大气环境中颗粒物的污染来源分为自然来源和人为来源。其中自然来源包括火山爆发、土壤风化、森林火灾、宇宙尘埃、海盐渍溅等,而人为来源主要指人类的生产生活活动,包括燃煤排放、交通排放、工业生产以及道路扬尘等。此外,颗粒物按其产生阶段分为一次颗粒物和二次颗粒物。其中一次颗粒物是由发生源直接排放入大气的颗粒,如火山灰、土壤颗粒、化石燃料的直接燃烧产物等;二次颗粒物是指排入大气中的污染物经过复杂的理化变化形成的颗粒,其成分包括硫酸盐、硝酸盐、铵盐以及二次有机碳等。二次转化过程是PM2.5污染的另一个主要来源。与PM10和PM2.5相关的主要污染来源包括以下几类。
(1)燃煤排放。我国是以煤炭作为主要能源的国家之一,2012年我国煤炭产量和消费量分别占能源生产和消费总量的76.5%和66.6%,在世界煤炭的生产和消费总量中我国分别占47.5%和50.2%,成为世界煤炭生产和消费的第一大国。然而我国在煤炭燃烧技术和除尘设施上比较落后,能源消费结构不合理,用于发电的煤炭量仅占总量的50%左右,其他煤炭则用于工业和民用燃烧。例如我国北方城镇地区在冬季采暖季节需要供暖,采暖锅炉通常采用煤炭作为燃料,由于采暖设备和除尘设施的不完善,会造成采暖期大气颗粒物污染的进一步加重。
(2)交通排放。随着经济的高速发展和城镇化进程加快,我国城市交通快速发展,机动车保有量随之迅速增长。仅2003—2012年的10年间,全国民用汽车保有量从2 421万辆增至12 089万辆,净增9 706万辆,年均增长19.5%。交通排放已经成为我国城市大气污染的主要来源,部分大城市的污染已经从煤烟型污染转化为煤烟加机动车尾气复合型污染。机动车尾气中含有的污染物种类繁多,包括颗粒物以及可以经过二次转化成颗粒物成分的NOx等种类。并且有研究显示交通排放的颗粒物中EC的含量要明显高于其他污染源,主要是来自于柴油车的排放。
(3)工业生产。在工业生产过程中,从原料到形成成品的各个环节中,都可能产生污染物质排放入大气。如火力发电厂可排放出大量烟尘、SO2、NOx等。我国近年来废气中两种颗粒性污染物(烟尘、粉尘)的排放量均较大,且以工业来源排放为主,如2012年我国工业烟尘和工业粉尘排放量达到1 029.3万t。两种工业生产的颗粒物的大量排放导致我国城市大气颗粒物污染整体处于较高的水平。
(4)扬尘。扬尘是指城市建筑工地、道路、堆场以及裸露土壤表面的颗粒物经过风等自然力和生产、搬运、交通等人为作用进入大气环境的开放性污染源。如城市建筑工地可产生大量扬尘,处理不当进入大气中的颗粒物将对城市大气造成长期持续污染;道路绿化面积不足,加上人员来往及车辆行驶等因素,易使地面尘土飞扬。此外,在北方部分城市常见的沙尘暴天气,可将大量沙尘经远距离输送带入城市,造成跨区域的大气颗粒物污染。(www.xing528.com)
(5)其他。颗粒物的污染来源除上述燃煤排放、交通排放、工业生产、扬尘之外,还包括生物质燃料燃烧、烹调油烟、烟草燃烧等烧。生物质燃料燃烧主要包括秸秆燃烧和生物质燃料使用,生物质燃料中的木质素、纤维素和半纤维素等易燃物质在燃烧过程中部分转化为含碳颗粒物。在我国,秸秆作为燃料使用以及露天焚烧较为常见,其燃烧会产生大量颗粒物。烹调油烟是指食用油和食物高温加热后产生的烟气和燃料燃烧烟气的混合物,其化学组分复杂,含有致癌和致突变性的多环芳烃类物质,油烟中的颗粒物在空气中长期悬浮可吸附多种有毒物质,从而对人体健康造成危害。烟草燃烧产生的烟雾也是混合物,其中约92%为气体,另有8%为颗粒物,其中含有众多的致癌物质,如多环芳烃、挥发性亚硝胺等。
(6)污染来源识别。污染来源识别是颗粒物研究中的一个重要方向,一方面由于来源不同的颗粒物中成分不同,从而导致其健康影响有差别;另一方面只有对颗粒物污染来源有准确的认识,才能为颗粒物污染控制与减排提供定量依据。目前我国研究者正在开展颗粒物的来源解析工作,通过测定颗粒物的质量浓度及化学组分,并结合数理统计学方法和受体模型的应用,对PM10及PM2.5的来源进行解析。研究结果显示PM10中扬尘来源所占比例较高,而PM2.5中燃煤排放、交通排放、工业生产以及二次转化来源所占比例较高。
为了有针对性地进行颗粒物污染的防治工作,根据我国环境保护部的要求,全国各直辖市、省会城市和计划单列市于2014年起启动颗粒物来源解析工作。2014年4月,北京市环保局公布了PM2.5来源的最新解析结果,其中机动车、燃煤、工业生产、扬尘是PM2.5的主要来源,在北京全年的PM2.5来源中,区域传输占28%~36%,本地污染排放占64%~72%,而在本地污染中,机动车排放比例高达30%以上。
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