開封市2015—2018年秋冬季環(huán)境空氣質量狀況及發(fā)展趨勢分析

摘 要：利用空氣質量自動監(jiān)測數據，分析了開封市2015-2018年秋冬季主要污染因子的年均、月均、日均變化趨勢，研究發(fā)現開封市2017-18年秋冬季環(huán)境空氣質量相對2015-17年同期，PM10、PM2.5、SO2、CO、NO2因子有所改善，O3濃度略有上升。由于取締化石燃料工作，SO2、CO濃度下降明顯。開封市1月、12月污染物濃度為秋冬季最高，9-10時污染物濃度為一天當中最高。

關鍵詞：空氣質量；秋冬季；環(huán)境；趨勢分析

緒論

近年來，我國大力推進城市化建設、城市人口急劇增長、工業(yè)現代化的高速發(fā)展以及機動車保有量的持續(xù)增加，我國大氣污染形勢日益嚴峻，污染事件頻發(fā)，大氣污染呈現區(qū)域性、復合性污染特征。以PM10、PM2.5、O3為特征污染物的大氣污染問題日益突出。[1]開封市是“2+26”污染傳輸通道城市之一，地處華北平原，因為秋冬季氣候條件不利于污染物擴散，同時居民取暖燃燒大量化石燃料，所以近幾年來每年秋冬季開封市都會經歷大范圍、長時間的環(huán)境空氣污染過程。[2]

近年來全國各地市加大環(huán)境保護力度，大打大氣污染防治攻堅戰(zhàn)，積極推動煤改氣、煤改電的進程、嚴查散亂污、大力推行新能源汽車、強制工廠錯峰生產、實行機動車限號政策等措施，秋冬季的排放源已經與之前有較大不同。本文以2015-18年開封市秋冬季的環(huán)境空氣自動監(jiān)測數據為基礎，分析了開封市近幾年秋冬季大氣污染變化趨勢，以期為開封市空氣質量的科學治理、有效防控提供參考。

數據來源與研究方法

開封市空氣質量統計數據來源于開封市四個國控空氣質量自動監(jiān)測點位，分別是河大一附院、腫瘤醫(yī)院、婦幼保健院、世紀星幼兒園站點，監(jiān)測因子包括PM2.5、PM10、O3、SO2、NO2和CO等六項污染物，四個國控點位均勻覆蓋開封市建成區(qū)，點位布設合理、運維規(guī)范，可以代表開封市建成區(qū)環(huán)境空氣質量的平均水平。

本文以10月1日-次年3月31日空氣質量數據代表開封市秋冬季的空氣質量水平，分別分析六項污染物2015-2018年秋冬季年均、月均、日均變化特征和趨勢。

3 結果與分析

3. PM10

PM10濃度呈逐年下降趨勢，秋冬季月均濃度12月、1月高于其他月份，整體呈中間高兩端低的拱形，原因為12月-1月氣候寒冷，居民取暖需求較大，加上冬季多發(fā)靜穩(wěn)天氣，不利于污染物擴散，[3]導致12月和1月PM10濃度明顯高于秋冬季其他月份。2015年到2018年，12月和1月的峰值逐漸變得不明顯，說明近兩年華北地區(qū)加強了對于重污染天氣的管控、重點時段的管控。小時濃度呈現“雙峰型”的日變化特征，峰值一般出現在早上10時和晚上20～21時，且早峰值高于晚峰值，午后16～17時濃度最低。早上隨著企業(yè)生產、交通出行和施工作業(yè)等生產生活活動，導致空氣中PM10濃度的上升。午后，隨著氣溫的上升，大氣垂直和水平方向擴散能力增強，PM10濃度略有下降。太陽落山之后，空氣擴散條件變差，居民活動增多，導致PM10濃度再次上升。

3. PM2.5

PM2.5濃度2016-17年小幅上升，2017-18年下降明顯。2015-16年和2016-17年月均濃度12月、1月高于其他月份，2017-18年1月最高，整體呈中間高兩端低的拱形，月變化趨勢與PM10相似。小時濃度呈現“雙峰型”的日變化特征，峰值出現在9時和21-22時。細顆粒物濃度凌晨下降緩慢，之后開始上升，上升幅度沒有PM10明顯。早上9時達到第一個峰值，中午11時開始下降，下午16時最低，之后迅速上升。PM2.5來源比較廣泛，除了一次源排放以外，還有一部分是空氣中氣態(tài)污染物通過化學反應形成的二次污染物，[4]同時PM2.5沉降速度比PM10慢得多，所以與PM10不同，凌晨市民活動較少，污染源排放較少時PM2.5下降幅度不大。

3.3 SO2

SO2濃度逐年快速下降，秋冬季月均濃度2015-16年和2016-17年的12月、1月2月較高，2017-18年11月和12月濃度較高，整體呈中間高兩端低的拱形。SO2主要來源為化石燃料的燃燒，[5]隨著煤改氣、煤改電進程的不斷推進，SO2的濃度逐年快速下降。SO2的小時濃度呈現“單峰型”的日變化特征，峰值一般出現在早上9-10時，之后迅速下降，18時開始緩慢上升，凌晨SO2濃度下降不明顯。其原因早上市民開火，工廠開工，燃燒大量化石燃料，造成SO2濃度的早高峰，隨后擴散條件轉好，濃度迅速下降。2017-18年，SO2日變化趨勢已經不明顯，說明開封市取締燃煤工作卓有成效，早上市民和工廠不會再集中燃燒化石燃料。

3.4 NO2

NO2濃度呈逐年緩慢下降趨勢，秋冬季月均濃度呈中間高兩端低的拱形，主要原因是12月和1月相對其他時段擴散條件不利。早8時NO2濃度開始下降，至15時達到最低濃度，之后迅速上升，20時升至全天最高點，2015-18年秋冬季NO2小時濃度變化趨勢完全一致。在城市建成區(qū)內NO2排放源主要是汽車尾氣，少量來自工廠廢氣，NO2濃度與市民活動有最直接的聯系，通過車輛限行、道路疏導、提倡新能源汽車等措施使NO2的濃度逐年緩慢下降。

3.5 CO

CO濃度逐年快速下降，月均濃度整體呈中間高兩端低的拱形。小時濃度呈現“雙峰型”的日變化特征，峰值一般出現在早上9時和晚上21時，且早峰值高于晚峰值。CO的主要來源為化石燃料燃燒、工廠廢氣、汽車尾氣等，由于2017-18年煤改氣、煤改電工程的基本完成，CO有了顯著的下降，同時日均值的峰值較前兩年也不太明顯。

3.6 O3

O3濃度呈逐年緩慢上升趨勢，原因為2015-18年PM2.5濃度不斷降低，能見度不斷升高，光照強度上升，O3隨之升高。秋冬季月均濃度12月最低，3月最高。O3屬于二次污染物，是由NOX與揮發(fā)性有機物在光照條件下形成的，[6]12月光照最弱，所以臭氧濃度最低。小時濃度呈現“單峰型”日變化特征，早上8點日出之后，臭氧逐漸上升，到15-16點達到最高值，之后迅速下降。

4 結論

（1）2015-18年秋冬季開封市PM10、PM2.5、SO2、CO、NO2濃度有所降低，O3濃度略有上升。

（2）開封市取締化石燃料工作成果顯著，SO2、CO濃度下降明顯。

（3）開封市1月、12月污染物濃度為秋冬季最高，9-10時污染物濃度為一天當中最高。

參考文獻：

[1]2015年中國環(huán)境狀況公報（摘錄）[J].環(huán)境保護，2016，44（11）：43-51.

[2]張眾志.京津冀民用散煤燃燒對該地區(qū)冬季PM_（2.5）污染貢獻模擬研究[D].山東大學，2017.

[3]羅琳.我國31個省會城市空氣質量指數的分布特征及其與氣象因素的關系[D].重慶醫(yī)科大學，2017.

[4]徐紅梅，曹軍驥，沈振興，劉隨心，張婷，周家茂.西安冬季不同空氣質量級別對應的PM_（2.5）化學組分變化特征[J].科技導報，2015，33（06）：31-36.

[5]王慧麗，雷宇，陳瀟君，賀晉瑜，高麗華.京津冀燃煤工業(yè)和生活鍋爐的技術分布與大氣污染物排放特征[J].環(huán)境科學研究，2015，28（10）：1510-1517.

[6]王雪松，李金龍，張遠航，謝紹東，唐孝炎.北京地區(qū)臭氧污染的來源分析[J].中國科學（B輯：化學），2009，39（06）：548-559.

作者簡介：田君（1988-），男，漢族，河南開封人，碩士，助理工程師，研究方向：環(huán)境空氣自動監(jiān)測。