重庆大气汞人为排放及其预测

利用排放因子法和灰色预测法对重庆大气汞人为排放进行了研究. 重庆大气汞人为排放量从1997年的6.18 t增加到2008年的13.47 t. 重庆自1997年成为直辖市以来,大气汞排放量累计达99.76 t,年均增长率为9.82%,其中燃煤和水泥生产汞排放量分别达58.34和22.37 t. 以1997─2008年重庆大气汞人为排放数据为依据,运用灰色系统理论建立GM(1,1)大气汞人为排放预测模型,预测了2009─2015年重庆大气汞排放趋势. 如果不采取控制措施,预计2015年重庆大气汞人为排放量约30.92 t,年均增长率将高达16.20%.      

中国燃煤汞排放量估算

研究了中国煤炭的汞含量及主要用煤行业燃煤汞排放因子．结合有关统计资料计算了我国各行业和各地区燃煤汞的排放量．全国煤炭的平均汞含量为0.22mg/kg ,主要燃煤行业中大气汞排放因子为64.0 ％ ～78.2 ％ ．1995年全国燃煤共排放汞302.9t,其中向大气中排汞量为213.8t,排入灰渣及产品中的汞为89.07t.1978（1995 年全国燃煤大气汞排放量的年平均增长速度为4.8 ％ ,累积排汞量为2493.8t ;北京、上海、天津等超大城市排汞强度较高;燃煤汞排放是中国面临的重要环境问题．     

中国燃煤部门大气汞排放协同控制效果评估及未来预测

汞污染已成为一个全球性的环境问题,我国是世界上大气汞排放量最大的国家,在批准《关于汞的水俣公约》之后,我国的汞污染控制面临严峻的挑战.燃煤部门是我国大气汞排放的第一大部门,也是履约的重点部门.本研究建立了我国燃煤部门2010年和2012年的大气汞排放清单,评估了"大气污染防治行动计划"("大气十条")对燃煤部门大气汞排放的协同控制效果.同时,使用情景分析法,对2020年和2030年燃煤部门的大气汞排放进行了预测,分析了未来不同控制措施的减排效果.结果表明,2010年中国燃煤电厂、燃煤工业锅炉和民用燃煤炉灶的大气汞排放量的最佳估计值分别为100.0、72.5和18.0 t."大气十条"的实施可使我国燃煤部门到2017年比2012年减少92.5 t的大气汞排放.能源结构的调整、洗煤比例的提高和除尘设备的升级改造对于大气汞的减排效果最显著.在最佳估计情景下,2020年和2030年燃煤部门大气汞排放量分别为128.5和80.0 t,与2010年相比分别降低了33%和58%;在最严格控制情景下,2020年和2030年燃煤部门大气汞的排放量分别为103.2和50.9 t,相较2010年分别下降了46%和73%.     

西安市工业燃煤汞排放清单

依据燃煤汞含量、燃煤汞排放因子和西安市工业行业燃煤消费量建立西安市燃煤大气汞排放清单。2003年西安市工业燃煤汞大气排放量为0.33t,热电厂、化学品制造和造纸业是燃煤汞大气排放的最主要行业,其中热电厂占42.0%。排放清单的建立为西安市制定燃煤大气汞污染调控措施和评价燃煤汞污染的环境风险提供了科学的基础依据。     

1980—2007年我国燃煤大气汞、铅、砷排放趋势分析

基于文献调研,对1980—2007年我国汞、铅、砷3种主要燃煤大气重金属排放清单进行归纳,计算了3种重金属的逐年平均排放量,并分析排放量与燃煤量的相关性、单位煤耗大气重金属污染物排放量的变化趋势及原因. 结果表明:1980—2007年我国燃煤大气汞、铅、砷排放量与燃煤量增长趋势基本一致,均呈显著正相关(R2分别为0.911、0.971、0.996),但燃煤大气汞排放量与燃煤量间的相关性却比铅、砷排放量与燃煤量的相关性小很多,这主要是燃煤电厂对汞协同脱除能力比对铅、砷强,以及电厂汞排放所占比例较大所致. 燃煤大气汞排放量在2005年后趋于稳定,而铅、砷排放量在2000年后快速增长,年均增速均超过10%,其中电厂和工业锅炉是重金属排放的重点行业. 在燃煤量不断增长的背景下,单位煤耗的大气汞、铅排放量均呈下降趋势,其中汞排放量在2005—2007年年均降低5.0%,铅排放量在1996—2007年年均降低1.7%. 这与我国主要燃煤行业除尘、脱硫、脱硝等大气污染控制装置对重金属的协同脱除能力不断增强有密切关系.      

中国有色金属冶炼行业大气汞排放趋势预测

采用情景分析的方法,建立了不同情景下中国有色金属冶炼行业的汞排放趋势,并分析了主要控制措施对该行业大气汞减排的贡献.研究发现,中国有色金属冶炼行业2030年的最大减排潜力将达到122.3t,比2012年降低82.9%.其中,锌、铅和铜冶炼的大气汞排放量将分别减少77.8t、42.7t和1.8t.为减少大气汞排放,锌冶炼将主要通过完善大气污染控制措施实现.其中2020年和2030年采用该措施将分别减少51.0t和23.9t的大气汞排放量.铜冶炼主要通过增加再生铜比例实现大气汞减排.2020年和2030年,该措施大气汞减排量分别占铜冶炼总减排量的61.1%和72.5%.2020年前,铅冶炼的大气汞减排主要通过淘汰落后产能和完善协同控制设备实现,将贡献88.8%的总减排量.2020~2030年,铅冶炼通过增加再生铅比例贡献65.3%的总减排量.     

重庆市新型干法水泥厂汞排放特征

以重庆市3个新型干法水泥厂为研究对象,分析典型水泥厂输入输出物料汞含量,探讨水泥厂中汞的来源和去向,研究重庆市典型新型干法水泥厂汞的排放特征,估算其大气汞排放量和排放因子.结果表明,3个水泥厂的汞主要来源为石灰石,其次为煤.石灰石汞含量为(0.025±0.001)~(0.032±0.002)mg·kg~(-1),煤汞含量为(0.080±0.002)~(0.110±0.012)mg·kg~(-1).脱硫石膏汞含量较高,为(0.447±0.007)~(0.525±0.009)mg·kg~(-1),其余原料的汞含量均较小.3个水泥厂排放的汞主要进入了烟气,脱硫石膏中的汞主要进入了水泥产品.3个水泥厂的大气汞排放量为(73.42±8.10)~(215.18±10.75)g·d-1,大气汞排放因子(EF熟料、EF水泥)分别为(0.016±0.001)~(0.049±0.001)g·t-1和(0.011±0.000)~(0.036±0.001)g·t-1,明显低于以往水泥行业采用的国外汞排放因子.     

重庆铁山坪马尾松林土壤汞排放特征的现场测试

为了研究大气汞浓度较高地区的森林土壤的汞排放特征,选取重庆铁山坪马尾松林为研究对象,应用动态通量箱与汞分析仪联用的方法,于2012年9月~2013年7月间对土壤-大气汞交换通量进行了4个季度的现场观测,并考察了辐射强度、空气温度、空气湿度、土壤温度和土壤湿度等环境因子与大气汞浓度对汞交换通量的影响.结果表明,土壤-大气汞交换通量存在明显的季节差异,夏季汞排放量为35.3 ng·(m2·d)-1,而其他季节很小,甚至在冬春两季土壤转为大气的汞汇.汞交换通量除了受辐射强度和大气/土壤温度的影响较大之外,还与大气汞浓度呈线性负相关,白天的平衡点为5.61 ng·m-3.重庆铁山坪马尾松林土壤的汞排放量为2.65μg·(m2·a)-1,较高的大气汞浓度是该值远低于较清洁地区同类森林的重要原因.     

中国燃煤汞排放清单的初步建立

建立中国分省燃煤汞排放清单,对于研究汞的大气化学转化、迁移和沉降,制定中国汞污染控制对策具有重要意义.本研究按经济部门、燃料类型、燃烧方式和污染控制技术将排放源划分为65种不同类型,根据各类型的煤炭消费量、燃料汞含量和汞排放因子计算汞排放量,最终建立了分省燃煤汞排放清单.用2组原煤汞含量数据资料计算的2000年中国燃煤大气汞排放量分别为161.6 t和219.5 t,其中绝大部分汞排放来自工业、电力和生活消费,分别占46%、35%和14%.Hg⁰、Hg²⁺和Hg_p在中国燃煤大气汞排放中所占的比例分别为16%、61%和23%.中国燃煤汞排放在各地区间有较大差异,排放量较大的省份有河南、山西、河北、辽宁和江苏,均超过10t/a.     

中国显示器件行业VOCs排放特征及控制对策

为掌握和了解我国电子行业VOCs的排放特征,以显示器件行业为研究对象,梳理和分析其生产工艺及排污环节;通过典型企业有机废气的实际排放监测,掌握其VOCs排放水平;利用排放因子法,核算了2011-2016年我国显示器件行业VOCs的排放量,分析其排放量的变化趋势及空间分布特征.结果表明:受产量和污染控制效率变化的双重影响,2011-2016年我国显示器件行业VOCs排放量（文中涉及"全国"的各要素范围均未包含港澳台地区）呈先增后降的趋势,2015年达到最大值（15 605 t）,此后在产量增长放缓和污染控制效率提高的作用下,2016年的排放量有所下降;从排放占比来看,显示器件行业无组织VOCs排放占比从2011年的45%升至2016年的53%,车间无组织VOCs逸散,以及废水处理过程、有机原辅料和有机废液储运等环节的VOCs无组织排放是行业污染控制的重点和难点.研究显示,我国显示器件行业VOCs无组织排放量占比逐年上升,为控制未来行业VOCs排放,企业应将无组织排放转化为有组织排放,之后再通过高效的末端处理装置来减少VOCs排放量.      

中国大气汞排放变化的社会经济影响因素

基于投入产出模型,从生产和最终需求角度计算了1997~2017年中国大气汞排放量;并结合结构分解分析方法,定量分析了各种社会经济因素对大气汞排放变化的相对贡献.结果表明：生产端大气汞排放较多的行业主要是水泥、石灰和石膏制造业（135t）、有色金属冶炼及压延加工业（86t）等重工业;消费端对大气汞排放贡献较多的行业主要是建筑业（219t）、汽车制造业（16t）等.各种社会经济因素对不同排放源和不同行业的相对贡献存在差异.人均最终需求水平提高是大气汞排放增加的最大驱动因素,其中,有色金属冶炼及压延加工业,电力、热力的生产和供应业,水泥、石灰和石膏制造业是其推动排放增加的主要行业.排放强度降低是大气汞排放减少的最大驱动因素,对有色金属冶炼及压延加工业,电力、热力的生产和供应业,水泥、石灰和石膏制造业的减排贡献最大.生产结构、最终需求行业结构和最终需求类别结构变化导致大气汞排放略有增加,但1997~2017年间因这3种结构性因素变化而减少汞排放的排放源和行业数量增多.根据研究结果,本文从生产全过程管控、优化社会经济结构等角度提出相关政策建议.     

Mercury mass flow in iron and steel production process and its implications for mercury emission control

The iron and steel production process is one of the predominant anthropogenic sources of atmospheric mercury emissions worldwide. In this study, field tests were conducted to study mercury emission characteristics and mass flows at two iron and steel plants in China. It was found that low-sulfur flue gas from sintering machines could contribute up to41% of the total atmospheric mercury emissions, and desulfurization devices could remarkably help reduce the emissions. Coal gas burning accounted for 17%–49% of the total mercury emissions, and therefore the mercury control of coal gas burning, specifically for the power plant burning coal gas to generate electricity, was significantly important. The emissions from limestone and dolomite production and electric furnaces can contribute29.3% and 4.2% of the total mercury emissions from iron and steel production. More attention should be paid to mercury emissions from these two processes. Blast furnace dust accounted for 27%–36% of the total mercury output for the whole iron and steel production process. The recycling of blast furnace dust could greatly increase the atmospheric mercury emissions and should not be conducted. The mercury emission factors for the coke oven,sintering machine and blast furnace were 0.039–0.047 g Hg/ton steel, and for the electric furnace it was 0.021 g Hg/ton steel. The predominant emission species was oxidized mercury, accounting for 59%–73% of total mercury emissions to air.     

Comparison of CH4 emission inventory data and emission estimates from atmospheric transport models and concentration measurements

CH₄ emissions from two sources of emission inventory data i.e. the National Communications and the EDGAR/GEIA database, are compared with emission estimates from six global and two regional atmospheric transport models. The emission inventories were compiled using emission process parameters to establish emission factors and statistical data to derive activity data. The emission estimates were derived from an evaluation of atmospheric transport modelling results and measured concentrations of CH₄. The comparison of emission inventories and the emissions derived from atmospheric transport models shows the largest differences on the global scale to occur in biogenic CH₄ emissions, i.e. by wetlands and biomass burning. Anthropogenic CH₄ emissions due to oil and gas production and distribution, also appear rather uncertain, especially with respect to the spatial distribution of the sources. A comparison of CH₄ emissions on a smaller scale (NW Europe) showed a fair amount of agreement between National Communications, EDGAR data and results of inverse atmospheric modelling. Because most of the CH₄ emissions in this area come from reasonably well-known CH₄ emission sources like ruminants and landfills, this is a good argument. CH₄ emission from some areas in the North Sea was underestimated by inventories. This could be due to CH₄ emissions of oil production platforms in the North Sea.     

2006~2009年工业COD和SO2减排分解研究

通过运用分解模型,将工业COD和工业SO2减排分解为规模效应、结构效应、清洁技术效应和污染治理效应,并根据模型测算了2006~2009年各种效应的大小.结果表明:规模效应值为58.68%,即经济规模扩张增加工业COD和工业SO2排放,结构效应、清洁技术效应和污染治理效应效应值分别为-0.63%、-49.34%和-29.79%,即促进工业COD和工业SO2减排;分行业来看,农副食品加工业和非金属矿物制品业发展迅速,需要严格控制其发展速度;化学纤维制造业的COD产生强度和电力、热力的生产和供应业、有色金属矿采选业、石油加工、炼焦及核燃料加工业的SO2产生强度升高,需要加强清洁生产控制;燃气生产和供应业、皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业的COD去除率和非金属矿采选业、非金属矿物制品业和燃气生产和供应业的SO2去除率降低,需要加强污染治理控制.     

2015年中国地区大气甲烷排放估计及空间分布

CH₄是仅次于CO₂的重要温室气体,也是重要的化学活性气体.定量估算我国甲烷的排放量及分析其空间分布特征,对于控制温室气体排放,减缓温室效应具有重要意义.本文以2015年中国官方统计年鉴资料为基础,利用IPCC排放清单指南、国内外排放因子研究结果及动力学模型方法,从能源活动（煤炭开采和油气系统）、农业活动（反刍动物、稻田排放和秸秆露天燃烧）、自然源排放（自然湿地和植被排放）、废弃物处理（固体废弃物、工业污水和生活污水）和人工湿地等几个主要方面,对中国地区的CH₄排放进行定量估计.结果表明：中国地区2015年CH₄排放总量为61.59 Tg,其中以农业活动和能源活动为主要排放源,排放量分别达到20.42 Tg和20.39 Tg,占总排放量比例分别约为33.2%和33.1%.CH₄自然源考虑了植被和自然湿地排放,排放量为11.77 Tg,占比为19.1%;废弃物处理产生的CH₄排放量为8.64 Tg,占比为14.0%;人工湿地排放量为0.37 Tg,占比为0.6%.从空间分布来看,CH₄排放具有较明显的不均匀性,大值区主要集中在华北、西南及东南地区,而西北地区的排放量则相对较低,主要与各地的资源环境、人口密度和经济情况密切相关.     

广东省工业点源大气汞排放清单更新研究

基于包含工业点源位置、排放信息的2006年广东省环境统计数据和能源统计年鉴,编制了广东省2006年工业点源汞排放清单.利用该清单更新了1999年中国区大气汞排放清单中广东省行政区域内相应的点源清单数据内容.采用CMAQ-Hg模型基于同一气象、初始浓度和边界浓度输入条件对两套清单进行了更新效果评估.结果表明,使用包含工业点源位置及排放细节的bottom-up方法编制的排放清单有效提高了模拟结果的准确度.更新清单前后,本地和跨省大气汞沉降增量差异的初步研究结果说明不同形态的大气汞具备不同的干、湿沉降特征.据此提出,需要尽快开展符合我国实际的各类工业源大气汞排放因子和排放形态因子更新研究.     

红外掩日遥感监测炼油厂非甲烷烷烃排放通量

采用红外掩日通量遥感监测(SOF)技术分别在2014年5月~2015年12月和2021年10月监测了我国7座大型炼油厂(其中6座原油年加工量均超过1000万t)非甲烷烷烃排放通量(kg/h)及分布.每座炼油厂监测3~8d,测量18~73次,总计获得328个排放通量测量数据,根据国内炼油厂VOCs排放烟羽中非甲烷烷烃质量分数估算了VOCs排放量,结合监测期间实际原油加工量计算了非甲烷烷烃和VOCs排放系数.结果显示:7座炼油厂2014~2015年的非甲烷烷烃排放系数测定值为0.016%~0.11%,平均为0.081%;VOCs排放系数估算为0.020%~0.14%,平均为0.10%.无组织排放约占炼油厂非甲烷烷烃排放总量的70%以上,其中轻油贮罐排放占比过半.国内7座炼油厂2014~2015年非甲烷烷烃排放系数的最好水平与美国南加州6座炼油厂同期SOF监测的最好水平相当,但非甲烷烷烃排放系数的平均水平约为其平均水平的3.9倍,国内炼油厂的VOCs排放控制水平更加参差不齐.国内1座千万吨级炼油厂2021年监测的非甲烷烷烃排放通量和排放系数分别较2015年削减72.4%和74.2%.SOF可为石化VOCs无组织排放监测、量化和排放清单修订提供最佳实用技术,本研究结果提供了国内石化行业VOCs综合整治初期典型炼油厂非甲烷烷烃和VOCs的基线排放实测数据,以及1座千万t级炼油厂6a后治理攻坚效果.     

中国工业碳排放强度变化的结构因素解析

以1986-2016年为研究时段,将41个工业部门归类为16个部门,在运用CKC模型分析各部门产值与其CO₂排放量关系的基础上,建立以碳排放部门结构、碳排放系数、能源消费强度以及产值部门结构为因素的工业碳排放强度kaya分解模型,运用LMDI法分析不同因素对中国工业碳排放强度变化的贡献。研究发现:工业不同部门产值与其CO₂排放量的关系不同。只有木材加工及家具制造业、造纸印刷及文教用品制造业和非金属矿物制品业呈现倒U型关系,机械交通电气电子设备制造业呈现倒N型关系,其余部门都呈现线性递增或单调递增关系。从工业碳排放强度变化的贡献因素看,非金属矿物制品、化学工业、医药工业、机械交通电气电子设备制造业和木材加工及家具制造业等资金和技术密集型行业的技术性CO₂减排效应显著。其他制造业、石油和天然气开采业、纺织服饰业和化纤及橡塑工业等以初级产品加工为主的行业的结构性CO₂减排效应显著,而石油加工炼焦和核燃料加工业、金属冶炼及制品业、电力煤气及水生产和供应业在产值与CO₂排放量的同步递增关系以及结构增长的共同作用下,CO₂减排效应不明显,需要在能源结构调整和利用效率提升方面密切关注。