济南市作为山东省政治、文化、教育和科技研发中心，济南都市圈以及省际区域交通枢纽和经济中心，空气环境质量关系着济南市甚至周边地区的居民生活质量和经济发展。但近几年，随着城市化和工业化进程的不断加快，济南市环境空气污染依然十分严重，灰霾天气发生频率逐渐增加。东部老工业区一直是济南污染的重点防控区域，其中钢铁行业属于典型的重污染行业，从烧结、球团、高炉炼铁、炼钢、连铸，再到轧钢，几乎所有的工序都以工业炉窑为主体设备，其中废气的无组织排放更显突出。本文以该区域某大型钢铁企业为例，分析研究其无组织排放的污染物特征。该企业无论从排污量还是占地面积上，都属于老工业区众多企业中最重要的污染源之一。经过前期研究发现，济南市东部老工业区重点高架点源对济南市大气例行监测点位的贡献率有限。因为，针对这些有组织排放的高架点源的污染治理，已经有很成熟的除尘技术和日趋严格的排放标准，但工业企业废气排放还有无组织排放。无组织排放产生的污染物属性千差万别，存在很大的不确定性、不规则性，极易造成面源污染，对周围环境影响很大。现通过对该企业无组织排放废气的来源与排放特点进行分析，探讨无组织排放废气的危害及防治措施，并对无组织排放的废气环境管理提出初步建议。

无组织排放指大气污染物不经过排气筒的无规则排放。低矮排气筒（排气筒高度低于 15m） 的排放属有组织排放，但在一定条件下也可造成与无组织排放相同的后果，同视为无组织排放^[1]。在钢铁行业无组织排放废气中含有大量的有毒有害气体和污染物，不仅污染生活环境，而且危害人体健康^{[2, 3]}。其污染物主要有颗粒污染物和气态污染物，颗粒污染物包括粉尘、烟、飞灰等；气态污染物包括二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机化合物（VOCs）等。其中，钢铁企业在工艺生产过程中无组织排放的污染物主要有：一些常规污染物，如二氧化氮、氮氧化物等；特征污染物，如苯、甲苯、二甲苯等^[4]。无组织排放具有污染源分散、污染物近地面排放、不易稀释扩散等特征，直接影响对近地面大气环境质量和周围人群的身心健康，环境危害影响显著。

根据企业工艺分散、占地面积大、无组织排放种类多、周围环境影响因素复杂等特点，采取了将钢铁企业整个厂区视为一个无组织排放的污染面源来对待，以厂界为边界进行监测布点的原则。根据企业厂界外实际情况，在厂界四周预设10 个点位，保证在各种风向条件下均能够有1 个背景点位（在主要污染源上风向2 ～ 50m 处），下风向厂界外2 ～ 50m 范围内按《大气污染物无组织排放监测技术导则》（HJ/ T55—2000）中规定的方法，按扇形分布特点共布设3 个监测点，保证企业在正常生产工况下监测，避免企业停产或者设备维护保养期。在此基础上，监测点位的布设应避免周围影响因素较多的位置，如周围建筑物或者厂界外墙过高处、人流密集活动频繁处等。

常规气象观测项目包括同步观测风向、风速、总云量和低云量等地面气象观测参数。

污染物项目包括氨、苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃，共计5 项，其中氨是PM_2.5 的一项重要的前体物^{[5, 6, 7]}。王伯光等^[8] 研究显示，炼焦工艺对广州地区环境空气中C₂ ～ C₉ 的非甲烷总烃（NMHCs）的年平均贡献率为1.9%，对大气VOCs 的贡献很可观。同时考虑到钢铁行业中炼焦和喷涂工艺均产生苯、甲苯、 二甲苯等，具有毒性和致癌性，威胁着当地居民的身体健康，因此对这五项特征污染物的监测具有重要的意义。

一般采取连续1h 采样计平均值，或采取在1h 以内等间隔时间采集4 个样品计平均值。在此次监测中，为了捕捉到监控点最高浓度的时段，氨和苯系物的采样时间均超过1h，非甲烷总烃采样时需要洗气袋3 次以上，采样点位置与氨和苯系物相同。在正常生产工况下连续监测3 天，每天监测3 次，共计监测9 次。

（1）大气污染物综合排放标准（GB 16297—1996）。

（2）大气污染物无组织排放监测技术导则（HJ/ T55—2000）。

采样方法的依据为《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T16157—1996）和空气和废气监测分析方法（第四版）。具体分析方法及依据如表 1 所示。

表 1

表 1 分析方法及依据一览表

表 1 分析方法及依据一览表

现场采样之前需要进行相关气象监测，主要包括风向、风速等的测定，在采样过程中还应重复一两次。若发现风向有明显变化，应移动监控点位置重新采样。采样结果如表 2 所示。

表 2

表 2 采样结果一览表

表 2 采样结果一览表

如表 2 所示，风向确定污染扩散的方位：风向的变化，确定监控点的位置，影响污染物的迁移途径和距离等。风速表征大气污染物的输送速率，影响污染物的稀释和扩散。当风速等于或大于1m/s 时，污染物随风迁移的作用增强，而当小于1m/s 时，自然扩散的作用相对增强^[9]。

对监控点浓度的捕捉除受污染源排放强度的影响外，主要受风向和风速变化的影响。明显的风向和风速，能及时分析判断污染物的运动和浓度最高点。 依据《大气污染物无组织排放监测技术导则》（HJ/ T55—2000），较适宜的风向、风速条件分别为＜29°和 1.0 ～ 3.0m/s。但并非监测时都要求有明显的风向和风速，如在周界外设点时，也可在静风状态下进行，只要有利于捕捉到污染物的最高浓度即可。如表 2 所示，3 天监测的风速均为1.3 ～ 1.8m/s，范围属于较适宜的监测风速。

根据前面所述布点原则，在厂区周边设置10 个监测点位（1# ～ 10#），根据当天监测风向来确定具体点位位置。第一天是西南风向，因此选择背景点为 6#，监测点为1#、2#、3#，如图 1 所示；第二天和第三天为东北风，因此选择背景点为3#，监测点为6#、 7#、8#，如图 2 所示。

图 1

图 1 厂区无组织排放监测点位图

图 2

图 2 厂区无组织排放监测点位图

将2015 年2 月11 日到2015 年2 月13 日，每天 3 次（共9 次）的监测结果（小时浓度）列于表 3 ～表 5，其中“未检出”表明监测数值在此监测方法检出限以下，统一标注为“未检出”。

表 3

表 3 废气检测结果一览表（2015-02-11）

表 3 废气检测结果一览表（2015-02-11）

表 4

表 4 废气检测结果一览表（2015-02-12）

表 4 废气检测结果一览表（2015-02-12）

表 5

表 5 废气检测结果一览表（2015-02-13）

表 5 废气检测结果一览表（2015-02-13）

如表 3 ～表 5 所示，氨和苯系物在上风向点位均有检出，苯系物在上风向也偶有检出，这主要是由于此钢铁企业位于东部老工业区，周围污染企业众多，在西侧有一大型化肥厂主要从事液氨和氮肥的生产加工，在北侧有一大型石油加工企业主要从事汽柴油生产储存以及氮肥生产加工，根据风向的变化，如果背景点恰巧在这两家企业的下风向，就会对背景点部分污染物浓度值起到一定影响，尤其是氨和非甲烷总烃浓度，因此背景值对这两项指标有检出主要是这两家企业无组织排放的大气污染物所致。

焦化工艺生产过程中会产生非甲烷总烃、氨和苯，彩涂工艺会产生非甲烷总烃、甲苯和二甲苯^{[10, 11, 12]}。 通过非甲烷总烃和氨的监测结果可知，在本次监测气象条件下，厂区下风向非甲烷总烃监测浓度较上风向均有不同程度的升高，但监测浓度均远小于大气污染物综合排放标准（GB16297—1996）中对于非甲烷总烃的无组织排放监控浓度限值5.0 mg/m³ 的要求。经过厂区，下风向氨浓度较上风向有不同程度的上升，但监测点位处氨的环境浓度和厂界浓度均分别满足工业企业设计卫生标准（TJ36—79）和恶臭污染物排放标准（GB14554—93）中0.2 和2mg/m³ 的浓度要求。

通过对苯、甲苯、二甲苯的监测结果可知，经过该厂区，苯、甲苯和二甲苯均有不同程度的检出，且下风向的浓度较上风向监测点有所增大，但三者的环境浓度和厂界浓度均分别满足相关标准，其中，苯满足工业企业设计卫生标准（TJ36—79）和大气污染物综合排放标准（GB16297—1996）中2.4 和0.5mg/m³ 的浓度要求；甲苯满足苏联居民区大气中有害物质的最大允许浓度（CH245—71）和大气污染物综合排放

标准（GB16297—1996）中0.6 和3.0mg/m³ 的浓度要求；二甲苯满足工业企业设计卫生标准（TJ36—79） 和大气污染物综合排放标准（GB16297—1996）中0.3 和1.5mg/m³ 的浓度要求。因此，虽然经过该厂区，各监测污染物下风向浓度较上风向明显升高，但均能满足现行空气质量标准和行业标准。

将对该厂区周边所监测的数据平均计算其上风向均值和下风向均值列于表 6。

表 6

表 6 监测项目上下风向均值对比

表 6 监测项目上下风向均值对比

如表 6 所示，在不同气象条件变化情况下，对比上下风向各污染物监测日均浓度，经过该钢铁企业厂区后，各污染物浓度均有不同程度的增加，且均满足相应的环境标准和无组织排放标准要求。其中，增加最明显的为非甲烷总烃，增加1.39 倍，氨浓度增加0.3 倍，同时，下风向监测点苯、甲苯和二甲苯均有检出，表明该钢厂厂区的污染源对周边环境空气质量有所影响。

对于苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃、氨等有毒有害特征污染物，其排放浓度虽然低于国家及行业排放标准，但长期排放将对生活在该区域周围居民的身心健康产生一定危害。因此当地环保管理部门应对其重点加强监管。在敏感点或者易污染区域布设监测点位，增加除常规监测项目以外的特征污染物的监测，不定期抽查取样检测。对于排放不达标、偷排漏排的现象应要求其限期整改或者实施经济处罚，影响严重的可联合司法机关对相应负责人和法人代表进行法律制裁。通过对现场监测数据与相应标准对比发现，目前国家制定的《大气污染物综合排放标准》 （GB16297—1996）对无组织排放标准不严，不足以约束企业对无组织排放废气的综合治理，因此，无组织排放标准亟需加严，并提出制定山东省关于无组织排放标准的规定。综上所述，无组织排放的治理措施需要从生产工艺过程改进、特征污染物监督监测、排放标准加严三方面入手。