保定市區2013年環境空氣質量狀況及污染原因分析

陳海嬰,佟霽坤,姜 婧

（保定市環境保護監測站，河北 保定 071000）

保定市區2013年環境空氣質量狀況及污染原因分析

陳海嬰,佟霽坤,姜 婧

（保定市環境保護監測站，河北 保定 071000）

對保定市6個環境監測國控點2013年的SO2、NO2、PM10、PM2.5監測數據，按時間段進行了統計分析，結果表明：4種空氣污染物季節性污染特征明顯，月均濃度在采暖期比非采暖期有顯著增加；由于受到燃煤及不利氣象條件影響，SO2、NO2月濃度變化曲線呈現冬季高、夏季低的“U”字型分布，采暖期SO2濃度約為非采暖期的3倍。PM10、PM2.5濃度全年波動比較頻繁，較大濃度值出現在冬季采暖期。沙塵、揚塵天氣和秸稈焚燒對春秋季PM10、PM2.5濃度有貢獻。

環境空氣質量；濃度變化；原因分析

1 保定市區概況

保定市位于太行山北部東麓，冀中平原西部，北緯38°10′-40°00′，東經113°40′-116°20′之間，屬暖溫帶半干旱季風氣候區。一年中海陸熱量的差異引起氣流的變化，影響保定地區的四季氣候。春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季氣候涼爽，冬季寒冷少雪，四季分明。保定市市區年平均氣溫13.8℃，以六、七月份為最熱，1月份最冷；年平均降水量485.7毫米，主要集中在6、7、8月份，約占全年降水量的54.5～81.5％[3]。

2 市區環境質量狀況

2.1 監測點位設置

保定市區自2002年第一個環境空氣質量自動加測點位投入運行以來，至今共建成六個環境空氣自動監測子站。分別為監測站、膠片廠、接待中心、地表水廠、華電二校區和游泳館。監測指標包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、PM10、PM2.5六項污染因子。

2013年1月1日新的《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）正式實施后，保定市環境空氣質量監測子站的各項數據直接上傳至國家環境監測總站、省環境監測中心站和市環境監測站平臺，并在網站上對公眾實時發布。

2.2 市區環境空氣質量概況

根據中國環境監測總站發布的2013年1-12月《74個城市空氣質量狀況報告》，按照污染程度由重到輕排序，保定市在全國74個地市排名一直居前幾位。城市空氣質量狀況總體相對較差。

6.正確處理主體骨干工程與配套工程的關系。除規劃好電廠本身的總體布置外，應特別重視建廠的外部條件（煤、灰、水、運輸、出線環保、生活服務設施等）的規劃，使主體骨干工程與配套工程同步進行規劃和設計。

2013年保定市市區環境空氣污染物PM2.5年均濃度為135ug/m3,PM10年均濃度為220ug/m3，二氧化硫年均濃度為69ug/m3，二氧化氮年均濃度為56ug/m3[4]，分別超《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）年均值二級標準2.86倍、2.14倍、0.15倍和0.4倍。

3 空氣質量季節性變化規律

城市空氣污染變化特征是由污染源排放規律和氣象變化規律所決定的。保定市冬季最低氣溫在-10℃以下，在11月15日至次年3月15日期間為采暖期，大量使用燃煤取暖，因此，受不同時段的氣象條件及燃煤使用量影響，采暖期和非采暖期的空氣污染狀況存在較大差異。本文對保定市區六個環境空氣自動監測子站2013年的SO2、NO2、PM10、PM2.5的監測數據按時間段進行統計分析，對4項污染物在采暖期、非采暖期的季節性變化規律進行探討。

3.1 各項污染物季變化特征分析

保定市2013年SO2、NO2、PM10、PM2.5季均值變化見圖1。

從圖1可知，保定市空氣質量隨季節變化幅度較大，呈現明顯的季節性變化。SO2、NO2、PM10、PM2.5均為第一季度、第四季度污染較重，第二季度、第三季度污染較輕。SO2、NO2濃度出現這樣的變化主要是因為秋冬兩個季節降雨量偏少，采暖期燃煤量增大，加重了空氣污染；PM10、PM2.5濃度第一季度、第四季度偏高，主要是因為春季風沙揚塵天氣較多、市區周邊焚燒秸稈以及冬季燃煤影響。

圖1 保定市2013年SO2、NO2、PM10、PM2.5季均值變化

我市冬季取暖以燃煤為主，使用量大，產生大量的SO2、NO2、PM10、PM2.5等污染物。由于市區集中供熱率僅為30％（遠低于石家莊、唐山、邢臺80％以上的水平，也低于全省50％的平均水平）只能依靠大量分散燃煤鍋爐采暖，分散燃煤鍋爐污染治理水平低，污染物排放量大，成為我市冬季空氣污染的最主要因素。

全市第三季度空氣質量相對較好，各項污染物均為最低值，主要是夏季大氣對流發展強烈，易于污染物的擴散，且夏季多降雨過程，對污染物起到沖刷作用，而且夏季燃煤少，污染源少[5]。故幾種污染物濃度均以夏季最低。

3.2 各項污染物月變化特征分析

3.2.1 SO2月變化特征分析

2013年保定市市區主要污染物SO2的月變化特征，見圖2。

圖2 2013年SO2月均濃度值變化

由圖2可以看出，SO2月濃度變化呈現兩頭高中間低的“U”字型分布[6]，即2013年保定市區SO2的污染主要集中在冬季采暖期，采暖期月均濃度最高值出現在1月份，月均濃度最低值在3月份。采暖期SO2最大日均值達到412 ug/m3，超過《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）日均值二級標準1.75倍。在非采暖期，SO2濃度相對較低。根據SO2監測結果發現：采暖期（1、2、3、11、12月）SO2濃度大約為非采暖期的3倍。

造成這種現象的原因是我們屬北方內陸城市，冬季采暖期受燃煤影響污染嚴重，高峰值特別明顯，在非采暖期,由于當前市區居民普遍使用天然氣、電等清潔能源，污染小；其次，秋冬季氣候干燥少雨，逆溫天氣出現頻繁，保定市秋冬季夜間到早晨出現逆溫的頻率高達70％以上，冬季1月可達80％以上。逆溫就像蓋子一樣罩在城市的上空，阻擋了污染物的垂直擴散，使其沉積在近地面層，導致污染物濃度增高[7]。

3.2.2 NO2月變化特征分析

2013年保定市市區主要污染物NO2的月變化特征，見圖3。

圖3 2013年NO2月均濃度值變化

由圖3可以看出，NO2濃度變化趨勢與SO2濃度的月變化曲線有相似的規律，亦呈“U”字型，不同的是NO2濃度相對較小，變化趨勢相對較平緩。采暖期月均濃度最高值出現在1月份。NO2最大日均值達到176 ug/m3，超過《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）日均值二級標準1.2倍。月均濃度最低值在非采暖期的7月份。

造成這種差異的主要原因是采暖期污染物排放增加。NO2秋季增高，與郊區大量焚燒秸稈有關。此外，汽車尾氣的排放是城市空氣中NO2的重要來源。保定市區建成區面積較小而機動車保有量大,路窄車多，造成市區早晚高峰期較為擁堵，致使市區汽車尾氣污染較為嚴重。由于機動車輛的增加，機動車排放尾氣中的NO2在總的NO2污染物中所占的比例不斷增大，使NO2濃度季節變化差異有所減小[8]。

3.2.3 PM10月變化特征分析

2013年保定市市區主要污染物PM10的月變化特征，見圖4。

圖4 2013年PM10月均濃度值變化

由圖4可以看出， PM10月濃度變化基本呈“W”型分布，全年波動比較頻繁。2013年采暖期，保定市區的PM10月均濃度最高值出現在1月份，月均濃度最低值在3月份。采暖期PM10最大日均值達到695 ug/m3，超過《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）日均值二級標準3.63倍。根據PM10監測結果發現：PM10超標現象嚴重，全年有200多天的PM10日均值超過《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）日均值二級標準。非采暖期PM10的濃度略低于采暖期PM10的濃度。PM10的來源比較復雜，地面揚塵、煤炭燃燒、尾氣排放、工業排放等都可增加空氣中的PM10含量。采暖期PM10主要來自燃煤供熱鍋爐的燃燒，加上逆溫等不利于大氣擴散輸送的氣象條件，導致空氣中PM10

的濃度增加。而非采暖期則由于春秋兩季風力較大，刮風時容易將裸露的地面塵土和微塵卷起，多揚沙浮塵天氣，使顆粒物質量濃度值處于較高的污染水平[5]，從實際情況看，我市建筑施工工地、道路運輸和道路清掃等揚塵管理整體水平較低，城市周邊環境衛生、道路狀況較差，大風天氣時，使得道路揚塵等開放源成為PM10的重要來源；此外，機動車輛增加引起的道路顆粒物的增加對PM10的增加也有重要貢獻。

3.2.4 PM2.5月變化特征分析

2013年保定市市區主要污染物PM2.5的月變化特征，見圖5。

圖5 2013年PM2.5月均濃度值變化

由圖5可以看出，2013年采暖期，保定市區的PM2.5月均濃度最高值出現在1月份，月均濃度最低值在3月份。采暖期PM2.5最大日均值達到693ug/m3，超過《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）日均值二級標準9.24倍。非采暖期與采暖期月平均的最高值相差2倍左右。

在采暖期，除持續的機動車作為PM2.5排放源外，燃煤是一個重要的季節性排放源，導致PM2.5濃度的升高。在非采暖期，一般在每年6月中上旬的冬小麥收獲期和秋季農業收獲期，農民對秸稈進行焚燒，增加了PM2.5的濃度；除持續的機動車排放外，工業企業燃料燃燒和生產過程中排放的污染物也對PM2.5濃度有重要貢獻。此外，沙塵、揚塵天氣及直接排放到大氣環境的餐飲業油煙也對PM2.5月變化有影響。

4 結論

保定市市區SO2、NO2、PM10、PM2.5污染隨季節變化幅度較大，呈現明顯的季節性變化。均為第一季度、第四季度污染較重，第二季度、第三季度污染較輕。

保定市市區SO2、NO2、PM10、PM2.5月均濃度在采暖期比非采暖期有顯著增加。

由于受到燃煤及不利氣象條件影響， SO2、NO2月濃度變化曲線呈現冬季高、夏季低的“U”字型分布，采暖期SO2濃度約為非采暖期的3倍。

PM10、PM2.5濃度全年波動比較頻繁，污染物月均濃度變化趨勢明顯，較大濃度值出現在冬季采暖期。沙塵、揚塵天氣和秸稈焚燒對春秋季PM10、PM2.5濃度有貢獻。

[1]趙穎，李婷婷.連云港市空氣質量變化趨勢分析[J].中國環境監測，2014（01）：66-69.

[2]姚從容，陳魁.城市環境空氣質量變化規律及污染特征分析[J].干旱區資源與環境，2007（05）：50-52.

[3]保定市環境質量報告書（2006-2010年度）[M]，保定市環境保護局，2011（03）.

[4]保定市環境質量年報（2013年度簡本）[R]，保定市環境保護局，2014（02）.

[5]曹宇，姜志立等.榆林市城區環境空氣質量污染特征及原因分析[J].環境保護科學，2012（03）：9-13.

[6]吉東生，王躍思等.北京大氣中二氧化硫濃度變化特征[J].氣候與環境研究，2009（01）：5-9.

[7]大氣污染的氣象因素[N].保定日報，2013-12-12（02）.

[8]胡琳，曹紅利等.西安市環境質量變化特征及其氣象條件的關系[J].氣象與環境學報，2013（06）：150-153.

項目來源：保定市科學技術協會2014年春季自然科學課題（課題編號；KX2014C04）。

陳海嬰（1971—），女，高級工程師。