晉城市環(huán)境空氣質(zhì)量主要影響因素解析

文_李廣池 晉城市環(huán)境保護監(jiān)測站

近年來，晉城市環(huán)境空氣質(zhì)量不斷改善，但是距離環(huán)境空氣質(zhì)量二級標準仍存在較大差距。

本文利用大量監(jiān)測數(shù)據(jù)，研究本地的污染特征，分析主要影響因素，為環(huán)境決策和空氣質(zhì)量改善提供數(shù)據(jù)支撐。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 研究區(qū)域

晉城市位于山西省東南部，市境總面積9490km2，其中市區(qū)面積149km2。晉城市作為京津冀大氣污染傳輸通道城市之一，全境位于晉城盆地之中，整個地區(qū)的地勢呈北高，中、南部低的簸箕狀，周邊地形不利于污染物擴散，本地排放的污染物容易在當?shù)鼐奂斐晌廴炯觿　?/p>

1.2 研究方法

采用高密度網(wǎng)格點布設(shè)實測的方法，實現(xiàn)整個區(qū)域高時間分辨率、高空間分辨率和多參數(shù)的實時動態(tài)監(jiān)測；反應(yīng)整個城市、背景、邊界、傳輸通道等區(qū)域的空氣質(zhì)量整體狀況和變化趨勢。在現(xiàn)有空氣質(zhì)量自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，以市區(qū)5個環(huán)境空氣質(zhì)量評價點（不含白馬寺背景點）為中心，對其周邊500m范圍內(nèi)的東、南、西、北等4個方向，及1km范圍內(nèi)的東北、東南、西北、西南等4個方向分別進行空氣質(zhì)量監(jiān)控，以及市區(qū)可能傳輸通道上布設(shè)若干網(wǎng)格化微型站，以實現(xiàn)對監(jiān)測點位周邊區(qū)域的全覆蓋式網(wǎng)格精準監(jiān)控，實時掌握環(huán)境污染分布狀況，探究空氣質(zhì)量變化趨勢。

1.3 數(shù)據(jù)來源

本次研究所用數(shù)據(jù)主要有以下3個來源：

①晉城市現(xiàn)有的6個國控點位，自來水公司、技術(shù)學(xué)院、市環(huán)保局、白云商貿(mào)、澤州一中、白馬寺（清潔對照點位），各點位主要監(jiān)測項目為六項污染物（PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3），以及氣象“五參數(shù)”（溫度、濕度、大氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向）。

②晉城市大氣污染防治網(wǎng)格化精準監(jiān)控系統(tǒng)，包括142個微型點位（其中六參數(shù)微型站105個，顆粒物微型站37個）和31個鄉(xiāng)鎮(zhèn)站。

③使用北京艾沃思科技有限公司顆粒物激光雷達儀器（PMTrace型）在晉城市及周邊走航監(jiān)測的數(shù)據(jù)；使用河北先河六參數(shù)走航車在晉城北部走航監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 第一季度空氣質(zhì)量概況

2018年第一季度晉城市綜合質(zhì)量指數(shù)為8.531，同比下降3.64%。各項污染物濃度同比呈“三升三降”，晉城市第一季度各項污染物概況如表1所示。

表1 晉城市第一季度各項污染物概況

2018年第一季度晉城市綜合指數(shù)在山西省和“2+26”城市中排名均靠后，且主要考核指標PM2.5同比上升嚴重，導(dǎo)致完成2018年全年P(guān)M2.5目標難度加大。以下重點分析2018年第一季度數(shù)據(jù)情況。

2.2 主要污染物日變化規(guī)律情況及國控點主要污染物分析

通過監(jiān)測結(jié)果分析，PM10、PM2.5、SO2、CO濃度日變化規(guī)律基本相近，均為“單峰”，且峰值均出現(xiàn)在上午。

從圖1可以看出，晉城市各國控點位污染物濃度日變化一致性較好，但個別污染物國控點之間存在“分層”現(xiàn)象，其中比較突出的主要為自來水公司PM2.5、SO2、CO。

分析自來水公司偏高污染物之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)PM2.5、SO2、CO呈顯著正相關(guān)（Person相關(guān)性分析），表明以上污染物中部分濃度均來自同一污染源，且為燃煤源。

通過分析自來水公司SO2、CO、PM2.5與當時風(fēng)向之間的相關(guān)性，可以發(fā)現(xiàn)3種污染物中大部分高值來源方向主要為西北和東北方向。結(jié)合晉城市北部為工業(yè)園區(qū)的污染源分布情況來看，推斷受市區(qū)北部工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)污染排放影響較大。

2.3 多次污染過程CO變化情況分析及走航監(jiān)測分析

結(jié)合以上分析，晉城市多次污染過程中CO污染物濃度變化最為明顯，所以可依據(jù)CO進行溯源分析。從國控點CO濃度突升情況和微型站典型CO污染傳輸過程來看，在偏北風(fēng)的作用下，晉城市區(qū)北部工業(yè)企業(yè)CO污染物向市區(qū)傳輸。

為了進一步研究北部工業(yè)園區(qū)對市區(qū)的影響，使用顆粒物激光雷達儀器（PMTrace型）在晉城市及周邊進行了走航監(jiān)測。晉城市早晨污染傳輸過程非常明顯，污染源主要集中在市區(qū)北部工業(yè)園區(qū)，該污染聚集區(qū)形成的污染，在近地面弱北風(fēng)的作用下，沿近地面（300m以下）向晉城市區(qū)方向沉降嚴重，且濃度非常高（雷達擬合PM10濃度達300μg/m3左右）。同時，該區(qū)域在300～400m高度亦形成了向北擴散的趨勢。南北輸送的差異在于向北輸送主要為高架源輸送，這主要是受風(fēng)場因素影響。

使用六參數(shù)監(jiān)測設(shè)備重點對市區(qū)北部進行走航監(jiān)測。可以看出，自南向北CO濃度呈緩慢升高趨勢。巴公工業(yè)園區(qū)內(nèi)CO濃度持續(xù)偏高，其中CO濃度峰值為9.1mg/m3。另外，巴公工業(yè)園區(qū)下風(fēng)向處CO濃度明顯高于上風(fēng)向處。在偏北風(fēng)作用下，CO呈明顯自北向南傳輸態(tài)勢。

進一步分析可知，當高空和近地面主導(dǎo)風(fēng)向均為北風(fēng)時，污染源產(chǎn)生的顆粒物和CO（高架源排放和近地面無組織排放）將全部向晉城市區(qū)傳輸，直接影響市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量。

3 結(jié)論

利用多種監(jiān)測手段對晉城市第一季度空氣情況進行分析研究，通過變化規(guī)律、相關(guān)性分析、實地監(jiān)測等方法探究了污染成因和主要來源，得出以下結(jié)論：

①第一季度晉城市綜合指數(shù)相對于山西省、“2+26”城市均較高，環(huán)境空氣質(zhì)量偏差。

②第一季度晉城市自來水公司國控點主要污染物濃度明顯高于其他國控點，分析其受燃煤源污染影響較大。

③晉城市第一季度天氣系統(tǒng)較弱，凌晨出現(xiàn)弱偏北風(fēng)氣象情況較多。

④市區(qū)北部企業(yè)眾多且集中，北部企業(yè)僅顆粒物排放就占全市排放總量的50%以上；受弱偏北風(fēng)影響，晉城市區(qū)北部工業(yè)企業(yè)排放的污染物向市區(qū)傳輸，直接導(dǎo)致市區(qū)相關(guān)污染物（顆粒物、SO2、CO等）濃度迅速升高，環(huán)境空氣質(zhì)量相對較差。

⑤因市區(qū)北部企業(yè)眾多，工業(yè)生產(chǎn)物料運輸量也較大，目前以公路運輸為主，交通運輸揚塵和汽車尾氣污染問題也比較突出，在大氣擴散條件較差時段或弱偏北風(fēng)時段，對市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量影響也較大。

結(jié)合晉城市第一季度國控點、微型站主要污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)以及走航監(jiān)測數(shù)據(jù)，進行日變化規(guī)律、相關(guān)性等分析，提出如下建議：

①因市區(qū)北部企業(yè)眾多且集中，顆粒物等污染物排放較大，建議采取以下有效措施減少污染物的排放：一是減少燃煤量來減少污染物的排放；二是引進先進技術(shù)和先進工藝從生產(chǎn)過程中減少污染物的產(chǎn)排量；三是通過節(jié)能降耗清潔生產(chǎn)審核進行技術(shù)改造實現(xiàn)污染物減排；四是采取有效的集塵和除塵措施減少污染物的排放。

②市區(qū)北部企業(yè)建設(shè)鐵路運輸專線，減少大眾物料公路運輸，實現(xiàn)鐵路運輸，從而減少公路運輸產(chǎn)生的揚塵污染和汽車尾氣污染。

③積極推動工業(yè)企業(yè)安裝有組織和無組織排放監(jiān)測在線設(shè)備，與生態(tài)環(huán)境管理部門聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)字化、科學(xué)化的企業(yè)自我管控和管理部門監(jiān)督相結(jié)合的模式，促進工業(yè)企業(yè)健康發(fā)展，為污染物有效減排提供科學(xué)依據(jù)。

④市區(qū)北部企業(yè)眾多且集中，存在布局不合理的問題，對污染貢獻大的企業(yè)，應(yīng)進行規(guī)劃搬遷，減少市區(qū)北部企業(yè)體量大的問題。