空气污染特征 篇1
1 兰州环境空气污染物监测结果分析
对2006年以来兰州市环境空气主要污染物的监测结果进行了分析, 兰州市自2013年1月起开始实行《环境空气质量标准》 (GB3095-2012) , 并对SO2、NO2、PM10、CO、O3、PM2.5共六项环境空气污染物进行监测, 在此之前, 兰州市执行《环境空气质量标准》 (GB3095-1996) , 只对SO2、NO2、PM10进行监测, 为方便对比, 我们在此只对SO2、NO2、PM10的监测结果进行分析。数据主要来源于历年《兰州市环境质量报告书》和甘肃省环境监测中心。
1.1 污染物浓度月际变化
图1给出了兰州市2006-2013年各年的二氧污染物浓度的月变化情况, 图2给出了兰州市2006-2013年SO2污染物浓度的多年月均值, 从图上可以发现, SO2浓度的全年变化呈U型走势, 采暖期 (1、2、11、12月) 污染物浓度明显高于非采暖期, 表现出明显的煤烟型污染特征, 最大浓度值一般出现在1月和12月份, 最低值出现在9月份, 峰值与最低值的差距较大, 峰值在最低值的5倍以上。但同时可以发现, 2013年SO2污染物浓度明显低于之前年份, 且起伏较小, 这说明通过多年的污染治理, 煤烟污染已经大大改善。
图3和图4分别显示了各年NO2浓度的月变化情况和多年月均值, 从图上来看, NO2污染物浓度全年变化基本上呈浅碟形走势, 即污染物浓度在前半年逐渐下降, 后半年逐步上升, 1月、2月、11月、12月浓度值较高, 3~10月浓度值较低, 峰值出现在1月和12月份, 最小值出现在6~8月份, 采暖期污染物浓度明显高于非采暖期。2013年二氧化氮浓度大多月份低于之前年份, 但并未像NO2污染物浓度一样明显降低, 且起伏较大, 这说明NO2污染不但受煤烟影响, 还很大程度地受机动车尾气污染影响。
PM10浓度的变化情况如图5和图6所示。从变化情况看, 各年份均是采暖期和春季的PM10污染较为严重, 1~4月和10~12月的PM10浓度明显高于5~9月, 峰值集中于3月、11月和12月, 最低值集中于7月和8月, 采暖期为污染高峰, 春季为污染次高峰。2013年多个月份PM10浓度高于以往, PM10污染情况依然严峻。
以上分析可以发现, 兰州市的环境空气污染存在明显的煤烟型污染特征, 但通过多年治污努力, 煤烟型污染已有所改善;机动车尾气污染和烟尘、扬尘、沙尘污染仍然严峻。
1.2 污染物浓度年际变化
图7、8、9分别显示了2006-2013年兰州环境空气SO2、NO2、PM10浓度的年均值变化, 从图上来看, SO2浓度年均值自2008年之后持续快速下降, 降幅达50%以上, 且自2009年之后持续达到国家环境空气质量二级标准 (GB1996和GB2012浓度限值均是0.06mg/L) ;NO2浓度年均值在“十一五”期间波动起伏, 自“十二五”以来持续下降, 降幅在25%左右, 自2012年之后持续达到国家环境空气质量二级标准 (GB1996和GB2012浓度限值均是0.04mg/L) ;PM10浓度年均值在2007-2010年持续上升, “十二五”以来有所下降, 但变化大不, 全部年份均未达到国家环境空气质量二级标准, 尤其在实行新标准之后, 距离达标甚远, 2013年PM10浓度年均值在GB2012浓度限值的2倍以上。
通过分析可以发现, 兰州市环境空气SO2和NO2污染通过近年来的治污努力已经得到好转, 但PM10污染依然严重, 并且一直都是兰州市环境空气的首要污染物, 治理PM10污染是改善兰州市环境空气质量的关键所在。
2 兰州市环境空气污染特征
通过大量的数据统计资料分析, 结合以往研究成果, 可以发现兰州市环境空气污染存在以下主要特征:
2.1 受自然地理条件影响较大
兰州是典型的西北河谷型城市, 这种特殊的地形造成了兰州市多静风、逆温等气象条件, 并严重影响了大气污染物的扩散, 加剧了环境空气污染。市区常年风速较小, 根据多年气象资料, 小于2m/s的风速占了87.3%, 年静风频率达60%左右, 冬季达74%以上, 十分不利于污染物的水平扩散。冬季多逆温天气, 12月份逆温频率最高, 为91.7%, 平均逆温层厚度达886m, 由于逆温层存在, 造成污染物累积在地面和逆温层之间, 多年统计数据显示, 空气污染集中连续的日子, 均有逆温层存在, 当逆温层被打破, 环境空气质量会迅速变好。西北地区多沙尘天气, 尤其以春季最重, 造成兰州春季PM10浓度居高不下, 并带来大量降尘, 在城市长期累积, 被风吹起或机动车带起, 持续影响环境空气质量。
2.2 首要污染物为PM10
根据2006-2013年兰州市每日环境空气质量监测结果分析, 在污染的天数中首要污染物为PM10的天数占了总数的95%以上, 如图10所示。从多年的治理情况来看, SO2和NO2污染在不断改善, 但PM10污染却变化不大, 一直都是制约兰州市环境空气质量改善的关键因素。且PM10污染成因复杂, 从PM10源解析的结果来看, 35.38%来自于燃煤, 33.49%来自于扬尘, 18.26%来自于燃油和工业污染, 12.84%来自于建材及其他, 并且受到自然环境条件制约明显, 为多种因素相互作用的共同结果, 治理难度很大。
2.3 冬春季污染严重, 夏秋季空气较好
受冬季采暖、春季风沙及静风、逆温等气象条件的影响, 兰州市环境空气污染的天数多集中在冬春季, 而优良的天数多集中在夏秋季。根据2006-2013年每日API的数据计算每个月份的API多年月均值, 结果显示, 12月份API多年月均值最大, 且标准差最小, 3月份API多年月均值次之, 但标准差最大, 这说明冬季主要受燃煤和逆温天气影响, 污染最重且连贯持续, 春季污染主要受沙尘特殊天气的影响, 波动较大。
2.4 煤烟型污染转变为混合型污染
随着多年的治污努力, 尤其是“十二五”以来的大力治理, 煤烟污染已得到改善, 突出表现为SO2浓度的快速下降, 来自城市扬尘和机动车尾气的污染已上升为兰州环境空气污染的主要因素, 污染类型由以煤烟型污染为主过渡为扬尘、机动车尾气和煤烟混合型污染。城市化进程加快带来的建设施工、道路交通扬尘等低空面源污染日趋严重, 各类扬尘和烟尘污染成为常年首要污染物PM10浓度居高不下的主要原因。据统计, 目前兰州市区有各类施工点位740余处, 施工扬尘总量巨大, 市区及周边共有大小削 (移) 山造地项目23个, 土方作业施工带来大量扬尘污染, 已平整的土地也极易风蚀起尘, 同时生活垃圾焚烧、秸秆焚烧现象也屡禁不止, 都造成严重的烟尘污染。目前全市机动车保有量为62万辆, 据统计, 2013年机动车排放各类空气污染物10万t, 其中仅NOx就达2.5万t, 占全市NOx排放总量的24%。同时机动车怠速行驶、非移动源施工机械排放量激增、黄标车自行淘汰率低等现象突出, 这都加重了兰州环境空气污染的压力。
3 兰州市治理环境空气污染的主要措施及成效
兰州市将环境空气污染治理视为政府的长期重要工作, 并针对以上污染特征, 采取了一系列的污染治理措施, 尤其是2012年以来出台了被称为“史上最严治污季”的污染治理措施, 并取得了明显成效。
3.1 立法治污
修订完善《兰州市大气污染防治法实施办法》;制定《兰州市燃煤管理办法》;修订完成《兰州市机动车污染防治暂行办法》, 执行低标号燃油退市和“黄标车”等老旧车辆淘汰制度, 完善禁行、限行措施, 新车入户、车辆转入等一律执行国Ⅳ标准;制定《兰州市扬尘污染管理办法》;制定《兰州市工业企业污染物排放标准》。对既有的、行之有效的工作举措采取地方立法形式进行固化, 实现空气污染治理有法可依。
3.2 工业污染治理
按照控、搬、改、关、停的思路, 分类实施工业企业治理, 大幅减少工业污染物排放。
排放控制。实行排污许可证制度, 并探索实施区域性季节性排放总量控制;新建项目污染物排放实行现役源两倍削减量替代, 把污染物排放总量作为环评审批的前置条件, 以总量定项目;实施重点行业环保核查制度, 落实火电企业脱硫电价政策, 分步推进脱硝加价;全面提高“两高一资”行业的环境准入门槛, 分时段实施重点行业大气污染物特别排放限值, 四城区禁止新、改、扩建火电、钢铁、建材、焦化、有色、石化、化工等行业中的高污染项目, 四城区及主城区外延10km范围、远郊县区政府所在地禁止新建原煤散烧锅炉。
企业搬迁。实施出城入园搬迁改造, 推动工业企业分期分批向兰州新区集聚发展。2013年和2014年度分别对54户和52户工业企业实施“出城入园”。
技术改造。投资12.6亿元, 完成重点污染企业53项除尘、脱硫、脱硝设施升级改造、挥发性有机物治理及管控项目。在冬季采暖期对三大电厂实行限煤质、限煤量、限排放的“三限”和限电保热措施, 全市火电企业烟气脱硫设施全部取消烟气旁路;水泥行业全部启动脱硝工程;对榆中钢厂所有环保设施实行限期升级改造;启动兰石化公司挥发性有机物回收工程, 2014年全面开展挥发性有机物控制;对陶瓷、玻璃和砖瓦等建材行业全面实施二氧化硫控制。
淘汰落后产能。严格按照国家相关规定, 加快重污染行业及挥发性有机物排放类行业的落后产能淘汰步伐。2013年对13户企业的落后产能实施限期淘汰。
重污染期停产。每年冬季采暖期对城区及周边部分高污染工业企业采取限产停产措施, 对未经审批擅自生产的企业严管重罚。
3.3 燃煤污染治理
加快城区燃煤锅炉改造。对四城区现存的2t (不含) 以上燃煤锅炉全部实施治理改造, 2t (含) 以下的燃煤锅炉实施拆并改。计划2014年对主城区外延周边10km范围内全部燃煤锅炉, 推广使用地热能等清洁和准清洁能源, 2015年该区域全面禁止使用有烟煤。
扩大热电联产供热范围。实施热电联产集中供热优先策略, 在现有热电联产集中供热面积2450万m2的基础上, 再扩大集中供热面积2070m2, 并全面推行“分户计量、按热收费”模式, 推进供热节能减排。
提高天然气供应能力, 逐步推进“煤改气”工程。实施北高压干线项目工程和东大坪至南滨河路次高压输气管线工程和南输气干线扩容提升工程, 完成40km配套支管线建设, 形成中心城区南北双干线、日供气10000万m3以上的供气能力。在此基础上, 逐步推进供暖锅炉“煤改气”工程。
建立并扩展高污染燃料禁燃区。城关区中山路以东、天水路以西、南滨河路以南、铁路以北区域划为“高污染燃料禁燃区”。七里河区、西固区、安宁区参照城关区, 自行划定各自辖区内的“高污染燃料禁燃区”, 并逐年扩展。
建设市区统一的配煤中心。统筹建设规范的配煤中心, 居民生活燃煤和其他小型燃煤设施, 由配煤中心统一配送含硫量不超过0.6%、灰份不超过15%的低硫低灰份并添加固硫剂的环保型煤。
3.4 机动车尾气污染治理
从“油、车、路”三个方面加强机动车尾气管控, 降低出行机动车尾气排量。
提高全市燃油品质。加快车用燃油低硫化步伐, 计划2013年6月底前, 全市90号车用汽油全部退市, 并全面供应国Ⅳ车用汽油 (含硫量不大于50ppm) ;2014年6月底前全面供应国Ⅳ车用柴油。加速黄标车淘汰。严格执行“黄标车”等老旧机动车强制报废制度, 推进城市公交车、出租车、客运车、运输车 (含低速车) 集中治理或更新淘汰。2014年1月实现主城区黄标车禁行;2014年淘汰2005年底前注册运营的黄标车, 并逐年淘汰达到注销年限的黄标车。
实施“畅交通”。大力发展城市公共交通, 推进二环路、轨道交通等城市基础设施建设, 做好城区主要交通节点改造, 打通“断头路”。建设城市自行车租赁系统, 实施错峰上下班, 调整停车费, 推广使用节能环保车型。
3.5 扬尘污染治理
道路扬尘防治。自2013年9月起, 每天坚持在全市主要街道路面洒水。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“五位一体”作业模式, 对主次干道实行保洁, 吸尘车辆做到换人不换车, 全时段全方位吸尘作业。0℃以下低温天气时道路洒水推广使用道路抑尘剂。开展道路绿化、硬化, 道路两侧和中间分隔带进行草、灌木、乔木相结合立体绿化, 未铺装道路根据实际情况进行铺装、硬化或定期施洒抑制剂, 以保持道路积尘处于低负荷状态;破损路面采取防尘措施, 并在一月内修复;尽量避免道路开挖, 需要开挖道路的施工分段封闭施工, 前一次施工结束后, 及时恢复道路原貌, 否则不得进行下一阶段的施工;四级及以上大风天气停止人工清扫作业。
施工扬尘防治。对城区内新、改、扩建项目实行扬尘全过程防治, 冬季采暖期城区内原则上停止所有土方作业, 施工工地内禁止焚烧现象。严格落实渣土密闭运输制度和削山造地、拆迁施工场所扬尘污染防治措施。
土壤扬尘防治。实施城市裸地硬化, 对学校操场、运动场、厂区裸地、单位及家庭庭院、居住小区等不进行绿化处理的裸地, 实施生态型硬化、透水性铺装等措施。
堆场扬尘防治。各类堆场采取密闭存储、密闭作业、喷淋抑尘、覆盖防尘、设置防风围挡、硬化稳定及绿化等措施, 减少作业和风蚀起尘。
3.6 生态增容减污
以“两山一水”为基本骨架, 重点实施四城区320hn2生态林建设工作, 启动2~3个生态景观主题示范园建设, 积极打造庭院园林式景观, 继续实施城区六大出入口森林生态景观工程和黄河兰州段万亩生态湿地修复工程, 有效改善城区生态环境。
3.7 生活污染治理
开展饮食服务业污染集中整治活动。2013年完成市区所有餐饮企业清洁能源改造, 并配套安装高效油烟净化设备或采用专用烟道高空排放, 减少餐饮油烟污染。市区主要街道冬季严禁露天烧烤, 烧烤摊点一律疏导至定点夜市集中区, 并强制推行清洁无烟烧烤。
全方位管制露天焚烧。市区及周边严禁城市清扫废物、园林废物、建筑废弃物等生物质以及油毡、塑料、皮革等易产生烟尘和恶臭味物品的露天焚烧。远郊县区禁止农作物秸秆焚烧。
通过实施以上措施, 兰州市环境空气质量总体持续改善, SO2和NO2年均浓度逐年下降, “十二五”以来环境空气质量优良天数 (API标准) 不断上升, 2013年优良天数达到299d, 是2001年有监测记录以来优良天数最多的一年。2014年上半年, 新标达标天数111d, 同比增加33d, 旧标优良天数149d, 同比增加11d;前6个月环境空气质量分列全国74个新标发布城市第24位、40位、48位、62位、63位和46位, 稳定退出全国空气污染十大城市行列。
空气污染特征 篇2
1 监测方法
1.1 主要仪器设备
锦州市环境空气自动监测系统由一个中心控制室和五个监测子站组成, 分别是百股街道子站、天安街道子站、开发区子站、北湖公园子站、南山子站。根据国家环保部“十二五”国家环境空气监测网建设要求, 为了满足实施《环境空气质量标准》 (GB3095-2012) 监测能力建设的需求, 2013年锦州市环境空气自动监测子站进行了升级改造, 将原有五个监测子站的三参数系统更换为符合国家环境空气新标准要求的六参数系统, 新增加PM2.5、一氧化碳、臭氧三项监测指标。
目前, 各子站臭氧监测仪器均为美国赛默飞世尔公司生产的49I型臭氧分析仪:量程为0 mg/m3~400mg/m3, 最低检出限为2.0μg/m3, 精度2.0μg/m3, 零漂为2.0μg.m-3/24h, 响应时间20s, 流量为1 L/min~3L/min。
1.2 监测数据
采用2014年1月~12月锦州市环境空气自动监测数据中臭氧小时监测值和日最大8小时平均值进行数据统计。在监测过程中, 按照锦州市环境监测中心站关于《锦州市环境空气质量自动监测系统运行维护作业指导书》对各子站分析仪进行定期巡检、维护、单点校准和多点校准, 确保各分析仪器的运行状况正常。
2 结果与讨论
2.1 O3小时平均浓度的频率分布
图1是以2μ/m3为间隔, 统计2014年1月~12月监测的全市O3小时平均浓度的频率分布。如图可见, 频率分布呈类似指数衰减、非正态分布特点, O3小时平均浓度在1μ/m3~296μg/m3之间, O3小时平均浓度>200μg/m3的频率为0.84%。按照《环境空气质量标准》 (GB3095-2012) , 全市O3小时平均浓度二级超标率为0.84%。
2.2 O3最大八小时平均浓度统计
2014年1月~12月, 按照O3日最大八小时平均浓度统计, 如表1所示, 全年监测的365天中, 共有79天的首要污染物为O3日最大八小时, 其中有19天的O3日最大八小时平均浓度超过《环境空气质量标准》 (GB3095-2012) 二级标准 (160μg/m3) [3], 全年超标率为5.21%。O3日最大八小时超标月份集中在2014年的4月~9月, 其余月份没有首要污染物是O3日最大八小时的情况发生。一般来看, 虽然环境空气中O3的每时、每日的浓度变化较大, 但是在一年中, 总的变化趋势十分明显:秋季逐渐降低, 冬季达到最低, 春季逐渐升高, 夏季达到最高, 这也与春、夏季节太阳辐射强烈和气温相对较高导致光化学反应强烈密切相关。
2.3 各监测点位O3小时平均浓度日变化趋势
气象条件尤其是太阳辐射强度、气温、降水等是影响近地面环境空气中O3浓度的主要因素, 是造成O3浓度昼夜变化、日际变化的主要原因[4]。由图2可见, 锦州市环境空气中各点位O3小时平均浓度日变化特征显著, 呈现典型单峰型变化。夜间浓度变化平缓, 日出前后 (6:00~7:00) 达到全天最低值, 白天随着太阳辐射逐渐增强、气温升高, 大气光化学反应强度加大, O3作为光化学反应的二次污染物, 浓度逐渐上升, 至下午 (14:00~15:00) 达到一天峰值, 之后随着太阳辐射强度减弱而逐渐下降。
2.4 环境空气中O3与NOX、CO、PM2.5等反应前体污染物的浓度日变化趋势
环境空气中O3的浓度每日13:00~17:00时间段较高, 18:00至次日8:00时间段较低, 这种变化特征与其光化学反应的前体物有着密切关系[5]。由图3可见, N0X、CO、PM2.5等反应前体污染物的浓度日变化趋势正好与O3的浓度日变化趋势相反。白天环境空气中的N0X、CO、和在PM2.5颗粒上富集的碳氢化合物在较强的太阳辐射下反应生成O3, O3浓度逐渐升高, 每日下午14:00至16:00左右形成O3浓度峰值, 同时, N0X、CO、PM2.5等光化学反应前体污染物由于大量消耗, 形成日最低值。
由图2可见, 南山监测点位O3浓度与开发区监测点位相比, 明显偏高。正是由于南山点位临近锦州市旧垃圾填埋场, 子站周边受此影响碳氢化合物与VOCS浓度较高, 而开发区点位位于滨海新区, 人口密度极低, 工业生产较少。参与转化O3光化学反应的前体污染物的浓度不同, 照成两个点位监测数据的差异。
4 结语
4.1 锦州市环境空气中O3污染较重, 尤其是夏、秋季节, O3日最大八小时超标现象较多。2014年O3小时平均浓度最低值为1μg/m3, 最高值为296μg/m3, 基本呈指数衰减规律分布。全年有19天的O3日最大八小时平均浓度超过《环境空气质量标准》 (GB3095-2012) 二级标准, 超标率为5.21%,
4.2 锦州市空气环境以煤烟与沙尘污染类型为主, 冬季采暖期和春季沙尘天气对大气环境质量影响明显。但随着机动车尾气排放对空气质量造成的影响逐渐加重, 锦州市环境空气将会过渡到煤烟和机动车尾气复合污染类型, 对机动车尾气排放造成的光化学烟雾污染要采取有效的控制措施。
4.3 O3每日的小时平均浓度变化和季节浓度变化以及每日的O3与N0X、CO、PM2.5等反应前体污染物的浓度变化规律明显。
摘要：O3是城市大气污染物中首要的光化学污染物, 本文利用2014年锦州市环境空气自动监测数据, 对环境空气O3浓度的频率分布、全年超标情况、O3浓度的每日变化、臭氧与其光化学反应前体物的日变化等进行分析总结;O3每日的小时平均浓度变化和季节浓度变化以及每日的O3与N0X、CO、PM2.5等反应前体污染物的浓度变化规律明显。
关键词：环境空气,O3,污染现状,浓度变化特征,前体污染物
参考文献
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城市空气污染分布不均匀特征分析 篇3
【关键词】城市；空气污染；分布；不均匀；特征
社会经济的发展，人们生活水平不断提高，使得人们对生存环境的质量提出的更高的要求。然而随着工业生产量及规模的大幅提高，加上生活采暖和汽车数量的急剧增加，在促进社会整体经济发展的同时向大气中排放污染物的量也大幅度增加。特别是改革开放以来，城市发展步伐的加快，城市规模不断扩大，城市生产力不断提高，城市的大气污染情况也随之日益严重。如今，控制空气污染，提倡节能减排，已经成为全球普遍关心的问题。城市空气污染是一个非常复杂的现象，受到多方面因素的影响，不同的时间段、不同的地点，空气污染的分布也呈现不均匀的特征。
1、城市空气污染的主要来源
城市本身就是一个复杂化的整体，其中工业生产是城市空气污染的主要源头。近年来工业生产量的加大，使得工业污染物排放成为空气污染的罪魁祸首。在空气污染中，来源于工业企业污染物的排放占首要位置，污染物成分主要以二氧化硫和烟尘为主，工业生产的锅炉、工业窑炉是主要污染源。如果这个城市经济发展以重工业为主，那么必然在工业企业生产的污染物排放量要更严重些。其次城市空气污染的来源为燃煤小锅炉，特别在我国北方地区，冬季的取暖主要依靠燃煤锅炉来供暖，城市燃煤效果炉的使用具有一定的普遍性，而且呈低空排放的状态，对城市的空气质量有着直接的影响。随着城市经济的发展，机动车的数量急剧增加，机动车尾气排放量呈现出逐年增长的发展趋势。在城市中，机动车数量击中，汽车尾气中的污染物主要有固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等，尾气的排放已经成为城市空气污染的主要来源之一。
2、城市空气污染分布的基本认识
城市空气污染分布具有不均有的特征，要详细了解一个城市的空气污染状况及其变化特征，需要对此城市通过合理的监测点的设置，并对城市空气污染情况进行长期的动态监测和分析，兼顾全面性、区域性及地区的气候特点，科学合理的分析城市空气污染分布特征，尽量降低监测的局限性。城市污染分布情况的研究是一个全面化、系统化的过程，不仅要考虑到城市的整体规划情况和工业区、生活区的布局情况，同时还要对空气污染情况进行定量的分析，结合实地的仔细的检测和分析，来对城市不同地点空气污染的分布情况进行总结，找到空气污染分布特征和规律。
经过实际的检测以及工作实践的总结，城市空气污染分布特征主要受以下因素的影响：第一，城市的整体规划和布局。对于任何一个城市来说，其布局和规划的情况对城市整体空气质量有着直接的影响。尤其是以工业生产为主的城市来说，其工业区的分布情况对空气污染分布的情况有着重要影响。第二，城市人口的分布情况。随着城市化进程的步伐加快，城市规模不断扩大，越来越多的人涌向城市发展，城市人口数量急剧增加，使得城市人口的分布情况出现了严重的不均匀状况。人口数量的激增为城市带来巨大压力的同时，对城市的空气污染也具有一定的影响。第三，交通设施的影响。对于城市而言交通设施数量的不同对城市交通情况的影响也是不同的，通常在城市较为繁华的地段以及交通容易堵塞的路段，对城市空气污染的影响也比其它地段要严重得多。第四，气候条件的影响。城市所处的地区环境和气候条件对当地的空气污染情况的影响是显而易见的，不同的气候对城市空气条件有着不同的影响，这也是造成城市空气污染分布不均的主要原因。因此，对于城市空气污染分布的研究要充分考虑到城市所处地区的气候条件的影响。
3、城市空气污染分布不均匀的特征分析
从大量的研究资料以及城市空气污染的案例分析结果来看，城市空气污染的形成具有以下三点规律：城市生产方面，工业化是空气污染的主要推动力。城市化发展进程的加快，城市大力发展工业生产，工业化不仅是能源和材料流动的结构和速度发生了变化，能源消耗量增加的同时带来的是污染物排放量的增加。工业生产的现代化发展，使得能源利用的效率不断提高，但是工业规模的扩张速度却远远大于能源效率的提高速度。城市的发展，企业的壮大，人们生活水平的提高，城市现代化的发展表现为高消费、高耗能，虽然不断有新的技术出现，但是后续新污染的出现也是不同忽视的。城市生活方面，居民生活方式加速空气污染的进程。家用煤炉的使用以及汽车尾气的排放，空调、冰箱的使用等等，人们在享受高质量的生活的同时，生活方式的变革对空气质量形成了负面的效应，成为近年来“雾霾”等空气污染现象频发的罪魁祸首。从公共领域方面，政府与公众对空气污染的认识程度、对待空气污染态度和治理的决心直接影响了城市空气污染治理的走向。汽车产业、石油公司、私家车主等等都有可能成为治理空气污染的阻力。如何处理各个群体间的利益关系是关系空气污染治理成败的关键。
从我国城市空气分布的现状来看，城市空气污染分布不均匀是普遍存在的。以广东省为例，广东省位于我国南端，属于亚热带气候，常年受东南信风的影响。通过对相关的空气质量检测和报告的分析，以广州市为例，城市污染指数普遍在40以上。即使是在同一城市的不同区域，在空气污染方面也存在着不均匀的特征。通过空气检测网，可以较为全面的了解城市空气污染的分布，从数据显示来看，具有明显的差异性。如果将城市按照不同的区域进行划分，如市中心区、工业区、居民区等，污染源分布的不同，污染指数也是不同的，空气污染不均匀手多方面因素的影响。不同城市之间，经济建设具有差异性，加上人口分布和地势地形的影响，都会导致空气污染呈现不均匀的分布特征。即使是在同一城市的不同地区，因为地区功能的不同，加上城市规模的变化，空气质量也存在明显差异性。同一地区在不同的时间段得到检测结果也是不同，这些都造成城市空气污染的不均匀。值得一提的是，无论是哪个城市，工业区的空气污染指数明显高于城市其他分布区域，另外在人口密集区、交通繁忙的低端，空气污染的指数也是相对较高的。
4、结语
总之，对于城市空气质量的管理和检测需要我们结合不同区域的发展状况进行局部 研究，因为在城市不同的区域污染分布是不均匀的。在这种情况下，我们需要考虑到不同城市 的发展背景，进而科学的进行综合分析与评价，并对其主要的来源进行探讨，从而更加有针对性的开展城市空气污染的治理。
参考文献
[1]朱传风.用空气污染指数评价城市空气质量[J].甘肃环境研究与监测，2012（12）.
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煤炭城市空气污染特征调查 篇4
引言
近代社会以来，人们在享受高速经济发展带来的生活的改变时，也承受着环境污染所带来的痛苦。煤炭，这一曾经为人类带来福祉的能源，如今却变成人们将健康杀手。
资料显示，2011年我国煤炭产量达到35.2吨，煤炭消费35.7亿吨。预计到2015年，我国煤炭产量将达到41亿吨，煤炭消费达到38亿吨。巨大的煤炭开采和消费水平，对环境的影响不容忽视。虽然在当今我国煤炭的开采已经达到了一定的限度，一些煤炭城市也面临着资源枯竭的状况。但也不可否认的是，随着勘探手段和技术的进步，不排除发现新的大型煤田的可能性，而且伴随着大型煤田的发现，又将产生一批新的煤炭城市。但无论是老的煤炭城市，还是新兴的煤炭城市，都将面临一个共同的问题——煤炭的开采和使用所导致的空气污染。而煤炭型城市的空气污染，与一些以其他能源类型城市的状况相比，有着自己的一些独特的特点，了解这些特点，有利于更好地治理煤炭型城市的空气污染，使人们在享受煤炭带来的福利时，同时也能享受到优质的空气环境。
为了充分了解煤炭型城市空气污染的特征，找到一条合理的解决空气污染的途径，调查团队深入城区乡村，以问卷调查、文献查阅、现场走访等形式，先后在河南理工大学新校区，焦作市客运总站、焦作市火车站和马庄等地区，深入了解生活在焦作的本地人和外来人员对焦作市空气质量环境的评价。同时还查访了一些文献，对焦作市治理空气污染的政策进行了评价，为其他煤炭型城市空气污染的治理找到一个可资借鉴的实例。
第一章 焦作煤炭发展的历史
第一节 焦作煤炭的概述
中国是世界历史上发现、开采和利用煤炭最早的国家，焦作又是我国发现、开采和利用煤炭最早的地区之一，一直以优质易采的无烟煤著称。焦作煤田东起修武，西至博爱，南接武陟，东西长65公里，南北宽20公里，保有储量32.4亿吨，为单一的优质无烟煤（发热量：5500-6700大卡／公斤，含硫量：0.5-0.8%，挥发分：8－9％，灰分：22-27%），是化工和钢铁工业的理想原料。
焦作市位于河南省西北部，北依太行与山西省晋城市接壤，南临黄河与郑州、洛阳隔河相望，共辖4个县、2个县级市、4个城区和1个省级高新区，总面积4071平方公里，总人口340.2万人。
由于国家宏观工业布局的区域分工以及本地矿产资源丰富的优势，焦作工业长期以来形成了重型化的结构布局，能源、化工、原材料等工业地位突出。其中，电力装机总容量260万千瓦，居于河南省前列；全市化学工业产品达8大类100多个品种，各项经济指标居河南省同行业前列，是全国44个重点化工城市之一
多年来，焦作利用晋煤、焦水的优势组合，建设、改造了焦作电厂、丹河电厂、万方爱依斯电厂和一批地方电厂，全市共有发电企业22家，总装机容量达到260万千瓦。2003年，电力工业总产值约38.2亿元，已经成为全市工业的重要支柱。目前，还有一批大型电力项目正在建设或进行前期准备，规划装机总容量1192万千瓦。
1896年，意大利人罗沙第以代理牧师的身份，打着“调查中日战后情形”的幌子，偷偷勘测中国资源，被河南、山西、陕西三省蕴藏丰富的煤炭资源震惊了。回到欧洲，他广泛宣传在中国了解到的情况。随后，强权和金钱的资本巨头们出资２万英镑，支持罗沙第在伦敦注册公司，命名为英国福公司。1898年6月21日，英福公司取得了“专办怀庆左右、黄河以北诸山各矿”六十年的开采矿权。从此，英帝国开始鲸吞焦作地区的煤炭资源。史料记载，从１９０２年英福公司在焦作开设“泽煤盛矿厂”起到１９２４年，英福公司的煤炭年产量在１９２４年已达到６７万吨，仅次于抚顺、开滦煤矿，位居全国第三位，工人发展到１.１万余人。
第二章 焦作市空气现状调查分析
第三章 焦作市空气污染状与经济发展的关系
焦作市因煤而建，因煤而兴，煤矿开采的历史可以追溯到明朝。19世纪中叶，英国开始在焦作大规模开采煤矿，直到建国后，焦作一直是全国著名的“煤城”，属于典型的资源型城市，煤炭产业曾在全市国民经济中占据统治地位。
1957年全市煤炭工业产值占全部工业总产值的比重高达44.7%，到1990年代初，全市拥有资源开采及配套型企业1200多家，增加值占全市工业增加值的比重在90%以上，多数企业依煤而生。
随着矿产资源特别是煤炭资源的枯竭，与之相配套的大批企业开工不足，亏损严重，全市经济增速连年下降。焦作煤业（集团）有限公司（下称焦煤集团）就是一个缩影。焦煤集团在焦作的地位从一句形象的比喻中就可看出：“焦煤一开工资，全市都能闻着肉味。”但1980年代以来，焦煤集团陷入了一系列困难之中，6对矿井被关闭，煤炭产量锐减至300万吨，却要养活近7万名职工。到1999年年底，焦煤集团负债总额达11.5亿元，拖欠职工工资1.8亿元。“九五”期间，在全国经济快速增长的背景下，焦作经济年均增长率仅为3.5%，企业破产关停、职工下岗失业、城市破旧不堪，环境严重污染，空气质量下降，各种社会矛盾和问题大量暴露，发展非煤接替产业，加快经济转型迫在眉睫。如何摆脱因资源枯竭而衰的厄运，成为当时焦作市讨论最为频繁的话题。市政府对焦作市区代表地段河南理工大学大气沉降颗粒利用x-ray衍射技术并结合矿物学和化学方法研究大气沉降颗粒样本中矿物成分及存在规律。结合焦作市区的自然地理、大气环境及大气污染等影响因素综合分析得出结论大气沉降颗粒的赋存形式、迁移演化机理、与城市各类污染的相关关系等均呈现出一定的规律性反映了大气沉降颗粒在城市中不同位置的变化情况为城市处理大气污染问题提供参考对研究城市中大气环境的整体状况具有一定的指导意义。大气沉降颗粒大气污染衍射矿物学分析 大气污染问题严重影响着人民群众的身体健康和环境的可协调发展。通过对焦作市代表区河南理工大学校区内的大气沉降颗粒进行的矿物学分析研究,了解研究区内大气沉降颗粒的物质组成、有害元素含量及其赋存形式、迁移演化机理、与城市各类污染的相关关系研究对人体产生较大危害的细粒物质来源和体积分数, 分析城市不同功能区颗粒物的可能来源和空气动力学特征, 为评价焦作市大气环境的整体状况提供资料和参考。图1 焦作市区区划及采样点位置图 焦作市位于河南省西北部属于暖温带半干旱大陆性季风气候年平均气温14.9℃, 年平均降水量为603713mm年平均蒸发量为2039mm。河南理工大学分南北两个校区南校区位于焦作市高新区校区污染源少车流量小空气质量较市区优良。北校区老校区即河南理工万方科技学院位于焦作市市中心空气质量较差在这两地对大气沉降颗粒进行取样研究在地域上具有良好的代表性。 1.研究区大气污染特征 研究区以可吸入颗粒物污染的煤烟型污染为主要特征。大气污染物主要以so2、tsp、降尘为主烟尘年平均排放量为4.6583万吨,so2平均排放量约为7.68万吨。同时机动车排气污染对焦作大气状况的影响日益严重so2、co2、碳氢化合物、可吸入颗粒物、氮氧化物等有害物质和温室气体的排放量呈上升趋势。 2.大气沉降颗粒矿物学分析讨论 2.1取样情况 在样品采集过程中本着使大气沉降颗粒样本少受风力、风向、温度、地面粉尘不良因素影响的原则取样地点选择在河南理工大学南、北校区内离地面高度约20米处采样时尽量避开直接污染源(如工业污染、民用燃煤、油漆等) 24h连续采样采样同时记录每天的气温、气湿、气压、风向、风力等天气状况。由于大气沉降颗粒物混合较均匀在校区内设置多个收集点意义不大。经过收集和处理最后得到新校区大气沉降颗粒样本dq-1和老校区大气沉降颗粒样本hc-1作为分析样本。 2.2大气沉降颗粒特征及衍射分析基本原理是运用特定波长特定入射角度的x射线与晶体晶面间距满足布拉格条件产生衍射形成衍射花样实际就是对应的倒易点阵每种矿物都对应一套x 射线谱图,根据x 衍射图给出的d 值,查询jcpds 标准卡片,可以准确地鉴定出矿物.根据不同矿物的衍射强度的大小,可以半定量地计算出它们的含量。 gypsum石英calcite石膏quartz方解石氯sal-ammoniac-化钠岩盐 对两大气沉降颗粒进行衍射实验得到数据最后通过分类整理得出样本中的矿物种类和含量综合表。 3.分析结果与讨论 通过对样品的x衍射实验分析可知,研究区内大气沉降颗粒物的矿物组成以石英和方解石为主且在大气颗粒样本中含量较大说明这两种矿物在焦作的大气中长期存在且在含量较大。河南理工大学北校区位于城区中心附近工业设施密集交通流量较大污染物排放密集是历年来焦作市市区大气污染的主要来源地之一。而河南理工大学新校区则位于焦作市南部的高新区附近工业设施较少车流量也不大相对与老校区环境相对较好, 工业污染源较少。比较两个样本中的石英含量可以看出石英在两个颗粒物样本中含量都占主要地位且在整个研究区分布比较均匀。石英是高温下稳定的硅酸盐矿物其可以来自地表扬尘也可以源自工业烟尘、粉尘。但从各种工业使用原料如原煤的矿物组成来看石英的含量一般较少因而样本中的石英来源于地面扬尘的可能性比较大当然也不排除来源于工业排放的可能。方解石做为碳酸盐矿物的代表具有着碳酸盐矿物共有的特性从其本次实验样本含量的多寡和两个取样地的地理位置可以看出方解石矿物同样在焦作大气中存在且从来源上说可能是来子于地面扬尘或者城市建筑物。石膏在空间分布上主要位于老校区的试样中其存在特征与焦作市工业布局有一定的相似性研究了大气中硫酸铵和矿物颗粒在凝聚过程中的化学反应, 在23 ℃和70%的湿度条件下分析碳酸钙和硫酸铵, 发现一天后形成铵石膏, 七天后形成云母。结果表明碳酸钙和硫酸铵发生了化学反应。以上三个化学反应与温度和湿度有关当湿度小于80%时发生反应当湿度到达80%时发生反应焦作年平均温度为14.9℃在夏季城市空气湿度较高时发生以上反应的几率较大此次实验的取样工作是在夏季进行可以推断样本dq-1中石膏可能是在此反应中产生。在本次可以得出焦作市市区的大气沉降颗粒主要来源于工业烟尘少数来源于地面扬尘。另外样本中除存在以上矿物外同时存在碳酸盐、硫酸盐、硫化物、铁的氧化物以及难以鉴定的矿物相比来说在焦作市河南理工大学新校区的大气颗粒样品中,矿物的种类有所减少,但是却有新的物种出现,如nh4cl、岩盐等,表明焦作的大气中存在强烈的大气化学反应。 4.结语 (1)焦作市市区的大气沉降颗粒主要有石英、方解石、岩盐、石膏、等矿物组成其中石英含量较高。矿物的性质特征和大气颗粒沉降样本中矿物组成的空间分布特征显示出此次研究中大气沉降颗粒为地面扬尘和城市工业烟尘的混合物。(2)在大气沉降颗粒的物质组成及矿物含量特征分析表明沉降颗粒的赋存形式、迁移演化机理、与城市各类污染的相关关系等均呈现出一定的规律性反映了大气沉降颗粒在城市中不同位置的变化情况为城市处理大气污染问题提供参考对研究城市中大气环境的整体状况具有一定的指导意义。
据了解，针对资源衰竭、空气污染这一难题，从1999年开始，焦作市开始实现焦作经济结构调整，并逐步形成以铝工业、能源工业、化学工业、机械制造业和农副产品加工业为支柱的新型工业体系。焦作也由煤城向旅游城市和山水园林城市转型，向‘黑色’说再见。”
加大资金投入，改善空气质量财政部门压缩一般项目，优化调整支出结构，积极配合相关部门进行点面治理，进一步加强环保、绿化、城建等方面的投入，为实现空气质量高于国家二级标准提供资金保障。
加快工业结构调整，以结构调整促空气质量改善。运用财政经济杠杆，从税收、贴息、补贴等方面给予倾斜，加大对电子、医药、装备制造等行业的扶持力度，使资源节约型、环境友好型的企业得以壮大和发展。同时积极争取上级资金，2011，为厦工机械（焦作）有限公司的年产1.5万台工程机械等项目，争取上级贴息资金1640万元，2012新上报10个工业结构调整项目，实现了扶持项目建设促进工业结构调整，工业结构的优化促进空气质量改善的良性发展模式。
严格国家产业政策，彻底淘汰落后产能。按国务院确定的电力、炼铁、炼钢等19个淘汰落后产能奖励行业，制定出全市淘汰落后产能目标，筛选符合条件的淘汰产能企业申请中央财政奖励资金。2011，为18家企业申请到中央专项补助资金5549万元，201210个淘汰产能项目已上报财政部、工信部审核。在重金属污染防治方面，也为孟州南庄镇桑坡毛皮加工区争取到污染治理中央补助资金1892万元。
推进节能技改和新能源应用，减少企业的污染物排放。2011，为企业争取到节能技术改造、太阳能利用、建筑节能改造资金7932.53万元，获得补助的企业进行节能项目建设，为全市企业节能工作起到示范带动作用。
逐步提高森林覆盖率和城市基础设施标准。2011市本级预算安排2613万元用于森林资源保护和重点生态公益林建设（含地方政府债券），安排5400万元用于城市基础设施改造，安排2150万元用于城市绿化。2012已安排1682万元用于森林资源保护和重点生态公益林建设（地方政府债券暂未发行），安排5586万元用于城市基础设施改造，安排4859万元用于城市绿化。这些资金的连续投入将会持续提高全市森林覆盖率和城市基础设施标准，可以有效净化空气和减少扬尘，改善空气质量。保障经费供应，强化能力建设。科学编制2012年环保专项资金预算，安排2610万元用于污染项目治理、经费保障和强化环境监控、执法能力建设。其中预算安排807万元用于监测设备的购置和运行，特别是增加大气臭氧、细颗粒物、一氧化碳、有机污染物、大气能见度等方面的监测设备。为配套国控、省控监测网络建设，申请到上级专项资金738.9万元，使现有设备基本符合国控、省控自动监测要求。
焦作市位于河南省西北部。北依太行与山西省接壤，南临黄河与郑州、洛阳相望。它地处中国南北交汇点，“以旅游业为龙头，带动全市第三产业快速发展”，是焦作推进城市经济转型的重要一环。从1999年开始，焦作开始把目光由地下矿产资源转向地上山水资源，先后投资5亿多元，开发建设焦作山水峡谷极品景观，形成了云台山、青龙峡、青天河、神农山四大景区和十大景点的大旅游格局。焦作山水通过旅游大篷车、国际太极拳年会、山水旅游节、红叶节等多种大型宣传推介活动，引来了国内外的百万游客。多年来，焦作市旅游产业规模不断扩大，由旅游资源富市向旅游经济强市迈进的步伐大大提速，“焦作现象”已成为旅游业快速发展的代名词。2001－2003年，焦作市各景区景点接待游客人数、门票收入和综合收入等三项指标连续三年实现翻番，旅游综合收入占GDP的比重由1999年的不足1%提高到2003年的9.4%。今年前8个月，全市各景区景点接待游客448.6万人，门票收入1.1亿元，与去年同期相比，分别增长87%和156%。“五一”黄金周期间，云台山景区的游客接待量和门票收入分居全国99个监测点的第8位和第5位。而随着焦作云台山为首的焦作山水连续几年在河南省黄金周独占鳌头，并且被评为世界地质公园的焦作山水声名大噪，全市旅游业的综合收入大幅增加。焦作旅游除采用常规手段来扩大“焦作山水”影响力之外，对于一些具有瞬间聚焦效应的活动也特别关注。如“中国旅游十大风云人物评选活动”，焦作便是作为了主要协办单位参与其中，不仅从活动本身获了益，同时更是借活动影响力使“焦作山水”知名度得到了提升。“焦作山水”、“焦作现象”、“焦作服务”品牌形象的推出都饱含了焦作人的执著与汗水。“焦作现象”的出台便是时任焦作市旅游局长的许长仁不厌其烦地拜访、邀请各方面专家、资深记者说焦作、访焦作、论焦作等而逐步形成的成果。尔后，随着“焦作现象”探讨的深入，焦作人并不松懈，而是充分利用各种新闻媒体强势宣传“焦作山水”、“焦作现象”，“焦作服务”，坚持使焦作旅游做到周周有报道，月月有新闻，推动了焦作旅游继续跃上新的台阶另外，焦作是天然地下汇水盆地，水资源储量相当可观，仅地下水储量就达35.4亿立方米。同时，紧邻煤炭富集区山西省晋城市，可谓近水楼台。晋煤焦水的“天赐良缘”，使焦作成为发展大工业的理想之地。多年来，焦作利用晋煤、焦水的优势组合，建设、改造了焦作电厂、丹河电厂、不仅如此，焦作还是粮食高产地区，几年来，焦作市按照突出特色、建立支柱、扶持龙头的思路，强力推动农副产品加工业的发展。据了解，焦作市农业生产条件较好，是全国三大粮食高产区之一，在1998年就已实现亩产吨粮目标。为实现高产农业向高效农业的转变，焦作市以发展农副产品加工业为主，拉长农业产业链条，加快农副产品的转化增值。目前，焦作市限额以上农副产品加工企业227家，2003年实现增加值25.8亿元。回首焦作这几年的转型，杨树平深有感触：“从资源主导到科技主导，从开发矿山到开发旅游，从黑色印象到绿色主题，焦作城市的转型使经济重新焕发了生机和活力万方爱依斯电厂和一批地方电厂，全市共有发电企业22家，总装机容量达到260万千瓦。2003年，电力工业总产值约38.2亿元，已经成为全市工业的重要支柱。目前，还有一批大型电力项目正在建设或进行前期准备，规划装机总容量1192万千瓦
另外，焦作利用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业。杨树平介绍，在经济转型初期，由于市场需求的拉动，一大批产业雷同、低技术、高能耗的建设项目纷纷上马，特别是“五小”工业快速发展，造成污染问题日益突出，制约了经济的持续发展。为扭转这一趋势，焦作把经济转型与经济增长方式结合起来，先后对1500多家企业进行了治理，关闭720余家污染企业，通过技术改造，逐步实现了原料化工向生物化工、医药化工、精细化工，煤矿和造纸机械向环保机械、粮食机械、汽车机械，水泥建材向新型建材、环保建材的战略性转移东西结合部，又是新欧亚大陆桥在中国境内的中心地带，具有承东启西、沟南通北的枢纽地位。总面积4071.1平方千米，其中市辖区面积370平方千米，总人口357.97万人（2007年）。焦作市是河南省享受振兴东北老工业基地政策的5个重点城市之
一、是商务部确定的中部9个加工贸易梯度转移重点承接地之一，是中部地区国家首批典型资源枯竭城市之一，还是“十一五”期间跨国公司最佳投资城市。焦作市焦作市位于河南省西北部。北依太行与山西省接壤，南临黄河与郑州、洛阳相望。它地处中国南北交汇点，东西结合部，又是新欧亚大陆桥在中国境内的中心地带，具有承东启西、沟南通北的枢纽地位。总面积4071.1平方千米，其中市辖区面积370平方千米，总人口357.97万人（2007年）。焦作市是河南省享受振兴东北老工业基地政策的5个重点城市之
一、是商务部确定的中部9个加工贸易梯度转移重点承接地之一，是中部地区国家首批典型资源枯竭城市之一，还是“十一五”期间跨国公司最佳投资城市。
焦作市根据“依托老城、开发新区，环形扩张，滚动发展”的思路，坚持新区开发与旧城改造并举，改造拓宽了东环路、西环路、塔南路等城市交通干道，全面加强了焦南组团、高新区的基础设施建设，新区的主要道路已经建成，党政机关、中心汽车站、河南理工大学等已完成向南的迁移，城市的发展空间明显打开，中心城市建成区面积已超过70平方公里。国家重大项目西气东输工程穿境而过，焦作利用天然气管网已经建成，全市能源结构得到明显改善。开展了大规模的创建中国优秀旅游城市和全国卫生城市活动，大力整治市容市貌，美化、绿化、亮化、净化水平明显提高。
2003年全市实现工业增加值168.07亿元。焦作工业在发展过程中，整体结构呈现多层次、多样化发展。全市拥有非金属矿物制品、电力、蒸汽、热水生产与供应、化学原料及化学制品制造、专业设备制造、橡胶制品、有色冶炼及压延加工、煤炭采造等37个行业大类，形成了较为完整的工业体系，产品种类比较齐全，部分产品在市场上确立了优势地位。如机电行业的重型矿山机械、造纸机械、农机及汽车轴件、电缆、制动器、影视灯具；冶金建材行业的铝锭、耐火材料、水泥；化工行业的轮胎、纯碱、乙炔炭黑、化肥、聚氯乙烯；轻纺行业的日用陶瓷、服装、化学纤维、医用纱布等产品在省内国内占有一定位次，部分名优产品在市场上拥有一定的知名度，具有较强的竞争力，成为带动焦作经济发展的骨干力量。由于国家宏观工业布局的区域分工以及本地矿产资源丰富的优势，焦作工业长期以来形成了重型化的结构布局，能源、化工、原材料等工业地位突出。其中，电力装机总容量260万千瓦，居于河南省前列；全市化学工业产品达8大类100多个品种，各项经济指标居河南省同行业前列，是全国44个重点化工城市之一；铝工业有氧化铝、电焦作建市几十年来，从一个面积仅有2.5平方公里，人口不足3万人的矿区，发展到如今，已成为建成区面积69.7平方公里，人口80万人，布局日趋合理，功能日渐完善，拥有多门类生产体系的新兴城市。特别是近年来，在总结几十年城市建设经验的基础上，焦作市确定了“依托老城、开发新区，环形扩张，滚动发展”的城建工作思路，坚持新区开发与旧城改造并举，改造拓宽了东环路、西环路、塔南路等城市交通干道，治理改造了群英河，修建了三层互通式万方立交桥，初步构筑了现代化城市的新格局。解铝等产品，生产能力分别达到85万吨、25万吨。近年来，焦作市以科技进步为动力，大力调整工业经济结构，轻重工业比例趋向合理，工业经济朝着全面发展的方向迈进。
2011年上半年，城镇实现社会消费品零售总额139.3亿元，同比增长18.6%，其中城区实现社会消费品零售总额91.7亿元，同比增长17.1%，占全社会消费品零售总额的比重为59.3%，近乎六成。乡村实现社会消费品零售总额15.5亿元，同比增长19.7%，高于全社会消费品零售总额增幅1个百分点。住宿和餐饮业消费大幅度上扬，对消费品市场发展拉动作用逐步增大。近年来，随着焦作市城乡居民收入的提高，消费观念的改变，旅游业的发展，有力带动和刺激了住宿餐饮市场的繁荣兴旺，对消费品市场发展拉动作用逐步增大。上半年，全市住宿餐饮业实现社会消费品零售总额24.2亿元，同比增长18.4%，拉动全市社会消费品零售总额增长2.4个百分点。上半年，全市限额以上批零企业实现社会消费品零售总额48.7亿元，同比增长29.4%，高于全社会消费品零售总额增幅10.7个百分点，占全市社会消费品零售总额的比重达到31.5%，拉动全市社会消费品零售总额增长7.2个百分点。吸纳就业人员增加。随着限额以上批发零售、住宿餐饮企业规模的扩大，经营业务的拓展，给社会人员增加了就业机会。上半年,全市限额以上批发零售、住宿餐饮企业从业人员20461人，同比增长5.3%。2010年上半年全市接待游客822.19万人次，同比增长22.01%；实现门票收入2.33亿元，同比增长17.72%、上半年，限额以上批发零售和住宿餐饮企业主营业务收入稳步增长。限额以上批发零售企业实现主营业务收入630471万元，同比增长20.5%，其中，批发业实现261885 万元，同比增长16.8 %，零售业实现368586万元，同比增长23.3%；限额以上住宿餐饮企业实现主营业务收入32144万元，同比增长8.4%，其中，住宿业实现14293万元，同比增长5.9%，餐饮业实现17851万元，同比增长10.6%。
焦作市在早期依赖煤炭发家的同时为该地区带来了资源危机、环境污染等严问题重阻碍了后期经济的进一步发展，而恰恰是这一困境促使焦作寻求经济发张新出路。
第四章 焦作市空气污染的特征
空气污染是大气科学的一个新分支，它是研究在不同气象条件下，进入大气的污染物在大气中输送、扩散稀释、转化和移除的规律及应用的科学。空气污染不仅能通过物理、化学、生物的侵蚀作用对周围物体产生破坏性影响，而且污染气体经呼吸系统（肺部）、皮肤表皮等部位对我们的呼吸道系统、神经系统、免疫能力、皮肤、肝脏、内分泌系统等产生毒害作用。同时能影响人的精神状态，易于出现疲劳、紧张等不良反应，降低工作、学习效率。
在空气质量较差的环境中生活和工作，一般会引起呼吸功能下降、呼吸道症状加重，有的还会导致慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等疾病，肺癌、鼻咽癌患病率也会有所增加。如何减轻空气污染的危害与影响，构成了当今重大而紧迫的研究课。
焦作市位于河南省西北部, 北依太行山, 南接沁黄冲积平原。2000 年, 城市建成区面积 45km2, 人口 48 万, 是一个以煤 炭、电力、化工、陶瓷、建材为主的中等工业城市。1995 年, 全市国内生产总值达 210 亿元, 在全省17 个地市中位列第 4, 提前 8 年实现了翻两番,2012年第一季度焦作市经济继续保持了适度较快增长，工业生产稳中趋缓，固定资产投资较快增长，消费品市场运行平稳，财政金融稳步增长，市场物价高位回落。总体呈现了“缓中趋稳”的态势。然而在城市经济飞速发展的同时, 城市生态环境问题也日益突出。
从历史上讲，焦作是一个煤炭资源型城市，在取暖、做饭等生活的各个方面，用煤已成习惯，清洁能源的使用率相对较低。大气污染主要来自直接燃煤，大量的煤炭消耗是焦作市空气污染的直接原因。据有关资料分析, 排入大气中的 SO2 的 90% 和烟尘的80%来自燃煤, 而作为 由煤炭工业发展起来的老工业基地的焦作市, 建国后几十年来, 工业一直是以煤炭、化工、陶瓷、橡胶、建材为主, 能源构成中煤炭占 90% 以上, 每年消耗量在700万t 左右。
机动车辆的迅速增长是造成焦作市空气污染的重要原因。大气的煤烟污染与机动车尾气造成的化学污染共存，形成灰霾现象。改革开放后, 伴随着焦作市经济的快速发展, 交通运输业发展迅速, 市区机动车辆迅猛增长, 由 1991 年的 9.12 万辆增加到 1995 年的16.3万辆、2000 年的 17 万多辆, 10 年内增加了 80%多。机动车辆的迅猛增加不仅带来了交通噪声超标、交通拥挤等一系列问题, 而且也加剧了大气污染程度。据北京、上海、广州等地对机动车尾气排放分担率的调查, 大约 80% 的 CO 和 40%的 NOx 来自机动车 排放。在城 市, 机动车 污染的明显特征是城区 NOx 污染日益严重。焦作市区 1996 ~2000 年间 NOx 由 0.051 mg/ m3 上升到0.064 mg/ m3, 增长了 26% , 说明机动车排放已成为城市大气的主要污染源之一。
2005年6月，焦作进入中国十大污染城市之列，客观而言，成为“十大污染城市”，大多与这些城市的自然地理有关。四川宜宾和攀枝花处于金沙江峡谷，而山西的大同、阳泉、临汾和长治处于晋陕峡谷，焦作处于太行山区，而重庆更是山城。宋豫秦教授说，这些城市有共同的特点：空气对流受阻，自然稀释能力弱。以同样的污染物排放量与治污措施，如果它们处于平原开阔地带或沿海，不会成为“十大污染城市”。然而工业布局的不合理更加重了焦作的空气污染。建国后, 由于种种原因, 城市工业布局不尽合理, 许多重 污染部 门都布 局在市 区及近郊。而郊外的水泥厂、火电厂、化工厂等又多处于城市盛行风向的上风 区;市区内 工业区、文教区、生活区混杂。这种布局不仅不利于大气污染物的自然稀释、扩散和净化, 反而加重了城市的大气污染程度，同时，由于焦作的能源、化工等易产生大气污染的企业原先在城郊，但现在已因城市的发展被扩进了市区，必然加大市区大气污染的程度。另外，能源低效率的利用，城市绿化面积的萎缩等也是造成焦作空气污染中不可忽视的原因
作为一个煤炭城市，焦作在空气污染的治理方面也有着其他城市所面临的困境，如何使经济发展与环境治理协调发展，是我们每一个在焦作这片土地上生活的人们所应该关注的问题。
第五章 焦作市应对空气污染举措
(1)政府举措 焦作市政府应对空气污染组织实施了企业污染整治、扬尘污染控制、推广清洁能源、严格煤质管制、加快集中供热、机动车尾气污染治理“六大工程”和市区范围内清理取缔所有经营性露天煤场、所有沿街餐饮服务门店拆除燃煤炉灶改用清洁能源、关闭小燃煤锅炉、推进燃煤电厂锅炉脱硫治理“四个飓风行动”。共清理取缔城区及周边露天经营性煤场172家，对城区范围内604家餐饮服务业门店燃煤炉灶进行拆除，改用清洁能源,关闭城区范围内的小型燃煤锅炉283台。关闭了北部沿山地带12家水泥生产企业，将中州炭素厂、鑫诚耐火材料厂、王封集团铁合金厂等7家废气污染企业或生产线搬出市区。完成了包括焦作电厂3、4号锅炉除尘改造和161台燃煤锅炉高效脱硫治理在内的320个限期治理项目。开展了煤质控制、建筑施工工地、道路清扫、交通运输扬尘污染和机动车尾气污染治理。（２）应对政策
认真落实省有关要求，继续开展环境自动监控体系建设，确保完成2012重点污染源自动监控系统（包括城市污水处理厂自动监控基站）更新改造任务，强化对氨氮、氮氧化物等“十二五”期间新增减排指标的监控能力。在重金属排放企业逐步安装重金属污染物监控设备，提高重金属自动监控能力水平。完善市、县两级自动监控平台综合应用功能，强化自动监控系统运行的监管和考核，建立规范的第三方运营体系，切实发挥自动监控系统的科学、高效监管作用，为总量减排提供稳定、可靠数据支持。2．加强环境监察体系建设
大力加强市、县两级环境监察能力建设，以深化“五化”管理（责任化、规范化、精细化、网格化、信息化）为手段，进一步提高环境监察工作效能，开展环保专项行动和重点区域重点行业防范性环境监察工作，集中整治重点区域重点行业各类环境安全隐患和违法行为，以解决群众反映突出的热点难点环境问题为重点，保障环境安全。开发环境执法移动平台，设置环境监管数据库、环境监察电子档案，显示动态监管情况，实行信息共享，推进环境监管信息化建设。
3．加强环境监测和应急体系建设
大力加强市、县两级环境监测体系、环境应急体系建设，建立和完善对重点防控区域、重点企业的定期监测和公告制度。加强县级环境监测机构、环境应急机构人员培训和设备配置，建立重金属监测体系，提高应急监测能力，提高县级重金属监测水平。各县（市）区人民政府、焦作新区管委会要修订完善《突发环境事件应急预案》及重金属污染突发环境事件等专项预案，提高环境突发事件的应对能力。健全环境应急体系，继续开展企业环境风险评估，落实重点风险源应急预案专家评审制和预案备案制，完善环境应急预案体系。各级环境保护部门要对重金属排放企业每季度开展一次监督性监测。重金属排放企业要建立特征污染物监测制度，建立完善管理档案，每月要向当地环境保护部门报告管理情况。4．加强工业企业环境管理规范化建设
深入开展工业企业环境管理规范化建设，以水污染防治设施、大气污染防治设施、固体废物处置场为重点，以定量化和规范化管理为手段，通过企业加强设施设备维护、内部管理和环保部门的现场监管，提高企业环境保护意识和环境管理水平，提高现有污染防治设施完好率、运行率、达标率，充分发挥污染治理设施环境效益。2012年6月底前，全市所有市控以上重点企业、重金属排放企业、食品加工企业要全面完成环境管理规范化建设任务。
重点排污单位要建立中控平台，对治污工艺实施过程化、定量化、科学化管理；规范设置排污口，并设立标志牌；建立完善岗位职责、操作规范、设备维修维护等各项管理制度，规范设施运行、设备维修、污染减排等管理台帐；加强人员培训，切实提高设施运行管理水平。各级环境保护部门要加强对企业的技术指导，组织企业环境管理人员开展培训，帮助企业查找设施运行和环境管理中存在的问题，督促指导企业积极整改完善。各级环境保护部门要加大现场监管，严查不正常停运、擅自停运、暗排偷排、稀释外排等环境违法行为。
（３）取得的成果
在城市污水处理和垃圾处理设施建设方面，建成了日处理10万吨的市污水处理厂一期工程、日焚烧100吨城市生活垃圾无害化处理工程和城区群英河、瓮涧河、普济河三条河道整治及污水管网改造工程。在推进城区天然气利用方面，建设高压管线31公里，中压管线94公里，低压管线91公里，发展燃气用户2.5万户，城区供气普及率提高到目前的81%。在城市集中供热方面，完成了华润公司2×135MW热电联产项目、昊华宇航热电公司1×25MW热电联产项目和集中供热（IV区）管网一期、二期工程、新城区供热管网支线工程，共敷设供热管道34公里，新增供热能力505万平方米，城区集中供热面积由2000年的80万平方米增加到目前的217万平方米。在城市绿化建设方面，建成了人民广场、森林公园、生态植物园、北山绿化工程等城市生态工程。城区绿化覆盖率、人均公共绿地面积由“九五”末的33.5%和5.7平方米提高到目前的41.2%、8.8平方米。
生态环境保护全面启动。完成了全市生态环境现状调查和生态环境功能区划、生态环境保护规划、基本农田化肥与农药过量施用控制规划、农村沼气建设规划和生态示范区创建规划和矿山环境恢复治理规划编制等基础性工作。开展了畜禽养殖业污染治理、秸秆禁烧及综合利用、农村沼气建设、矿产资源规划禁采区治理。启动了太行山国家级猕猴自然保护区、博爱竹林省级特殊生态功能区、黄河湿地国家级自然保护区建设以及孟州市、修武县国家级生态示范区建设和环境优美小城镇创建工作。“十五”期间，成片造林60.56万亩，森林覆盖率由2000 年的22.7%提高到28.2%。
第六章 对煤炭城市空气污染治理的一些建议
空气污染特征 篇5
铅是重金属污染土壤中分布较广、具强蓄积性的环境污染物,在重金属毒性表中居潜在毒性前列[1]。铅过量累积会阻滞植物生长,叶绿素含量下降,阻碍呼吸及光合作用。此外,土壤铅是人体主要的暴露源[2],铅可通过食物链富集,人体内的铅能与多种酶结合干扰机体生理活动,严重时甚至形成铅中毒[3],损害人的神经、消化、免疫和生殖系统,对人类健康造成威胁。冶金工业污染场地中铅等重金属污染物在土壤中较难迁移,滞留时间较长,且难于降解,经由水或植物等介质具有危害人体健康造成的潜在风险,开展污染场地周围土壤铅污染特征和环境风险评估显得尤为重要。而目前针对铅锑冶炼污染场地调查、风险评估尚无相关研究开展。
调查地区为世界罕见的多金属共生富矿区,原矿中铅、锑、锌主要以脆硫锑铅矿、辉锑矿、方铅矿、闪锌矿等硫化物和硫酸盐矿物形式存在,具有典型的铅锑矿石矿物组合特征。选取该区域已关停的典型铅锑冶炼污染场地为研究对象,通过现场调查、取样分析铅锑冶炼周围土壤铅含量,研究土壤重金属中铅污染特征,在此基础上开展环境风险评估,对铅锑复合污染土壤中铅污染修复治理及风险控制具有一定的指导意义。
1 材料与方法
1.1 铅锑冶炼污染场地概况
铅锑冶炼污染场地原有厂区始建于20世纪90年代,现生产系统已搬迁改造至工业园区内。场址设有粗炼、精炼共2个分厂,粗炼分厂主要包括粗铅冶炼、制酸、尾气脱硫、污水处理等,精炼分厂包括铅精炼、锑冶炼等。遗留工业场地依据原有总平面布置图,划分为熔炼区、烧结区、硫酸区、污酸区、精锑成品区、精炼电解区、与非生产区交界处等七个区域。
1.2 土样采集
通过对研究对象所在地土壤类型、气候、水文、地形以及冶炼工业场地“三废”排放及处置情况,结合厂区周边环境,场地外部区域的四个垂直轴上,每个方向等间距布设对照采样点。兼顾采样点的代表性和均匀性,在调查区内共布设7个采样点,主要布设在工业场地原有生产主体功能区1#熔炼区、2#烧结区、3#硫酸区、4#污酸区、5#精锑成品区、6#精炼电解区、7#非生产区交界处。每个采样点按0~20cm、20~60cm、60~100cm分层采样,样品采集后密封带回实验室处理,自然风干、除杂后研磨,过100目筛备用。
1.3 样品分析与测试
土壤中铅的测定采用电感耦合等离子体原子发射光谱法[4],原理为土壤样品经过消解后加入内标溶液,样品溶液通过进样装置被引入到电感耦合等离子体中,根据元素的发光强度测定其浓度,其中铅的ICP推荐分析波长为220.353nm,测定条件等离子体气体流量16L/min;辅助气体流量0.5L/min;载气流量1.0L/min。
2 结果与讨论
2.1 铅锑冶炼污染场地周围土壤中铅污染分布特征
2.1.1 土壤样品测定结果
本研究采集土壤样品中镉含量测定结果显示,铅锑冶炼污染场地土壤中铅含量5.91~78400mg/kg,平均值为8881.33mg/kg,与该铅锌生产基地矿区土壤元素背景值295mg/kg[5]存在明显的差异,远高于土壤元素背景值。
2.1.2 单因子评价
采用目前国内外普遍采用的单因子指数法对土壤进行单一元素污染评价[6]。单一重金属污染指数:Pi=Ci/Si。式中:Pi—土壤中污染物i的污染指数;Ci—土壤中污染物i实测平均含量(mg/kg);Si—污染物的评价标准(mg/kg),或称为污染起始值。其中:Pi≤1表示土壤未受污染;Pi>1表示土壤已受污染;Pi越大,污染程度越重。污染物污染等级按汪雅各[11]所划的5个等级如表1所示。
基于铅锑冶炼污染场地周围土壤污染现状,现行《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)不适用于需开展的土壤环境管理的铅锑冶炼污染场地类的建设用地。污染场地土壤应兼顾土壤利用方式、土壤性质、受体类型、暴露途径等因素,综合考虑该区域土壤环境背景值或特定地块的土壤环境本底值,土壤环境质量评价确定选取《建设用地土壤污染风险筛选指导值(三次征求意见稿)》工业类非敏感用地铅风险筛选指导值为800mg/kg。相较于目前国际部分国家和地区制定的工业/商业用地铅土壤环境指导值/标准值600~2500mg/kg[7,8,9],作为评价标准值较为合理。本研究采集土壤样品中铅含量结果评价见表2。
结果显示,铅锑冶炼污染工业场地周边各采样点土壤中镉含量在剖面中的纵向呈沿深度增加削减的分布规律。除铅锑冶炼污染工业场1#熔炼区与7#非生产区交界处外,2#烧结区、4#污酸区、3#硫酸区、5#精锑成品区监测点位0~20cm、20~60cm以及6#精炼电解区监测点位0~20cm采样深度,土壤样品中铅含量超出《建设用地土壤污染风险筛选指导值(三次征求意见稿)》中总铅污染风险筛选指导值。随着采样深度增加至60~100cm,土壤环境样品铅含量基本满足要求。
依据表1污染分级标准,表层土壤中铅3#硫酸区、4#污酸区、2#烧结区为重度污染区,5#精锑成品区、6#精炼电解区为轻度污染区,1#熔炼区与7#非生产区交界处为尚清洁区。表层中铅含量呈现规律为3#硫酸区>4#污酸区>2#烧结区>5#精锑成品区>6#精炼电解区>1#熔炼区>7#非生产区交界处。3#硫酸区、4#污酸区、2#烧结区作为铅锑冶炼重点排污工段,由于原有厂区内硫酸区和污酸区的防酸、防渗、防雨等措施不完善,可能存在原冶炼厂含重金属的酸性废水下渗、火法冶炼工段排放的烟粉尘飘散沉降、废渣堆场的淋溶水外渗等造成土壤中铅等重金属累积。
学者对湘中某冶炼区农田土壤研究显示有效态铅波动范围为18.00~2134.77mg/kg[10],本研究采集铅锑冶炼污染场地土壤样品中铅含量测定结果多处于此区段,重金属生态毒性与土壤的理化性质相关,影响重金属形态、活性、迁移转化,有效态与土壤有机质等呈负相关关系,与土壤中重金属铅全量呈显著正相关。
2.2 铅锑冶炼污染场地周围土壤中铅污染生态风险评价
污染土地修复前应开展详细的场地调查和风险评估,综合考量土壤类型、气候环境特征、土地利用方式及潜在的污染生态毒理学特征等因素[11,12]显得尤为重要,作为现行单纯以最高允许总量评估方式的重要补充,更为全面了解土壤中重金属的实际环境危害[13]。
Hakanson提出“潜在生态风险指数法”,评估土壤中重金属污染的潜在生态风险[14]。综合重金属含量、生态效应、环境效应和毒理学效应相联系,定量划分出其潜在风险程度。其中单种重金属污染潜在生态风险系数计算表达式为:Eri=Tri×Ci实测/Cni。式中:Ci实测为土壤重金属浓度实测值,mg/kg;Cin为计算所需的参比值,mg/kg,可选取全球沉积物重金属的平均值,或以当地土壤重金属背景值为参比值,本研究选取区域矿产区土壤中元素铅背景值;Eri为某一金属潜在生态风险系数;Tri为单个污染物的毒性响应系数,根据Hakanson制定的标准化重金属毒性响应系数[18],铅取5。
单种重金属污染潜在生态风险程度分级见表3。
本研究铅锑复合污染情形,土壤中铅潜在生态风险评价结果见表4。
铅锑冶炼污染场地除1#熔炼区、7#非生产区交界处监测点位外,周围土壤中铅存在不同程度的污染,且存在一定的生态风险。污染场地周边其余土壤监测点中铅的潜在风险参数Eri介于0.10和1328.81之间,局部达到极强生态污染。潜在风险参数Eri最大值出现在3#硫酸区点表土层,而最小值出现在6#精炼电解区。所有监测点位在60~100cm处污染潜在生态风险程度均为轻微。经上述评价,铅污染潜在生态风险程度呈现规律为3#硫酸区>4#污酸区>2#烧结区>5#精锑成品区>6#精炼电解区>1#熔炼区>7#非生产区交界处,说明铅锑冶炼污染场地高协同污染态势,由于酸性废水、废渣、渗滤液收集处理不完善,经雨水淋溶后造成周边土壤环境污染。烧结区排放的烟尘携带大量的有害元素,随着烟尘的扩散沉降,这些有害元素在周围形成积累。综上,该铅锑冶炼污染场地周边土壤中重金属铅污染的潜在生态风险水平较高。
铅的存在形态影响其在土壤中的迁移、转化和生物可利用性。受土壤物理化学性质的控制,铅的生物有效性排序为可交换态>碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态、有机物硫化物结合态>残渣态。针对该铅锑冶炼污染场地周边土壤中重金属铅污染的潜在生态风险水平,建议采用固化稳定化方法降低铅在土壤中的溶解性、迁移性和毒性,同时采用物理方法将污染土壤转变为不可流动固体或形成紧密固体;经在污染场地硬化表面及四周修建隔离墙体等工程阻隔措施,将固化稳定化的土壤与其周围环境进行隔离,减少由于进一步的迁移、扩散或渗透等对周围环境产生的污染。
3 结论与建议
(1)铅锑冶炼污染场地周围土壤中铅含量纵向分布特征与采样深度呈负相关,冶炼厂生产区多年运行造成土壤中铅积累和迁移转化,调查区土壤中铅含量与该区域土壤元素背景值存在显著差异,且由原有大气和地下水主控污染源向周边逐渐递减,且铅污染能迁移到的深度与表层土中铅含量有关。
(2)潜在生态风险指数评价显示:铅锑冶炼污染场地周边土壤中重金属铅为超标因子,局部达到极强生态风险。通过针对性、代表性污染场地研究,加强风险防范措施监管,为及时开展污染土壤修复提供技术支撑。
空气污染特征 篇6
科研人员自20世纪70年代初就开始对泡沫驱进行研究; 并且在很多油田开展了矿场探索性试验, 取得了宝贵的实践经验。
泡沫注入井筒后的流变性在注入参数设计中至关重要。泡沫流体是一种并不具有屈服值的流体, 不宜用牛顿流体表示［1］。因此本文采用表征非牛顿流体的幂律模型来表征泡沫的流变特性,选择假塑性幂率流变方程,建立流变垂直管实验装置,分析流变参数,为现场工作的实际需要提供指导。
1影响泡沫流变性的参数
Wendorff等通过实验研究表明,当剪切速率较低时,泡沫流体呈现假塑性流体的特征,当剪切速率较高时,泡沫流体呈现宾汉塑性流体的特征［2］。 Shih-Hsien和Grigg研究了储层温度和压力下泡沫质量和流速对CO2泡沫流变性的影响,得到了泡沫流变性及其阻力系数随流速和泡沫质量的变化关系［3］; Wise通过对消防泡沫流经普通铁管的流动阻力的研究发现,泡沫并没有宾汉模型的屈服值,为非牛顿流体［4］; 江体乾等人根据Princen的理论研究后认为,泡沫流体可以用屈服幂律模型( 又称H-B模型) 来表示［5］。
泡沫是一种非牛顿流体,影响流变性的因素很多,较为典型的因素有起泡剂浓度、温度、压力、剪切速率等。泡沫的表观黏度来源于两大方面,主要是气泡间的碰撞挤压; 还有液层的内摩擦。泡沫具有剪切稀释的特性,其黏度随剪切速率的增加而减小, 因此泡沫的流动特性是由剪切应力与剪切速率的关系所决定。当泡沫受剪切力作用后,泡沫单体随剪切速率的增大而趋于整齐排列,一部分泡沫因变形过大而破裂,使得泡沫的表观黏度减小; 而且在不同的剪切速率下呈现不同流体类型特征［6］。
在泡沫流动过程中剪切速率直接影响流泡沫的流变性,从而决定流体类型,对空气泡沫体系井筒垂直管多相流动影响较大［7］,本文着重研究剪切速率对流变性的影响。
2实验系统设计
2. 1实验目的
针对不同管径的泡沫流体进行实验,观测沿程压力变化规律,根据不同实验的剪切速率与剪切应力的关系确定其流变方程,进而计算出不同剪切速率下的流变指数,根据剪切速率变化区间选择合适的流变指数,从而对现场注入系统参数进行优化设计。
2. 2实验装置与方案
实验装置由供液供气设备、实验管道以及排液装置组成,实验系统流程图如图1所示。实验过程中先将气瓶中的压缩气体经过调节后进入六通阀,由六通调节阀调整后,进入发泡器。配置好的发泡剂液体通过储液罐底部的调节阀旁路调整进入六通,压缩空气和起泡剂液体通过六通阀流经发泡器的充分混合剪切形成泡沫流体进入垂直管段,同时进行实验数据采集。泡沫流体流经垂直管后流入废液收集器。
实验器材有泡沫发生器、304钢制管材、容积为20 L的储液罐、容积40 L的高压气瓶、若干内径为3 mm连接管线、六通阀、电子天平、1 000 m L的量筒、秒表、废液收集桶、压力表。药品( 70% 的AES- 脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠; 分子量为1 200万的PAM-聚丙烯酰胺) ; 泡沫配方: 基液配方: H2O + AES ( 0. 3% ) + PAM ( 0. 05% ) ; 起泡气体: 空气。 气液比: 1∶ 1 ~ 2∶ 1。为了研究不同管径对泡沫流体流动产生的影响,考虑采取内径分别为1 cm、1. 9 cm、3. 9 cm的不同管径尺寸进行实验,压力监测点分布在每段管长之间( 如图1) 。管长参数见表1。
3流变参数的计算与分析
取管径D = 3. 9 cm的实验数据为例,根据泡沫流体流变参数的确定方法,计算此管径下泡沫流体的流变参数。
根据管流流体剪切应力与剪切速率的计算公式:
式( 1) 中,τw为管壁处剪切应力,Pa; γw为管壁处的剪切速率,m/s; ΔP为管壁处的压降,Pa; D为管径, m; v为流速,m / s。
将实验所测得的压降 ΔP与流速v代入式( 1) , 计算出剪切应力 τw与剪切速率 γw,将计算的剪切应力与剪切速率回归流变曲线。
从图2可以看出大多数的点落在曲线附近。因为各点没在一条直线上,首先可以确定不是牛顿流体,其次剪切速率在0 ~ 1. 3 s－ 1的时候,剪切应力随着剪切速率的增大而增大,剪切速率增加到1. 3 s－ 1后,剪切应力增加变得缓慢,这种变化规律和假塑性幂律模式最接近,可以认为泡沫流体在垂直管道中的流动符合幂律模式。根据剪切速率和剪切应力的对数值绘制双对数坐标下的散点图见图3。
图3可以得出D = 3. 9 cm的时候,拟合的直线斜率为n' = 0. 899 1,截距为ln K' = - 6. 396 3 ,求得K' = 0. 001 667 883 MPa·sn。
根据幂律流体流性指数n和稠度系数K与n' 和K' 的关系[式( 2) ]求得稠度系数K = 0. 001 627。
式( 2) 中,n为流性指数; K为稠度系数,Pa·sn。
由于在牛顿流体管流中
式( 4) 中,对与时间无关的幂律管流流动有:
然后根据已知的管壁处的实验剪切应力数据和求得的理论 γ 数据绘制剪切应力和剪切速率的流变曲线图4。图4曲线满足幂律流体的本构方程,这也证明了实验用非牛顿幂律流体来表征管道中的泡沫流动是合理的。
不同管径下的流变指数和稠度指数计算可以得到当n =0. 899 1时,剪切速率变化范围为0 ~ 2 s－ 1, 当n = 0. 354时剪切速率变化范围为2 ~ 50 s－ 1; 所以之后的实验中根据剪切速率变化区间选择合适的n和K。剪切速率在0 ~ 2 s－ 1之间的时候n = 0. 899 1,K = 0. 001 627; 当剪切速率在2 ~ 50 s－ 1之间的时候n = 0. 354,K = 0. 000 19。依据此参数可以进行泡沫流体注入参数设计。
4结论
实验数据表明该体系泡沫流体符合非牛顿流体中的幂律模式。在剪切速率在0 ~ 1. 3 s－ 1的时候, 随着剪切速率的增加,剪切应力在不断增加; 剪切速率超过1. 3 s－ 1后,剪切应力增加趋势不再明显。
在进行注入参数设计时,剪切速率在0 ~ 2 s－ 1之间时,流变指数选择0. 899 1比较合适; 剪切速率在2 s－ 1以上时,流性指数选择0. 354比较合适。
摘要：基于空气泡沫驱现场操作中注入参数设计的理论依据不足进行研究。首先设计了垂直管泡沫注入模拟实验装置,实验装置考虑了不同管径对泡沫流体剪切的影响,着重观测了泡沫流体沿程压力变化规律。结果表明泡沫流体垂直管注入流动中泡沫流体符合假塑性幂律模式,剪切速率在0~1.3 s-1的范围时,随着剪切速率的增加,剪切应力在不断增加;剪切速率超过1.3 s-1后,剪切应力增加趋势不再明显;依据此结论可以进行泡沫流体注入参数设计。
空气污染特征 篇7
1 材料与方法
1.1 流域概况
沣河属黄河流域渭河水系, 是渭河右岸的一级支流, 长安八水之一, 也是西安市第三大河流。沣河发源于西安市长安区喂子坪乡鸡窝子以南的秦岭北侧, 流经西安市长安区、户县, 咸阳市秦都区等十余个乡镇, 于咸阳北部鱼王村汇入渭河, 沣河流域地处东经108°35′~109°09′, 北纬33°50′~34°20′, 南依秦岭山地, 北连渭河平原[7]。东西宽约49.2km, 南北长约59.5km, 有各级支流21 条, 流域总面积1 460km2。沣河流域地势总体上表现为东南高、西北低, 南边是呈东西走向的秦岭山脉, 北麓与广大平原呈断层接触, 平原堆积了第四系疏松地层。沣河流域属温带大陆性季风型半干旱、半湿润气候区, 多年平均降水量824.4mm, 多集中在7-9月。沣河流域平均土壤侵蚀模数为1 115t/ (km2·a) , 水土流失面积为752.1km2, 占流域总面积的54.5%。沣河干流设有秦渡水文站, 在大峪河峪口设有大峪水文站。秦渡镇水文站控制面积566km2。2005 年流域总人口66.70万人, 其中城镇人口9.78 万人。
1.2 数据来源
本文收集了沣河流域太平峪、祥峪、沣峪、高冠峪、沣河口、严家渠、三里桥等7断面2001-2011年常规水质监测资料;同时, 在沣河全流域设置了14个监测断面, 监测断面位置如图1和表1所示, 并对其进行了4次 (2010-04-01、2010-06-27、2010-10-11、2011-03-29) 常规水质监测。水质监测指标包括:SS、化学需氧量COD、可溶正磷酸盐、总磷TP、氨氮NH3-N、亚硝氮NO2-N、硝氮NO3-N和总氮TN等。按照地表水环境质量标准 (GB3838-2002) 和环境保护行业标准地表水监测技术规范[8], 分析的水样均为上清液, 分析方法按国标方法[8,9]。
为弄清沣河非点源污染负荷量及其在总负荷中所占比重, 在沣河流域秦渡镇水文站断面开展了洪水期和非洪水期水质水量同步监测。洪水期监测尽可能控制洪水涨落过程, 至少取样5次以上, 且分别位于洪水过程的起涨段、峰顶段和退水段, 其中, 起涨段采2~3次样, 峰顶段采1~2次样, 退水段采2~3次样。为与洪水期水质进行对照和分割每场洪水的非点源污染量, 还在非洪水期 (平时) 进行了水质水量同步监测。非洪水期在连续几日水位基本无变化且水位较低 (尽可能接近于基流) 的情况下, 原则上每次进行24h连续采样, 每隔3~4h采样一次;因上述两站没有自动采样设备, 人工24h连续采样时间较长、难度较大, 为尽可能全面掌握非洪水期水质特征, 还采用了常规监测办法, 即在河流水位较低时, 采集河流断面水样一次。洪水期和非洪水期水质监测指标和方法同上。
1.3 水质评价方法的建立
分别应用综合污染指数法和单指标评价对沣河水质污染变化进行分析。污染综合指数计算公式为:
式中:A为污染综合指数;L为各类水质指标监测值, mg/L;C为各类水质评价标准, DO、BOD、CODMn、NH3-N、COD、TP选用GB3838-2002 (地表水环境质量标准) 中 Ⅲ 类水质标准, mg/L。
1.4 非点源污染负荷估算模型的建立
从水文学可知, 年径流过程可以划分为地表径流过程和地下 (枯季) 径流过程, 而非点源污染主要是由地表径流引起的。因此, 年总负荷量还可表示为[2]:
式中:t0和te分别为年初和年末时刻;QS (t) 、QB (t) 分别为地表和地下径流过程, m3/s;CS (t) 、CB (t) 分别为地表和地下径流浓度, mg/L。
可以设想, 如果能够得到地表径流和地下径流的平均浓度, 可对式 (2) 进行简化, 即:
式中:CSM、CBM分别为地表径流和地下径流污染物平均浓度, mg/L;WS、WB为地表径流和地下径流总量, m3。
依据以上原理, 在时间尺度上取均值, 根据渭河中游地区的降雨径流特点可将年内变化过程划分为汛期和非汛期两个阶段。其中, 降雨量的60% ~75% 和年径流量的50% ~60%集中于汛期, 河川径流以雨洪为主;而非汛期由于降雨量较少, 径流以河川基流为主, 相对比较稳定。基于此种认识, 河流污染负荷也可以分为汛期和非汛期两部分:
式中:WX和WF分别为汛期和非汛期污染负荷量, t;CX和CF分别为汛期和非汛期水体中的污染物浓度, mg/L;VX、VF分别为汛期和非汛期径流总量, m3。
汛期降雨径流的冲刷和淋溶是非点源污染形成和迁移的直接动力, 因而非点源污染一般多在降雨径流较大的汛期发生。而点源污染物如:工业、生活废污水的排放, 则和降雨径流没有直接关系, 且污染物排放量在一定时期内一般比较稳定。因此, 可近似认为水体中的非汛期污染是点源污染形成的, 而汛期污染则是点源污染和非点源污染共同作用的结果。因此, 汛期污染负荷减去相应时段内的非汛期 (点源) 污染负荷即为非点源污染负荷:
式中:WNSP为年非点源污染负荷量, t;α 为为时间比例系数, 即一年中汛期时间与非汛期时间的比值。
以上方法本文称之为水文分割法。另外, 为与水文分割法结果进行对比, 本文还同时采用平均浓度法[2]进行非点源污染负荷估算, 该方法自2000年提出以来已被国内学者广泛引用。平均浓度法的基本思想是:先求出各次暴雨径流非点源污染加权平均浓度, 再将该加权平均浓度近似作为河流控制断面年地表径流的平均浓度, 则该断面非点源污染年负荷量为此加权平均浓度与年地表径流量之积, 再加上枯季径流携带的负荷量, 可得到年总负荷量。亦可根据控制断面长系列年径流实测资料进行频率计算, 把年径流量分割为地表径流和地下径流, 求得不同频率代表年的非点源污染负荷量。在应用平均浓度法进行估算时, 暴雨径流非点源污染加权平均浓度的计算方法为:根据各次降雨径流过程的水量、水质同步监测以及枯季流量和枯季浓度监测资料, 先计算每场暴雨径流各种污染物非点源污染的平均浓度, 即由该次暴雨自身携带的负荷量 (监测断面洪水总负荷量割除基流负荷量) 除以该次暴雨自身产生的径流量 (监测断面总径流量割除基流量) 得到。非洪水期监测的流量接近基流, 基流量近似采用非洪水期监测流量平均值, 基流浓度近似采用非洪水期浓度监测值的流量加权平均值。再以各次暴雨产生的径流量为权重, 求出加权平均浓度。在对非点源污染负荷进行估算之前, 需要对河流径流量进行地表径流和基流的分割。采用数字滤波法[10], 从河流控制站日平均流量过程线分割出地表径流和基流两部分。点源污染年负荷量采用非洪水期监测日负荷量的平均值乘以年天数得到。
2 结果与讨论
2.1 沣河流域水质时空变化特征分析
(1) 应用综合污染指数法对沣河2001-2011年水质的污染程度进行分析评价, 如表2和图2所示。
根据图2可见, 2001-2006年沣河综合污染指数为2.45~7.18, 污染较严重, 2007-2011 年综合污染指数为1.72~2.49, 水质有所好转;2011年, 太平峪、高冠峪、祥峪和沣峪四条支流水质良好, 综合污染指数平均为1.84, 干流沣河口、严家渠和三里桥水质相对较差, 综合污染指数平均为3.05。2001-2006年, 干流上游水质最好, 综合污染指数仅为0.98;中游沣河口水质较好, 综合污染指数为4.46;下游严家渠和三里桥水质最差, 综合污染指数分别为14.96和12.64, 说明在此期间沣河水质从上游到中游再到下游是沿流域逐渐恶化的。2007-2011年干流上游综合污染指数为1.43, 中游沣河口综合污染指数为3.58, 下游严家渠和三里桥水质有所改善, 综合污染指数为2.35和2.74, 在此期间沣河流域水质污染情况为:上游<下游<中游。上游出山口水质良好;中游水质较差是因为近几年沣河上游的休闲娱乐场所越来越多, 产生的生活污水、垃圾等大都直接排入沣河而转移至中游, 再加上中游秦渡镇部分生活污水、东大镇全部生活污水和长安区大学城生活污水均排入沣河, 造成沣河中游水质恶化。秦渡镇以下有沣河最大支流潏河的汇入, 潏河含沙量和水量均较大, 对水质有一定的稀释作用, 因此下游水质较好。总体来说, 2007年以后, 沣河水质污染较轻, 这与近年来点源污染的大幅治理 (关闭了数十家造纸厂) 有关。
(2) 由图3 可见, 沣河流域NH3-N平均浓度从2001-2011年总体是逐渐减小的, 2001-2006年, NH3-N平均浓度在0.38~1.02mg/L之间 (年平均浓度为0.675mg/L) , 处于Ⅲ类水质以内;2007-2011年, 沣河流域NH3-N平均浓度在0.15~0.42mg/L之间 (年平均浓度为0.30mg/L) , 处于Ⅱ类水质以内。2001-2006 年, 上游NH3-N平均浓度为0.10mg/L, 中游为1.23 mg/L, 下游为1.52 mg/L, 在此期间NH3-N平均浓度在整个沣河流域的变化为上游< 中游< 下游;2007-2011年, 上游NH3-N平均浓度为0.083mg/L, 处于Ⅰ类水质以内, 中游沣河口NH3-N平均浓度为0.71mg/L, 处于Ⅲ类水质以内, 而下游严家渠和三里桥断面NH3-N平均浓度分别为0.53和0.51mg/L, 低于中游沣河口, 处于Ⅱ类水质以内, 说明在2007-2011年NH3-N平均浓度变化为上游<下游<中游, 水质变化原因同上。
(3) 由图4可见, 沣河流域COD平均浓度从2001-2011年呈逐渐减小趋势;2005和2006年, 沣河流域COD平均浓度均处于Ⅳ类水质以内, 2007-2011年, 沣河流域COD平均浓度均处于II类水质以内。在整个沣河流域, 2001-2006年, COD平均浓度的变化与NH3-N平均浓度变化相同, 为上游<中游<下游, 2007-2011年为上游<下游<中游, 水质变化原因同上。
(4) 根据2010年常规监测的结果可见 (见表3、表4) , 2010年沣河流域水质情况为支流水质基本好于干流水质;干流上、下游水质较好, 中游水质较差;干流上、下游, 支流COD基本在Ⅳ类水质以内、NH3-N基本在Ⅱ类水质以内。
2.2 沣河洪水期和非洪水期水质比较分析
2009-2010年, 在秦渡镇水文站断面洪水期监测洪水7次;非洪水期开展监测5次, 其中2010-11-30为连续24h的水质水量同步监测, 见表5。由表5 可知, 2009-2010年沣河秦渡镇水文站洪水期NH3-N基本为 Ⅲ 类水质, 非洪水期NH3-N基本为Ⅳ类水质。总体来说, 洪水期水质好于非洪水期水质。这是因为:一方面, 洪水期水量大, 相对非洪水期对污染物有较大稀释作用;另外, 上清液是由原状水静置30 min获得, 在静置的过程中, 泥沙对水样中的污染物有吸附作用;这方面的原因会导致洪水期的上清液水质监测值下降。另一方面, 由于洪水期泥沙中的有机质相当一部分可溶解于水, 又会导致洪水期上清液水质监测值上升。水样上清液洪水期的监测值小于非洪水期, 可能是前者占据主要作用。
2.3 沣河流域非点源负荷及其在总负荷中所占比重分析
分别用水文分割法和平均浓度法计算2001-2009年沣河秦渡镇水文站以上流域非点源污染 (NSP) 负荷量及其所占总负荷量的比重, 2001-2009年NSP负荷量及其所占总负荷量的比重见表6。由表6可知, 水文分割法所计算的非点源污染负荷量和比例与平均浓度法总体上均相差不大, 因此, 水文分割法的计算结果是可靠的, 可用于有限资料条件下非点源污染负荷量的计算。然后将两种方法的计算结果取算数平均, 得到最终值。同时, 相应的绘出2001-2009年点源与非点源污染负荷量以及非点源所占比重图, 见图5、图6。
从表6可知, 2009年沣河秦渡镇水文站以上流域各指标非点源污染所占比例分别为:NH3- N 47.40%, TN 50.78%。2001-2009年氨氮的非点源负荷与点源负荷的年际变化趋势相似, 除2006年以外, 基本比较平稳;非点源污染负荷所占比例呈波形变化, 但从2007年开始, 其比例明显增大。总氮的非点源负荷与点源负荷呈波形变化, 且变化幅度较大;非点源负荷所占比例变化幅度越来越小, 趋于稳定。近年来, 沣河流域由于点源污染的大幅度治理 (关闭了数十家造纸厂) , 加之农药、化肥的大量使用, 使得非点源污染影响较为突出。
取2009年 (1956-2009系列, 为45% 频率年) 中, 6-9月为丰水期、3-5 和10 月为平水期、11-2 月为枯水期。计算2009年的丰平枯水期的点源与非点源负荷, 并得到非点源污染所占比重, 结果见表7。同时, 相应的绘出2009年点源与非点源污染负荷量以及非点源所占比例图, 见图7和图8。
由表8、图7和图8可见, 氨氮和总氮的非点源污染负荷所占比重从枯水期到丰水期明显递增, 说明非点源污染是伴随着降雨径流过程特别是暴雨过程产生的, 所以非点源污染年内主要在丰水期产生, 集中在降雨量较大的月份。
3 结语
(1) 沣河流域水环境特点和水污染现状来看, 具有以下特点:①从全流域来看, 2001-2006年沣河综合污染指数为2.45~7.18, 污染较严重, 2007-2011 年综合污染指数为1.72~2.49, 水质逐年好转;②2001-2006年, 从上游到下游沣河水质沿程逐渐恶化, 2007-2011年沣河流域水质污染情况为:上游<下游<中游;③沣河流域NH3-N平均浓度从2001-2011年总体是减小的, 2001-2006年, NH3-N基本处于Ⅲ类水质以内, 2007-2011年, NH3-N基本处于Ⅱ类水质以内;2001-2006年, NH3-N平均浓度空间变化为上游< 中游< 下游;2007-2011年NH3-N平均浓度变化为上游< 下游< 中游;④沣河流域COD平均浓度从2001-2011年呈逐渐减小趋势;2005和2006年, 沣河流域COD平均浓度均处于IV类水质以内, 2007-2011年, 沣河流域COD平均浓度均处于II类水质以内, 2001-2006年, COD平均浓度的变化为上游<中游<下游, 2007-2011年为上游<下游<中游;⑤2010年沣河流域支流水质基本好于干流水质, 干流上、下游水质较好, 中游水质较差;干流上、下游, 支流COD基本在Ⅳ类水质以内, NH3-N基本在Ⅱ类水质以内;⑥洪水期水质好于非洪水期水质。
(2) 水文分割法和已被检验并被广泛采用的平均浓度法计算结果符合良好, 该法可用于有限资料条件下非点源污染负荷的估算。沣河非点源污染影响在2007 年以后明显增大, 2009年沣河秦渡镇水文站以上流域NH3-N和TN非点源污染负荷在总负荷中所占比例分别为47.40%和50.78%。NH3-N和TN的非点源污染负荷所占比重年内从枯水期到丰水期呈明显递增趋势。
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空气污染特征 篇8
摘要2007年8月在乌鲁木齐市区不同城市功能区(商业区，工业区，居住区)采集了道路沙尘样品67个。利用ICP－MS测定样品中10种重金属元素Cd，Cr，Cu，Ni，Pb，Mn，Be，Co，zn和U的含量，并运用主成分分析和污染指数(PI和IH)法对所测含量数据进行分析。结果表明，沙尘样品中10种重金属的平均含量分别为1.05，55.12，101.O，44.66，57.79，929.37，2.79，341.36和2.09 mg·kg-1。除了Co和U，其它8种重金属的平均含量都高于它们的背景值。不同功能区道路沙尘中，重金属的综合污染指数差异明显，从高到低依次为工业区4.63、商业区4.08和居住区2.48，其中商业区和工业区都达到了重污染水平，居住区达到中污染水平。不同功能区道路沙尘各重金属的单项污染指数中，Cr，Cu，Pb和Zn在商业区道路沙尘中的污染水平最高，其主要来源应为交通污染源；Cd和Be在工业区道路沙尘中的污染水平最高，其主要来源应为工业污染源；Ni，Co和u在居住区道路沙尘中的污染水平最高，其来源可能与生活污染源有关；而Mn在三个不同功能区的污染水平几乎相同，其主要来源应为自然源。
不同焊接工艺的焊接烟尘污染特征 篇9
不同焊接工艺的焊接烟尘污染特征
摘要：介绍了11种不同的焊接工艺,分析了其焊接材料、焊接工艺内容及其所产生的焊接烟尘的污染特征.作 者：郭永葆 GUO Yong-bao 作者单位：太原市机械电子工业局,山西太原,030002 期 刊：科技情报开发与经济 Journal：SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY 年，卷(期)：, 20(4) 分类号：X701.2 关键词：焊接工艺 焊接烟尘 污染治理空气污染特征 篇10
机动车排气污染控制是当前环保工作中的一项重要内容, 在机动车消费数量不断增加背景下, 排气污染控制工作面临新的挑战, 以往采取的依法代管方法已无法有效控制机动车可移动化污染源。因此, 有必要对此种污染的特征进行分析, 以找出针对性、有效性及可行性的控制措施。
2 机动车排气污染特征
2.1 道路交通特征
当前, 大多数城市中心区域在交通高峰期的道路交通量差不多饱和, 行车速度显著降低, 此种拥堵状态往往会伴随城市的建设和发展以及机动车数量的增加而越发严重, 从而形成机动车排气污染的交通特征[1]。机动车排气污染有一定的规律, 通常浓度是伴随车流量增加而上升的, 反之则降低, 污染特征则相类似, 上下班高峰期, 氮氧化物含量会显著提升, 在中午1点左右达到最大, 且这时日照最强, 温度较高, 湿度较低, 测定的氮氧化物水平为最大值。
2.2 行驶特征
达到国家三级标准机动车排放因子较满足国家二级标准的CO高10倍以上, NOx等甚至高出近百倍。此外, 家用机动车和出租车的运行活跃, 给城市空气及市民的居住环境带来极大影响, 这是排气污染控制的一个重点。对于排放较差、车龄大及保养不佳的机动车, 在排气处理上不及时而使得排污越发严重, 这是控制和治理的重点[2]。
2.3 时空变化特征
城市机动车排气污染的时空变化主要表现为:
(1) 日变化。NOx、CO的浓度和车流量变化保持一致, 上班和下班高峰期的车流量和排气浓度同样有两个高峰值, 且两值基本一致, 同时这两个阶段的车流量最大, 排气污染加重。之后车流量显著降低, 排气浓度也随之降低, 到中午13点左右车流量排气浓度又有小峰, 这为中午上下班阶段。在14点后随车流量减少, 排气浓度降低。
(2) 季节变化。就是四季道路区域空气污染物浓度情况, 目的就是明确机动车排气污染对大气质量带来的影响。主干道空气NOx、CO等浓度有显著的季节性, 冬春两季污染相对严重, 且春季重于冬季, 秋、夏季较轻。
(3) 空间变化。道路侧绿化良好, 和两侧建筑物有较大缓充空间的, 有助于污染物扩散, 排气污染较轻。次交通干道人车流量较低, 排气较少, 周边绿化良好和空间较大的路段有助于排气扩散[3]。
3 机动车排气污染控制措施
3.1 积极发展公共交通
现阶段, 伴随城市建设规模的不断扩大, 城市人口数量大幅增加, 且逐步向城郊迁移, 积极发展公共交通, 进一步延伸和拓展公交线覆盖领域, 提高城市公共交通运输能力和效率是解决城市日益严重出行问题的根本方法。政府部门应对公交战线、价格及车辆投放等进行统筹规划, 同时给予政策、技术及资金方面的支持, 应践行“公交优先”的原则, 这不单单能为广大市民提供便捷、优质的交通服务, 还能有效减少机动车排气污染[4]。一方面, 各级政府应加大投资, 新增公交车辆, 选用绿色环保型车辆。另一方面, 在条件允许的情况下, 积极推进地铁建设, 地铁的交通运输力是公交的3~5倍, 此外, 地铁的运行方式主要是电力, 排气污染极小。
3.2 改进燃料提升质量
3.2.1 对燃料进行有效处理
一方面, 要最大限度降低汽油内的铅含量。含铅汽油虽然能在较大程度上减少机动车的损耗, 但对人的健康有较大危害, 此外排气中含有的铅化物会被吸附于催化剂表面, 导致催化剂活性大幅降低而变质, 使净化装置失效。应严格落实汽油无铅化规定, 并停售含铅汽油。另一方面, 进一步降低柴油硫含量。机动车用柴油含有硫, 在燃烧后会产生有毒性的SO2。当前, 我国柴油炼制技术和欧美日等国家还有一定差距, 所以要不断提升炼油技术, 以降低硫含量。此外, 要适当增加添加剂, 使燃料成分变化。甲醇、乙醇等有较高的辛烷, 有较好的抗爆剂。在汽油中适当添加上述物质, 可有效提高燃烧性能, 显著减少NOx、CO等的含量。
3.2.2 积极开发替代燃料
一直以来, 我国对机动车替代燃料开展了大量研究。天然气、石油气等污染排放低, 是当前内燃机相对理想的替代燃料, 已应用到汽油机中。液化石油气还含有丙烷、丁烷等成份, 燃烧值较高, 且费用比汽油、柴油等便宜, 排气污染也小, 能有效消除颗粒排放物, 排气无臭味[5]。
3.3 科学规划道路建设
有研究报道指出, 机动车通常在怠速情况下排气污染量要高于正常运行。基于此, 应加快旧城区改造及道路建设脚步, 确保道路良好通畅性, 让道路发展能够和车辆增速保持一致。具体而言, 一是要适当提高道路网密度, 进一步提高机动车的道路占有面, 适当拓展道路两侧缓冲空间, 以保证空气良好流通, 机动车排气污染物能有效扩散;二是要充分发挥市场效用, 建立停车场等设施, 以缓解停车难问题;三是合理设立红绿灯, 最大限度减小机动车运行中怠速、减速等情况, 进而降低油耗, 减少排气污染。四是对于人流量和密度大的重点路段, 应尽量增设天桥, 提高分流效果, 以保证城市市区主干道的通畅。五是重视并强化市区主干道两侧绿化建设, 这就要市政和交通部门一同进行, 管理缓冲带绿化植被, 提高CO、NOx等气体的吸收率, 以减少排气污染。
3.4 严格执行相关标准
一方面, 应根据城市交通和机动车数量增长情况及时调整机动车排放标准, 参照欧洲V和VI标准制定, 严格执行国家制定的各项排放标准, 如此才可有效控制机动车排气污染。另一方面, 在严格执行排放标准前提下, 还应因地制宜制定地方性法规, 健全机动车排气监督、监测机制, 进一步加大执法力度。首先, 应对超标排放车辆予以治理, 对超期运行车辆采取强制报废制, 并积极淘汰排污大的用车, 优化报废流程, 特别是车况差、排污大的, 要坚决淘汰。另外, 要进一步调整治污政策。对机动车生产企业满足特定排放标准车辆配额规定和政策指导, 并给予销售税费政策, 以此鼓励小排量机动车的研发和生产。同时, 要促进特定交通方式的改进和发展, 建立健全交通设施的投资、建设及养护等政策。
4 结语