“十一五”期間大慶市空氣質量及變化趨勢分析*

姜曉慧，張思沖，周曉聰，邱 雪，陳 杰

(1.哈爾濱師范大學;2.哈爾濱市環境監測中心站)

0 引言

大氣污染是指由于人類活動或自然過程使得某些物質進入大氣中，呈現出足夠的濃度，達到了足夠的時間，并因此而危害了人體的舒適、健康和人們的福利，甚至危害了生態環境［1］.目前我國已形成京津冀、長三角、珠三角和成渝地區4個明顯的臭氧和灰霾復合型污染區［2－4］.隨著不斷加重的大氣污染，我國很多城市對空氣質量問題都十分關注，建立了完善科學的監測和預測系統.在國外，Baldasano等認為世界范圍內污染物濃度存在下降趨勢，其中SO2濃度持續下降，NO2濃度已接近WHO的標準.但是在較貧窮的國家和低收入水平的國家，空氣污染物的濃度仍然很高，而且隨著這些國家的進一步發展，污染也更加嚴重.目前亞洲的顆粒物污染比較嚴重，而臭氧在全部分析點均超標，已成為全球性問題［5］.

大慶市隸屬于黑龍江省，是一座以石油、石化、汽車為支柱產業的著名工業城市.隨著經濟的發展、人口的增加以及城市化進程的加快，空氣污染已成為近年來大慶市重要的環境問題之一.

石油資源是人類賴以生存和發展的重要物質基礎，被譽為國民經濟的“血液”［6］.大慶市是我國最大的石油生產基地和重要的石油化工基地，連續27年年產原油5000萬噸以上［7］.伴隨著石油的開采，石油化工企業的興起和私人轎車持有量的不斷增加，大慶市的空氣質量問題日益凸顯，受到了人們的廣泛關注.大慶市是典型的北方城市，冬季寒冷有雪，春秋季風多.冬季采暖以煤炭為主要能源，燃煤導致SO2和煙塵排放較高［8］，污染物的濃度達到最大值，春季有所減輕.目前大慶市的空氣污染總體特征是處于煤煙型污染特征，局部地區呈現煤煙型和氧化型的復合污染特征［9］.

1 研究區概況

1.1 自然概況

大慶市位于黑龍江省西部，松嫩平原中部，北緯 45°46'至 46°55'，東經 124°19'至 125°12'之間.市域面積22161 km2.大慶市地域平坦，平均海拔146 m.全市地處北溫帶大陸性季風氣候區，冬季寒冷有雪，春秋季風多.全年無霜期較短.雨熱同季，有利于農作物生長.大慶市油氣資源巨大，地熱資源豐富，濕地資源面積大，草原料遼闊，工業用地充足.

1.社會概況

據大慶市2011年統計年鑒統計:2010年，大慶市總人口數290萬，年底實現地區生產總值2900.1億元，第一、二、三產業同比增長均達到10%以上.地方財政稅收達到175.5億元.全市人民生活水平有顯著提高，城鎮居民人均可支配收入20015.6元，城鎮恩格爾系數為32.6%;農民純收入8045元，農村恩格爾系數為38.3%［10］.

“十一五”期間農業生產穩步發展，林牧漁業逐年增產.大慶市是典型的石油資源型城市，工業經濟是城市經濟的支柱，占全市經濟總量的80%以上［11］.同時，地方工業和高新技術產業也在快速發展.旅游業發展迅速，截止到2010年底，接待游客 743.5 萬人次，同比增長 6.2%［10］.

2 大慶市“十一五”期間空氣質量狀況

2.1 “十一五”期間大慶市各年空氣質量達標情況

大慶市全市建立了5個環境空氣質量監測點位［12］，監測的主要污染物有 SO2、可吸入顆粒物(PM10)、NO2和降塵.

空氣污染指數(API)是反映大氣環境質量水平的重要指標［13］.空氣污染指數是評價空氣質量的一種數值模型，最早是由美國環保署于20世紀70年代研究制定的一種反映每日空氣質量的報告方法，當時稱為污染標準指數(PSI).因其能夠向公眾提供及時、準確、易于理解的城市地區空氣質量狀況，并可用來進行環境現狀評價、回顧性評價和趨勢評價，因此在國內外被普遍應用［14］.“十一五”期間，大慶市城市環境空氣污染指數的平均值為51.8，空氣質量達標平均天數為358.2 d，達標率約為98%.各年的空氣質量達標天數如圖1.

圖1 “十一五”期間大慶市各年空氣質量達村天數

2.2 “十一五”期間大慶市空氣質量評價

2.2.1 評價標準

空氣質量評價標準是采用《環境空氣質量標準》(GB3095–1996)二級標準(表 1)［15］，空氣質量評價方法采用單因子評價法，空氣質量時報采用API評價.

表1 《環境空氣質量標準》中某些污染物的限值 mg/m3

2.2.2 主要污染物達標情況

(1)SO2達標情況

SO2的主要來源是煤和石油在燃燒過程中存在著有機硫和無機硫的化學反應.在全國范圍來看，工業煙塵和SO2排放量約占全國煙塵和SO2總排放量的85%.“十一五”期間大慶市SO2的檢測值達到國家一級標準，五年的平均值是0.122 mg/m3，十一五期間大慶市SO2的日均值變化圖如圖2.

圖2 “十一五”期間大慶市SO2日均變化圖

(2)可吸入顆粒物(PM10)達標情況

可吸入顆粒物(PM10)是指懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑小于等于10 μm，通過呼吸系統可以進入人體的顆粒［16］.“十一五”期間大慶市PM10的日平均值和年平均值都有明顯的變化，均達到國家二級標準，其中年平均值由2006年的 0.062 mg/m3降低到 2010年的0.018 mg/m3，PM10的日平均值變化如圖3.

圖3 “十一五”期間大慶市PM10日均變化圖

(3)NO2達標情況

NO2的主要來源是石化燃料的燃燒(即汽車尾氣).“十一五”期間大慶市NO2的年平均值呈下降趨勢，尤其是2006、2009兩年尤為明顯，但2010年的年平均值達到“十一五”期間的最大值(如圖4)，日平均值變化不大，基本保持在0.003～0.065 mg/m3，達到國家一級標準.

圖4 “十一五”期間大慶市NO2年均變化趨勢圖

(4)降塵達標情況

降塵是指直徑大于10 μm，在重力作用下可降落的顆粒狀物質［17］.多產生于固體破碎、燃燒殘余物的結塊及研磨粉碎的細小碎屑物質，自然界中刮風和沙塵暴也可能產生降塵.“十一五”期間，從大慶市降塵年平均檢測值有所下降，從2006年的最高值30.33 t/m2·月減少到2010年的11.40 t/km2·月.達到黑龍江省推薦標準.其月變化值如表2所示.

表2“十一五”期間大慶市降塵月變化表t/km2·月

3 “十一五”期間大慶市空氣質量變化趨勢

3.1 研究方法

利用spearman秩相關系數法，根據“十一五”期間空氣質量監測數據，對大慶市空氣主要污染物進行秩相關分析，其數學公式如下:

rs— 秩相關系數;

di—變量Xi和變量Yi差值;

N—時間周期;

Xi—周期1到周期N按濃度值從小到大排列的序號;

Yi—按時間排列的序號.

將秩相關系數rs的絕對值與秩相關臨界Wp進行比較，若絕對值大于Wp則表明變化顯著，如是負值，則表明為下降趨勢.當N=5時，Wp=0.90.

3.2 研究結論

“十一五”期間，大慶市空氣主要污染物總體呈下降趨勢，變化趨勢不顯著，分析結果如表3所示.

表3 “十一五”期間空氣主要污染物相關趨勢變化表

“十一五”期間大慶市空氣質量年際變化平穩.主要污染物的污染指數逐年緩慢下降，空氣質量有改善的趨勢.2010年主要污染物指數全部呈下降趨勢，主要污染物中降塵的改善尤為明顯.但是大慶市空氣污染質量問題仍繼續存在著，對未來的空氣污染防治工作應繼續開展.

4 大慶市空氣質量變化原因分析

4.1 城市布局和產業發展

大慶市已經成為東北地區僅次于沈陽、大連、哈爾濱、長春的第五大城市.大慶市石化產業雄厚，由于歷史原因和工業化的不斷發展，城市布局極不合理，工業區和居民區混雜，工業區與商業區、文化區混雜，且工業集中分布在城區，致使城區環境空氣污染較重，污染物不易擴散.

4.2 季節和氣象因素

城市空氣質量好壞與季節及氣象條件關系十分密切.季節因素主要是受采暖期的影響，北方冬季漫長，在冬季采暖期，燃煤量的急劇增加使SO2和煙塵的污染加重.

由于近幾年不斷出現沙塵暴、霧霾等惡劣天氣現象，氣象因素也成為影響空氣污染的一個重要因素.由于大風、揚塵和大霧逆溫等天氣的影響，空氣中的可吸入顆粒物濃度增大，空氣中PM 10含量增加，對人類的身體和生產生活都產生一定的影響.

4.3 汽車尾氣

在20世紀初，汽車進入我國，1994年，中國政府頒布了《汽車工業產業政策》，宣布轎車將置于優先發展的地位，并鼓勵私人購買轎車.大慶市的油氣資源豐富，大慶市民擁有的私人轎車數量也大幅增加.汽車尾氣中所含的主要物質是NO2，占空氣污染物中NO2總量的2/3.

5 結束語

“十一五”期間大慶市空氣質量達標天率較高，為98%.在“十一五”期間，大慶市API指數的平均值為51.8，空氣質量達標平均天數為358.2天，表明空氣污染與防治取得良好的效果.

在各種主要污染物中，降塵治理取得良好的效果，SO2、NO2的治理需要進一步加強.

應加強對PM2.5的監測和治理.以霧霾天氣為代表的復合型空氣污染越來越嚴重，對PM2.5的監測和治理要進一步加強，高度重視PM2.5對人體健康造成的危害和對生活帶來的各種影響.

6 討論

6.1 主要問題分析

通過對“十一五”期間，大慶市空氣質量變化趨勢分析，可以看到，“十一五”期間大慶市空氣質量狀況持續改善，API指數逐年降低，主要污染物排放量逐年減少.環境空氣的主要污染因子是可吸入顆粒物.

造成這些問題的主要原因:一是生產生活的廢氣排放量放量逐年增加.二是人口密度不斷加大.三是工廠的布局不合理.四是資源的利用不合理.五是人們的環保意識淡薄.

6.2 對策和建議

(1)政府加強管理，加強執法力度，提高違法成本.

(2)全面規劃合理布局，在處理工業污染防治時，要對點源、面源集中整治.

(3)區域集中供暖供熱，擴大集中供熱覆蓋面積.

(4)改變燃料結構，提高燃煤利用率，同時加大科技投入，尋找替代能源.

(5)提倡選擇公共交通出行，大力發展清潔能源，加大基礎設施建設，增加公共交通投入，如公交、地鐵等.

(6)提高市民環保意識，加大宣傳力度.

(7)加大綠化投入，增加綠化面積，積極植樹種草.

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