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大气 PM2.5 污染成因及综合治理策略

作者

帅慧

湖北榕晟科技有限公司

引言:

PM2.5 作为大气中典型的细颗粒物,因粒径小、比表面积大,易吸附重金属、有机物等有毒有害物质,可深入人体肺部甚至进入血液循环,对公众健康构成严重威胁。近年来,我国部分地区仍面临PM2.5 浓度超标、重污染天气频发的问题,制约生态环境改善与社会可持续发展。因此,明确 PM2.5污染成因,构建科学高效的综合治理体系,对打赢蓝天保卫战具有重要现实意义。

一、大气 PM2.5 污染的主要成因

1.1 人为污染源:污染主导因素

人为源是 PM2.5 污染的核心来源,涵盖工业、能源、交通、生活等多个领域。工业生产方面,钢铁、焦化、有色金属冶炼等重工业在生产过程中,会直接排放大量细颗粒物,同时化石燃料燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物等气态污染物,经大气化学反应可二次生成 PM2.5;能源消费领域,我国部分地区仍依赖煤炭作为主要能源,燃煤发电、供暖过程中,若燃烧效率低、脱硫脱硝设施不完善,会释放大量颗粒物与气态前体物;交通领域,机动车尾气中含有碳黑、有机碳等细颗粒物,尤其是柴油车排放的 PM2.5 占比显著,且随着机动车保有量增长,交通污染贡献度持续上升;生活源方面,城乡居民冬季散煤取暖、餐饮油烟排放、垃圾露天焚烧等行为,也会加剧局部区域 PM2.5 污染。

1.2 自然污染源:辅助影响因素

自然源对PM2.5污染的贡献虽低于人为源,但在特定条件下会显著加重污染程度。一是扬尘污染,包括土壤扬尘、建筑施工扬尘与道路扬尘,干旱、大风天气会导致地表土壤颗粒扬起,建筑施工过程中若防尘措施不到位,会产生大量粉尘,道路车辆行驶也会带动路面灰尘扩散;二是生物质燃烧,森林火灾、农作物秸秆焚烧会释放大量细颗粒物,尤其在农作物收获季节,集中焚烧秸秆易引发区域性PM2.5 浓度骤升;三是自然扬尘与火山喷发,沙漠地区的沙尘天气会将细颗粒输送至周边区域,火山喷发虽不常见,但会短时间内排放大量火山灰,其中包含大量 PM2.5。

1.3 污染扩散的关键影响因素

除污染源排放外,气象条件与地理地形会直接影响 PM2.5 的扩散与累积。气象方面,静稳天气(风速小于 2m/s、无降水)会导致大气垂直对流减弱,PM2.5 难以扩散,易在近地面累积;高湿度环境下,气态污染物易与颗粒物结合,促进二次 PM2.5 生成;逆温层的存在会阻碍空气垂直运动,形成“锅盖效应”,使 PM2.5 滞留于低空。地理地形方面,盆地、河谷等封闭地形会限制空气水平流通,如我国华北平原部分地区、四川盆地,因地形阻隔,PM2.5 易聚集,重污染天气发生频率较高。

二、大气 PM2.5 污染的综合治理策略

2.1 源头减排:严控污染物排放

源头管控是降低 PM2.5 浓度的根本措施。工业领域需推进产业结构优化,淘汰钢铁、焦化等行业的落后产能,推广清洁生产技术,强制企业安装高效除尘、脱硫脱硝设备,实现污染物达标排放;能源结构调整方面,加快风电、光伏、水电等清洁能源替代,减少煤炭消费占比,推进“煤改电”“煤改气”工程,尤其在冬季供暖期,保障清洁供暖覆盖;交通领域需优化机动车结构,推广新能源汽车与清洁能源汽车,提高燃油标准,加强机动车尾气检测,淘汰高排放老旧车辆,同时完善公共交通体系,引导公众绿色出行,减少机动车使用量。

2.2 过程管控:减少污染扩散

过程管控需聚焦污染产生与扩散的中间环节,降低 PM2.5 的生成与传播。针对扬尘污染,建筑施工场地需落实“六个百分百”防尘措施(围挡、覆盖、喷淋等),道路需定期洒水保洁,运输渣土的车辆需密闭加盖,避免沿途遗撒;农业领域需加强秸秆禁烧管控,建立秸秆收储运体系,推广秸秆还田、生物质发电等资源化利用技术,从根本上减少秸秆焚烧行为;生活源管控方面,规范餐饮企业油烟排放,要求安装油烟净化设施并定期维护,严禁垃圾露天焚烧,推广垃圾集中处理与资源化利用。

2.3 区域协同:构建联防联控体系

PM2.5 具有跨区域传输特性,单一地区治理难以实现长期效果,需建立区域协同治理机制。一是完善区域联防联控机制,如京津冀及周边地区、长三角地区,需统一制定 PM2.5 污染防治标准,协调区域内产业布局与能源消费,避免污染转移;二是加强区域环境监测与数据共享,建立统一的 PM2.5浓度监测网络,实时共享监测数据,精准识别污染传输路径与贡献源;三是协同应对重污染天气,建立区域重污染天气预警联动机制,当预测到重污染天气时,区域内各城市同步启动应急响应,采取停产限产、机动车限行等措施,共同降低污染强度。

2.4 科技支撑:提升治理精准度

科技是提高 PM2.5 治理效率的关键支撑。需加大科研投入,研发高效低成本的除尘、脱硫脱硝技术,以及 PM2.5 气态前体物(如 VOCs)的治理技术;利用大数据、人工智能等技术,构建 PM2.5 污染溯源与预测模型,精准识别污染来源与扩散趋势,为治理决策提供数据支持;同时,加强环境监测技术研发,推广便携式 PM2.5 监测设备,实现污染实时监测与动态管控,提升治理的针对性与精准度。

三、综合治理策略的实践效果与优

3.1 典型区域治理实践效果

以京津冀及周边地区为例,通过实施源头减排、区域联防联控等策略,该区域 PM2.5 浓度从 2013 年的 93μg/m ³降至 2022 年的 47μg/m³,重污染天数显著减少,空气质量持续改善。具体来看,通过淘汰落后钢铁产能、推进燃煤机组超低排放改造,工业与能源领域的污染物排放大幅降低;通过推广新能源汽车、实施机动车限行政策,交通污染贡献度逐步下降;同时,区域重污染天气联防联控机制的建立,有效减少了跨区域污染影响,实现了区域空气质量的协同改善。

3.2 治理策略的优化方向

当前 PM2.5 治理仍面临部分挑战,如清洁能源替代成本较高、中小企业污染治理动力不足、跨区域协同机制仍需完善等。未来需进一步优化治理策略:一是加大政策支持力度,对清洁能源替代、清洁生产技术改造的企业给予财政补贴与税收优惠,提高企业治理积极性;二是强化监管执法,加强对中小企业的环境监管,严厉打击违法排污行为,确保治理措施落实到位;三是深化区域协同,完善区域污染补偿机制,明确各地区污染治理责任,推动区域内治理资源共享与优势互补;四是加强公众参与,通过宣传教育提升公众环保意识,鼓励公众监督污染行为,形成“政府主导、企业负责、公众参与”的共治格局。

结论:

本文通过分析大气 PM2.5 污染成因发现,人为源(工业、能源、交通、生活)是主要污染来源,自然源与气象、地形条件则会加剧污染累积与扩散。基于此提出的源头减排、过程管控、区域协同、科技支撑综合治理策略,在实践中取得显著效果,有效降低了 PM2.5 浓度。未来,随着社会经济发展与环境需求变化,PM2.5 治理需持续优化。通过多维度、系统性的治理,可逐步实现 PM2.5 浓度持续下降,推动大气环境质量稳步改善,为公众健康与社会可持续发展提供保障。

参考文献:

[1]高健.城市与郊区大气PM2.5 水溶性离子的污染特征及来源解析[J].环境科学与技术,2022,41(S2):104-110.

[2]周雅.城市大气 PM2.5 中重金属污染特征、来源及其健康风险[D].华东师范大学,2020,40(01):92-99.