城镇二氧化硫浓度与影响因子探析

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  【摘 要】二氧化硫在大气中的污染日益严重,它的危害性极大,严重时会发生硫酸烟雾或酸雨污染,使动植物和人类深受其害。本文结合米易县二氧化硫污染现状,分析了二氧化硫浓度的监测要点及影响因子。
  【关键词】二氧化硫;污染;浓度;风向;燃煤
  一、二氧化硫及其污染来源
  (一)二氧化硫
  二氧化硫(化学式:SO2)是最常见的硫氧化物。无色气体,有强烈刺激性气味。大气主要污染物之一。火山爆发时会喷出该气体,在许多工业过程中也会产生SO2。由于煤和石油通常都含有硫化合物,因此燃烧时会生成SO2。当SO2溶于水中,会形成亚硫酸(酸雨的主要成分)。若把SO2进一步氧化,通常在催化剂如二氧化氮的存在下,便会生成硫酸。这就是对使用这些燃料作为能源的环境效果的担心原因之一。
  (二)二氧化硫的来源
  以煤和石油为燃料的火力发电厂、工业锅炉、垃圾焚烧、生活取暖、柴油发动机、金属冶炼厂、造纸厂等。其中,大多的SO2是含硫矿石的冶炼、对化石燃料的燃烧、或含硫酸、磷肥等生产的工业废其和机动车辆的排气。农村SO2的产生是由于农民家烧煤球或煤饼及蜂窝煤等等燃料排放出的废气,有关研究表明,目前90% SO2是来自燃煤的废气。
  二、二氧化硫浓度的监测及分析
  (一)数据的采集及监测布点
  根据监测点布设的原则及要求,制定空气污染监测方案,米易县采用24小时在线监测,测定空气中SO2浓度,为污染物监测提供数据依据。
  本研究监测区域为米易县县城,该地区属南亚热带干热河谷立体气候,境内全年干雨季节分明而四季不分明,河谷区全年无冬,秋春相连,夏季长达5个多月。气温昼夜变化大而年变化小,夏温偏低而冬温偏高,多年平均气温19.7℃,极端最高气温40.3℃,极端最低气温-2.4℃。年均风速1.9m/s。米易县是农业+资源型县城,常年主风向是北风。县城中存在小的餐饮业部分用蜂窝煤作为热源。
  (二)二氧化硫的浓度分析
  图1 SO2浓度的月平均变化图
  从2013年5月至2014年4月SO2月平均值走势图可以看出,SO2的浓度呈现季节性的变化:
  1.从一月至三月份,SO2浓度值呈现直线上升的趋势,由于温度偏低,气候冷,农村部分居民选择燃煤暖的方式,会增加城区SO2的浓度,二月份是春节期间,燃放烟花也随SO2浓度有一定的影响。
  2.在三月份到四月份时,SO2浓度有所下降,可能是因为气候适宜,SO2易扩散。
  3.五月出现一个峰值,可能由于当季太阳辐射和风速较小,而出现了逆温或湍流等的影响使SO2不易扩散,造成SO2浓度偏高。
  4.五月之后,SO2浓度开始降低,有可能是当季雨水偏多,温度适宜,对SO2有一定的清洗作用。
  5.六月至九月总变化趋势不大,且浓度值偏低,原因可能是该地区夏季降水多,风大,有益于SO2的扩散。
  6.十月份开始SO2的浓度又开始缓慢上升,可能是由于冬季风速小,SO2不易扩散,还有降水基本以固态冰晶形式出现,其清洗系数比降雨来的弱一些,导致SO2浓度增加了。
  三、大气污染特征的影响因子及治理
  (一)影响因子
  不同的地区大气污染特征的影响因子也不尽相同。本文从地形和气象条件、产业结构和工业布局状况、工业和生活燃料的燃烧、机动车尾气的排放、基础设施施工及周边地区的酸性物质等方面分析米易县的大气污染成因。
  1、风向与县城环境空气的外环境形势的关系
  米易县的主导风向和主导河谷风风向相一致,是北东北(NNE)风向和南东南(SSE)风向,风向夹角145度。
  米易县城南有一枝山钒钛工业区,北有长坡石材工业区和白马钒钛磁铁矿采选加工工业区,县城正好处于这些工业区包围之中,并且与这些工业区均位于安宁河沿岸。这些工业区企业集中,企业规模较大,产生的SO2较多,而SO2在河谷风的作用下被运送到县城,对县城的空气质量造成了一定的负面影响。
  2、风向及风速对SO2的输送和扩散影响
  米易县企业钢企球团、中禾球团和东方钛业由于生产工艺的原因,均产生大量SO2,已经成为了米易县最大SO2来源的企业。钢企球团(27.064897N,102.184074E)位于米易县的湾丘彝族乡,与米易县县政府大楼(以下简称县政府)的直线距离为20.7Km,地处于县政府(26.890588N,102.110297E)20.7°方向;中禾球团(27.011826N,102.151582E)位于米易县的白马镇,与县政府的直线距离为14.1Km,地处于县政府16.9°方向;东方钛业(26.811183N,102.054663E)位于米易县的丙谷镇,与县政府的直线距离为10.4Km,地处于县政府212.0°方向。
  从图2可以明显看出,钢企球团、中禾球团、米易县城、东方钛业、自东北到西南依次分布在安宁河畔,都位于安宁河河谷风向带上,米易县城正好在河谷风向带的中间地带。
  图2 钢企球团、中禾球团、东方钛业等企业
  与米易县城地理位置图
  钢企球团和中禾球团均正好位于县政府的北东北(NNE)风向,假定风向保持北东北(NNE)风向,当风速分别达到1.9m/s、2.9m/s及5.8m/s时,则钢企球团产生的SO2可以在三小时、两小时及一小时内被输送到县城;当风速分别达到1.3m/s、2.0m/s及3.9m/s时,那么中禾球团产生的SO2可以在三小时、两小时及一小时内被输送到县城。从上图可以看到,东方钛业是位于县政府的南西南(SSW)风向,假定风向保持南西南(SSW)风向,当风速分别达到1.0m/s、1.4m/s及2.9m/s时,则东方钛业产生的SO2可以在三小时、两小时及一小时内被输送到县城。
  3、人为因素
  一是工业发展迅速,电力供应紧张,电厂满负荷运转,工业燃煤、燃油消耗量大幅增加。由于燃煤、燃油供应紧张,企业难以采购低硫煤、低硫油,使大气中SO2质量浓度上升。
  二是机动车拥有量逐年上升,机动车排放给大气环境质量造成了较大压力。
  (二)治理措施
  SO2对环境的影响具有多维性和叠加效应,所以对SO2的污染防治不能单对排放口进行单项治理,而应该根据当地的实际情况做出实际又节能的最有效的控制方法:
  1、综合整治,加强管理
  从现实出发,以技术可行性和经济合理性为原则,对米易县确定相应的SO2控制指标,并对污染源集中地区实行总量排放标准。
  2、控制工艺过程中的SO2排放
  分批淘汰各类SO2污染严重的生产工艺和设备。以实行清洁生产为主要的控制措施,在生产工艺过程中加强硫的回收,并使之资源化,提高能源和原材料的利用率,减少污染气体的排放。
  3、多途径控制SO2
  推行经济鼓励,配套实施相应减排刺激政策,鼓励多减排、早减排,尽快实施SO2排污收税和排污消减量交易等措施。
  参考文献:
  [1]周新青.空气中二氧化硫的危害及其防治[J].河南农业,2006.4.
  [2]刘沐生.江西省二氧化硫污染现状及减排影响因子分析[J].宜春学院学报,2012.12.
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