs排放无末端治理措施。因此,建筑涂料采用源头控制措施,直接控制产品中VOCs含量,采用低VOCs或无VOCs的环境友好型涂料(高固分涂料、水性涂料、粉末涂料等)替代溶剂型涂料,降低建筑涂料涂装行业VOCs排放。
7.2.5 机动车
根据各类车型历年保有量数据,结合延安市社会、经济、人口发展水平,预测延安市机动车保有量2022年可达到45.58万辆,2025年机动车保有量约为55.69万辆,2030年机动车保有量为68.75万辆。根据源清单分析表明,小型载客汽车是SO2、CO和VOCs的主要贡献,约占全市机动车排放总量的65.17%、45.03%以及48.44%。重型载货汽车和轻型载货汽车是NOx、PM10和PM2.5主要来源,排放量约占全市机动车排放总量的43.84%,40.91%和29.56%。同时,移动源污染主要集中在各县区的城区以及货物运输。
2022年底,推广使用新能源汽车,加快推进城市建成区新增和更新的环卫、邮政、出租、通勤、轻型物流配送车辆使用新能源汽车,机场、铁路货场等新增或更换作业车辆主要使用新能源汽车,使用比例达到80%以上;2025年使用比例达到100%。电力(含热电)等重点企业要加快铁路专用线建设,充分利用既有铁路运输能力,大幅提高铁路运输比例,2022年达到50%以上,2025年达到70%以上。2022年全面供应符合国六标准的车用汽柴油,全面加强油品质量的监督检查,开展部门、区域交叉式的油品质量监督检查,加大对炼油厂、储油库、加油站和企业自备油库的油品质量抽检,每年油品抽测率不低于10%。
7.2.6 扬尘源
根据源清单,2018年延安市扬尘源颗粒物排放分别为PM10:93057.30吨,PM2.5:19488.20吨。土壤扬尘的排放贡献最大,PM10 和PM2.5的贡献率分别为58.92%和47.55%。其次是道路扬尘,PM10贡献率为30.04%,PM2.5贡献率为41.17%。
根据扬尘排放源对延安市颗粒物排放总量的贡献情况,可以看出土壤扬尘贡献率极高,结合延安市地区自然环境行业特征,同时部分企业依山掘土,采矿等工业开采活动剧烈,破坏山地植被环境,秋冬季裸露耕地面积较大,因此风蚀现象较为严重,从而导致土壤扬尘占比较大。
扬尘源是延安市PM10和PM2.5的主要排放源,加强扬尘源控制,是降低延安市扬尘污染的重要方向。
深化建筑施工整治,对全市房屋及基础设施施工、公路、城市道路、物料堆场、城乡裸露地面等扬尘排放源开展全面排查,实施管理,对未按要求落实抑尘措施的建立问题清单、责任清单和整改台账,限期整改到位。将城乡结合部、县城周边作为扬尘整治重点,提高治理标准,加大裸露地面整治力度,加大县城周边垃圾清运力度,大幅降低扬尘污染。暂时不能开工的建设用地,应当对裸露地面进行遮盖;超过三个月的,应当采取绿化、铺装等防尘措施。加强公路、水利等线性工程扬尘治理。加强破损路面修复,加快国、省道等两侧停车场地硬化。在建公路和城乡道路施工、水利工程施工现场严格落实相关规范要求,合理规划施工区域,实施分段施工。
加强企业堆场管理,在确保安全的前提下,粉状物料入棚入仓储存,根据物料性质、粒径等选择抑尘网苫盖.
加强土壤扬尘治理。恢复植被,减少土壤破碎;布置草方沙障,减少土壤风蚀。
加强道路扬尘治理。建议加强道路的保洁工作,改善城市道路保洁方式,全面推行城市道路机械化清扫、提高道路清扫保洁精细化作业水平。增加城市道路冲洗保洁频次,实施降尘作业,加大雨后路面冲洗力度,保证雨水口畅通,切实降低道路积尘负荷。
7.2.7 减排方案排放量
7.2.7.1规划年经济发展污染物增加量
根据《延安市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》,“十四五”期间,2035年远景目标经济综合实力大幅跃升,地区经济生产总值较2020年翻一番,人均生产总值达到中等发达国家水平。2020年延安市生产总值达到1601.48亿元,2025年生产总值达到2300亿元,延安市年均经济增长率为6.5%。
本次设定的目标年2022年、2025年和2030生产总值分别为1812亿元、2300亿元和3151亿元,分别为2018年生产总值(1588.91亿元)的114.04%、144.75%、198.31%,按照经济增长幅度,计算延安市各行业因经济增长带来的各污染物排放量增加。
7.2.7.2目标年减排方案污染物排放量
各目标年减排措施方案下各主要污染物的减排比例见表7.2-7。
表7.2-7 不同情景下本地源污染物减排比例
情景 | SO2 | NOx | PM10 | PM2.5 | CO | VOCS | NH3 | |
基准年 | 排放量 | 13600.00 | 28804.00 | 141445.00 | 39648.00 | 180674.00 | 79184.00 | 31932.00 |
方案一 | 排放量 | 7253.55 | 23168.41 | 130242.10 | 35777.29 | 137721.80 | 76239.08 | 18129.68 |
减排比例 | 46.67 | 19.57 | 7.92 | 9.76 | 23.77 | 3.72 | 43.22 | |
方案二 | 排放量 | 6513.58 | 22597.39 | 121288.80 | 33180.58 | 122462.50 | 69573.24 | 15457.49 |
减排比例 | 52.11 | 21.55 | 14.25 | 16.31 | 32.22 | 12.14 | 51.59 | |
方案三 | 排放量 | 6117.77 | 21812.87 | 110366.30 | 30391.19 | 113440.30 | 68723.87 | 13026.96 |
减排比例 | 55.02 | 24.27 | 21.97 | 23.35 | 37.21 | 13.21 | 59.20 |
7.3.1 分析方法
基于空气质量模式WRF-CMAQ和延安市及周边省市地区的大气污染物排放清单对延安市采取的控制措施达标的可行性进行验证分析。
以2018年延安市大气污染物排放清单为基础,结合不同阶段采取的减排措施,建立目标年的高时空分辨率大气污染物排放清单,以2018年气象场为基准采用CMAQ模型进行模拟预测,分析目标年对应减排情景下主要污染物浓度,并与目标年空气质量目标进行比较,如目标年的污染物预测浓度无法达到空气质量目标,则对规划方案中污染物控制措施进行调整,以满足空气质量改善目标要求。
空气质量目标可达性分析流程图如下:
图7.3-1 空气质量可达性分析流程图
基准情景模拟总会存在偏差,为了消除空气质量模型的不确定性造成的模拟数据与观测数据存在的微小差异,在进行可达性分析时使用相对响应因子(Relative Response Factor, RRF)进行修正。
7.3.2 减排目标可达性分析
按照达标战略实施后的三种减排情景,采用CMAQ空气质量模型,基于2018年的气象场对延安市污染物浓度进行模拟计算,延安市各区县在各达标年份对应的污染物浓度改善情况见下表。由下表可以看出,延安市各县区2025年各污染全面达标,其中子长市、吴起县相对达标压力较大,主要由于子长市和吴起县位于延安市交界处,周边榆林市、甘肃省污染物排放对延安市存在较大的传输影响,区域内城市大气污染变化过程存在明显的同步性,需要加强区域联防联控控制污染物排放,改善区域环境空气质量。
表7.3-1 改善效果评估一览表 (污染物浓度单位:μg/m3)
区县 | 达标年份 | 情景方案 | SO2 | NO2 | PM10 | PM2.5 | O3-8h-90% |
宝塔区 | 2022 | 方案一 | 17 | 34 | 73 | 30 | 141 |
2025 | 方案二 | 16 | 32 | 70 | 28 | 146 | |
2030 | 方案三 | 16 | 30 | 65 | 26 | 146 | |
安塞区 | 2022 | 方案一 | 15 | 30 | 68 | 26 | 147 |
2025 | 方案二 | 14 | 27 | 65 | 25 | 155 | |
2030 | 方案三 | 14 | 25 | 61 | 24 | 155 | |
黄陵县 | 2022 | 方案一 | 7 | 30 | 71 | 31 | 148 |
2025 | 方案二 | 7 | 31 | 69 | 30 | 149 | |
2030 | 方案三 | 7 | 30 | 66 | 29 | 148 | |
黄龙县 | 2022 | 方案一 | 14 | 18 | 55 | 25 | 151 |
2025 | 方案二 | 14 | 16 | 53 | 24 | 160 | |
2030 | 方案三 | 13 | 15 | 51 | 23 | 159 | |
宜川县 | 2022 | 方案一 | 13 | 24 | 64 | 30 | 132 |
2025 | 方案二 | 12 | 23 | 61 | 29 | 140 | |
2030 | 方案三 | 12 | 22 | 57 | 28 | 138 | |
洛川县 | 2022 | 方案一 | 11 | 17 | 65 | 27 | 150 |
2025 | 方案二 | 10 | 16 | 60 | 26 | 154 | |
2030 | 方案三 | 10 | 15 | 56 | 25 | 153 | |
富县 | 2022 | 方案一 | 13 | 27 | 65 | 30 | 141 |
2025 | 方案二 | 13 | 25 | 61 | 28 | 147 | |
2030 | 方案三 | 13 | 24 | 57 | 26 | 147 | |
甘泉县 | 2022 | 方案一 | 10 | 30 | 41 | 26 | 121 |
2025 | 方案二 | 10 | 30 | 39 | 25 | 125 | |
2030 | 方案三 | 9 | 29 | 36 | 24 | 123 | |
昊起县 | 2022 | 方案一 | 24 | 25 | 74 | 32 | 129 |
2025 | 方案二 | 24 | 24 | 70 | 30 | 136 | |
2030 | 方案三 | 23 | 24 | 67 | 29 | 136 | |
志丹县 | 2022 | 方案一 | 9 | 17 | 54 | 23 | 139 |
2025 | 方案二 | 9 | 15 | 50 | 22 | 143 | |
2030 | 方案三 | 8 | 14 | 47 | 21 | 143 | |
子长市 | 2022 | 方案一 | 21 | 21 | 80 | 36 | 147 |
2025 | 方案二 | 20 | 20 | 70 | 34 | 160 | |
2030 | 方案三 | 20 | 19 | 69 | 31 | 159 | |
延川县 | 2022 | 方案一 | 15 | 29 | 73 | 34 | 119 |
2025 | 方案二 | 14 | 27 | 68 | 32 | 120 | |
2030 | 方案三 | 14 | 25 | 62 | 30 | 119 | |
延长县 | 2022 | 方案一 | 29 | 19 | 75 | 32 | 128 |
2025 | 方案二 | 29 | 19 | 69 | 30 | 133 | |
2030 | 方案三 | 28 | 18 | 63 | 28 | 133 |
7.4 不确定性分析
排放清单、空气质量模式、气象模型及周边地区排放传输影响等均会导致目标年污染物浓度模拟的不确定性,其不确定性来源主要包括:
(1)排放清单引起的不确定性:排放清单污染物排放量的不确定性,以及时间分配、空间分配、物种分配等过程均会带来模拟结果的不确定性。如无组织排放源(扬尘等)排放量难以准确估算。臭氧的生成在不同的区域和时间内分为NOx控制型或VOCs控制型。排放清单中NOx、VOCs排放量及组分的误差,可能导致NOx和VOCs比例与各区域和时段内实际情况不符,将引起O3模拟浓度的误差。
(2)空气质量模式模拟的不确定性:WRF-CMAQ第三代空气质量模型虽然代表了当前空气质量模拟最先进的技术,但仍是对实际环境大气中污染物传输扩散等物理化学过程一定程度上的简化,无法完全重现实际情况,存在一定的误差。
(3)目标年与基准年气象场的不确定性:规划目标年份和基准年(2018年)的气象场存在一定的差异,本研究在预测规划目标年的空气质量采用了2018年基准年的气象场,带来一定的误差。
(4)典型月份选取的不确定性:由于WRF-CMAQ模拟时考虑多种物理化学过程,模拟组分包括SO2、NO、NO2、CO、VOCs各种组分以及颗粒物各种组分,计算量巨大,因此本研究选取了1月、4月、7月、10月四个典型月份进行模拟,通过4个典型月份的模拟结果表征年度结果,可能带来一定的误差。
(5)周边区域排放的传输影响:受大气环流及大气化学的双重作用,城市间大气污染相互影响明显,周边区域的排放对延安市的污染物存在较大的传输影响,区域内城市大气污染变化过程存在明显的同步性。本项目目标年的区域传输影响通过陕西省及周边省份相关政策文件进行粗略估算,若实际减排与此不符,将对延安市空气质量改善效果模拟结果产生影响。
(6)延安市本地源减排措施的实际可达性影响:规划中提出的各类减排措施在实际执行过程中若存在执行不到位情况,对延安市空气质量实际改善效果将产生一定的影响。
第八章 规划实施保障措施
8.1组织保障
8.1.1 加强组织领导
延安市人民政府作为空气质量达标规划实施的责任主体,应充分认识大气污染防治工作的重要性、紧迫性和艰巨性,切实加强对本规划实施工作的组织领导,采取有效措施推进各项任务落实,确保目标的实现。延安市大气污染治理办公室应持续强化监督、督办作用,按照规划要求将规划目标和各项任务分解落实到各责任单位,制定年度工作计划,动态更新重点工程项目,明确工作任务和部门职责分工,确保任务到位、项目到位、资金到位、责任到位。8.1.2 明确责任分工
达标规划实施的各任务牵头单位实行“一把手”负总责制,按照职责分工制定措施开展相关工作,确保我市改善环境空气质量攻坚工作落到实处。延安市生态环境局负责统筹协调,制定考核评估方案,指导督促各县市(区)大气污染防治和重污染天气应对措施;市发改委负责推进产业结构与能源结构优化调整,指导督促各县市(区)严格控制煤炭消费总量;市工信局负责根据国家和省级产业政策要求牵头推进淘汰落后产能工作;市公安交通管理部门负责对机动车、船舶大气污染防治的监督管理,依法查处排放检验(包括定期排放检验和监督抽测)不合格的机动车上路行驶违法行为;市财政局负责审核环保、节能等专项资金,按规定纳入财政预算;市城乡建设局、交通局、林业局、城管局等部门负责职能范围内扬尘污染控制及监管。各县市(区)政府对本区域环境空气质量负责,依职责组织落实大气污染防治工作,按照规划确定的各项任务、要求和目标,组织制订具体实施方案,细化分解各项工作任务,责任到人。
8.2制度保障
8.2.1 建立部门协作机制
建立规划实施的统筹、协调及沟通机制,加强各部门分工合作、协调联动,形成纵向到底、横向到边的协同治理工作格局;建立完善网格长制度,压实各方责任,层层抓落实;各相关部门共同组织研究解决推进达标规划实施过程中遇到的重大问题。8.2.2 完善预警应急体系
市生态环境局应加强环境空气质量、空气污染气象条件的监测预报和重污染天气预警应对工作,依据重污染天气的预警等级,迅速启动应急预案。各级各部门应将重污染天气应对及各应急强化措施纳入突发事件应急管理体系,按年度修订大气污染源减排清单,完善大气重污染天气应急预案,以优先控制重污染行业主要涉气排污工序为主,分类施策、精准减排,强化应急保障措施落实。8.2.3 严格考核评估制度
建立达标规划年度分析、中期评估、终期考核评估机制,把达标规划目标、重点任务和重点工程实施情况纳入各部门领导班子和领导干部综合评价的重要依据;制定政府监管部门对大气污染防治工作开展不力、落实不到位的问责办法,对推进工作不力、没有完成阶段性任务的有关单位负责人实行约谈、问责,并向社会公开。市生态环境局每年对空气质量改善重点任务进展缓慢的县(市)区发预警通知函;对达不到目标任务的县(市)区,公开约谈当地政府主要负责人,对未能完成终期目标任务的县(市)区,严肃问责相关责任人,并对其所涉大气污染物排放的建设项目实施环评、能评限批;将达标规划实施情况与财政转移支付金安排挂钩,与各类评优创先挂钩,以严格考核倒逼规划执行;对规划完成情况好,在改善大气环境质量工作中勇于突破、善于创新、明显做出突出贡献的单位及个人予以表彰;对未完成任务的企业,要从新项目准入、排污许可证核发、各类评优及资金补助等各方面予以制约。