2005年～2014年哈密市空氣質量變化分析

阿迪里·牙克甫 段海靜

摘要：以哈密市2005年～2014年大氣污染因子監測數據為基礎，應用綜合污染指數法、綜合污染危害指數法評價該區域的大氣污染特征。結果表明：哈密市總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物濃度年均值均超過國家環境質量二級標準（GB3095-2012）；污染損害指數和大氣質量單項污染指數呈現逐年上升趨勢；二氧化硫、二氧化氮歷年均未超標。以2種評價方法的綜合污染指數顯示，哈密市整體大氣環境輕度污染，PM10是最主要的大氣污染因子。

關鍵詞：空氣質量；綜合污染指數；哈密市

基金項目：本論文獲得河南省教育廳項目，基于樹輪N、S積累序列的長時間尺度大氣環境質量反演研究（項目編號：13A170051）資助

中圖分類號： X51 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.08.038

隨著我國經濟飛速發展，工業化、城市化進程逐漸加快，由人類活動所產生的污染物釋放至環境中的數量急劇增加，由此引發了各種環境問題（大氣污染、水污染、土壤重金屬污染），其中大氣污染問題已經成為我國最突出的環境問題[1～2]。目前，我國有關環境空氣質量的研究多集中于北京、上海、廣州[1，3～5]、天津[6]、昆明[7]、蘭州[8]、烏魯木齊[9]等一線或省會城市，對西部地區二、三線城市空氣質量研究相對較少。哈密市位于亞歐大陸腹地，新疆維吾爾族自治區東部，歷史上曾是古絲綢之路重鎮，地理位置十分重要，氣候屬溫帶大陸型氣候，按照城市特定區域劃分原則，哈密地區特定區域主要在哈密市區內。近年來，哈密市經濟發展迅速，人均GDP由2005年的1.27萬元增加至2014年的6.52萬元，10年間增加了5.1倍，隨著經濟的發展，能源消耗量及污染物排放量也在逐年遞增，僅2013年，哈密市原煤消耗量達1608.89萬噸，2014年，廢水排放量為942.51萬噸，廢氣排放量為811.45億立方米，固廢排放量為3590.3萬噸。因此，本文以哈密市2005年～2014年的環境空氣質量數據為基礎，采用綜合污染指數法、綜合污染危害指數法分析哈密市近十年空氣質量變化，旨為改善哈密市環境質量現狀。

1 研究方法

1.1數據來源

哈密市空氣質量監測站根據城市規模分別設立了哈密地區行署大院五號辦公樓五樓站位和哈密師范學校旁麗園小區站位2個大氣常規監測站點。本研究所使用的數據是這兩個國控環境空氣質量自動監測子站10年（2005年～2014年）的總懸浮顆粒物（TSP）、可吸入顆粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NO2）等的年均值作為原始數據（表1），利用環境空氣質量（GB3095-2012）二級標準（表2）對大氣污染因子進行綜合評價分析。

1.2 評價方法

1.2.1 綜合污染指數

單項污染指數：■ 式1

綜合污染指數：■ 式2

式中，Pi為i項環境空氣污染物的分指數；Ci為i項環境空氣污染物濃度的年均值（mg·m-3）；Si為i項環境空氣污染物的環境質量標準限值（mg·m-3）；P為環境空氣綜合污染指數[9]。其評價標準[9]為Pi ≤1為未污染，1

1.2.2綜合污染危害指數公式

受m項污染物污染的大氣質量綜合污染危害指數I公式[10]為： ■ 式 3

■ 式 4

■ 式 5

式中，cj為j污染物在大氣中的濃度監測值；cj0為設定的j污染物的某一確定值，通常取j污染物的天然濃度本底值，其基準濃度為SO2為0.02本研究選取Wj為第j種污染物的歸一化相對權值，它由Ij所處的標準級別的相對重要性決定；Ij為第j種污染物的危害指數。其評價標準為：Ⅰ（清潔），0

2 結果

2.1 哈密市環境空氣質量分析

由表1和表2可知，2005年～2007年，TSP含量均高于我國空氣質量二級標準，含量最高值的年份出現在2006年，超標率為14.50%，單項污染指數均達到輕度污染，2008年以后，由于不再監測TSP含量，故本研究不進行討論。2005年～2014年，PM10均值為0.096 mg·m-3，最大年均值為0.141 mg·m-3，出現于2014年，最小值為0.067，出現在2005年。10年期間，除2005年沒有超標外，其他年份PM10含量均高于國家空氣質量二級標準；SO2均值為0.018 mg·m-3，最大年均值（0.027 mg·m-3）和最小年均值（0.005 mg·m-3）分別出現在2011年、2005年、2006年，10年間，SO2均在國家二級標準以內；NO2均值為0.028 mg·m-3，最大年均值為2006年的0.04 mg·m-3，最小值為2009年的0.015 mg·m-3，符合國家二級標準。

從圖1可知，PM10隨著時間的推移，其污染趨勢呈現逐年上升的趨勢，其超標率由2005年的0.00%增至2014年的101.43%，單項污染等級由2005年的未污染變為2014年的中度污染。SO2也隨著年份的增加，含量呈逐年增加趨勢，但增長幅度緩慢，始終符合國家二級標準，NO2變化趨勢略降而后增加，但整體變化趨勢較平穩，SO2和NO2始終在可控范圍之內，綜合污染指數始終在2.14～3.40波動，表明近年來實行的環境政策對大氣污染因子起到了很好的調控作用。

2.2空氣質量特征

表2 GB3095-2012環境空氣污染物年平均濃度限值（mg·m-3）

注：空氣污染物的基準濃度值cj0來源于李祚泳等，2000。

選擇表2中cj0作為污染物的天然濃度本底值，利用式3～式5可計算得到哈密市主要空氣污染損害指數的評價結果（圖2），從圖2可知，2005年～2014年，ISO2范圍介于0.27～0.36，平均值為0.32，INO2范圍介于0.33～0.51，平均值為0.41，其Ij均小于0.52，空氣質量屬于清潔，ITSP和IPM10變化范圍分別在0.73～0.82，0.60～1.46，平均值0.79和0.89，均高于污染損害指數的二級標準（5.2），空氣質量屬于中度污染。而2005年～2014年的I在0.51～0.88間波動，平均值為0.63，除2008年，空氣質量屬于清潔外，其他年份均屬于中度污染，但I整體呈現上升趨勢，I2014是I2004的1.52倍，年增長率達到3%，2005年～2014年，整體空氣質量等級均為Ⅱ級。

通以上分析可知，哈密市2005年～2014年的空氣污染危害指數和大氣環境綜合指數均表現出隨著時間推移指數逐漸上升的趨勢，大氣環境質量已出現輕度污染特征，其中，PM10是最主要的污染因子，需要引起當地環境部門的關注。

3 哈密市環境空氣質量影響因素分析

3.1實施城市揚塵綜合整治工程

空氣中的大氣顆粒物主要來自于建筑工地、渣土運輸、道路揚塵及各類堆場的有效監督管理。近年來，哈密市為控制大氣揚塵，采取了一些列調控措施，主要包括禁止在哈密市上風向新建、擴建排放大氣污染物的工業項目；規劃城市垃圾排放點，嚴禁城市周邊亂倒垃圾。推行道路機械化清掃等低塵作業方式等；同時加快城市及周邊綠化和防風固沙林建設。

3.2 能源結構的變化與清潔生產的發展

SO2主要來源于燃煤。哈密地區2005年原煤消耗量為354.66萬噸，2013年為1608.89萬噸，10年增加了4.54倍。2005年哈密地區萬元GDP平均能耗為2.23噸標煤，至2013年哈密地區萬元GDP能耗為3.44噸標煤，10年間增幅達54.26%。哈密地區近年來，SO2隨著年份的增加含量逐年增加，但并未超過國家標準，這可能與哈密地區近年來實行餐飲業“煤改氣”工程及重點污染源減排工程有關及實施燃煤鍋爐整治工程，推行熱電聯產集中供熱工程。

3.3 機動車尾氣排放的管理

NO2來源廣泛，但主要來源于機動車尾氣排放，哈密地區2005年～2014年的民用車輛擁有量（環統）由7.65萬輛增加至18.99萬輛，10年間增加了2.48倍；哈密地區廢氣排放量由270.83億立方米增加至811.45億立方米，10年間增加了3.00倍。由于近些年哈密市實施燃油品質提升工程（2014年底，全地區全部使用符合國家第四階段標準的車用汽油），以及加強機動車環保標志管理：推動機動車環保檢驗機構建設，開展在用機動車年度檢驗，并作為機動車年度安全檢測和年審的前置條件，對檢測不達標車輛按照環保要求限期治理，2015年劃定城市區域黃標車禁行區；淘汰2005年底前注冊營運的黃標車，及哈密市重點減排工程的實施，對哈密市空氣中NO2的含量進行了很好的調控。

4 結論

2005年～2014年，PM10是哈密市環境空氣中的首要污染物。SO2、NO2的變化趨勢不顯著，整體均未超過國家空氣質量二級標準（GB3095-2012）。李氏評價結果表明，哈密市2005年～2014年的空氣污染危害指數和大氣環境綜合指數隨著時間推移指數逐漸上升的趨勢，大氣環境質量已出現輕度污染特征。在經濟快速增長、能源消耗逐年增加的前提下，哈密市環境空氣質量的改善，說明節能減排、產業升級、污染源綜合治理、能源清潔使用等措施對改善環境空氣質量起到了關鍵作用。

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