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3.中国城市大气污染是主要由三方面因素造成的。
包括环保在内的其他部门共同推动;
C.充分考虑各类城市经济发展水平、自然条件、环境空气质量现状、污染控制能力和水平的差异,尤其是依据环境空气质量状况及相关基础的差异,在管理上体现差别对待,差别对待主要指在空气质量目标的确定和实现目标的时间期限等两个方面要求的差别。
赋予责任主体充分的自主权,允许城市人民政府基于自身基础和条件,通过科学论证自主提出本市空气质量目标及其实现的期限;
D.重行动的全过程指导和管理。
突破以往重结果轻过程的管理概念,建立体现重视过程和行动、重点考核行动计划执行情况及其执行效果、注重空气质量的改善情况的考核办法,有效保护和激励责任主体改善空气质量的积极性和责任心。
一、兰州市概述
兰州市是中国西北区域中心城市,位于我国黄土高原西端,黄土高原、青藏高原、内蒙古高原交汇处,不仅是甘肃省的政治、经济、文化教育、科研和商贸中心,也是我国西北的交通、电信枢纽和重要的工业城市。
全市总面积13271平方千米,常住人口361.61万人。
近年来,兰州市工业迅猛发展,人民生活显著提高。
但是,经济的快速增长带来了严重的环境问题,使其一跃成为全国著名的环境污染大市。
随着兰州市大气污染治理“123计划”和“蓝天工程”的深入开展,兰州市城市空气质量逐年好转。
二、兰州市大气污染现状及成因分析
2.1兰州市大气污染现状
兰州市是中国西北一座工业城市,全国大气污染最严重的几个主要城市之一,其大气污染居于世界城市前列。
兰州市大气污染状况非常严重,城区全年可吸入颗粒物超标,西固区是国内首先发现光化学烟雾的地区,O3等光化学污染物浓度也严重超标,这对周围人群和生态造成了严重的影响。
由于煤烟、扬尘和机动车尾气的污染,加之兰州静风天气多、风速小、逆温层厚的气象条件,形成了严重的煤烟―机动车尾气复合型大气污染。
(1)兰州市大气污染特征
兰州市大气污染以扬尘、煤烟和机动车尾气混合型污染为主,季节性特征比较明显。
春季以从巴丹吉林沙漠刮过来的沙尘和浮尘污染为主,夏秋以城区扬尘产生的泥尘污染为主,冬季则以工业和民用产生的烟尘污染为主。
兰州市3种主要大气污染物中,PM10污染程度居首,SO2污染和NO2污染亦较为严重,且PM10的污染程度明显高于SO2和NO2。
兰州市大气污染存在明显的季度变化规律,PM10浓度的季度变化呈V型,1、4季度最高,2季度次之,3季度最低,峰值为1季度;
SO2和NO2浓度的季度变化均呈U型,1、4季度明显较高,2、3季度则相对较低,其峰值则分别为1季度和4季度。
之所以出现这种明显的变化特征,在1、4季度污染最为严重,主要是由于兰州市的采暖期为每年的1、2、3、11、12月份,在此期间,供热企业的锅炉满负荷运转,燃煤量急剧增加,SO2和烟尘污染物排放也相应大量增加,而在此期间,兰州市静风频率和逆温频率犹高,不利于污染物的稀释和扩散,从而加剧了1、4季度的大气污染。
而在2、3季度污染相对较轻,其中3季度最轻,这主要得益于在此期间大气污染物排放相对较少,气象、气候条件相对较好和植被状况较好等因素。
(2)二氧化硫年平均浓度呈下降趋势,但仍需加大控制力度
近年来,兰州市环境空气二氧化硫控制取得明显成效,2005-2010年兰州市环境空气中二氧化硫年平均浓度逐年下降,二氧化硫年平均浓度从0.068mg/m3下降到0.057mg/m3,达到国家环境空气质量二级标准(0.060mg/m3),年平均降幅为2.7%。
但是2008年出现较大反弹,二氧化硫年平均浓度达到近年来的最高值0.071mg/m3,主要是由于2008年兰州市工业二氧化硫排放量为7.19万吨,为近年来排放量最多的一年。
2011年上半年二氧化硫平均浓度达到了历年来的最低值0.052mg/m3,比2010年同期降低了16.1%,这说明近年来兰州市城区的SO2污染程度总体上有所减轻并趋于稳定。
兰州市能源结构中以燃煤为主,二氧化硫排放量大,同时二氧化硫减排任务非常艰巨。
虽然二氧化硫年平均浓度已达标,但对二氧化硫的控制仍然是兰州市控制重点之一。
表1污染物年平均浓度对比
年度
优良天数(天)
二氧化硫(mg/m3)
氮氧化物(mg/m3)
可吸入颗粒物(mg/m3)
降尘(吨/平方公里•月)
2005
238
0.068
0.037
0.157
19.96
2006
205
0.057
0.052
0.193
22.6
2007
271
0.060
0.042
0.129
20.78
2008
268
0.071
0.055
0.132
19.72
2009
236
0.059
0.150
18.89
2010
223
0.048
21.2
(3)可吸入颗粒物年平均浓度呈下降趋势,但依然未达标
2005-2010年兰州市环境空气中可吸入颗粒物年平均浓度总体上呈下降趋势,说明兰州市城区的PM10污染程度总体上有所减轻,但依然未达到国家环境空气质量二级标准。
但在2006年和2009年亦出现反弹,尤其是2006年,可吸入颗粒物年平均浓度达到近年来的最高值0.193mg/m3,主要是受沙尘暴和浮尘天气的强烈影响,2006年兰州市出现沙尘及浮尘天气13次,是近年来出现沙尘天气最多的一年,最重时可吸入颗粒物浓度为5.254毫克/立方米,严重影响了兰州市空气质量;
而2009年则是受沙尘暴和浮尘天气以及由于道路开挖而引起扬尘的共同影响。
2011年上半年可吸入颗粒物平均浓度为0.145mg/m3,比2010年同期降低了0.7%,然而可吸入颗粒物浓度依然很高,空气质量仍处于劣三级,减排任务依然很艰巨。
(4)二氧化氮年平均浓度呈现波动变化,应高度重视
2005―2010年间NO2年平均浓度呈现稳定的波动变化,且在2005年的基础上有较大幅度的增加,加之近年来兰州市机动车数量的迅猛增加,兰州市城区的NO2污染程度有加剧的趋势,应当引起高度重视。
(5)浮尘及沙尘依然严重
2005年,兰州市未出现沙尘天气,严重程度较往年有所减轻,最重时可吸入颗粒物浓度为0.958毫克/立方米。
然而2006年,兰州市出现沙尘及浮尘天气13次,与2005年相比增加8次,最重时可吸入颗粒物浓度为5.254毫克/立方米,是2005年的5.5倍,严重影响了兰州市空气质量,受沙尘暴和浮尘天气的强烈影响,2006年可吸入颗粒物年平均浓度达到近年来的最高值0.193毫克/立方米。
2007年,兰州市出现沙尘及浮尘天气5次,与2006年相比减少8次,最重时可吸入颗粒物浓度为2.317毫克/立方米,沙尘天气的减少,可吸入颗粒物年平均浓度也明显降低,比2006年降低33.16%。
2008年,兰州市出现沙尘及浮尘天气6次,与2007年相比增加1次,最严重时可吸入颗粒物浓度为1.049毫克/立方米。
2009年,兰州市出现沙尘及浮尘天气5次,可吸入颗粒物在发生浮尘天气时的瞬时浓度范围为0.080~3.966毫克/立方米,强度较大,其中有4次沙尘天气的浓度最高值都大于1.0毫克/立方米,与2008年相比,发生频次虽减少1次,但强度相对较强,受沙尘暴和浮尘天气的影响,2009年可吸入颗粒物年平均浓度较2008年上升13.64%。
2010年,兰州市出现沙尘及浮尘天气15次,出现频次较多,强度大,持续时间较长。
可吸入颗粒物在发生浮尘天气时的瞬时浓度范围为0.119~1.516毫克/立方米,其中有3次沙尘天气的浓度最高值都大于1.0毫克/立方米,与2009年相比,发生频次增加10次,受沙尘影响,2010年可吸入颗粒物年平均浓度较2009年上升4.67%。
从2005―2010年间的沙尘数据可以看出,沙尘及浮尘天气没有明显减少,沙尘依然严重。
(6)空气质量优良天数持续增加,但改善难度依然很大
2011年与2010年相比,兰州市共有243天空气质量达到优、良级别,优、良级别天数增加了20天。
表22005-2011年优良天数对比单位:
天
2011
优良天数
243
优良率(%)
65.2
56.1
74.2
73.2
64.6
61.1
66.5
尽管兰州市的环境空气质量逐年好转,而且近些年的改善幅度不小,但与全国重点城市和全省12个地市比较,当前的环境空气质量仍不容乐观。
2009年,兰州市空气质量位列全国47个环境保护重点城市的倒数第3名,排在甘肃省排倒数第5位,2010年,全市空气质量劣于三级标准。
从全国或者全省的大区域地理范畴上讲,兰州市城市空气质量总体水平仍处于较为落后的水平。
2001年~2009年,兰州市整体环境空气质量在全国47个重点城市中的排位由倒数第一位提升到倒数第三位。
这一方面说明兰州市空气质量在全国的排位在逐年改善,环境保护工作成绩斐然;
同时也充分说明兰州市仍处于全国大气污染严重的城市行列。
这种状况不仅极大地影响了兰州市省会城市的形象,制约了城市的经济社会发展,也严重危害着市区居民的身体健康和生命安全。
从优良天数变化趋势还可以看出,近几年兰州市环境空气质量优良天数的年增幅不大,环境空气质量有反弹的现象,2007年优良天数是历年来最多的一年,2008―2010年空气质量下降比较明显,2011年空气质量有所好转。
可见,兰州市环境空气质量在经过初级阶段的快速改善后,目前进一步改善环境空气质量的难度在逐渐增大。
一方面,污染源治理达到一定水平后,污染物进一步消减的难度加大;
另一方面,污染类型的日趋复杂,也增大了城市大气污染防治的难度,因此要实现环境空气质量的持续改善需要更高的技术支持和更大经济投入。
2.2兰州市大气污染成因分析
2.2.1地形地貌和气象条件特殊,不利于大气污染物的稀释和扩散
2.2.1.1特殊的地形地貌
兰州市位于青藏高原东北侧的黄河河谷盆地内,周围群山环绕。
南面皋兰山海拔2129m,北面九州台海拔2067m,市区中心海拔1517.2m,四周是相对高度200米至600米的大山,属于盆地城市。
盆地呈椭圆形,河谷盆地分东、西两部分,中间是狭窄的连接地段,周围生态环境很脆弱,是我国典型的山地城市。
这样的地形,阻碍了大气污染物向城区外围扩散。
同时,兰州周围生态环境很脆弱,特别是九州台是全国乃至全世界风成黄土层最厚的地区,黄土总厚度321米,其中风成黄土层297.2米,加之兰州附近盛行下沉气流,极易造成自然降尘。
兰州市区位于中部河谷地带,由东西两大盆地组成,呈哑铃状。
由于这种特殊的盆地地形,使得大气污染物难以迁移扩散,污染物在城市上空富集,造成严重大气污染。
另外,由于市区周围山地植被稀少,土地疏松,春季风大时,扬尘肆虐,酿成沙尘暴;
夏季多雨时,泥土随雨水从周围山地灌进地势低洼的市区,雨过天晴后,来不及清理的泥土成为车辆和人员活动生成二次扬尘的来源,甚至可以认为,兰州市严重的大气污染现状与它特殊的地理地貌有很大的关系。
2.2.1.2静风和逆温频率高
兰州市坐落在甘肃省中部,黄河自西向东纵贯全市,形成中间低、南北高,两岸群山对峙的基本地势。
河谷盆地内气流闭塞,其主导风向为东北风,频率为37.1%,全年静风和小风日数占60%以上,特别是在冬季,大气边界层内静风频率高达87%以上。
各种工业、生活污染源排放的大量污染物因缺乏大气流动,不仅不易扩散出去,而且容易在城区内积累高浓度污染物,在盆地中形成昼夜不消散的烟雾。
烟雾层顶高度为500~800m,平均高度为600m,严重影响大气质量。
造成静风的原因是兰州西北东南分别有乌鞘岭、华家岭、兴隆山、马衔山、冷龙岭等大山,大风经常被阻挡和屏蔽,这种特殊的闭塞地形导致静风现象的产生,在全国都是罕见的。
静风现象的增多,不利于兰州大气污染物向城区外围扩展稀释,并且容易在城区内积累高浓度污染物,污染物的稀释越来越少,大气质量的下降就越来越快。
兰州市逆温现象较为严重,逆温天气强,厚厚的逆温层笼罩在兰州上空,使上空出现了高空比近空气温更高的逆温现象。
兰州全年约有80%的天数出现逆温,出现逆温现象时,其持续时间长,有时甚至终日不散,抑制了兰州大气污染物的扩散与稀释。
污染物在正常气候条件下,从气温高的近空向气温低的高空扩散,逐渐循环排放到大气中。
但是逆温现象下,近空的气温反而更低,导致污染物停留在近空,排放不出去。
静风和逆温是造成兰州市大气严重污染最重要的气象条件。
另外,静风又是形成稳定逆温层的条件,据多年气象资料统计,兰州市一年四季均有逆温层存在,冬季逆温频率高达99%,逆温层厚,平均厚度700m以上。
兰州城区的逆温层结构比较特殊,逆温层厚,强度大,而且底部低。
由于静风和逆温频率高,造成兰州市大气的稳定度较高,不利于污染物的稀释和扩散,从而造成严重的大气污染。
此外,由于特殊的气象条件,高空比近空气温更高的逆温现象在兰州市较为严重。
在正常气候条件下,污染物从气温高的近空向气温低的高空扩散,逐渐循环排放到大气中;
但在逆温现象下,近空的气温反而更低,导致污染物停留在近空,排放不出去。
全市全年约有80%的天数出现逆温,且逆温持续时间长,有时甚至终日不散,抑制了大气污染物的扩散。
2.2.1.3干旱少雨
兰州市地处黄土高原、内蒙古高原和青藏高原三大高原的交汇处,大陆性季风气候明显,四季干旱,是典型的温带半干旱气候。
夏无酷暑,冬无严寒。
年平均气温为9.1℃,年平均风速为0.9m/s,盛行风向为偏东风。
兰州市常年干旱少雨,年均降雨量不足300毫米,但蒸发量却高达1800毫米~2200毫米,且季节分布不均匀,特别是春、冬季降水少,不利于污染物的稀释和沉降。
同时,气候干旱不利于植物生长,城区生态植被覆盖率较低,土地裸露严重,沙尘暴和浮尘天气极易波及和形成。
兰州市特殊的河谷盆地地形,先天不好的自然环境,以及静风强和逆温强且干旱雨水少的气象条件,导致其大气环境容量较小,大气污染较为严重,是造成兰州市大气污染的主要地形气候原因。
2.2.1.4自然降尘量大,春季沙尘暴和浮尘天气频发
兰州地处黄土高原,植被稀疏,人均绿地面积低,兰州市区TSP成分中风沙所占比例较大,年均52.14%。
冬季46.11%,表明兰州市区大气中相当一部分来自自然源。
这主要是由于城区道路扩建、旧城改造、建筑施工中二次扬尘的污染以及周边生态环境恶化引起沙尘暴和浮尘天气带来的影响,这是大气中TSP污染程度较重的一个主要因素。
位于兰州北边的九洲台是全国乃至世界风成黄土层最厚的地区,黄土的总厚度可达到321米,而造成这一现状的原因主要是由于兰州附近常年盛行的下沉气流,这个长期的气候背景因素就造成了兰州市区自然降尘量很大的主要因素。
另外,再加上河西地区沙尘暴频发,从而造成严重的自然降尘。
兰州春季是兰州市沙尘暴的多发期,其中4月份出现最多,而浮尘天气一年四季都会出现,从而导致PM10浓度偏高,严重影响兰州市的空气质量。
沙尘暴高峰期,带来比平日高出数倍甚至数十倍的沙尘,致使PM10浓度迅速升高,空气质量严重恶化。
2.2.2能源结构单一,清洁燃料推广滞后
兰州是“一五”、“二五”时期重点建设的老工业城市,工业生产结构以石油化工、电力、建筑材料生产、有色冶金、机械加工和纺织为主导,“三高一低”型企业占工业增加值的一半以上,能源结构以煤炭为主,石油、天然气和焦炭也有一定的消耗。
工业构成中,轻重工业分别占18%和82%,重工业中原材料和采掘业占77%,加工业仅占23%,重工业的能源年消耗量占总量的79.6%,其中86.8%一次性能源为煤炭。
全市工业生产、采暖供热能源均以燃煤为主,仅城区每年就耗煤近1000万吨,占总能耗的80%,其次为燃料油,而产生污染最轻的燃料气仅占5%左右。
兰州市大气污染层中的烟雾,绝大部分是从工业生产和供热锅炉以及茶浴炉、餐饮炉灶的烟囱冒出来的,电力企业、石油化工、金属冶炼及建材为主要污染行业。
据统计,2010年工业排放二氧化硫6.98万吨、烟尘2.13万吨。
特别是到冬季,分布在市区的上千台燃煤供暖锅炉全部启动,污染排放量急剧增加,大气质量极差。
要使兰州市城区空气质量得到彻底改善,必须先行消除煤烟污染。
为此兰州市需加大燃煤锅炉改造监督力度,推广清洁能源,力求从源头上控制大气污染。
2.2.3产业结构和工业布局不尽合理
兰州是在“一五”至“三五”期间发展起来的以石油化工、机械制造、冶金等为主的重工业城市。
1994年轻重工业产值之比为1.618∶8.312,存在着工业结构偏重的弊端。
兰州是全国重要的石油化工基地,这种特殊的产业结构是造成兰州市大气污染的重要因素。
兰州工业集中,布局不尽合理。
从兰州市的城市空间布局以及工业企业的布局来看,在城关、七里河、安宁、西固4城区148万平方公里范围内,建有工业企业近千家,主要的大中型企业建于上世纪五六十年代,设备陈旧,排污能力差。
尤其是上游的西固区集中了长期粗放型经济发展造成的诸多污染企业。
工业污染源位于前十位的兰州钢铁和兰州第二热电厂建在城市的上风向,加重了市区污染。
市区工业生产、居民生活等大量的燃煤炉、窑、灶构成的近地面排放污染造成城市污染严重,尤其在冬季,由于取暖造成的燃煤量显著增加,各类污染物的日平均浓度相应增大,这也是形成市区空气污染特征的主要因素。
从区域来看,工业重点源的分布主要在西固区,共有10多家,占全市重点源的73.68%。
西固区的大气污染也因此极为严重。
兰州市绝大部分的工业污染源都聚集于此,包括西固热电厂,兰州石化公司(我国第一个特大型石化企业)等主要工业污染源。
有研究表明,西固区是国内首先发现光化学烟雾的地区,臭氧等光化学污染物浓度严重超标。
污染程度居第二位的是城关区,城关区是兰州市的主要商业区,虽然工业污染源相对较少,但交通污染最为突出,由于交通流量大,加之道路不宽敞导致交通堵塞现象频频发生,致使其机动车尾气排放居城区之首。
2.2.4供热集中度低
目前兰州市区热电厂和集中供热站共有十多家。
近几年,随着城市集中供热的快速发展,各热电厂和集中供热站都在扩大规模,但仍存在供热集中度不高,锅炉容量小等问题。
兰州市供热锅炉以循环流化床锅炉为主,该炉型在实际应用中存在着设备磨损严重、回料系统结渣、床温不易控制等问题。
近年来,大多数循环流化床锅炉进行了炉内喷钙脱硫治理,但由于设备磨损严重、脱硫运行成本高等原因,没有达到规定的脱硫效率。
按照甘肃省环保厅要求,采用炉内喷钙脱硫措施的循环流化床锅炉未能稳定达标的,应该建设规范的炉后烟气脱硫设施,但由于投资较大,企业无法承受,推行起来困难很大。
另外,居民日常生活使用的炉灶,尽管其能源消耗相对较少,但因其分布广而分散,且使用过程中无任何处理,污染物直接排放到大气中,因而对兰州市空气质量影响较大。
2.2.5城市建设规模大,扬尘污染重
兰州市是一个典型的煤烟型城市,烟尘污染严重,地面扬尘也非常严重,同时由于城市建设的发展,各个施工点此起彼伏,建筑、道路施工堆料以及无植被覆盖的大量裸露地面,造成了严重的地面扬尘。
再加上燃煤带来的烟尘危害,导致兰州市空气中的可吸入颗粒物含量常年居高不下,无论年均值还是日均值都大大超过国家标准。
城市施工“遍地开花”,防尘措施落实很差,二次扬尘污染严重。
近年来,随着城市建设力度的加大,城市施工项目明显增多,从区大规模房屋拆迁、工程建设、建筑施工、道路施工,到市区周边大规模平山地,城市施工成为生产生活中随处可见的普遍现象。
由于施工项目没有严格落实相应的防尘措施,形成了新的尘源,造成了严重的二次扬尘污染。
另外,近年来西热东输工程、天然气管网工程和城区污水全收集全处理工程已全面启动,道路开挖铺设管道,由此造成的扬尘,导致可吸入颗粒物增加。
2.2.6机动车数量迅猛增长,机动车造成的污染增加
与其他城市一样,兰州市也同样存在着机动车尾气造成大气污染加剧的严峻问题。
随着兰机市机动车数量的突飞猛进,机动车尾气污染问题日益突出,对大气环境质量的影响也越来越大。
2002年兰州市的机动车保有量为16.5万辆,2002~2009年8年间,兰州市机动车年均增长率高达10.5%,截至2011年上半年,机动车已超过40万辆,且每天以200至300辆的速度增加,加强机动车尾气排放治理已是当务之急。
汽车尾气对城市的污染日益严重,占到全市污染物总量的20%,机动车尾气排放的主要污染物为CO、HC、NOx。
随着机动车数量的不断攀升,而研制节能环保型机车和使用清洁能源的步伐相对较慢,加上兰州城区受狭长地形的限制,城市交通道路的发展跟不上机动车的增长速度,城区车辆拥挤、交通堵塞现象时有发生,由于道路拥堵,通行不畅,汽车在市区怠速条件下行驶,尾气排放量增大,主要交通干道形成污染带,造成大气中NOx含量增加,NOx浓度升高,导致空气质量恶化。
2.2.7环境监管能力薄弱
2.2.7.1城市环境管理不善
城市管理水平的有效提高,可以为大气环境保护提供坚实的保障。
兰州市政府应该围绕创建良好的人居环境,针对城市管理中存在的漏洞,坚持建设
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