户用生物质炉具是生物质燃烧源的重要组成部分，产生的大量污染物对气候变化、区域环境空气质量和人类健康的影响不容忽视。贵州省生物质资源丰富，农村地区生活烹饪和取暖以生物质能源为主，炉具大多未安装排烟管道，尤其采暖期居民长时间暴露在污染环境中，以及山区地形污染物不易扩散。污染物生成模拟和排放研究是识别污染来源的初始环节，也是制订污染控制策略的根本依据，目前没有针对贵州省户用生物质炉具活动水平详细调查、排放因子本地化实测和排放清单核算的研究。 由于生物质的种类、性质及炉具燃烧方式不同，污染物生成组分及排放水平呈现显著的差异性。本文以贵州省户用生物质炉具排放清单为研究对象，首先以“自下而上”为主调查活动水平，54个区（市、县）、131479个家庭有效调查实现样本代表性和覆盖率，排放因子本地化实测48种情景、940组有效数据，排放特征秒分辨率测量48种情景、167组有效数据。其次，以2020年为基准年开展贵州各市（州）户用生物质炉具排放清单研究，空间分配精度至3km×3km网格，时间分配兼顾39年气象统计数据，以及细化分析不确定性。最后基于构建的排放清单，开展2种情景的环境影响模拟，建立与环境空气中BC时空演变特征的关联性，并提出对策建议。 本研究主要创新性成果如下： （1）2020年贵州省户用生物质炉具一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）、氨（NH3）、挥发性有机物（VOCs）、细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、黑碳（BC）和有机碳（OC）的排放量分别为117646.80、3732.56、1622.83、4960.28、12622.52、12851.07、13931.73、2983.55和2489.90t，秸秆燃烧的种类多，但薪柴燃烧排放污染物的占比大（86.37%~98.88%）。排放清单的空间分布总体相似，黔东南苗族侗族自治州排放量最大，安顺市最小；其时间分布也基本一致，采暖期排放量远高于非采暖期。排放清单的不确定性主要由活动水平和排放因子的综合不确定性导致。 （2）首次尝试全新的组织方式，与政府部门需求和工作相结合，开展摸底和抽样调查。2020年贵州省生物质燃料消耗量为387.51×104t·a-1，主要来自3个市（州），从大到小依次是黔东南苗族侗族自治州、铜仁市和黔南布依族苗族自治州。建议在今后大气科研和政府决策中，建立定期更新机制，保持活动水平时效性，调查经验可为其他省份或城市同类工作提供参考。（3）不同模拟情景下的贵州省户用生物质炉具大气污染物排放因子在一定范围内 波动。对于贵州省农村住户，大多数使用的是未经过任何加工处理的燃料，如在传统炉具中燃烧薪柴和7种秸秆，其PM2.5排放因子排序：小麦秸秆（48.04±21.29g·kg-1）＞辣椒秸秆＞水稻秸秆＞油菜秸秆＞大豆秸秆＞玉米秸秆＞薪柴（9.58±1.34g·kg-1）；EC排放因子：薪柴（3.75±0.85g·kg-1）＞玉米秸秆＞大豆秸秆＞油菜秸秆＞辣椒秸秆＞小麦秸秆＞水稻秸秆（0.87±0.14g·kg-1）；OC排放因子：辣椒秸秆（19.44±10.02g·kg-1）＞水稻秸秆＞大豆秸秆＞玉米秸秆＞油菜秸秆＞薪柴＞小麦秸秆（5.32±2.20g·kg-1）。建议在核算污染物排放量时优先选择区域本地实测排放因子。 （4）生物质燃料在全燃烧过程中排放的PM2.5和BC质量浓度趋势相似，总体呈先上升后下降的单峰变化趋势，且最大浓度值接近同步出现，也有少数呈不明显双峰或多峰变化趋势。不同模拟情景下PM2.5最大浓度的平均值排序：油菜秸秆（753.82mg·m-3）＞大豆秸秆＞高粱秸秆＞水稻秸秆＞薪柴＞辣椒秸秆＞小麦秸秆＞玉米秸秆，BC最大浓度的平均值：薪柴（187.23mg·m-3）＞油菜秸秆＞大豆秸秆＞高粱秸秆＞玉米秸秆＞小麦秸秆＞辣椒秸秆＞水稻秸秆。 （5）2020年贵州省户用生物质炉具的大气污染物排放量在生物质燃烧源中的比重大（18.12%~74.39%）。户用生物质炉具排放对区域环境空气质量有一定影响，污染物浓度最大贡献值均出现在铜仁市，采暖期浓度大于全年浓度。针对当前政府需求，要实现综合利用率目标需降低秸秆燃烧量，要实现大气污染防治目标更需重视薪柴燃烧排放的大气污染物总量。建议在有条件的地区积极推进先进炉具，并逐步引导农村居民改用清洁能源，尤其将生物质燃烧取暖改造为清洁方式取暖。同时建议深入调研评估不同市（州）的生物质能综合利用潜力，将农村生活用生物质能向工业用能转化，同时倡导群众就近自行消化秸秆。 本研究为深入研究和实际应用高时空分辨率户用生物质炉具排放清单提供了数据基础，为贵州省和同类地区进一步精准防污提供了技术支撑，以及为我国大气科学研究和大气环境管理提供了理论依据。 |
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