工业热源排放对区域雾霾贡献量化

随着我国工业化和城市化进程的加速，区域雾霾问题日益突出，给生态环境和人类健康带来了严重威胁。工业热源排放作为大气污染物的重要来源之一，其对区域雾霾的贡献一直是研究的热点。准确量化工业热源排放对区域雾霾的贡献，有助于明确雾霾治理的重点方向，制定科学有效的减排措施，改善区域空气质量。

1 工业热源排放特征分析

1.1 工业热源排放源分类

工业热源排放源种类繁多，主要包括火力发电厂、钢铁厂、水泥厂、化工厂等 [1]。不同类型的工业热源排放的污染物种类和数量存在差异。例如，火力发电厂主要排放二氧化硫、氮氧化物和颗粒物；钢铁厂除了排放上述污染物外，还会排放大量的一氧化碳和重金属；水泥厂则以粉尘排放为主。

1.2 工业热源排放时空分布

工业热源排放具有明显的时空分布特征。从时间上看，冬季由于供暖需求增加，工业热源的运行负荷增大，污染物排放量相对较高；夏季则相对较低。从空间上看，工业集中区域的热源排放强度较大，是区域雾霾的高发区。

1.3 工业热源排放污染物成分分析

工业热源排放的污染物主要包括一次污染物和二次污染物。一次污染物如二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等直接从排放源排入大气；二次污染物则是由一次污染物在大气中经过化学反应生成的，如硫酸盐、硝酸盐、铵盐等。

2 区域雾霾形成机制

2.1 雾霾的定义和分类

雾霾是雾和霾的组合词，是一种大气污染现象。根据其形成原因和物理化学性质，可分为自然源雾霾和人为源雾霾。自然源雾霾主要由沙尘、火山灰等自然因素引起；人为源雾霾则主要与工业排放、交通尾气、燃煤取暖等人类活动有关。

2.2 雾霾形成的物理化学过程

雾霾的形成是一个复杂的物理化学过程，涉及到污染物的排放、扩散、传输、化学反应等多个环节。在大气中，一次污染物如二氧化硫和氮氧化物在光照、水汽等条件下，会发生一系列化学反应，生成二次污染物。这些二次污染物与颗粒物相互作用，形成气溶胶，导致大气能见度降低，雾霾天气出现。

2.3 影响雾霾形成的气象因素

气象因素对雾霾的形成和发展起着重要的作用。稳定的大气环流形势、低风速、高湿度等气象条件不利于污染物的扩散和稀释，容易导致污染物在局部地区积聚，形成雾霾天气。此外，逆温层的存在会抑制大气的垂直对流，使污染物难以向上扩散，进一步加重雾霾的程度。

3 工业热源排放对区域雾霾贡献量化方法

3.1 模型模拟方法

模型模拟是量化工业热源排放对区域雾霾贡献的常用方法之一。常用的大气化学传输模型有 WRF - CMAQ、CAMx 等。这些模型可以模拟大气中污染物的排放、扩散、传输和化学反应过程，通过设置不同的排放情景，对比分析工业热源排放对区域雾霾浓度的影响。例如，在模型中关闭工业热源排放源，模拟得到的雾霾浓度与实际情况的差值，即为工业热源排放对区域雾霾的贡献[2]。

3.2 观测数据分析方法

观测数据分析方法主要通过对大气污染物浓度的实际观测数据进行统计分析，来量化工业热源排放对区域雾霾的贡献。可以利用空气质量监测站点的数据，分析工业集中区域和非工业区域的污染物浓度差异，结合气象条件和工业生产活动的时间变化，建立污染物浓度与工业热源排放之间的统计关系。

3.3 源解析方法

源解析方法是通过对大气颗粒物的化学成分进行分析，识别其来源，并量化各来源对颗粒物浓度的贡献。常用的源解析方法有化学质量平衡法、主成分分析法等。通过源解析，可以确定工业热源排放对区域雾霾中颗粒物的贡献比例，为制定针对性的减排措施提供依据。

4 案例研究

4.1 研究区域概况

选取某典型工业城市作为研究区域，该城市工业发达，有多个大型火力发电厂、钢铁厂和水泥厂。近年来，该城市雾霾天气频繁发生，空气质量问题较为突出。

4.2 数据收集与处理

收集该区域的工业热源排放数据、空气质量监测数据、气象数据等。对工业热源排放数据进行分类整理，统计不同类型工业热源的污染物排放量；对空气质量监测数据进行质量控制和预处理，去除异常值；对气象数据进行分析，筛选出有利于雾霾形成的气象条件。

4.3 工业热源排放对区域雾霾贡献量化结果

利用上述量化方法，对该区域工业热源排放对区域雾霾的贡献进行量化分析。结果表明，工业热源排放对该区域雾霾中 PM2.5 浓度的贡献约为 40% -50%，其中火力发电厂和钢铁厂的贡献较大。在冬季供暖期，工业热源排放的贡献更为显著，可达 60% 左右。

5 工业热源排放对区域雾霾贡献的影响因素分析

5.1 工业结构和布局

工业结构和布局对工业热源排放对区域雾霾的贡献有重要影响。如果一个地区的工业以高耗能、高污染的产业为主，且工业布局过于集中，会导致工业热源排放强度增大，污染物在局部地区积聚，加重区域雾霾问题。相反，优化工业结构，发展清洁能源产业，合理规划工业布局，可以有效降低工业热源排放对区域雾霾的影响。

5.2 能源结构

能源结构也是影响工业热源排放对区域雾霾贡献的关键因素。以煤炭为主的能源结构会导致大量的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物排放，增加区域雾霾的形成风险。而采用清洁能源如天然气、太阳能、风能等替代煤炭，可以显著减少工业热源排放的污染物，降低对区域雾霾的贡献。

5.3 污染控制技术

先进的污染控制技术可以有效降低工业热源排放的污染物浓度。例如，在火力发电厂安装脱硫、脱硝、除尘设备，可以减少二氧化硫、氮氧化物和颗粒物的排放；在钢铁厂采用先进的烧结烟气净化技术，可以降低重金属和粉尘的排放。提高污染控制技术水平，加强对工业热源排放的监管，可以减少工业热源排放对区域雾霾的贡献 [3]。

6 基于量化结果的区域雾霾治理策略

6.1 工业结构调整

根据工业热源排放对区域雾霾的贡献量化结果，对工业结构进行调整。逐步淘汰高耗能、高污染的产业，发展低能耗、低污染的高新技术产业和服务业。例如，鼓励企业采用先进的生产工艺和设备，提高能源利用效率，减少污染物排放。

6.2 能源结构优化

加快能源结构优化步伐，增加清洁能源的使用比例。加大对天然气、太阳能、风能等清洁能源的开发和利用力度，推广分布式能源系统，减少对煤炭的依赖。

6.3 加强工业污染源监管

加强对工业热源排放的监管，严格执行污染物排放标准。建立健全工业污染源监测体系，加强对企业的日常监管和执法检查，对超标排放的企业依法进行处罚。推动企业开展清洁生产审核，实施节能减排技术改造，提高企业的环境管理水平。

结束语

本文通过对工业热源排放对区域雾霾贡献的量化研究，明确了工业热源排放在区域雾霾形成中的重要作用。量化结果表明，工业热源排放对区域雾霾的贡献不容忽视，其受到工业结构、能源结构和污染控制技术等多种因素的影响。基于量化结果，提出了工业结构调整、能源结构优化和加强工业污染源监管等区域雾霾治理策略。未来，还需要进一步加强对工业热源排放的监测和研究，不断完善量化方法，为区域雾霾治理提供更加科学准确的依据。

参考文献：

[1] 吾娟佳 , 马盼盼 , 胡可嘉 , 等 . 基于多源遥感信息的中国人为热排放量空间化 [J]. 科技通报 ,2019,35(01):244-252.

[2] 杨 羽 捷 . 雾 霾 产 生 的 根 源—— 热 源 污 染 [J]. 环 境 与 发展 ,2018,30(03):253-254.

[3] 秦楚林 . 基于环境影响的区域热源结构优化分析 [D]. 哈尔滨工业大学 ,2016.

姓名: 王骞，出生年月:1983.4，性别: 男，民族: 汉，籍贯: 辽宁省锦州市，学历: 研究生，职称: 当前职称是科员，研究方向: 环境执法人员