2012—2016年安慶市空氣質(zhì)量狀況分析及控制對策

李長霞，程秀蓮，王 俊，李法松*

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展以及城市化水平的提高，特別是城市規(guī)模不斷擴張和機動車輛不斷增加，城市污染問題越來越嚴重[1]。大氣主要污染物有 SO2、NOx、O3、PM10和 PM2.5等。SO2是一種常見的且主要的大氣污染物，是一種無色有刺激性的氣體，主要來源于含硫燃料（如煤和石油）的燃燒；含硫礦石（特別是含硫較多的有色金屬礦石）的冶煉，化工、煉油和硫酸廠等的生產(chǎn)過程[2-3]。NOx種類很多，但主要為NO2。人為活動排放的氮氧化物大部分來自化石燃料的燃燒過程，如汽車、飛機、內(nèi)燃機及工業(yè)窯爐的燃燒過程；也來自生產(chǎn)、使用硝酸的過程，如氮肥廠、有機中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠等。NOx是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，也是形成大氣中光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)和消耗O3的一個重要因子[4]。PM10又稱為可吸入顆粒物或飄塵，在環(huán)境空氣中持續(xù)的時間很長，對人體健康和大氣能見度影響都很大。被人吸入后，會累積在呼吸系統(tǒng)中，引發(fā)許多疾病，對粗顆粒物的暴露可侵害呼吸系統(tǒng)，誘發(fā)哮喘病。顆粒物還會沉積在綠色植物葉面、干擾植物吸收陽光、二氧化碳和放出氧氣與水分的過程，從而影響植物的健康和生長[5]。這些污染物種類及危害不僅受到城市居民的普遍關(guān)注，也是衡量城市可持續(xù)發(fā)展能力和宜居程度的重要指標[6-7]。為了解安慶市空氣環(huán)境質(zhì)量狀況，本文以近5年安慶市環(huán)境保護局公布的以環(huán)科所、馬山賓館、聯(lián)富花園、安慶師范大學(xué)4個大氣觀測點監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析全市環(huán)境空氣質(zhì)量狀況及變化趨勢，以期找出導(dǎo)致環(huán)境空氣質(zhì)量污染的主要因素，為相關(guān)部門進行環(huán)境空氣質(zhì)量綜合治理提供參考。

1 研究區(qū)域概況及分析方法

安慶市位于安徽省西南部，長江下游北岸，皖河入江處，全市總面積13 590平方公里，常住人口524萬人[8]。安慶地區(qū)地貌大致分為中山、低山、丘陵、臺地（崗地）、平原幾個部分。安慶地區(qū)屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，具有季風(fēng)明顯、四季分明、氣候溫和、雨量充沛、光照充足、無霜期長等氣候特點。全境年平均氣溫指數(shù)在14.5～16.6之間，平均氣溫年內(nèi)變化是1月最低[8]。

安慶市設(shè)置環(huán)境空氣自動站4個，分別為環(huán)科所、馬山賓館、富聯(lián)花園和安慶師范大學(xué)。對市區(qū)的空氣進行24小時監(jiān)測，并與安慶市環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)，實時向社會發(fā)布監(jiān)測信息[9]。依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095—2012）二級標準[10]，用4個空氣監(jiān)測站的空氣質(zhì)量平均值代表安慶市的空氣質(zhì)量狀況，對安慶市2012年到2016年空氣質(zhì)量狀況進行分析。

文中所采用的空氣質(zhì)量資料取自安慶市環(huán)保局空氣質(zhì)量日報監(jiān)測數(shù)據(jù)[10]，包括 PM2.5、PM10、CO、NO2、SO2、O3等共 6 項指標。搜集安慶市2012年到2016年全年每個空氣污染指標的1 825個樣本作為數(shù)據(jù)源。

利用Office等軟件處理分析獲得的數(shù)據(jù)，做出全年空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)的變化折線圖、各季度空氣質(zhì)量等級天數(shù)統(tǒng)計表、安慶市污染物濃度空間分布特征圖以及各種污染物質(zhì)量濃度月均值變化柱狀圖研究安慶地區(qū)空氣質(zhì)量的總體狀況和變化規(guī)律。

采用大氣污染綜合指數(shù)法進行評價，以《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095—2012）中的二級標準作為評價標準[2]。評價公式為式中P表示大氣污染物綜合指數(shù)，Pi表示污染物i的分指數(shù)，Ci表示污染物i的年平均濃度，Si表示污染物i的《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095—2012）二級標準濃度[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 污染物濃度水平

根據(jù)以上監(jiān)測點和監(jiān)測方法的選擇對每日數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析，獲得2012—2016年城區(qū)的 SO2、NO2、O3、PM10、CO 和 PM2.5的變化值。對5年安慶市環(huán)境空氣質(zhì)量檢測資料進行統(tǒng)計，如表1所示。結(jié)果顯示5年來全市SO2年均范圍為0.018～0.035 mg/m3，污染較輕且年平均值都達到國家一級標準，但是有污染加重的趨勢。NO2的年均值范圍為0.025～0.039 mg/m3，年均值也達到國家一級標準，變化不明顯。PM10較前兩者稍微嚴重，但其年均值也達到國家二級水平，趨勢變化不明顯。

近5年SO2的年日均濃度范圍為0.002 0～0.067 0 mg/m3，年均值在2012年達到最高0.143 0 mg/m3；從NO2的近5年變化情況可以看出，NO2的濃度變化范圍在0.002 0～0.100 mg/m3，但年均值變化不明顯；PM10的濃度變化范圍波動不大，年均值在國家環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準（0.10 mg/m3）以下波動；CO的全年日均值濃度均高于其余污染物，變化范圍在0.1～5.4 mg/m3，年均值在1.0 mg/m3附近；O3的全年日均值濃度于2016年變化范圍明顯；PM2.5濃度變化范圍在0.010～0.315 0 mg/m3。從超標率來看，SO2、NO2、CO、PM2.5和PM10都在10%左右；空氣優(yōu)良率均在70%以上。

表1 2012—2016年安慶市環(huán)境空氣重量監(jiān)測數(shù)據(jù)（單位：mg/m3）

2.2 安慶市的空氣污染指數(shù)

空氣污染指數(shù)（API）的數(shù)值范圍在0～500，它可以綜合反映空氣污染狀態(tài)。空氣質(zhì)量具體可以劃分為5個等級，其中污染指數(shù)小于50的空氣質(zhì)量可算為優(yōu)，在50～100的空氣質(zhì)量為良，在100～200的空氣質(zhì)量則為輕度污染，200以上為重度污染[10]，根據(jù)這個標準來判斷空氣質(zhì)量的優(yōu)劣。安慶市近5年的污染指數(shù)季均值變化如圖1所示。

總體來看，春夏兩季的空氣污染指數(shù)均不超過80，并且總體是呈下降趨勢，2016年均達到最佳，春季為77，夏季為75，秋冬兩季的污染指數(shù)較前兩季有所上升，2012年冬季最高達到88，氣象因素也占一部分原因。

2.3 安慶市近5年大氣污染物濃度的空間分布特征

安慶市共設(shè)4個空氣質(zhì)量監(jiān)測站點，代表著安慶市內(nèi)不同區(qū)域的空氣質(zhì)量特征。具體的污染物濃度均值以及空間分布如圖2所示。

圖1 安慶市近5年空氣污染指數(shù)季均值變化

圖2 安慶市近5年污染物濃度值及空間分布

根據(jù)圖2可以得出，1)環(huán)科所采樣點SO2，NO2及PM10等3種污染物濃度較其他采樣點均達最高，這與采樣點所處地理位置密切相關(guān)。環(huán)科所地處安慶市中心偏東南位置，安慶市火力發(fā)電廠位于該地區(qū)，因此這3種污染物的濃度與燃煤發(fā)電密切相關(guān)。2)馬山賓館采樣點PM10、SO2和O3等濃度值均處于較高位置，該采樣點地處安慶市西南位置距離市中心較近，車流量較大，尾氣排放量高且居民住戶較多，是該采樣點可吸入顆粒物及O3濃度較高的主要原因。此外，該采樣點位于安慶石化附近，石化煉廠及石化發(fā)電廠的工業(yè)燃燒是造成SO2濃度偏高的原因。3)聯(lián)富花園采樣點位于安慶市西北，距離空氣污染源及居民生活聚集點稍遠，各污染物濃度略低。4)據(jù)了解，安慶大學(xué)采樣點數(shù)據(jù)來自于安慶師范大學(xué)龍山校區(qū)，該地區(qū)位于二零六國道(G206)及合安高速公路(G4212)交叉處，車流量及人流量較大，同時該地區(qū)有眾多小型化工廠及水泥廠，這些機動車排放和工廠排放是導(dǎo)致O3濃度較高的主要原因。

2.4 安慶市近5年大氣污染物濃度的污染物的時間分布特征

對2012到2016年的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)按月進行統(tǒng)計，結(jié)果顯示各污染物濃度具有明顯的季節(jié)特征和月特征，污染濃度在秋冬季節(jié)較高，較高值一般出現(xiàn)在1～3月和10～12月。這與安慶地區(qū)秋冬季節(jié)盛行偏北風(fēng)，夏季盛行南到南西風(fēng)顯著相關(guān)，如圖3～5所示。

圖3 2012—2016年各季節(jié)季SO2污染濃度的變化

圖4 2012—2016年各季度NO2污染濃度變化

圖5 2012—2016年各季度PM10污染濃度變化

由圖3可知，近5年來SO2的污染濃度呈現(xiàn)起伏型發(fā)展趨勢，表明SO2的排放量在春季與冬季較高，空氣中SO2濃度隨之增加，但可以看出，近5年來空氣中SO2的污染濃度變化不大，相比較而言，2012年污染較為嚴重，但都沒超過0.06 mg/m3；對圖4進行分析，NO2的污染濃度夏季達到最低，秋冬污染濃度呈上升趨勢，2012年達到最高，并且2015年的污染濃度平均值最低，多數(shù)居于0.2～0.25 mg/m3；對圖5進行分析，可以看出PM10的污染濃度在春季最為集中，2013年甚至高達1.0 mg/m3，2014年的平均污染物濃度最低，然而氣象因素也占一部分原因，由于安慶市位于典型的北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，具有季風(fēng)明顯的特征，所以夏季空氣中的可吸入顆粒濃度不高。

3 影響因素及控制對策

3.1 安慶市大氣污染主要影響因素分析

氣象因素：由于安慶市位于典型的北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，具有季風(fēng)明顯的特征[8-9]。冬季，近地層容易形成大氣逆溫，這樣導(dǎo)致污染物不容易向高空擴散，環(huán)境自凈能力大幅下降[11-12]。秋冬季的優(yōu)良率相對于春夏的優(yōu)良率要低一點，春季的冷空氣活動頻繁并且暖濕空氣也非常的活躍，而且會出現(xiàn)大風(fēng)降雨或連陰雨的天氣，特別是進入夏季之后，由于環(huán)流和副熱帶高壓等天氣的影響，長江中下游地區(qū)大到暴雨的天氣明顯增多，空氣局部對流也比較旺盛，綜合以上可以得出空氣質(zhì)量明顯好于秋冬季。

點源和流源占主導(dǎo)地位：根據(jù)環(huán)境監(jiān)測的統(tǒng)計可以看出安慶市2012—2016年的市工業(yè)污染源的SO2、NOx和可吸入的煙塵排放量都達到1 000 t以上，以石油化工等企業(yè)為主的工業(yè)污染源排放的污染物，是造成安慶市空氣污染嚴重的主要污染源。機動車的尾氣排放是我市CO的主要來源，從2012—2016年安慶市的汽車數(shù)量呈增長趨勢并且隨著機動車數(shù)量的增加，流動源排放出的氮氧化物等污染物的含量大幅增加，同時又會帶來可吸入顆粒和它以下的細顆粒物，這個因素已經(jīng)成為城區(qū)空氣污染的主要因素。

受到周邊城市污染排放影響：隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，城市化及發(fā)達的高速公路將長江中下游城市和鄉(xiāng)村連接成一體，城市與城市之間的距離減小導(dǎo)致區(qū)域污染源高速發(fā)展，各種污染物通過大氣流通在不同城市間進行輸送，導(dǎo)致城市之間高濃度污染物時空上的交疊，形成一種區(qū)域性污染物。

3.2 安慶市空氣污染控制對策分析

合理控制污染源的分布。由于安慶市的主導(dǎo)風(fēng)向為北向、南向和西北方向，污染源對下風(fēng)向地區(qū)的環(huán)境影響會很大，要嚴格控制污染物的排放，特別是對城市環(huán)境影響較大、居民投訴較多的企業(yè)，建議予以警告或搬離城區(qū)。加強對化工企業(yè)的管理，推進城市的環(huán)評工作，加大企業(yè)的治理力度，確保廢氣排放標準達標。

合理控制機動車行駛和建筑污染物的排放，這是長期以來城市環(huán)境管理的難點，解決這一問題的關(guān)鍵在于管理層面。必須要加強軌道交通建設(shè)，發(fā)展燃氣動力以及低污染和零污染的電動車等，以減少汽車尾氣的排放，推廣使用清潔能源。加大執(zhí)法力度，做好環(huán)保宣傳教育。

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