遂寧市2013年大氣污染特征及成因

唐紅軍，張 凱，楊永安，許肖云，王 潔，魏海川

遂寧市環境監測中心站，四川 遂寧 629000

中國社會經濟的快速發展，在帶給廣大人民物質利益和精神享受的同時，由于大量使用煤、石油及天然氣等能源，也給大氣環境造成了不同程度的污染。中國經濟比較發達的地區(如長江三角洲、珠江三角洲及環渤海區域等)是區域性污染比較嚴重的地區，已成為中國開展大氣污染防治和科學研究的重點區域［1-3］。研究表明當大氣中的SO2、NOx、PM10及揮發性有機物等物質的濃度達到一定水平時，就會對人的身心健康、交通安全、區域氣候、農作物產量、文物景觀等造成一定的影響和危害［4-9］。因此及時了解大氣環境質量，科學分析大氣污染原因，摸清大氣污染變化趨勢并采取合理有效的防控措施，在當今社會顯得愈加重要和緊迫。

遂寧地處成渝經濟區腹地，四川盆地中部，涪江中游，是四川省重要的次級綜合交通樞紐，與成都、重慶呈等距三角，主要產業為電子、輕紡、石油、化工、化肥、食品、水泥等。隨著經濟的快速發展和城鎮化進程的推進，能源消耗量、機動車尾氣和工業廢氣的排放量等也在快速增加。覃欽晏等［10］對“十一五”遂寧市城區大氣主要污染物污染水平及變化規律進行了研究;龍帥等［11-12］分析了遂寧市2012年SO2和NO2的時空分布特征。2013年受霧霾天氣和北方沙塵的影響，全國幾百個城市經歷了嚴重的空氣污染危機［13］，多數城市的大氣污染程度發生了較大變化。關于遂寧市2013年環境空氣質量現狀和變化趨勢的研究鮮有報道，筆者詳細考察了遂寧市2013年大氣污染特征、變化趨勢、污染物來源及產生原因，旨在全面了解遂寧市大氣污染狀況、變化原因，為針對性地提出改進措施、扎實開展大氣污染防治工作提供參考和科學依據。

1 實驗部分

遂寧市現有石溪浩、市行政中心、監測站、美寧食品公司4個環境空氣質量監測點位，前2個監測點位采用XH2000B監測系統，后2個監測點位采用EC9800(澳大利亞)監測系統，這2套系統對顆粒物的在線監測均采用Beta射線吸收法。評價環境空氣質量時采用市行政中心、監測站、美寧食品公司3個監測點位監測結果的算術平均值，石溪浩監測點作為清潔對照點，不參與計算。連續24 h采樣監測，每小時記錄1組數據，并記錄氣溫、氣壓、風向、風速、濕度等氣象參數。利用每天采樣監測18 h以上的監測數據計算日均值，每月監測21 d以上的日均值計算月均值，每年12個月的月均值計算年均值。

采用空氣污染指數(API)作為評價環境空氣污染指數評價標準，當API≤50時，環境空氣質量達到一級標準(優);當50＜API≤100時，環境空氣質量達到二級標準(良);當100＜API≤200時，為三級標準(輕度污染);當200＜API≤300時，為四級標準(中度污染);當API＞300時，為五級標準(重度污染)。為了更好地表征環境空氣質量，反映當前復合型大氣污染形勢，中國發布了新的環境空氣質量標準(GB 3095—2012)，采用空氣質量指數(AQI)表征空氣質量狀況［14］。

2 結果與討論

2.1 環境空氣質量特征

因儀器故障和調試，2013年遂寧市空氣質量有效監測天數為360 d，優良天數共計317 d，未達標天數43 d，空氣質量優良天數所占比例為88.1%。其中，SO2、NO2和PM10的年均質量濃度分別為 31、30、94 μg/m3，均達到環境空氣質量二級標準要求(老標準)，空氣中首要污染物是PM10，與中國大多城市環境空氣中的首要污染物一致［15］。若按照環境空氣質量新標準(GB 3095—2012)評價，PM10年均濃度劣于空氣質量二級標準，超標0.34倍(圖1)。

圖1 遂寧市2013年空氣中SO2、NO2和PM10變化趨勢

為了進一步研究2013年空氣質量的月際變化趨勢，對該年度每個月的空氣質量優良天數所占比例進行統計分析，如圖2所示。

圖2 遂寧市2013年空氣質量優良天數變化趨勢

從圖2可知，2013年4—9月空氣質量優良天數所占比例均為100%，最低月份為1月，超標天數多達18 d，達標率僅為41.9%;其次是3月，有20 d的空氣質量達到二級標準，達標率為64.4%。數據表明，遂寧市夏季和秋季的空氣質量顯著優于春季和冬季，春季和冬季的平均空氣質量達標率僅有77.1%，而夏季和秋季的平均達標率為100%。出現這種現象的原因可能有二:一是受2013年1月全國霧霾天氣和3月北方沙塵南下影響，遂寧市大氣中顆粒物濃度持續偏高，這2個月的PM10質量濃度均值分別高達147、151 μg/m3［16-18］;二是受該地區季節性降水不均所致，該地區夏季和秋季屬于多雨時節(圖3)，該時段的降水量占全年降水量的92.95%，已有研究表明充沛的降水使大氣中的污染物得以很好地稀釋和消除［19-20］。

圖3 遂寧市2013年降水量變化趨勢圖

為了進一步揭示2013年1月空氣質量達標率明顯下降的原因，分析了遂寧市沒有受全國大范圍重污染天氣影響的2012年1月大氣污染狀況，并與2013年1月進行對比。結果發現，2012年1月PM10的平均質量濃度為88 μg/m3，沒有出現超標現象，說明遂寧市大氣中顆粒物的本底值較低，環境容量較大;而2013年1月PM10的平均質量濃度為145 μg/m3，超標率高達58.1%。為了更詳細地考察外源性污染物輸入、內源性污染以及年際間氣象條件變化等因素對2013年1月空氣質量顯著下降的具體影響，統計分析了遂寧及周邊地區(成都、瀘州、德陽、綿陽、內江、南充、眉山和資陽)共9個城市2013年1月PM10質量濃度的日平均值，并對這9個城市PM10質量濃度日均值與遂寧市同期PM10日均值進行了對比，如圖4所示。

圖4 2013年遂寧及周邊9個城市PM10質量濃度的日均值與遂寧市日均值比較圖

若將9個城市的日均值作為本底值，遂寧市日均值高出本底值的部分認為是內源性污染的貢獻。2013年1月遂寧市PM10質量濃度日均值大于9個城市同期的日均值共有14 d，內源性污染對月均值的貢獻量為6.48 μg/m3，而2013年1月PM10質量濃度月均值比2012年1月高57 μg/m3，內源性污染對2013年1月PM10增值的貢獻率為11.4%。由于外源性污染物的影響具有區域性和時間性的特點，若同一天有3個及以上城市PM10質量濃度日均值都超標時，PM10的增加部分認為是外源性污染物輸入導致的結果。統計數據顯示，3個及以上城市PM10質量濃度日均值都超標的天數共有19 d，其濃度均值為173 μg/m3，其余12 d濃度均值為101 μg/m3，外源性污染物輸入對月均值的貢獻量為44 μg/m3，對2013年1月PM10增值的貢獻率為77.2%。在沒有火山爆發等地質災害影響的情況下，導致2013年1月空氣質量下降的其他因素歸結于年際氣象條件變化，該因素對2013年1月 PM10增值的貢獻率為11.4%。為了合理地解釋此貢獻率，統計分析了2012年1月和2013年1月的氣象數據。結果發現，2012年1月的降水總量為325 mm，降水頻次為13;而2013年同期降水總量為87 mm，降水頻次為4，其他因素(如氣溫、氣壓、風速以及濕度)變化均不大，說明2013年1月降水量不足和降水頻次減少可能是導致氣象條件變化的主要原因。以上分析說明了2013年1月全國大范圍重污染天氣是造成該月份遂寧市空氣質量達標率顯著下降的主要原因。

2.2 空氣中顆粒物組成和來源分析

圖5為2013年遂寧市大氣中PM2.5占PM10的比例。

圖5 2013年遂寧市大氣中PM2.5占PM10比例

由圖5可知，2013年1—12月，遂寧市大氣中PM2.5占PM10比例維持在45.3% ～87.2%范圍內，年平均值為60.0%，這表明顆粒物污染來源主要是一次污染和化學二次污染，即燃煤、機動車排放、工業排放以及城市揚塵。3月和11月PM2.5占 PM10的比例分別下降到45.3%和50.0%，表明大氣污染可能主要來自于機械污染(如揚塵和沙塵暴)，與這2個月全省受北方沙塵污染的情況一致。

統計分析發現，空氣中顆粒物主要來源有［21-22］:一是燃煤，據統計2013年遂寧工業燃煤消耗47萬噸，工業廢氣排放量達91.4億立方米，較2009年增加了97.28%;二是機動車尾氣排放，2013年全市機動車保有量為103 221輛，較2009年增加了92.2%;三是工業粉塵，工業廢氣中煙(粉)塵共計 2 291 t，較 2009年增加了66.98%;四是快速城鎮化過程中產生的揚塵。

上述分析發現，2013年較2009年各類廢氣和工業粉塵排放量有所增加，但是遂寧市以創建國家環境保護模范城市為契機，采取了優化產業結構和調整布局、加大工業污染源和機動車尾氣治理力度、嚴格控制城市揚塵污染以及大力推廣清潔能源等措施，使各類污染物濃度變化不大，加之遂寧市大氣的環境容量較大，使得環境空氣質量達標率下降不多。2013年空氣質量達標率顯著下降主要是受1月全國霧霾和3月北方沙塵的影響，若除去這2個月的超標數據，全年空氣質量達標率為97.4%，與沒有受霧霾和沙塵影響的2012年基本持平。這表明全國大范圍的霧霾和沙塵天氣是導致2013年遂寧市空氣質量達標率下降的主要原因，而各類污染物排放量增加對空氣質量影響較小。

圖6為遂寧市2013年大氣中PM10和PM2.5達標率對比圖。

圖6 遂寧市2013年大氣中PM10和PM2.5達標率對比圖

由圖6可見，按照《環境空氣質量標準》(GB 3095—2012)要求將PM2.5納入空氣質量評價后，2013年遂寧市城區環境空氣達到優良的天數為217 d，優良天數比例為63.91%，較PM2.5參與評價前下降24.19%，PM2.5的年均質量濃度值為67 μg/m3，超過新標準0.91倍。由此可見，PM2.5監測數據納入評價后空氣質量達標率將顯著下降。

2.3 遂寧市周邊地區環境空氣質量情況

自2005年啟動創建國家環保模范城市以來，遂寧市委市政府把實施“藍天工程”作為環境提升計劃的重要抓手，不斷加大大氣污染防治工作力度，使得空氣質量逐漸改善。圖7顯示了2007—2013年遂寧市空氣質量達標率變化趨勢。

圖7 2007—2013年遂寧市空氣質量達標率變化趨勢

如圖7所示，環境空氣質量達標率由2007年的87.10%上升到2012年的98.07%，但2013年環境空氣質量達標率僅為88.1%。為了全面了解轄區內空氣質量情況、分析下降原因、找準問題所在、并針對性地提出行之有效的改進措施，考察了周邊地區的環境空氣質量，并與遂寧空氣質量進行了橫向比較(圖8)。

圖8 2012—2013年遂寧及周邊地區空氣質量優良天數對比圖

由圖8可見，遂寧及其周邊地區共9個城市2013年環境空氣質量均有不同程度的下降，下降幅度最大的是南充市，下降了19.3%;其次是內江市，下降了16.0%;成都市下降最小，為2.0%;遂寧市下降了10.4%，與周邊地區空氣質量平均下降幅度(10.24%)幾乎一致，說明遂寧市空氣污染具有一定的區域性特征。另外，與周邊地區相比，2013年遂寧空氣質量達標率較周邊地區的平均達標率(82.2%)高出5.9個百分點，表明遂寧空氣質量處于該區域的前列。

詳細考察了2013年遂寧及其周邊地區空氣中SO2、NO2和PM103種污染因子的變化趨勢，如圖9所示。

圖9 2013年遂寧及周邊地區大氣中SO2、NO2和PM10變化趨勢圖

由圖9可見，這9個城市空氣中SO2、NO2和PM10的平均質量濃度分別為 36、42、98 μg/m3，其年均濃度值達到環境空氣質量二級標準要求，空氣中首要污染物均是 PM10，但 SO2、NO2和 PM10的平均質量濃度分別比遂寧市高出16.13%、40.00%和4.26%，說明遂寧空氣質量優于周邊的平均水平，與研究結論相一致。另外還考察了周邊8個城市PM10的月際變化趨勢(圖10)，由圖10可知，周邊地區的PM10的變化趨勢與遂寧市變化趨勢幾乎一致，即冬季和春季濃度高，夏季和秋季濃度低，再次印證了遂寧市空氣污染具備一定的區域性特點。

圖10 2013年遂寧及周邊地區大氣中PM10變化趨勢圖

通過圖10還發現，遂寧及周邊地區PM10最大質量濃度幾乎均出現在3月，為了更加詳細地考察2012年1—4月和2013年1—4月遂寧及周邊地區空氣質量變化情況，統計并分析了相關時段9個城市的空氣質量達標情況，如圖11所示。

圖11 2012年1—4月與2013年1—4月遂寧及周邊空氣質量達標率對比圖

由圖11可知，這9個城市2013年1—4月的空氣質量達標率較2012年同期均有不同程度的下降，下降幅度最大的是成都，達43.1%;其次是內江，下降了33.2%;綿陽的空氣質量達標率下降幅度最小，有8.3%;遂寧空氣質量達標率下降了23.3%，基本與平均下降幅度(22.2%)保持一致。以遂寧市為例，2012年1—4月沒有受霧霾和沙塵天氣影響，PM10的平均質量濃度為97 μg/m3，有3 d空氣質量超標;而受1月全國大范圍霧霾和3月北方沙塵南下的共同影響，2013年1—4月PM10的平均質量濃度為122 μg/m3，受影響的天氣共有30 d，如果除去2013年1、3月的受影響數據，1—4 月 PM10的平均濃度為 92 μg/m3，僅有1 d空氣質量超標。以上分析表明，2013年1—4月受全國性霧霾和北方沙塵的影響，遂寧及周邊地區的空氣質量都出現了較大幅度的下降。

2.4 空氣污染的成因分析

綜上，遂寧市2013年環境空氣質量明顯優于周邊地區，但由于受氣象條件、地理因素、區域性污染以及外源性污染物輸入性等因素的影響，遂寧空氣質量也不可避免地出現下降，究其原因:一是全國性不利的污染氣象條件。2012年遂寧市出現3次區域性污染天氣過程，多達7 d;而2013年出現了12次，多達29 d，導致PM10年均質量濃度同比增加6.1%。特別是1月受全國性霧霾的影響，PM10的月平均質量濃度為 145 μg/m3，空氣質量達標率為41.9%;但2012年同期PM10的月平均質量濃度為88 μg/m3，空氣質量達標率為100%;二是北方沙塵的輸入［23-25］。2012年僅有1次北方沙塵輸入，而2013年共有5次影響明顯的北方沙塵輸入，導致PM10年均質量濃度同比增加了5%。特別是3月受北方沙塵南下影響，PM10的月平均質量濃度為150 μg/m3，空氣質量達標率為64.5%，而2012年同期PM10的月平均質量濃度為99 μg/m3，空氣質量達標率為100%。以上2個方面是造成2013年遂寧市環境空氣質量下降的主要原因;三是快速的城鎮化和工業化。2013年全市GDP同比增加了11.1%，城鎮化率同比提高了43.1%，房地產開發投資同比增加了12.0%，汽車保有量同比增加了5.3%。涪江下穿隧道施工和觀音湖放水等因素對環境空氣質量也有一定影響。為了進一步闡述下穿隧道等施工場地對大氣的污染程度，監測了幾個不同施工場地PM10的質量濃度，結果顯示施工場界PM10的平均質量濃度是同期全市均值的3.92倍。這說明城市揚塵是影響環境空氣質量的重要因素;四是不利的自然氣象條件。遂寧處于川中丘陵地區，氣壓低、靜風或微風等現象發生頻率較高，逆溫現象較多，穩定的大氣層結構，不利于污染物的擴撒，表現出較為明顯的冬春季節性污染特征［26］;五是遂寧獨特的地理位置。遂寧地處中國經濟增長第四極成渝經濟圈中心位置，距成都和重慶2個大城市都較近(均不足150 km)，且其周邊城市工業相對集中，顆粒物的輸入也會導致遂寧空氣中顆粒物濃度升高。以上因素共同導致了遂寧市2013年空氣質量較之前發生了顯著下降。

2.5 大氣污染防治對策與建議

2.5.1 創新大氣管理機制，提升聯防聯控管理能力

各級政府和相關職能部門是防治大氣顆粒物污染的責任主體，切實加強組織領導，建立防治大氣污染工作領導小組，明確工作任務和部門職責分工。推動城市群之間的統籌聯防工作，積極和成渝經濟區各相關城市協調，共建區域聯防聯控工作機制。強化部門聯合執法、區域執法及交叉執法等創新機制。此外，還要加大環境執法力度，定期開展重點行業、企業大氣污染專項檢查，組織查處重大大氣環境污染案件。

2.5.2 深化大氣污染源治理，實施多種污染物協同控制

加強全市工業煙粉塵治理，大力削減顆粒物排放;深化SO2污染治理，全面開展NOx控制，逐步推動燃煤工業鍋爐升級改造;開展重點行業治理，防治加油、加氣站以及石化公司等揮發性有機污染物污染;強化機動車污染防治，有效控制移動源排放;加強揚塵污染控制，深化面源污染管理;加強垃圾、秸稈焚燒環境監管，減少無組織氣體排放;鼓勵開發和使用清潔能源;大力宣傳環保相關知識，提高全市人民環保意識。

2.5.3 完善空氣質量監測網絡，準確掌握大氣污染狀況和變化趨勢

結合城市的發展和規劃，新建和升級改造空氣質量自動監測站，增加自動監測項目(如PM2.5、CO以及臭氧等)，建立一個布局合理、功能完善和技術先進的大氣自動監測網絡。目前全市有4個大氣自動監測站，但全部分布在城市建成區，監測網絡沒有覆蓋全市，對一些人口集中、經濟發達的區縣和鄉鎮還沒有設置監測點位，這不利于全面掌握全市大氣污染狀況和變化趨勢。

3 結論

1)通過科學分析遂寧市2013年的環境空氣監測數據可知，遂寧市2013年環境空氣質量達標率為88.1%，大氣中 SO2、NO2和 PM10的年均質量濃度分別為 31、30、94 μg/m3，空氣質量達到國家二級標準。夏季和秋季的空氣質量明顯優于冬季和春季，可能是由2013年1月全國霧霾天氣和3月北方沙塵南下以及季節性降水不均勻所致。從外源性污染物輸入、內源性污染和年際氣象條件變化3個方面分析了2013年1月空氣質量顯著下降的原因，其中外源性污染物輸入是主要原因。大氣中主要污染物是PM10，統計分析發現空氣中顆粒物主要來源于燃煤、機動車尾氣、工業粉塵和揚塵。

2)對比2007—2013年的大氣質量變化趨勢發現，2013年的空氣質量顯著劣于往年水平，較2012年下降了近10個百分點。與遂寧市周邊地區的大氣環境監測結果相比較發現，遂寧市空氣質量的變化趨勢與周邊地區一致，呈現出一定的區域性污染特征，但遂寧市的環境空氣質量明顯優于周邊地區的平均水平，SO2、NO2和PM10的年平均質量濃度分別比周邊地區低16.13%、40.00%和4.26%。

3)根據遂寧市2013年大氣污染特征和變化趨勢，從自然氣象條件、全國性污染狀況、北方沙塵輸入、獨特的地理位置、快速的城鎮化和工業化以及遂寧自身情況的變化等方面闡述了2013年空氣質量下降的可能原因，并指出全國性污染狀況和北方沙塵輸入是2個主要原因。

4)根據遂寧市大氣污染現狀和成因，結合遂寧市自身特點，提出了3條大氣污染防控對策和建議，為環境管理部門提供參考。

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