我国农村大气污染来源与防治技术
作者: 张学慧[摘 要] 当前,农村大气污染防治问题已成为我国生态环境保护工作的重点内容之一,并引起了社会的广泛关注。通过总结我国农村大气污染现状,概括目前我国农村大气污染的6个主要来源,分别阐述这些污染所带来的危害,并提出防治农村大气污染的相关技术,包括综合防治技术、颗粒污染物防治技术、气体污染物防治技术,以期为从事农村大气污染防治工作的社会各界人士提供参考。
[关键词] 农村;大气污染;污染来源
[中图分类号] X51 [文献标志码] A [文章编号] 1674-7909(2022)04--3
0 引言
近年来,随着我国经济社会的全面进步与发展,生态环境问题逐步引起全社会各界人士的广泛关注,其中就包括大气污染防治问题。党的十九大报告也明确将污染防治列为全面实现小康社会的三大攻坚战之一。从实践情况来看,目前各级地方政府开展大气污染防治攻坚战的主要方向依旧是城市及工业园区,对于农村大气污染防治工作并未给予足够的重视。事实上,农村大气污染已逐步成为影响乡村振兴战略实施的难点和堵点,并严重影响了广大农村居民的正常生活[1]。从民生角度来看,大气污染将会严重影响人的身体健康,对人体呼吸系统的破坏尤为明显。呼吸是人体机能正常运转的前提。如果人体长期吸入受污染的空气,不仅会严重影响人体肺部健康,而且会对其他器官的正常运转造成一定的影响。从农业生产角度来看,农作物长期处于污染的空气中,也会发生诸多病害,从而影响作物产量和品质[2]。因此,有必要认真调查研究导致农村大气污染的原因及污染的主要形式与特征,从技术角度入手,寻求农村大气污染防治方案,切实提高农村居民的整体生活环境。
1 我国农村大气污染现状
当前,我国农村面临着各种环境污染问题。其中,农村大气环境污染问题最具代表性。随着农村经济持续向好发展,不同形式的现代化设备相继应用到农村生产生活中,导致汽车尾气、生产废气等日渐增多。在这些有害气体中,氯化氢、微粒及二氧化碳最为常见,导致空气质量加速下降[3]。同时,由于发展理念较为落后,缺乏相应的技术支撑,使得广大农村地区未能严格遵守环境保护原则,过度追求经济效益,给大气环境带来了巨大危害[4]。例如,我国北方农村冬季严寒,居民对取暖存在巨大需求,往往会消耗诸多燃料,而当前煤炭依然是应用最多的燃料之一。煤炭的燃烧会生成一氧化碳、二氧化碳等,并在风的带动下会向四处飘散。此类物质本身具有毒性,在空中飘散会引发严峻的大气污染问题,给农村居民身体健康带来巨大危害,同时会影响农作物的生长,甚至造成农作物畸形生长与减产。长此以往,伴随北方步入冬季,农村地区空气可见度极不理想,雾霾天气频发,严重影响了农村居民的生产和生活。从总体来看,我国农村大气污染程度、类型与其所处的地理位置有明显的关联性,北方农村的大气污染程度普遍高于南方农村。此外,距离城市或工业园区越近的农村地区,大气污染越严重。
2 我国农村大气污染的主要来源与危害
2.1 秸秆焚烧污染
我国北方地区的气候条件适宜种植玉米。部分种植户在收获玉米后通过焚烧的方式处理玉米秸秆,并把生成的草木灰视为理想的肥料。秸秆焚烧具有明显的季节性,会向大气排放大量烟尘,尤其是在秋季气候条件的影响下,会显著提高空气中PM2.5的含量,最终引起雾霾天气。虽然目前我国大部分省(自治区、直辖市)进行了行政干预和控制,然而并没有从根本上杜绝秸秆焚烧现象,其根本原因为农业秸秆的生产规模超过回收利用规模。无论是秸秆回收环节、处理环节,还是运输加工环节,其成本一直居高不下,并且回收工作均在火力发电厂集中进行。此外,我国给予秸秆回收的补助水平较低,使得农户回收主动性较差,最终影响了秸秆回收的整体效果。相比之下,焚烧秸秆的处理方式更加简单易行和节约成本,但会引发当地甚至周边地区的环境污染问题。有专家指出,秸秆燃烧会释放包括PM2.5在内的不同形式的悬浮物,产生各种有毒有害气体,如甲烷、一氧化碳及二氧化硫等,导致雾霾现象更加严重。秸秆不完全燃烧会排放氮氧化物,此类气体会与臭氧发生反应,消耗臭氧,进而打破臭氧层的平衡状态。此外,秸秆焚烧生成的各类灰尘与浓烟也会加速酸雨的形成[5]。由此可见,秸秆焚烧给农村大气带来的负面影响不容忽视。
2.2 养殖业污染
在农村产业结构中,养殖业占据着重要地位,已成为拉动农村经济发展的主要产业之一。随着全社会对肉制品的实际需求日益增加,农村养殖业的规模也进一步扩大,由此形成的牲畜粪便量同样极为庞大。当前,在畜禽养殖过程中,农村个体养殖户通常依靠以往经验处理牲畜粪便,无论是排泄物处理设备还是管理体系均较为缺失。例如,为减少处理环节和降低成本,养殖户会随地丢弃牲畜粪便,此时粪便生成的气体会直接进入大气,并产生强烈的刺激性气味,如果没有及时进行干预,会诱发当地严重的大气污染问题[6]。
2.3 散煤燃烧污染
现阶段,我国农村地区采暖依旧大量使用“土暖气”、小锅炉和低效炉具等,这些设备大多使用劣质烟煤作为燃料。虽然此类燃料价格较低,但所造成的能源浪费现象十分严重,还会直接影响当地的大气环境。调查表明,现阶段我国散烧煤炭的消费比重不到10%,但其给大气污染造成的影响却在50%以上。尽管当前我国农村居民的能源消耗结构发生了明显变化,但北方农村居民应用的能源仍以煤炭为主,这也成为现阶段农村大气污染的一大源头。另外,由于农村散煤使用相对分散,且多运用低能效分散式燃烧模式,同时没有脱硝、除尘与脱硫等手段支撑,导致散煤燃烧所形成的有害气体直接排向大气,进而累积造成严重的大气污染问题[7]。
2.4 生活废弃物污染
随着经济的发展,农村居民对消费品产生了日益多样化的需求,形成的垃圾规模也日渐庞大。目前,我国大部分农村地区并未引入相应的垃圾运输系统与处理设备,导致荒地、道路与河流均存在生活垃圾。同时,诸多可用土地被垃圾占据,长此以往会严重影响周边环境。此外,这些垃圾与空气接触反应后,会释放硫化氢、甲烷与二氧化碳等气体。受微生物的影响和作用,部分有机物经过厌氧分解会产生不同类型的有毒气体,如果人体过量吸入,极易产生严重病变,如畸形与癌症等。另外,受季风作用影响,农村周边大气环境同样会被污染和破坏,加重环境污染程度。多数农村居民对生活废弃物的处理极为粗放和简单,通常直接将其燃烧。而燃烧会生成大量有害气体,如二氧化硫、氟化氢等,这些有害气体排向大气,则会直接引发严重的大气污染事件。
2.5 农村中小企业生产污染
当前,我国农村各类中小型企业发展迅速。这些企业不仅为农村经济注入发展动力,也在一定程度上缓解了当地群众就业难的状况。然而,这些企业大部分不具备环保处理能力,在获得经济效益的同时,其不规范的生产行为会对生态环境造成巨大危害。例如,由于没有配置标准化的废弃物处理设备设施,以资源加工为主的中小型企业在生产环节会产生大量废气。这些废气如果直接排放到空气中,将会严重影响农村的空气质量,长期的过度排放会使大气环境污染问题雪上加霜[8]。由于持续进行不规范生产,导致农村生态环境遭到严重破坏,空气质量明显下降。
2.6 农村机动车尾气污染
近年来,大量已被淘汰的报废汽车、老旧车辆与黄标车从城市流向农村。在这一过程中,污染源也从城市转移到了农村。黄标车尾气排放严重超标,并且排放稳定性不理想,排放的一氧化碳是国三车的143倍。同时,农村地区机动车以高排放型柴油农用车为主,如果没有对柴油发动机进行优化,其尾气排放量是汽油车的几倍甚至几十倍。同时,我国部分农村地区缺乏系统性的成品油销售渠道及监督管理措施,导致违法人员会贩卖劣质油,进而导致汽车尾气排放量大大超标。
3 我国农村大气污染防治技术
3.1 综合防治技术
3.1.1 合理利用秸秆资源。为了从根本上解决秸秆焚烧问题,各级地方政府需要结合当地实际,加大政策创新与执行力度,进一步建立健全监督与评价机制,并指定专门机构与专职人员负责,逐步实现秸秆综合化利用的规模化、常态化。同时,要加大秸秆综合利用先进技术引进与转化应用的力度,从科技成果转化的角度加快秸秆综合利用的进程。此外,政府应以丰富多彩的活动形式,引导农民正确认识秸秆综合利用的价值,丰富其对秸秆应用的科学知识,还需及时颁布与之相配套的政策举措,激发农民的环保意识,避免秸秆焚烧事件的发生[9]。
3.1.2 加快清洁能源应用。为从根本上解决散煤燃烧污染问题,需要立足不同地区的实际情况,包括消费特征与能源结构等,客观分析限制性因素,引入符合实情的技术路线。鉴于我国农村地区大部分民用炉具并不符合脱硝、除尘与脱硫等技术条件,因此,应进一步加大洁净型煤炭与优质煤炭的推广力度,充分凸显其低挥发性、低硫与低灰分的优势和特点,加大民用煤质量控制力度,降低散煤燃烧造成的污染。在工业企业周围的农村区域,可以考虑对工业余热予以充分利用,通过能源替代的方式,减少当地农村居民对散煤的使用。其他农村地区需要根据实际情况,逐步推广各类清洁能源,如太阳能与生物质能等,替换原有的散煤燃料,进而降低散煤燃烧给农村大气环境带来的危害。
3.2 颗粒污染物防治技术
随着乡镇企业的发展,一些不环保不规范的中小型企业在生产过程中会向大气排放颗粒污染物。对此,需要采取必要的环保技术手段进行防治。目前,防治农村大气颗粒污染物的方法主要有干法除尘法和湿法除尘法2种。干法除尘法主要是利用重力原理,结合不同颗粒污染物的质量,通过离心的方式对颗粒污染物进行分类处理。干法除尘法采用的设备主要是重力沉降机、离心除尘机等。湿法除尘法首先是采用液体浸润的方式,使大气中的颗粒污染物附着液体分子,然后通过捕捉、沉降等方式减少大气中的颗粒污染物。湿法除尘法采用的设备主要是喷雾塔、泡沫除尘器等[10]。
3.3 气体污染物处理技术
3.3.1 物理吸收处理技术。物理吸收方法主要用于处理简单或较为单纯的气体污染物,如二氧化硫、硫化氢、氟化氢等。在应用过程中,首先利用氢氧化钠、氨水等碱性溶液吸收大气中浓度较低的气体污染物,使其大规模从气相转入液相,进而实现与无危害气体的分离,最后对已吸收气体污染物的液体进行处理,从而达到净化空气的效果[11]。通常采用的设备主要是填料塔、文丘里处理器等。物理吸收处理方法的优势在于效率高、设备简单,缺点在于操作过程较为复杂,需要对吸收气体污染物的液体进行二次处理。
3.3.2 化学催化转化处理技术。化学催化转化处理是目前农村大气污染防治工作中最为常用的一种气体污染物处理方法。化学催化转化方法主要用于吸收物体处理技术难以处理的气体污染物,如烟气或废气的混合物[12]。其原理是利用液相反应剂与气体污染物发生化学反应,生成易溶于溶剂的物质,实现气体污染物从气相到液相的转化。通常采用的设备主要是板式塔、喷淋塔等。化学催化转化法的优势在于应用范围广、吸收率高,缺点在于部分化学反应会对吸收设备产生腐蚀作用,影响吸收设备的使用寿命。
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