2014-2017年保定市環境空氣質量及污染物 濃度變化特征分析

韓金保，于 潔

（1.河北大學質量技術監督學院，河北 保定 071002；2.天津工業大學電氣工程與自動化學院，天津 300387）

近年來，我國空氣質量整體惡化趨勢明顯。為改善這種狀況，政府出臺了大氣污染防治行動計劃。大量學者的研究表明，環保政策和措施有利于改善環境空氣質量[1-2]。2017年，中央決定設立河北雄安新區。該新區的設立勢必帶動保定市相關產業的爆發式發展。在經濟快速發展及環保措施并行時，其空氣質量是否得到改善，需要進行深入科學的分析。

因此，本文以2014-2017年保定市環境空氣自動監測數據為基礎，分析了自“大氣十條”政策及地方政府各種環保措施實施以來的環境空氣質量及主要污染物濃度變化趨勢，以期為保定市空氣質量的科學治理、有效防控提供參考。

1 數據來源

本研究所使用的空氣質量數據來源于中國空氣質量在線監測分析平臺。平臺收錄的保定市空氣質量數據來自6 個國控空氣質量自動監測點。研究所涉及的污染物包括PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2和O3。

2 結果與討論

2.1 保定市環境空氣質量分析

以環境空氣質量指數（AQI）為基礎對保定市環境空氣質量進行分析，如表1所示。結果顯示，保定市2014-2017年AQI 均值為146.2，空氣質量主要以污染為主，輕度污染及以上天數為936 d，污染率達64.1%。而污染多以輕度污染為主（416 d，占總污染天數的44.4%）。中度污染、重度污染及嚴重污染天數分別占總污染天數的24.4%、21.0%和10.1%。優良天數占比僅有35.9%。然而，相比2014年，2017年優良天數從84 d 增加到154 d，上升了83.3%；污染天數從281 d 減少到211 d，下降了24.9%。其中嚴重污染天數和重度污染天數下降較大，分別下降了55.6%和36.9%。表明近四年來，保定市環境空氣質量有所好轉。

2.2 保定市環境空氣污染物特征

表2為保定市空氣污染物濃度水平統計。對比國家環境空氣污染物年均濃度二級限值，SO2、CO 和O3均達標，而PM2.5、PM10以及NO2分別超出標準1.92倍、1.42 倍和0.37 倍，四年均不達標。說明保定市環境空氣以顆粒物和二氧化氮污染為主。PM2.5、PM10、SO2、CO 的年均濃度均逐年降低，說明保定市對燃煤燃料排放的管控措施取得了一定的效果。因為顆粒物、SO2和CO 的主要人為源來自煤炭燃燒[3]。2014年以來，保定市下大力度治理燃煤污染，淘汰了分散燃煤鍋爐，致使煤炭燃燒相關污染物濃度有所下降。

表1 2014-2017年保定市AQI 等級天數統計

表2 保定市主要大氣污染物濃度范圍

保定市空氣PM2.5、PM10、SO2、CO 和NO2的濃度季節變化均呈“U”型特征，即冬季＞秋季＞春季＞夏季（見圖1）。

圖1 保定市2014-2017年環境空氣污染物濃度季節變化特征

這種特征屬于冬季煤煙型污染，主要受保定市11月中旬到次年3月中旬集中供暖的影響[4]。保定市空氣中O3的季節變化與其他污染物相反，是由于O3除了源直接排放外，還在一定氣象條件下由前體物反應生成[4]。夏季太陽輻射強烈，光化學反應速率加快，導致反應生成物O3的增加；而秋季過后太陽輻射減弱，生成O3的光化學反應速率減緩[5]。此外，夏季植被覆蓋度高，生長旺盛，能產生大量的作為O3前體物的揮發性有機物。

2.3 不同空氣污染物濃度相關性

對污染物日均濃度進行相關性分析發現（見表3），PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2呈兩兩正相關，且相關性極顯著（P＜0.01）。這是由于一方面這5種污染物具有相似的來源；另一方面，顆粒物可作為SO2、CO、NO2的載體，形成硫酸鹽、硝酸鹽等二次顆粒物，并且顆粒物上可能攜帶部分金屬元素，其對二次顆粒物生成具有催化作用[6]。

O3與其他污染物均呈負相關，且相關性極顯著 （P＜0.01），但其相關系數均不高。顯著負相關可能是由于城市近地面環境空氣O3主要是由其前體物在一定的氣象條件下反應生成而非污染源直接排放。另外，白天NOx、CO 等污染物在太陽光照射下不斷被消耗，導致其濃度下降，而O3濃度上升；夜間NOx、CO 等不斷累積并消耗O3，導致O3濃度下降，從而造成了負相關。而相關性水平不高，一方面是由于其他污染物濃度統計的是一整天的日均值，而O3的濃度值是統計的是一天中最大的連續8 h 濃度均值，所以濃度統計的通常是白天。

表3 2014-2017年保定市環境空氣污染物日均濃度之間的相關性分析

3 結論

近四年保定市空氣質量有所下降，但總體仍以污染為主，仍需進一步加強大氣污染防控。保定市空氣以顆粒物和二氧化氮污染為主，但顆粒物及SO2、CO的年均濃度均逐年降低，說明保定市近幾年來對化石燃料排放的管控措施取得了一定的效果。保定市空氣PM2.5、PM10、SO2、CO 和NO2濃度的季節變化趨勢相似，且日均濃度間均呈兩兩極顯著正相關，說明該五種污染物具有相似的來源。O3的濃度夏季最高，冬季最低，且與其他污染物均呈極顯著負相關，但其相關系數均不高，說明O3除由污染源直接排放外，主要由其前體物在一定的氣象條件下反應生成。