2013～2018年安陽市環(huán)境空氣質量變化趨勢及特征

謝永霞,門雪燕,李永革

(1.安陽市生態(tài)環(huán)境科學研究所，河南 安陽 455000；2.安陽市農業(yè)環(huán)境監(jiān)測站，河南 安陽 455000)

1 安陽市環(huán)境空氣質量現狀

1.1 數據來源與評價標準

安陽市空氣質量監(jiān)測數據，主要來源于安陽市內4個國控環(huán)境空氣自動監(jiān)測站(紅廟街、銀杏小區(qū)、鐵佛寺、信訪局)和1個背景站(棉研所)的24 h連續(xù)自動監(jiān)測。監(jiān)測點位覆蓋中心城區(qū)，其監(jiān)測結果的平均值可以代表安陽市城區(qū)環(huán)境空氣質量的總體水平。監(jiān)測指標主要為SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3共6項污染物。

評價標準：2013～2018年環(huán)境空氣中的二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、細顆粒物、一氧化碳、臭氧按照《環(huán)境空氣質量標準》(GB3095-2012)、《環(huán)境空氣質量平均技術規(guī)范(試行)》(HJ663-2013)進行級別評價，污染物濃度小于或等于標準中對應濃度限值即為達標，否則為超標。

2018年安陽市環(huán)境空氣質量級別為劣二級，達標天數為160 d；可吸入顆粒物年均值為131 μg/m3，細顆粒物年均值為75 μg/m3；6項因子除二氧化硫和一氧化碳達標外，其余4項因子均未達標；空氣質量指數為7.43；安陽市降水平均pH值為7.22，酸雨發(fā)生率為0，降水類型為硫酸-硝酸混合型。與2017年相比，達標天數增加4 d，可吸入顆粒物年均值減少14 μg/m3，細顆粒物年均值減少8 μg/m3，空氣質量指數減少1.11。城市環(huán)境空氣中首要污染物為細顆粒物。

2 空氣質量總體狀況及空氣質量變化趨勢

2.1 污染物濃度總體下降，優(yōu)良天數逐年增加

因安陽市SO2年均濃度和CO日均濃度第95百分位數均已達到環(huán)境空氣質量二級標準限值，為客觀評估安陽市環(huán)境空氣質量狀況，本研究以PM2.5、PM10、O3和NO2四項超標的污染物為重點，分析2013～2018年安陽市空氣質量狀況及變化趨勢。

總體上看，2013～2018年安陽市污染物濃度整體呈下降趨勢，尤其是2017年以來，各污染物濃度下降明顯。其中PM2.5濃度呈現逐年穩(wěn)步下降：安陽市PM2.5濃度2015年(92 μg/m3)較2014年(97 μg/m3)下降5.2%，2016年(86 μg/m3)較2015年下降6.5%，2017年(79 μg/m3)較2016年下降8.1%，2018年(74 μg/m3)較2017年下降6.3%。PM10濃度在2017、2018年降幅較大，同比分別下降了13.2%、6.8%；NO2濃度下降幅度較小，2016年同比持平，2017年同比下降2.0%，2018年下降較明顯，同比下降了12.0%；安陽市O3-8h第90百分位數濃度于2016～2017反彈，在2017年達到年均最高值210 ug/m3，尤其2017～2018年超標較嚴重，2018年反彈勢頭有所控制，同比2017年下降了6.7%(表1)。

2013～2018年安陽市空氣質量優(yōu)良天數逐年增加，重污染天數顯著減少。安陽市優(yōu)良天數比率自2013年的33.1%逐年上升至2017年的48.4%，2018年回落到46.1%，2013～2018年優(yōu)良天數比率累計上升13.0%；重污染天數比率自2013年的16.1%逐年下降至2018年的9.8%，2013～2018年重污染天數比率累計下降6.3%，空氣質量改善效果較明顯(圖1)。

2013～2018年安陽市六項污染物除O3外，其他五項污染物均逐年下降，其中SO2、NO2和PM10比2013年分別下降69.9%、15.4%、20.6%，PM2.5、CO比2014年分別下降23.7%、40.8%。三年滑動平均也顯示，除了O3波動性反彈，濃度下降的五項污染物中，SO2下降幅度最大，NO2降幅較為平緩。SO2的2016～2018三年滑動平均比2014～2016三年滑動平均下降35.6%，PM2.5、PM10、CO分別下降16.4%、13.2%、14.7%，NO2降幅較小，下降了7.1%(圖2)。

表1 2013～2018年安陽市六項污染物年均濃度及同比變幅

注：CO濃度單位為mg/m3，其它五項污染物濃度單位為μg/m3

圖1 2013～2018年安陽市優(yōu)良天/重污染天數比率

重點分析2017、2018年安陽市空氣質量狀況，及其在全國地級以上城市、河南省內空氣質量水平。2017年安陽市空氣質量較差，其綜合指數在全國338個地級及以上城市中排倒數第6名，在河南省處于倒數第1名。安陽市PM2.5、PM10、O3和NO2四項在全國范圍均處于較高濃度水平。其中，PM2.5和PM10的污染水平較嚴重，在地級以上城市中濃度排名極為靠后，年均值分別為79 μg/m3和132 μg/m3，分別超標2.3和1.9倍；O3-8h 90th濃度為210 μg/m3，NO2濃度為50 μg/m3。

圖2 2014～2018年安陽市主要污染物濃度滑動平均

2018年安陽市空氣質量比2017年稍有好轉，但總體空氣質量仍較差，其綜合指數在全國338個地級及以上城市中排倒數第7名，在河南省處于倒數第1名。安陽市PM2.5、PM10、O3和NO2四項同比雖然有所下降，但在全國范圍仍處于較高濃度水平。其中，PM2.5和PM10的污染嚴重，年均值分別為74 μg/m3和123 μg/m3，分別超標2.1和1.8倍；O3-8h 90th濃度為196 μg/m3，NO2濃度為44 μg/m3。

逐月分析2014～2018年安陽市各項污染物濃度，除O3外，其它五項污染物的濃度逐月變化趨勢均呈“V”形，整體表現為冬季高、夏季低的季節(jié)變化特征，濃度高值均出現在1月和12月。O3濃度呈倒“V”型，從1月份開始O3濃度逐漸遞增，O3的濃度高值出現在6月、7月，9月份以后濃度又逐漸降低，在12月、1月月均濃度最低。分析安陽市各項污染物月均濃度的年際變化，發(fā)現除O3外，其它五項污染物的月均濃度在1～4月、11～12月波動較大，反映各年春季、秋冬季空氣質量狀況差異較大。

明顯的季節(jié)性差異，可能因為夏季氣溫偏高，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，空氣對流活動強，不易出現逆溫，有利于污染物擴散遷移，并且夏季雨水相對較多，對空氣的凈化作用明顯；而冬季早晚氣溫較低，大氣層結較穩(wěn)定，空氣對流弱、湍流小，易出現逆溫，并且冬季風速較小，靜穩(wěn)天氣不利于污染物的擴散，造成污染物在本地積累，推高污染物濃度；此外，安陽市冬季由于全面供暖，燃煤相較于其他季節(jié)有所增加，污染物排放量也相應有所增加，也是造成冬季污染物濃度較高的一個原因(圖3)。

圖3 2014～2018年六項污染物濃度逐月變化趨勢

分析安陽市春夏秋冬4個季度空氣質量狀況，結果顯示細顆粒物冬季污染最重，春秋季節(jié)相當，夏季最低，采暖季期間的各項污染物濃度仍然遠超非采暖季污染物濃度。安陽市第1、4季度氣象相似，均以東北和西南風向為主，首要污染物均以PM2.5為主，在顆粒物中占比高達67%～70%，突出問題均主要為PM2.5、CO和SO2；第2、3季度整體氣象相似，以西南和東南風為主，首要污染物以O3和PM10為主，總占比高達50%以上，突出問題為PM10、NO2和O3(圖4)。

2.2 多種污染物濃度超標，顆粒物污染最為突出

雖然2013～2018年安陽市六項污染物均同比下降，但除CO、SO2之外的四項污染物仍超二級標準，且安陽市四項主要大氣污染物在全國范圍均處于較高濃度水平，其PM2.5的污染水平尤其突出。截至2018年底，安陽市僅NO2、CO和SO2年均指標均達到國家二級標準，其他污染物均仍存在較為嚴重的超標問題。

2017年安陽市PM10年均值為132 μg/m3，PM2.5年均值為79 μg/m3，與2016年相比，分別下降13.2%、8.1%，但污染程度仍較重，分別超標1.9倍、2.3倍。 NO2、O3整體污染水平穩(wěn)中有降，NO2年均濃度值為50 μg/m3，超標1.3倍，較上年下降2.0%；O3-8h 90th為210 μg/m3，超標1.3倍，同比2016年上升36.4%。

2018年安陽市PM10年均值為123 μg/m3，PM2.5年均值為74 μg/m3，與2017年相比，分別下降6.8%、6.3%，但污染程度仍較重，分別超標1.8倍、2.1倍。 NO2、O3整體污染水平穩(wěn)中有降，NO2年均濃度值為44 μg/m3，超標1.1倍，較上年下降12.0%；O3-8h 90th為196 μg/m3，超標1.2倍，較2017年下降6.7%。

分析安陽市各監(jiān)測點位主要污染物濃度變化情況，確定影響城市大氣環(huán)境質量限期達標的主要點位。結果顯示，安陽市環(huán)境空氣中首要污染物為細顆粒物。各監(jiān)測點位污染由重到輕依次是：紅廟街、鐵佛寺、環(huán)保局(信訪局)、銀杏小區(qū)。五個監(jiān)測點位中，棉研所和銀杏小區(qū)點位的PM2.5的濃度相對較低，紅廟街點位的PM2.5的濃度相對較高，尤其是在夏秋季節(jié)。環(huán)保局站點在1月至4月中旬濃度較其他站點的濃度高。紅廟街和鐵佛寺的PM10的濃度相對較高，拉高了市區(qū)平均值；棉研所的PM10的濃度相對較低，拉低了市區(qū)均值，但棉研所11月下旬至12月個別天數出現高值，整體濃度偏高，其他點位的濃度則相對偏低，表明冬季的錯峰生產對棉研所點位的影響較大(圖5)。

2.3 冬春季顆粒物、夏季O3污染突出

安陽市經過多年的大氣污染治理，傳統(tǒng)的煤煙型污染得到了極大改善，但是近年來安陽市以PM2.5和O3為主的區(qū)域復合型污染日益凸顯，特別是夏季O3污染不容忽視。根據安陽市2014～2018年空氣質量監(jiān)測數據，每年4～9月份O3均有超標，O3逐月濃度呈倒“V”型，從1月份開始O3濃度逐漸遞增，O3的濃度高值出現在6月、7月，9月份以后濃度又逐漸降低，在12、1月月濃度最低。其中，6月O3最大8小時日超標率為35%～42%，日最大8小時滑動平均值為環(huán)境空氣質量標準(GB3095-2012)相應濃度限值的1.4～2.1倍，其超標率和濃度范圍均遠高于其余月份。

圖4 2013～2018年六項污染物濃度季度變化趨勢

圖5 安陽市各監(jiān)測點位PM2.5濃度月變化趨勢

作為安陽市2014～2018年唯一不降反升的污染物，O3前體物NOx和VOCs的過量排放是造成O3濃度升高的重要原因，同時區(qū)域性的O3濃度升高也給本地O3的控制增加了難度。除污染源排放外，光照、溫度是影響O3濃度變化的主要原因。夏季高溫、強光照，O3的光化學反應生成活躍，而隨著秋冬季節(jié)溫度降低，太陽輻射減弱，生成能力降低，因此，春夏季的O3濃度值明顯高于秋冬季(圖6)。

3 重污染特征

2017～2018年秋冬季安陽市PM2.5平均濃度值為97 μg/m3，同比下降29.2%，安陽市PM2.5濃度、降幅在“2+26”城市中分別列倒數第3、第9；安陽市累計發(fā)生重污染天氣30 d，同比減少29 d，完成2017～2018年秋冬季攻堅行動方案中制定的PM2.5下降20%、重污染天數削減18%的目標。

2018～2019年秋冬季安陽市PM2.5平均濃度為106 μg/m3，同比上升12.8%，“2+26”城市PM2.5平均濃度為80 μg/m3，同比上升5.3%；安陽市PM2.5濃度、降幅在“2+26”城市中分別列倒數第1、第4；安陽市累計發(fā)生重污染天氣37 d，同比增加7 d，未完成2018`2019年秋冬季攻堅行動方案中制定的PM2.5下降3.5%、重污染天數減少2 d的目標(圖7)。

圖6 2014～2018年O3-8h 90th污染物濃度逐月變化趨勢

圖7 2018～2019年秋冬季“2+26”城市PM2.5目標完成情況

分析2014～2018年安陽市重污染天數，呈現逐年下降趨勢，2017年發(fā)生35 d重污染天氣，其中2 d的首要污染物為O3；除此之外，其它重污染天的首要污染物均為顆粒物，尤其是PM2.5，其中以PM2.5為首要污染物的占比基本高達83%～95%，表明安陽市的絕大多數重污染天氣均由PM2.5導致。

2014～2018年安陽市重污染天數雖然有所減少，重污染期間PM2.5平均濃度雖然逐年有所降低，但仍超標嚴重，重污染期間PM2.5平均濃度均超過200 μg/m3，日均濃度最大值甚至高達370 μg/m3。重污染期間PM2.5平均濃度是各年PM2.5年均濃度的2.1～2.9倍，對全年平均濃度影響較大，也是導致安陽市PM2.5年均濃度超標的重要因素。

4 主要超標因子分析

2018年安陽市雖然六項污染物均同比下降，但除了CO、SO2之外的四項污染物距離達標仍有較大差距。其中NO2超標0.1倍，PM10超標0.8倍，PM2.5超標1.1倍，O3超標0.2倍，PM2.5和PM10是主要超標因子。

2018年安陽市PM2.5日均值濃度范圍為14～368 μg/m3，超標率為30.7%；年均值為74 μg/m3，超標1.1倍，與上年相比，減少5 μg/m3(下降6.3%)，五個國控點位無一達標，其中鐵佛寺點位污染最重。

2018年安陽市PM10日均值濃度范圍為25～508 μg/m3，超標率為27.7%；年均值為123 μg/m3(超標0.8倍)，與上年相比，減少9 μg/m3(下降6.8%)，五個國控點位無一達標，其中鐵佛寺點位污染最重。