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高烟囱排放与大气环境污染探究

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摘要:在解释大气环境污染含义的基础上,介绍了大气污染物排放方式,分析了大气污染物的扩散与清除,探讨了高烟囱排放对大气环境的影响及对策。

关键词:高烟囱;污染排放;大气环境;环境治理

随着我国经济社会高速发展,城镇化速度不断加快,人民生活水平日益提高,人们对生活环境质量的要求也越来越高。工业生产及人们生活产生的大气污染物成为人们广泛关注的焦点。工业生产是经济社会发展的物质基础,社会发展和人民生活水平的提高也离不开工业化生产。工业生产必然离不开原辅材料及能源,而这也会产生各种各样的废物,如废气、固体废物、废水、噪声、震动、核辐射、无线电干扰等,这些废物的排放又严重影响人们生活的环境质量。二者既相互矛盾又相互依存,如何使其协调统一,不仅是政府部门、企业事业单位研究的课题,而且也是我们每个人都应该参与的项目。

1大气环境污染的解释

所谓大气环境污染,是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气环境中,使其浓度超过国家或地方标准,致使大气使用功能受到严重影响的现象。其中自然过程引起的环境污染如沙尘暴、火山喷发等,不以人们的意志为转移,只能通过植树、种草等手段加以减缓,无法有效消除。因此,不在我们这次的研究范围内。本文所说的大气环境污染,主要是针对人为活动而引起的大气环境污染。

2大气污染物排放方式

人类向大气中排放污染物质方式一般分为两类,一类是无组织排放,另一类是有组织排放。无组织排放的特点是对各种能够进入大气中的污染物质不集中收集与处理,排放高度低,扩散能力差,对其周围动植物及其土壤、水面产生严重影响,形成局部大气环境污染。无组织排放常见的如各种堆场,由于挥发及风力作用,使各种污染物质进入大气环境。有组织排放的特点是将大部分污染物质通过物理、化学、生物等手段加以消除,剩余污染物质由于排放高度高使污染物质向更大的空间扩散,对产生污染源周围环境影响较小,有利于环境空气达标。有组织排放就是将局部无组织排放的污染物质收集起来,经过处理,通过烟囱排放到大气环境中。大气环境污染物对人体健康最主要的影响是颗粒物,其次是二氧化氮、臭氧等。大气中污染物清除的最终途径是将这些污染物质通过各种方法和手段,将其带回地面,利用土壤微生物将其分解变为新的土壤。从这个意义来说,高烟囱排放并不是真正意义上的环境保护措施,它只是将颗粒物等污染物质通过有效扩散而稀释,使各种污染物质漂浮于更高、更远的空间,形成满足环境标准、对人体健康影响很小或能够满足人们日常生活需要的大气环境[1]。高烟囱排放是世界大多数国家普遍采取的大气环境保护措施,一方面有利于污染物收集处理,另一方面有利于污染物扩散,减小局部地区大气环境污染压力。我国同样将高烟囱排放列入环境保护措施,但制定了污染源大气污染物排放的限值。颗粒物,最高允许排放的质量浓度限值为120μg/m3。排放速率三级标准为:烟囱高度为15m时,允许排放的速率为5kg/h;烟囱高度为30m时,允许排放的速率为34kg/h;烟囱高度为60m时,允许排放的速率为130kg/h;烟囱高度大于60m时,其计算公式为:(烟囱的实际高度h÷60)2×130kg,以烟囱高度120m为例,计算结果为允许排放的速率可达到520kg/h。这些数值是根据烟气抬升扩散理论经科学计算后而得出的。

3大气污染物的扩散与清除

漂浮于大气环境中的颗粒物动力学直径不同,其中颗粒物>10μm时称为大颗粒物,颗粒物≤0.1μm时称为小颗粒物。大颗粒物在空气中加速下落,由于粒径较大,吸附力较强,在下降的过程中能够吸附细小颗粒物及铅、汞、铬、镉等离子进入地面,所以形成自然清除。不过大颗粒污染物虽能够自然清除,且具有一定净化空气中细颗粒污染物的作用,但由于吸附能力有限,所以也会对下落区域造成严重的大气环境污染。当10μm>颗粒物≤0.1μm时,在静止空气中颗粒物下降速度较慢,随着排放源的升高,降落到地面的时间会更长,自然清除较为困难。当颗粒物≤0.1μm时,吸附力小,难以相互吸附形成较大颗粒,同时微粒在环境空气中都带正电荷,排斥力远远大于吸附力,在空气中做布朗运动,随空气流动而流动[2],如果在极端的气象条件(如静风、逆温)下,污染物不易扩散,易形成严重污染。空气中的细颗粒污染物在大气中相对稳定,不易集聚形成大颗粒降落到地面,人为消除也变得更为困难,只能靠气象条件的改变而自然消除,如降水、降雪、大风等。降雨、降雪过程中形成的雨滴能够吸附细颗粒物将其带回地面,大风能将其带向更大的空间,使排放源周围空间污染物浓度减小,环境质量变好。

4高烟囱排放对大气环境的影响及对策

4.1高烟囱排放对大气环境的影响

高烟囱排放与低烟囱排放的区别在于,高烟囱排放的大气污染物有利于扩散到更大的范围,使污染物浓度得到有效稀释,环境质量能够到达相应功能区划要求,满足人类生产生活需求;低烟囱排放则相反,不利于污染物质扩散,排放区域有可能达不到相应环境功能区划要求,造成局部污染,进而影响人们的生产生活。在一定气象条件下、一定时期内,从环境质量达标角度分析,高烟囱排放明显优于低烟囱排放。但从环境治理角度分析,高烟囱排放也存在如下问题:第一,污染物排放量大,扩散范围广,人为清除困难;第二,发达地区、大中城市周围烟囱林立,污染物相互输移,不利于以环境空气质量为目标对局部地区工业规模有效规划和控制;第三,细颗粒物在大气环境中相对稳定,特别是我国北方地区,年降雨次数和降雨量较少,污染物在大气中积聚时间较长,一旦出现极端气象条件,容易形成大范围环境空气污染。从这一方面来看,高烟囱排放并不是一项具有真正意义的环保措施,甚至会成为区域污染的元凶[3]。

4.2对策

随着我国工业化、城镇化的高速发展,污染物集中排放量将逐渐增加,尽管各项环境保护政策、措施进一步落实,产业结构、能源结构进一步优化,在一定时期内,污染物排放量逐渐减少,环境质量明显得到改善,但从长远来看,人类生产和生活需求的不断增加,排放总量也会相应增加,大气环境治理难度会进一步加大。因此,我们应该从以下几方面入手,做好大气环境的治理保护工作。第一,应慎重使用高烟囱排放这一环保措施。京、津、冀大气污染相互影响,已经充分说明了这一点。高烟囱排放应综合考虑不同行业、现有的经济技术水平、所在区域的地理情况、区域气象条件、区域工业化和城镇化水平、高烟囱排放源分布以及排放量等因素,合理规划工业企业规模和高烟囱排放源布局,努力构建以省级行政区或地理单元为界限,根据地理及多年气象条件,划分不同的控制地带,禁止建设高烟囱、高排放量的排放源,减少污染物相互输移量,强化区域环境质量责任制。这将有利于工业企业向欠发达地区转移,减少区域环境污染压力。第二,合理确定高烟囱污染物排放量。我国工业企业布局相对比较集中,排放源之间相互影响普遍存在,单纯考虑单个污染源扩散情况,往往与实际相差较大。因此,我们应根据不同的行业、不同规模、现有经济技术水平,确定污染物的排放量,根据污染物的排放量,结合当地气象、气候、地理条件和周围污染物排放源的情况,依据扩散理论,计算确定烟囱高度,实现当地环境质量满足环境功能区划要求。第三,继续加强科技投入和研发力度,研究开发新型高效吸附剂,对细颗粒物进一步清除,在科技进步的前提下,逐步削减烟囱高度,将污染物控制在有限的区域内,并使其环境质量达标,实现碧水蓝天美好生活。

5结语

随着产业结构、能源结构的不断调整,高耗能、高污染企业逐步被淘汰,《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》等多项法律法规的实施,以及各项先进处理技术(如机械除尘、袋式除尘、电除尘、湿式除尘、干式脱硫、湿式脱硫、氧化还原脱硝及低氮燃烧等)在工业生产及生活中的广泛应用,绝大部分污染物质在排入大气前被消除,大气环境质量明显得到改善,环境空气优良率不断提高,未来我们还要继续努力,进一步优化我们的大气环境质量。

参考文献

[1]郑军,袁钰.欧洲大气污染防治经验及对我国的启示[J].环境保护,2017(18):64-66.

[2]谢克昌.现代煤化工技术丛书[M].北京:化学工业出版社,2012.

[3]刘清,赵由才.大气污染防治[M].北京:冶金工业出版社,2012.

作者:赵烨 单位:山西省医药与生命科学研究院

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