日照港油品碼頭大氣污染物排放清單分析

呂曉君，姜華，劉殊，周春瑤，郭建英

(1.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心，北京 100012；2.浙江大學(xué)，浙江杭州 310058；3.日照港集團(tuán)，山東日照 276826)

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日照港油品碼頭大氣污染物排放清單分析

呂曉君1，姜華1，劉殊1，周春瑤2，郭建英3

(1.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境工程評(píng)估中心，北京 100012；2.浙江大學(xué)，浙江杭州 310058；3.日照港集團(tuán)，山東日照 276826)

我國(guó)油品碼頭產(chǎn)生的大氣污染物對(duì)區(qū)域大氣環(huán)境有著重要影響，但我國(guó)對(duì)港口碼頭大氣污染物排放清單的相關(guān)研究卻相對(duì)薄弱。選取日照港油品碼頭為研究對(duì)象，對(duì)其總體情況進(jìn)行調(diào)研收集，依照生產(chǎn)工藝依次篩選大氣污染源并進(jìn)行分類，確定各污染源類別的活動(dòng)水平，根據(jù)工況和控制水平合理選擇估算模型和排放因子，對(duì)2014年日照港油品碼頭排放的PM2.5、PM10、VOCs、SO2、NOx進(jìn)行計(jì)算，建立日照港油品碼頭大氣污染物排放清單。研究表明，2014年日照港油品碼頭大氣污染物排放總量VOCs為1 815.71 t，SO2為942.56 t，NOx為3 096.64 t，PM10為5 343.36 t，PM2.5為731.28 t。該清單為掌握港口污染源對(duì)區(qū)域大氣環(huán)境貢獻(xiàn)情況、分析碼頭內(nèi)各污染源分擔(dān)率和減排潛力、為環(huán)境主管部門制定相關(guān)環(huán)保政策提供了依據(jù)。

排放清單；油品碼頭；大氣污染；日照港

近年來，港口大氣污染對(duì)港口城市環(huán)境空氣質(zhì)量的影響越來越受到關(guān)注。相關(guān)研究認(rèn)為，港口船舶污染已成為許多港口城市和內(nèi)河區(qū)域的主要大氣污染源。研究港口大氣污染源清單，掌握港口污染源對(duì)區(qū)域大氣環(huán)境貢獻(xiàn)，分析碼頭內(nèi)各污染源分擔(dān)率和減排潛力，是解決港口城市大氣污染問題的重要基礎(chǔ)研究方向之一。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)船舶及城市區(qū)域污染源清單已進(jìn)行過大量研究，但多數(shù)以港口為研究單位，對(duì)港口區(qū)域包括船舶、港作機(jī)械、陸路運(yùn)輸、罐區(qū)等各環(huán)節(jié)大氣污染物排放清單進(jìn)行綜合研究的報(bào)道相對(duì)較少。

為強(qiáng)化港口集團(tuán)的環(huán)境責(zé)任主體，便于落實(shí)港區(qū)大氣污染防治措施，本研究選取日照港嵐山港區(qū)油品碼頭為研究對(duì)象，依照生產(chǎn)工藝依次篩選大氣污染源并進(jìn)行分類，確定各污染源類別的活動(dòng)水平，根據(jù)工況和控制水平合理選擇估算模型和排放因子，對(duì)2014年日照港油品碼頭排放的PM2.5、PM10、VOCs、SO2、NOx進(jìn)行計(jì)算，建立了日照港油品碼頭大氣污染物排放清單，并在此基礎(chǔ)上討論了油品碼頭大氣污染物減排的管理對(duì)策。

1 研究對(duì)象

1.1 港區(qū)概況

日照港嵐山港區(qū)坐落于黃海海州灣北岸，有鐵路和公路可直通內(nèi)地工礦企業(yè)，目前建有一座2萬噸級(jí)液體散貨泊位和一座5 000噸級(jí)液體散貨泊位，主要用于原油、燃料油、渣油、瀝青、汽油、柴油等貨種作業(yè)。2014年，日照港成品油及液體化工品的吞吐量為631萬噸。

1.2 研究范圍

研究范圍包括日照港嵐山港區(qū)中區(qū)已運(yùn)行多年的2萬噸級(jí)和5千噸級(jí)液體散貨碼頭及配套的罐區(qū)、公鐵運(yùn)輸系統(tǒng)。研究對(duì)象包括區(qū)域內(nèi)所有固定燃燒源、鋪裝道路揚(yáng)塵源、堆場(chǎng)揚(yáng)塵源、道路移動(dòng)源、非道路移動(dòng)源以及工藝過程源。研究的污染因子為PM2.5、PM10、VOCs、SO2和NOx。研究的基準(zhǔn)年為2014年。

1.3 污染源分類

納入研究的碼頭在2014年裝卸油品包括汽油、柴油、燃料油、瀝青、丙烯、甲基叔丁基醚。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和指南要求，將碼頭內(nèi)的污染源分為固定燃燒源、鋪裝道路揚(yáng)塵源、堆場(chǎng)揚(yáng)塵源、道路移動(dòng)源、非道路移動(dòng)源以及工藝過程源。其中，工藝過程源分為存儲(chǔ)過程、裝卸過程、運(yùn)輸過程、泄漏過程進(jìn)行分析。各類污染源產(chǎn)污環(huán)節(jié)和污染物種類如表1所示。

表1 各污染源產(chǎn)污環(huán)節(jié)和污染物種類

2 研究方法

2.1 清單估算方法

比較不同排放清單編制方法后[1-3]，結(jié)合日照港油品碼頭現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研情況和相關(guān)資料數(shù)據(jù)，采用了排放因子法進(jìn)行研究。根據(jù)油品碼頭裝卸工藝對(duì)碼頭大氣污染物排放源進(jìn)行篩選和分類，開展各污染源的工況和活動(dòng)水平調(diào)查，合理選取污染物核算方法和排放因子，最終計(jì)算得到油品碼頭大氣污染物排放量。各污染因子的估算方法如表2所示。

2.2 活動(dòng)水平數(shù)據(jù)來源

基礎(chǔ)資料主要包括碼頭總平布置圖、吞吐量數(shù)據(jù)、到離港船舶登記、碼頭運(yùn)行記錄、進(jìn)出港區(qū)車輛記錄、港區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、職業(yè)衛(wèi)生監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、企業(yè)填寫的針對(duì)本研究設(shè)計(jì)的表格等。

通過資料收集和實(shí)地調(diào)查，取得2014年日照港油品碼頭相關(guān)信息。碼頭共有各類儲(chǔ)罐21個(gè)，存儲(chǔ)貨種主要是原油、燃料油，其密度在0.87～0.98 kg/m3，平均密度為0.93 kg/m3，年存儲(chǔ)量451萬m3；運(yùn)輸方式包括船舶、管道、鐵路和公路，運(yùn)輸量分別為650萬m3/a、120萬m3/a、550萬m3/a、200萬m3/a，當(dāng)年停靠船舶652艘，燃油消耗總量為46 905 t/a，碼頭船舶裝卸采用裝卸臂或軟管，鐵路裝車采用噴濺式裝載，但均未設(shè)置蒸汽平衡/處理系統(tǒng)，裝載液體溫度在0～58℃。碼頭內(nèi)各類機(jī)動(dòng)車平均保有量404輛/d，以微型載客汽油車(車長(zhǎng)小于等于3.5 m)和重型載貨柴油車(總質(zhì)量大于等于12 t)為主，兩者占機(jī)動(dòng)車總數(shù)的84.2%；碼頭有各類閥、泵、法蘭、連接件共7 220個(gè)設(shè)備密封點(diǎn)，各設(shè)備年平均工作時(shí)間為8 640 h；整理了3臺(tái)燃煤鍋爐的設(shè)備類型、燃料、工藝、數(shù)量、噸位、使用時(shí)間、燃煤消耗量、污染控制技術(shù)；了解碼頭區(qū)域內(nèi)11條道路的道路類型、位置、污染控制技術(shù)、道路數(shù)目、長(zhǎng)度、平均車流量、平均車重等以及堆場(chǎng)的面積、容量、配套設(shè)施情況等。

2.3 關(guān)鍵排放系數(shù)選取

(1)VOCs排放系數(shù)選取

固定燃燒源依據(jù)《大氣揮發(fā)性有機(jī)物源排放清單編制技術(shù)指南(試行)》按0.18 g/kg計(jì)算，非道路移動(dòng)源依據(jù)《非道路移動(dòng)源大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南(試行)》，燃用柴油的按6.19 g/kg計(jì)算，燃用燃料油的按2.70 g/kg計(jì)算。

在油品碼頭工藝過程源中，存儲(chǔ)運(yùn)輸過程依據(jù)《大氣揮發(fā)性有機(jī)物源排放清單編制技術(shù)指南(試行)》、油品裝卸過程依據(jù)《石化行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)排放量估算方法技術(shù)指南(試行)》、油品泄漏過程依據(jù)《石化行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)排放量估算方法技術(shù)指南(試行)》，分別選取排放系數(shù)。具體如表3所示。

道路移動(dòng)源依據(jù)《大氣揮發(fā)性有機(jī)物源排放清單編制技術(shù)指南(試行)》，結(jié)合地區(qū)情況，排放系數(shù)均依照國(guó)3標(biāo)準(zhǔn)選取。

(2)PM2.5排放系數(shù)選取

固定燃燒源依據(jù)《大氣細(xì)顆粒物一次源排放清單編制技術(shù)指南(試行)》計(jì)算排放系數(shù)，取平均收到基灰分38.76%，水煤漿流化床爐按0.01 g/kg計(jì)算，霧化水煤漿爐按0.02 g/kg，非道路移動(dòng)源依據(jù)《非道路移動(dòng)源大氣污染物排放清單編制技術(shù)指南(試行)》，燃用柴油的按3.65 g/kg計(jì)算，燃用燃料油的按5.60 g/kg計(jì)算。

道路移動(dòng)源依據(jù)《道路機(jī)動(dòng)車大氣污染物排放編制技術(shù)指南(試行)》計(jì)算排放系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，結(jié)合地區(qū)情況，排放系數(shù)均依照國(guó)3標(biāo)準(zhǔn)選取。

表2 各污染因子清單估算方法

表3 工藝過程源VOCs排放系數(shù)

注：泄漏過程VOCs排放系數(shù)采用認(rèn)為不泄漏的<10 000 ppmv的排放系數(shù)。

道路揚(yáng)塵源排放系數(shù)依據(jù)《城市揚(yáng)塵源排放清單編制技術(shù)指南(試行)》和《揚(yáng)塵源顆粒物排放清單編制技術(shù)指南(試行)》選取。其中，油品公司道路揚(yáng)塵源PM2.5排放系數(shù)為121.66 g/kg，新綠洲公司道路揚(yáng)塵源PM2.5排放系數(shù)為53.61 g/kg，通過查閱當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)地理氣象資料可知，道路積塵負(fù)荷為27.8 g/m2，降雨量大于0.254 mm/d的天數(shù)為81 d。

3 研究結(jié)果

3.1 污染源清單

采用上述研究方法，獲得2014年日照港油品碼頭大氣污染物排放總量：VOCs為1 815.71 t，SO2為942.56 t，NOx為3 096.64 t，PM10為5 343.36 t，PM2.5為731.28 t。

日照港油品碼頭各污染源排放分擔(dān)率如表4所示。其中，工藝過程源的存儲(chǔ)、運(yùn)輸、裝卸、泄漏過程中VOCs的排放分擔(dān)率分別為0.03%、1.44%、98.14%、0.40%。

研究表明，日照港油品碼頭VOCs排放中工藝過程源對(duì)排放量貢獻(xiàn)最大，占比達(dá)87.89%，比排放量貢獻(xiàn)率排第二的非道路移動(dòng)源(11.75%)高7倍之多。工藝過程源中的裝卸過程是最主要的VOCs排放源，貢獻(xiàn)量占86.25%，其次為運(yùn)輸過程，占比為1.26%；SO2、NOx排放中非道路移動(dòng)源對(duì)排放量貢獻(xiàn)最大，占比為99.53%、94.71%，其次為道路移動(dòng)源，占比為0.41%、4.75%；PM10排放量中貢獻(xiàn)最大為堆場(chǎng)揚(yáng)塵源，占95.45%，其次為非道路移動(dòng)源，占比為4.33%；PM2.5排放量堆場(chǎng)揚(yáng)塵源占比69.74%，其次為非道路移動(dòng)源，占比為29.30%。

表4 各大氣污染源大氣污染物排放分擔(dān)率

3.2 不確定性分析

由于涉及污染源較多，各因素存在波動(dòng)性，因此研究結(jié)果存在一定的不確定性，主要影響因素有以下3個(gè)方面。

(1)數(shù)據(jù)獲取。由于本研究采用排放因子法對(duì)整個(gè)油品碼頭港區(qū)的所有污染源進(jìn)行篩選調(diào)查，所需數(shù)據(jù)量龐大，對(duì)油品碼頭日常管理記錄的要求較高，通過調(diào)查問卷和抽樣調(diào)查等方式獲取的部分?jǐn)?shù)據(jù)，如道路機(jī)動(dòng)車相關(guān)數(shù)據(jù)，會(huì)存在時(shí)效性的問題，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。

(2)估算方法選取。雖然本研究選取相關(guān)部門最新提出的技術(shù)方法，如《石化行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)排放量估算方法技術(shù)指南(試行)》中的估算方法，但在選取估算方法時(shí)仍受數(shù)據(jù)獲取情況的限制，對(duì)估算結(jié)果的準(zhǔn)確性存在影響。

(3)排放因子選取。由于缺乏日照港油品碼頭本地排放因子數(shù)據(jù)，主要選取國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究及技術(shù)文件中的非本地排放因子，會(huì)造成與實(shí)際情況存在差別，造成結(jié)果不確定。

4 結(jié)論與建議

根據(jù)日照港大氣污染物排放清單的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合油品碼頭污染物產(chǎn)生特點(diǎn)和我國(guó)油品碼頭的污染治理現(xiàn)狀，結(jié)果表明：

(1)裝卸過程的無組織排放是油品碼頭VOCs主要排放源，占全碼頭排放量的85%以上，主要類型包括儲(chǔ)罐裝卸、火車裝卸和汽車裝卸。儲(chǔ)罐裝卸量最大導(dǎo)致排放量大，火車裝卸和汽車裝卸由于多數(shù)未采取無組織排放控制措施，雖然裝卸量小但局部影響大，建議盡快安裝油品碼頭裝卸過程的油氣回收系統(tǒng)以減少VOCs的排放。

(2)船舶?？科陂g的燃油是SO2和NOx主要排放源，占全碼頭排放量的90%以上，由于船舶燃用的重油、渣油等油品較差，污染物產(chǎn)生量大，在我國(guó)的大型港口城市[4-5]，甚至已經(jīng)成為區(qū)域的主要污染源。根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，建議試點(diǎn)港口岸電技術(shù)，即要求靠岸船舶關(guān)閉燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，通過碼頭岸電工程向船舶提供電力以滿足船舶靠岸期間的動(dòng)力需求；或提出船舶排放控制區(qū)計(jì)劃，即對(duì)于靠港船舶要求其換成油品質(zhì)量高的油，如含硫量率不高于0.5%。通過管理措施或工程措施以減少SO2和NOx的排放。

[1] 談佳妮, 余琦, 馬蔚純, 等. 小尺度精細(xì)化大氣污染源排放清單的建立——以上海寶山區(qū)為例[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 34(5): 1009- 1108.

[2] 楊文夷, 李杰, 朱莉莉, 等. 我國(guó)空氣污染物人為源排放清單對(duì)比[J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2013, 26(7): 703- 711.

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LYU Xiao-jun1, JIANG Hua1, LIU Shu1, ZHOU Chun-yao2, GUO Jian-ying3

(1.Appraisal Center for Environment & Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China; 2.Zhejiang University, Hangzhou 310058, China; 3.Rizhao Port Group Co., Ltd., Rizhao 276826, China)

The air pollution generated by oil port has a significant impact on regional atmospheric environment, but the research of air pollution emission inventory of ports in China is relatively limited. We selected Rizhao oil port in this study, collected its overall status, screened and classified air pollution sources according to the production process, determined the activity level of pollution sources, chose estimation model and emission factors according to the working conditions and control level, and calculated the emission of PM2.5, PM10, VOCs, SO2, NOxin 2014. Finally, we established the air pollution emission inventory of Rizhao oil port, and the results showed that the total emissions of Rizhao oil port in 2014 were 1815.20 tons of VOCs, 942.56 tons of SO2, 3096.64 tons of NOx, 5343.36 tons of PM10, and 731.28 tons of PM2.5. Based on the emission inventory, we analyzed the management strategies of air pollution reduction for the oil port. This inventory provided essential evidence for understanding the impact of port pollution sources on regional atmospheric environment, analyzing the share ratio and emission reduction potential of port pollution sources, and helping government to establish environmental policies.

emission inventory; oil port; air pollution; Rizhao port

2016-05-24

呂曉君(1981—)，男，浙江永康人，工程師，碩士，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境影響評(píng)價(jià)和環(huán)境管理，E-mail：lvxj@acee.org.cn

10.14068/j.ceia.2016.06.005

X51

A

2095-6444(2016)06-0017-04