目前我国面对的各类环境污染中，颗粒物污染是比较严重的污染类型之一。而来自于固体物料在研磨、粉碎或装卸过程中产生的粉尘污染则属于一种较为常见的颗粒污染物。粉尘可通过呼吸进入人体，进而危害人的呼吸系统，引起呼吸道疾病。对于我国沿海城市的粉尘污染物来说，其中最主要的来源因就是港口粉尘在大气环境中的扩散和迁移，而煤炭港口的粉尘排放往往会造成更严重的环境污染问题。从我国的能源结构和相关政策来看，在今后的一段时间内，我国对于能源的消耗仍会以煤炭为主。因此我国煤炭港口的货运量仍会处于逐年上升趋势，煤炭装卸和储存过程中产生的粉尘污染对环境的影响也会逐渐加大。为了更好的评价和治理港口煤炭粉尘的污染，保护港口及周边的大气环境，加强对于煤炭港口粉尘排放问题的测算有很大的理论和实践意义。
一、煤炭港口粉尘排放的影响因素
（一）气象条件对粉尘排放的影响
气象条件对粉尘排放的影响首先表现在风速与风向上。其中风速体现了污染物在大气中的传播速率。而风向则体现了污染物的传播方向。一般来说风速越小污染物的扩散速率越低，风速完全为静风时由于没有混流混合，空气污染较低。当风速为1m/s时，空气污染最严重。而当风速上升至2-6m/s时，污染会随着风速的增大而减小。当风速大于或等于8m/s时，可能会引起扬尘，造成沙尘暴，引起更严重的污染。其次温度也是一个重要的气象参数。但是单独的温度与粉尘污染浓度之间的关联性并不强，只有当出现出持续高温时，更有利于粉尘的扩散，这是由于持续高温期间活跃的光化学反应对粉尘的产生起到重要作用。然后大气稳定度对粉尘的扩散也有一定的影响，通常是大气环境越稳定，大气湍流越弱，稀释扩散能力越小。反之大气越不稳定，大气湍流就越强，粉尘稀释扩散能力越好。特别是当大气处于稳定状态时通常为逆温状态，气温随高度的升高而增高，空气密度上轻下中而不利空气交换,相关粉尘的污染也更严重。
（二）粉尘自身性对粉尘排放的影响
粉尘排放除了受气象条件的影响外，粉尘自身的特性对其排放的影响也很大。其中粉尘的粒径对粉尘排放起决定作用，相关分析调查显示，在煤炭粉尘可起尘部分中粒径小于250微米的约占2%，粒径小于100微米的约占1.5%，而粒径小于10微米的约占0.5%。可见粒径小于250微米的煤炭粉尘时影响煤炭港口及其周围空气质量的因素，当煤炭粉尘的粒径大于250微米时，由于粉尘颗粒在湍流和重力的作用下，其传播距离相对较短，一般为几米到几十米，这种传播距离不会对周边环境造成污染，因此可以不作为煤炭粉尘排放量进行考量。影响粉尘排放的另一个重要因素是粉尘表面的含水量，一般粉尘表面的含水量越大，其能够进行传播的距离越小，浓度也就越小。当含水量增大到百分之二十时，粉尘的浓度随含水量的增加速度减慢的程度开始降低。而当粉尘含水量达到百分之四十时，煤炭粉尘的浓度可以控制在2mg/m3。因此若能将粉尘的含水量控制在百分之四十以上时，则粉尘的排放量将进一步地减少。另外粉尘的氧化程度也影响着煤炭粉尘的排放。一般优质煤种会呈现较强的疏水性，而煤化程度低的劣质煤则较容易被水浸润。这就是随着氧化程度的提高，含碳量逐渐增加，含氧量逐渐减少。对于不同种类的煤碳，在同样的外部环境下，其产生的煤炭粉尘的排放量会随其含氧量的增加而降低。在经常使用的煤种中，褐煤的粉尘排放量最大，烟煤其次，而原煤的粉尘排放量比氧化后的煤种要小。煤炭粉尘氧化后的机械强度会降低，因此粉尘的粒径也会随着氧化程度的加大会逐渐变小，使得粉尘排放量加大。对于煤炭港口来说，煤的贮存期越长，氧化程度就会越深，亲水力也越强，粉尘的排放量也就越大。
二、煤炭港口粉尘排放的机理
（一）煤炭粉尘的受力分析
更具煤炭港口的一般情况，环境风速一般大于1m/s。当风速超过1m/s时，空气的流动状态转变为湍流状态。因此对于港口码头来说，其粉尘排放一般由外界的空气流动所引起，所以其可视为空气湍流对尘粒的输送。在空气湍流的状态下，单颗煤炭粉尘受力主要为拖曳力、升力、阻力力以及粉尘颗粒的自身重力。其中拖曳力主要由摩擦力和形状阻力两部分组成。其中摩擦力是由空气的气流与我煤炭粉尘表面的摩擦而产生。粉尘颗粒在于空气气流接触的过程中，只有其中部分的表面积与气流接触，所受力也并不完全通过颗粒的重心，因此其所受摩擦力的方向也与气流的方向并不完全吻合。而形状阻力的产生是由于作用于尘粒上的空气压力与粉尘颗粒接触后发生流线分离，因此在煤炭粉尘的背风一侧产生空气涡流，这就会使粉尘颗粒的前后产生压力差，从而所造成的形状阻力。上升力则源自于粉尘颗粒的旋转和气流速度之间的切变。冲击力包括粉尘颗粒间的静电力、毛细管力和范德华力等等。冲击力和粉尘颗粒的重力都是阻碍粉尘颗粒发生运动的力，只有当拖曳力与上升力之和大于冲击力和粉尘颗粒重力之和时，才会发生粉尘排放的现象。
（二）煤炭粉尘的排放过程
煤炭粉尘在风力的作用下，当风速达到其临界风速时，煤炭堆料上个别位置较为突出的煤炭粉尘会受到空气湍流的影响发生振动或前后摇摆，但此时的煤炭颗粒并会离开其固有位置。而当风速持续增大时，一旦超越临界风速之后，煤炭颗粒的振动也会变强，当拖曳力和升力增大到可以使煤炭颗粒克服自身重力的影响时，其产生的力矩会导致一些处于不稳定状态的煤炭颗粒首先沿着堆料表面发生滚动或滑动。而堆料群中其他小粒子由于其在湍流状态下具有较好的跟随性，从而也呈现处飘浮状态，此时由于空气的带动，煤炭颗粒会随着气流一起发生运动。由于煤炭颗粒几何形状及其所处位置的随机性，其所受力也呈现出一定的不可预见性。在其随空气移动过程中，粒径较大煤炭尘颗粒，其对应的惯性较大，在获得初始的动能后，并不会跟随空气一起运动，而是沿着自身固有的运动轨迹，在空中进行一段时间的平移运动。当这部分颗粒遇到凸起的粉尘颗粒或与其他粉尘颗粒发生碰撞时，会继续获得一定的冲力。获得冲力的粉尘颗粒就会立即改变其固有的运动方式，从横向的水平运动转变为纵向的垂直运动，并随空气移动一定距离后慢慢的降落下来。
通过对粉尘颗粒进行分析可以发现，堆放在港口的静止煤炭堆料必须在一定风速作用下下才能开始运动。当风速增大到某一个临界值，煤炭堆料表面的颗粒从气流中获得足够的水平动量，才能脱离静止状态，这个使颗粒开始运动的临界风速称为粉尘颗粒的起尘速率。对于尘粒的起尘速率一般有流体起动值和冲击起动值两种概念。其中流体起动值，是指气流中完全没有其它尘粒，煤炭堆面的尘粒起动完全由于风对尘粒的直接作用时的临界风速来决定。若气流中含有其他粉尘颗粒，这些粉尘颗粒撞击堆面也可能引起堆面尘粒的蠕移或起跳，在这种情况下，堆面尘粒的起动主要是气流中原有尘粒的冲击作用所致，这时的临界风速称为冲击起动值。由于运动粉尘颗粒对堆面的冲击作用能促使堆面粉尘颗粒排列松动，并使部分堆面粉尘颗粒受击溅起，所以冲击作用总是使粉尘颗粒更容易起动，所以冲击起动值要小于流体起动值。但是实际上对于粉尘颗粒起尘速率的计算，到目前还没有准确的计算公式可供参考，大都是通过环境风洞实验来研究其规律。
三、煤炭港口粉尘排放量的测算方法
由于煤炭粉尘的排放既有自然因素，也有人为因素于，涉及可变因素很多，因此排放量的计算也是一项十分复杂的工作。为使排放量的计算更为准确，并符合实际情况，可以将排放的煤炭粉尘分为作业性粉尘和非作业性粉尘两部分来计算，作业性粉尘为作业期间所排出的粉尘，而非作业性粉尘为在储存过程中，受自然风力所排出的粉尘量，两部分之和即为总排放量。其中非作业性粉尘可以根据相关风动试验计算出的经验公式来计算，具体的公式如下：
其中：Qp为物料堆起尘量，K为经验系数，与物料含水量有关，一般取值为0.96，u为物料场平均风速，u0为料尘的启动速度，一般取3，W为料尘表面含水率，p为物料场年堆煤量。
而对于作业性粉尘的计算来说，由于其人为影响因素较多，难以确定统一的计算公式。因此通常可以将装卸过程中粉尘的排放量与作业道路处的粉尘排放量分开进行计算。装卸过程中的粉尘的排放量与装卸高度、含水量、风速、装卸方式等有关，一般的排放量的经验公式如下：
其中：Q为卸车起尘量，u为卸车平均风速，H为卸车的落差高度。
对于作业道路处的粉尘排放量与运输工具的速度、重量以及道路的表面粉尘量有关，再具体的计算中可采用以下经验公式进行计算：
其中：Qi为单辆运输工具所产生的粉尘排放量，v为运输工具的速度，m为运输工具的重量，p为道路表面的粉尘量。其中在采取洒水措施后，p的取值一般可选择为0.2。
四、结语
目前我国部分的港口码头对于煤炭的装卸和储存仍以露天式的粗放型管理为主，国家对于煤炭港口粉尘的排放也缺乏权威科学的标准。这就会导致相关部门对于煤炭港口粉尘污染的监管达不到应有的效果。目前为了降低粉尘污染而普遍采用的防风抑尘网措施，其投资耗费相当大，对其进行优化改进，也缺乏相应的技术支持。而采用洒水的方式降低粉尘污染在冬季也有一定的局限性。为了解决这些问题，就必须通过制定严格的粉尘排放标准、操作规范和设计技术规程来解决，而这些工作都需要通过加强煤炭港口粉尘排放问题的测算工作来实现。因此相关研究者必须通过现场调查与实地检测相结合的方式，对煤炭的装卸、堆存和运输情况进行分析，采用科学的模型对不同条件下煤炭粉尘的起尘量及颗粒物的扩散规律进行拟合。采取适当的措施有效地控制煤炭粉尘的排放，为各级环保部门的制定相关政策提供理论依据。
参考文献：
[1]汪大春.煤炭港口粉尘排放问题的测算[J].水运工程,2021(07):60-64+71.
[2]马君.煤炭港口煤粉尘控制技术[J].水运工程,2019(04):56-60+66.
[3]郭仲先,冯海燕.港口除尘抑尘系统设计几个应注意事项的探讨[J].港工技术,2018,55(S1):73-76.
[4]林宇,杨莹,李美玲,顾闻,姚海博.港口煤炭作业细颗粒物(PM_(2.5))排放特征研究[J].水道港口,2015,36(06):578-582.