近年来，灰霾事件频繁发生，大气环境污染已成为困扰我国社会的突出问题。减少颗粒物排放是有效缓解灰霾天气、改善城市空气质量的主要途径之一。钢铁厂排放的烟粉尘作为大气环境颗粒物的排放源之一，已成为我国大气污染防治工作的重点对象。然而，目前对钢铁厂烟粉尘排放特性及在大气中的扩散规律的认识还远远不及环境可持续发展的要求。尽管国内外针对钢铁厂个别排放点开展了较深入的研究，但尚未系统全面地掌握烟粉尘从钢铁厂排出再到大气环境中扩散整个过程的特点及对环境的污染程度。鉴于此，本文采用现场采样检测、实验室分析及模拟研究相结合的手段，研究了钢铁厂烟粉尘排放特性及其在大气环境中的扩散迁移规律，具有重要的理论价值和现实意义。开展的主要研究工作及取得的主要结论如下:
　　(1)采用现场检测和实验室分析方法，系统全面地开展钢铁厂烟粉尘采样分析工作，研究了烟粉尘质量浓度、粒径分布及指纹特性(形貌特征及化学组成)。走访和问卷调研了近百家钢铁厂，选择其中的典型大型钢铁厂为研究对象，使用烟尘测试仪及PM10分级采样器，采集了正常工况下钢铁生产各工序的14个有组织和5个无组织重点排放点的总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物(PM10)样品。获得了各排放点的烟粉尘排放质量浓度水平。采用激光粒度分布仪探明了烟粉尘粒径分布(即分散度)特征。采用带能谱的扫描电镜(SEM-EDX)、X射线荧光光谱定量分析(XRF)、等离子体发射光谱(ICP-OES)等现代测试手段，研究了各排放点烟粉尘微观形貌特征，并定量分析了各排放点烟粉尘的29种元素组成特征。烟粉尘粒径范围为0.1～320μm，其中烧结工序各排放点的烟粉尘分散度高，粒径小于10μm的占30％～40％，高炉出铁场及炼钢工序各排放点烟粉尘粒径主要分布在40μm以下，粒径小于10μm的占85％～95％。烟粉尘形貌主要有球形颗粒、超细颗粒聚合体以及不规则块状或粉末状颗粒。
　　(2)核算了钢铁厂烟粉尘排放因子和排放量，分析了烟粉尘排放构成特点，获得了我国钢铁厂烟粉尘最新排放水平。钢铁厂烟粉尘排放因子是反映烟粉尘排放状况的最基本参数，对烟粉尘排放量的核算起着至关重要的作用。根据钢铁厂烟粉尘排放特征，结合采样分析结果，计算了我国典型钢铁厂的烟粉尘排放因子，分析了主要排放点对钢铁厂烟粉尘排放因子的贡献率;基于排放因子的计算结果，进一步核算了钢铁厂烟粉尘排放量，分析了烟粉尘排放量的构成情况。研究表明:各工序中烧结工序的排放因子最大，TSP、PM10和PM2.5排放因子分别为0.21kg/t烧结矿、0.12kg/t烧结矿和0.06kg/t烧结矿。吨钢TSP、PM10和PM2.5排放量分别为0.59kg/t钢、0.37kg/t钢和0.21kg/t钢。烟粉尘年排放量为4217t，PM10占总排放量的65.31％;烧结工序对TSP、PM10和PM2.5的年排放量贡献率最大，分别为50.82％、48.22％和45.63％。
　　(3)结合我国钢铁厂的现状及发展趋势，构建烟粉尘排放评价指标体系，并深入分析了评价指标的影响因素。指标体系包括有组织排放和无组织排放两类指标，有组织排放指标分为企业、工序、设备和排放点四个层面。建立了有组织和无组织排放源的烟粉尘排放数学关系，研究了资源能源消耗、烟粉尘粒度分布及除尘效率、产品产量及产业结构、生产设备规模、烟粉尘统计周期等主要影响因素。资源能源消耗量的大小(包括矿物资源能源及空气资源等)对烟粉尘的排放量有着决定性的影响。降低烟粉尘排放量，就必须减少源头上的矿物、能源和空气等天然资源的消耗量。TSP中PM10含量越大，分级除尘效率越低(ηPM2.5＜ηPM10＜ηTSP)的排放点烟粉尘排放量越大。提出了将环境指标(烟粉尘排放质量)作为淘汰落后产能的主要衡量标准之一的建议。
　　(4)采用模拟研究的方法，深入研究了烟粉尘在钢铁厂周围环境中的扩散迁移规律。基于AERMOD扩散模型，分别研究了有组织排放源在正常运行工况和源强变化及无组织排放源在无抑尘措施和有抑尘措施时的烟粉尘扩散规律，评估了不同统计期内烟粉尘对周边环境的影响，预测了TSP和PM10的质量浓度分布及沉降量。预测结果表明，烟粉尘排放源强和区域气象条件是影响其扩散迁移的两个关键因素。质量浓度分布与烟粉尘排放质量成正比。最恶劣气象条件是静风和小风条件(风速＜1.5m/s)及F级大气稳定度。烟粉尘扩散对大气环境影响最大的区域是以排放源为中心的主导下风向1km范围，最大落地质量浓度和沉降量都在此范围内。钢铁厂年均质量浓度达标，但日均值超标约5倍，进而提出了在制定烟粉尘排放指标时应考虑不同统计期内的烟粉尘排放限值的建议。钢铁厂烟粉尘年总沉降量为164.34t/(km2·a)，月平均沉降量为13.70t/(km2·30d)。