作为全球性有毒污染物，汞的减排已提到议事日程。2013年10月，在联合国环境规划署（UNEP）的组织下，国际社会通过了《关于汞的水俣公约》。这一公约将对全球范围内所有与人为活动有关的汞及其化合物的使用、排放和释放进行管控。而在UNEP2013年的报告中，认为我国对全球汞排放的贡献大于1/3，使我国在未来履约面临巨大的国际压力。造成这一困境的主要原因是，我国是汞及能源消耗、金属冶炼和水泥生产大国，但以往针对大气汞污染源的排查存在“家底不清”等问题。因此，准确核算汞排放源的排放因子，建立完整的排放清单，制定相应的汞减排措施和建立完善监督管理机制，是应对《水俣公约》的重要举措。
重庆是我国西南最大的工业城市，随着经济的发展，近年以燃煤为主的能源消耗、水泥生产等涉及汞排放的行业逐年急速增长，同样存在汞减排压力。因此，开展重庆市大气汞的人为源排放清单研究十分必要。而要完成好这一工作任务，针对重点行业汞排放因子的研究则是基础。为此，我们在对重庆市大气汞人为排放源进行调查的基础上，明确钢铁冶炼，燃煤电厂以及水泥生产这三个行业为重庆市大气汞重点人为排放源，并选择代表性企业，通过对企业生产工艺、原材料、炉渣、飞灰等进行详细调查与取样分析，采用物料质量平衡核算的方法，研究了重点行业汞的排放因子，并计算了大气汞的年排放量。目的是为建立重庆大气汞人为源排放清单，制定相应的汞减排措施和完善监督管理机制提供基础数据。
根据重庆市现有重点行业的生产工艺状况，选取了1家钢铁企业，4家燃煤电厂和4家水泥厂，开展汞排放因子的研究，获得的结果如下：
1、重庆市钢铁企业仅1家，其生产过程各工艺输入物料中，高炉所用块矿汞含量最高，达159.11μg·kg-1±6.95μg·kg-1，其次为烧结以及高炉用煤。输出物料中，除尘灰汞含量最高，为18.13μg·kg-1±1.42μg·kg-1，其次为转炉渣。钢铁生产过程中，烧结工序汞总输入量占钢铁生产输入汞总量的68.06％，远高于其他工序。且烧结工序固体产物汞输出量也较大，占固体产物总汞输出量的22.61%。钢铁企业自备焦化厂由于燃煤消耗量大，有大量的汞输入，汞输入量为1346.74 g·d-1±36.95 g·d-1，固体产物总汞输出量为177.42 g·d-1±13.73 g·d-1。根据物料质量平衡核算，重庆市钢铁企业烟气汞排放因子为0.092 g·t-1粗钢，略高于国外钢铁行业汞排放因子。根据汞排放因子进一步估算，重庆市2014年钢铁冶炼过程中排放的大气汞为732.68 kg。为控制汞排放，钢铁企业应结合生产实际，进一步降低焦化以及烧结工序能耗水平，或提高原料质量，减少汞的输入。
2、重庆目前在生产的大小燃煤电厂共42所，其中，32所电厂采用循环流化床锅炉，10所电厂采用煤粉炉。本研究对不同工艺的电厂各选2所装机容量不同的代表性电厂，进行调查研究。燃煤电厂各输入物料中，原煤所含汞含量最高，4个电厂燃煤汞含量的平均值为208.77μg·kg-1。输出的固体废物中灰与脱硫石膏的汞含量最高，说明除尘装置与脱硫装置对汞的去除有很大作用。燃煤电厂的汞排放量与燃煤消耗量、锅炉类型、烟气净化装置等密切相关。A、B、C、D电厂的汞脱出率分别为97.52%、93.02%、82.67%、54.97%。根据物料质量平衡核算，4个燃煤电厂（A、B、C、D）的汞排放量分别为19.01 g·d-1、6.85 g·d-1、40.63 g·d-1、981.55 g·d-1，汞排放因子分别为3.91μg·（kw·h）-1、19.23μg·（kw·h）-1、6.12μg·（kw·h）-1、32.98μg·（kw·h）-1。循环流化床锅炉电厂（A、B燃煤电厂）的汞排放因子明显小于煤粉炉电厂（C、D燃煤电厂），根据各电厂的生产工艺、装机容量加权计算，两种类型燃煤电厂汞排放因子平均值分别为11.52μg·（kw·h）-1和28.01μg·（kw·h）-1。根据汞排放因子进一步估算，2014年重庆市燃煤电厂大气汞排放量为981.48 kg，其中循环流化床锅炉电厂和煤粉炉电厂分别为90.71 kg和890.77 kg。为控制汞排放，除提高燃煤电厂烟气净化设备的除汞效率以减小烟气汞排放外，还应加强粉煤灰和脱硫石膏等废弃物的监管，从而减少废弃物中汞对周边大气、土壤和地下水的二次污染。
3、重庆市年产100万t以上的水泥厂共27家，生产工艺均为新型干法回转窑，年产量占水泥总产量的86.47%，另有几十家小型立窑水泥厂，其产量仅占13.53%，且将被逐步淘汰。为此，我们选择了4家代表性新型干法水泥厂作调查对象，研究汞排放因子。水泥厂生产过程各输入物料中，石灰石与脱硫石膏所含汞含量最高，其次为燃煤，石灰石及燃煤中的汞带入量对水泥成品以及烟气汞排放量影响更大。输出物料中，窑尾灰的汞含量最高，其次为水泥成品，汞大部分进入到窑尾灰中。A、B、C、D水泥厂的表观汞释放率分别为98.45%、92.83%、98.35%、95.38%。4个水泥厂（A、B、C、D）的汞排放量分别为49.7 g·d-1、40.15 g·d-1、50.1 g·d-1、113.73 g·d-1，汞排放因子分别为8.22 mg·t-1、6.27 mg·t-1、9.64 mg·t-1、11.61 mg·t-1。B水泥厂符合美国EPA新建水泥厂汞排放标准，A、C、D水泥厂符合现有水泥厂汞排放因子。根据产能加权计算，重庆市新型干法水泥厂平均汞排放因子为8.94 mg·t-1水泥。根据汞排放因子进一步估算，2014年重庆市新型干法水泥生产大气汞排放量为515.36 kg。新型干法水泥生产工艺作为当今水泥生产的主流，应在重庆市水泥产业中加大推广，从而降低重庆市水泥产业的综合能耗，实现环保化。
- 作 者：
- 张雅惠
- 学科专业：
- 环境科学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 西南大学
- 导师姓名：
- 王定勇
- 学位年度：
- 2016
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
