郑州市大气PM2.5的污染特征

【摘 要 】本文全面总结了造成郑州市灰霾天气的污染源,分析了郑州市大气PM2. 5的污染特征,强调了pm2.5污染治理的紧迫性.

【关 键 词 】pm2.5 污染源

一、前言

郑州市作为河南省的省会,是中原城市群的中心,在全国的经济发展格局中具有承东启西、贯通南北的重要作用.郑州市是全国大气污染比较严重的城市之一,灰霾天气的经常性发生,影响到了居民的正常生活,对人体健康造成危害.探讨灰霾天气的成因,分析灰霾天气下大气颗粒物PM2.5的分布特征,刻不容缓.

二、郑州市pm2.5的污染源

(一)自然源.

PM2.5的来源广泛,包括自然源和人为排放.PM2.5的自然来源包括土壤扬尘、风沙尘、火山灰、森林火灾灰,以及漂浮的海盐、花粉、真菌孢子、细菌等.郑州市是一个内陆城市,PM2.5的浓度水平不受海盐及火山灰的影响.而春季百花盛开,受花粉影响较大;春秋季节大风天气较多,受风沙尘影响较大.

(二)人为源.

颗粒物PM2.5的质量浓度与人类的正常工作生活具有密切的联系,从灰霾的发生可以看出,人类活动对于颗粒物污染水平的影响,已经越来越显著.人为源主要包括移动源、工业源、燃料燃烧等,另外,建筑施工产生扬尘、喷涂油漆染料等,也会给PM2.5的污染做出贡献.

1.交通源

郑州市是一个交通枢纽,受交通的影响较大.郑州市拥有民用车数量76.2万辆,机动车保有量庞大,车辆经常造成低速行驶和拥堵现象,这会造成汽车燃油的燃烧不充分,导致细粒子排放量的增加.细粒子PM2.5的质量浓度日变化,无论在哪个季节,都呈现出明显的现象,峰值分别出现在早上5:00-8:00.晚上的18:00~22:00,最低值出现在下午13:00左右,高峰值的出现与早上和晚上的上下班高峰一致,说明现象的形成主要与交通高峰有关,显见受交通流量的影响较大.

2.工业源

工业源包括火电生产和供应、水泥生产、采掘业、造纸印刷业、金属冶炼及加工、化工制品生产等.郑州市工业区PM2.5质量浓度显著高于居民区的值,甚至有的高出一倍以上,由此可以看出,工业源是郑州市PM2.5的一个重要来源.工业源主要包括燃煤电厂的运行、建筑施工等,其中电厂源对于郑州市的影响,是郑州市颗粒物浓度增加的重要来源.郑州市拥有41个火电机组,合计装机容量可达671.8万千瓦,煤炭消费总量0.14亿吨.煤炭的燃烧会排放出大量的粉尘颗粒物,对于郑州市PM2.5质量浓度水平的增加具有重要影响.

3.秸秆燃烧

PM2.5质量浓度季节变化显示,郑州市秋季的PM2.5质量浓度高于冬季,这与其他城市的结果不同,具有郑州市独有的特点.河南省是农业大省,夏、秋粮食收获的季节,由于河南省秸秆焚烧的经常性发生,使大量的细粒子进入空气中,河南省夏秋季节的颗粒物浓度有一定的提高,秸秆燃烧现象,会贡献一定量的颗粒物.郑州市市区位于处于平原地区,地形平坦,污染物的扩散不易受到阻挠.而在其西北方向的太行山山脉和西南方向的嵩山在西边将其围拢,形成了一个天然屏障,污染物不易越过高山扩散.当夏秋两节秸秆燃烧时,颗粒物不易扩散开来,积聚在郑州市,导致郑州市夏秋的颗粒物浓度提高比之河南省其他地方有所增加,呈现出郑州市特有的特点.

三、郑州市pm2.5污染特征及相关结论

(一)郑州市尘霾天气大致呈现逐年增多的趋势,特别是进入21世纪以后,灰霾的发生天数已达100天以上,灰霾天气的发生呈现大幅增长,开始出现中重度霾天气,重度霾天气发生在1~3天不等.尘霾天气中,70%左右为轻微霾;灰霾的发生几率秋冬较大,夏季最小,10月到次年1月灰霾发生率较高.灰霾的发生与PM2.5污染关系紧密,PM2.5质量浓度达150^ig/m3以上时,易发生重度霾

天气.

(二)郑州市PM2.5的污染水平严重超标,大气细粒子污染严重:2010-2011年郑州市工业区PM2.5质量浓度均值为76.1pg/m3,超出二级标准日数达41.2%. PM2.5的质量浓度呈现明显的季节变化,秋季最大,冬季次之.

(三)郑州市PM2.5与PM10的来源具有较好的一致性,80%的采样日期里,PM2.5与PM10的比值都在60%~80%之间;PM2.5污染呈现明显的分布,受交通源贡献影响.


(四)郑州市基准年电厂满负荷运行时,N02、 PM2.5的日均最大浓度在某些地方有可能超过标准,特别是N02的浓度分布,年均值超标现象也较明显,必须采取控制措施才能降低污染,达到不危害环境的目的.

(五)同等的电力负荷下,分别采用能源替代、技术改革获得的环境效益不同.改进效果:天然气替代最优,其次为技术改进,最后为降低电厂负荷.采取以天然气部分代替煤的方法,能够显著地降低S02、 N02对于周围环境的影响.

郑州大学大学生创新立项项目基金支撑,项目编号:2013xjxm111.

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