成渝地區(qū)典型中小型城市空氣質(zhì)量分析
——以內(nèi)江市為例

王 維 程灝旻 楊 淵 門 強 羅德康

(內(nèi)江市環(huán)境監(jiān)測中心站，四川 內(nèi)江 641000)

經(jīng)濟的粗放型發(fā)展總伴隨著各種環(huán)境問題，大氣污染便是其一。近年來我國開始轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展模式，大力開展污染防治，并進行了大量研究，取得了不菲的成效，但離人民群眾的期望和建設(shè)美麗中國的目標(biāo)還任重而道遠(yuǎn)。成渝地區(qū)的大氣污染研究多集中在成都和重慶，對區(qū)內(nèi)典型中小型城市的具體研究較少。內(nèi)江市地處四川盆地東南部，東經(jīng)104°15′～105°26′、北緯29°11′～30°2′之間，在經(jīng)濟和地理上均是成渝連線重要的中心城市，也是地處四川盆地腹心典型中小型城市。近年來，內(nèi)江市積極轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展模式，發(fā)力大氣污染防治，取得了一定效果。文章通過分析2015-2018年內(nèi)江市空氣質(zhì)量變化情況，了解內(nèi)江市污染現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，簡要評估大氣防治效果，力爭為成渝地區(qū)及中小型城市大氣污染防治提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源及方法

數(shù)據(jù)來源于2015-2018年國家空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，參照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095-2012)[1]等標(biāo)準(zhǔn)分析討論空氣質(zhì)量的時間變化情況及原因。

2 結(jié)果與分析

2.1 內(nèi)江市空氣質(zhì)量的年際變化

圖1 2015-2018年內(nèi)江市空氣質(zhì)量變化

按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095-2012)二級標(biāo)準(zhǔn)評價，2015-2018年內(nèi)江市空氣質(zhì)量以優(yōu)良為主，優(yōu)良天數(shù)率(優(yōu)良率)均在70%以上，2018年超過80%；近年來，內(nèi)江市優(yōu)的天數(shù)大幅增加，中度污染以上天數(shù)明顯減少，重度以上污染幾近消除(圖1)，空氣質(zhì)量整體改善。

表1可看出，2015-2018年，內(nèi)江市SO2、PM10和PM2.5濃度持續(xù)降低，日最大臭氧8小時均值(O3-8 h)第90百分位濃度、CO第95百分位濃度和NO2濃度變化不大，PM2.5/PM10值和綜合指數(shù)逐年降低，顆粒物二次污染程度降低，SO2/NO2的值逐年明顯降低，內(nèi)江市燃煤型污染明顯改善，轉(zhuǎn)向汽車尾氣移動源等復(fù)合型污染；與2015年比，SO2、PM10和PM2.5濃度均降低30%以上，綜合指數(shù)降低達(dá)24.3%，空氣質(zhì)量大幅改善。

表1 內(nèi)江市污染物濃度變化情況 單位：μg/m3

2015-2018年，內(nèi)江市首要污染物以PM2.5為主，其次為O3-8h，少數(shù)時段出現(xiàn)PM10，PM10各年出現(xiàn)天數(shù)變化不大，具有一定隨機性，PM2.5出現(xiàn)的天數(shù)逐年持續(xù)減少，與內(nèi)江市顆粒物二次污染改善有關(guān)，O3-8h出現(xiàn)次數(shù)逐年上升、出現(xiàn)比例持續(xù)升高(表2)，大氣污染有向以臭氧污染為主要污染物的方向發(fā)展的趨勢。

表2 2015-2018年內(nèi)江首要污染物情況 單位：天

圖2所示，內(nèi)江市O3-8h為首要污染物的情況主要出現(xiàn)在良和輕度污染，個別年份出現(xiàn)中度和重度污染，2015年出現(xiàn)天數(shù)較少，與該年內(nèi)江市PM2.5濃度高，O3-8h污染難以顯現(xiàn)有關(guān)。在超標(biāo)情況下，O3-8h成為首要污染物的天數(shù)變化不大，但其在空氣質(zhì)量良以上的總天數(shù)及超標(biāo)總天數(shù)中的占比逐年升高，對內(nèi)江市空氣質(zhì)量的影響越來越大。

圖2 2015-2018年內(nèi)江首要污染物中O3-8h的占比變化

2.2 月際變化

圖3A所示，內(nèi)江空氣質(zhì)量污染程度整體上冬季>春季>秋季>夏季，超標(biāo)情況主要分布在12、1、2三個月，其中1、2月污染最重，以靜穩(wěn)逆溫等不良天氣下細(xì)顆粒物污染為主，中度污染以上天氣較多；4-11月較少出現(xiàn)中度污染以上情況，9月一般為每年雨天最多的月份，超標(biāo)情況最少。

圖3B、3C表明，內(nèi)江市PM10和PM2.5濃度冬季最高，春秋季節(jié)次之，夏季最低，其中，各年5月均受收獲期秸稈焚燒影響出現(xiàn)不同程度濃度峰值，2016年內(nèi)江開始秸稈禁燒工作，峰值濃度逐年降低，峰型趨緩，2015年10月因秸稈焚燒出現(xiàn)濃度峰值，而后因禁燒有效未再出現(xiàn)。2017年來，內(nèi)江市對重污染預(yù)警預(yù)報及應(yīng)急響應(yīng)措施更具針對性，使得污染較重的12月、1月和2月PM10和PM2.5濃度下降明顯，全年污染物濃度逐步降低。圖3A中超標(biāo)天數(shù)與圖3B、BC中顆粒物的污染濃度變化有極高的一致性，表明現(xiàn)階段內(nèi)江市主要污染物仍以PM2.5和PM10為主。

圖3D所示，內(nèi)江NO2濃度5-9月較低，其余月份較高，年際月變化不大；圖3E表明，O3-8h月均值濃度變化與NO2相反，4-8月濃度較高，其余月份濃度較低，冬、春季月份有所升高，年際整體變化不明顯，吳鍇等[2]對“三區(qū)十群”的研究表明全國的臭氧污染呈上升趨勢，預(yù)計內(nèi)江市也不例外，需高度關(guān)注。

圖3F所示，內(nèi)江各月SO2濃度冬季較高，其余月份差異不大，2015年濃度除6、11、12月外均明顯高于其余年份，2018年除8月外各月SO2濃度均為近年最低，表明2016年后持續(xù)開展的淘汰小鍋爐等污染治理行動對SO2的濃度降低有顯著效果；圖3G表明，CO濃度4-9月相對較低，其余月份較高，月均濃度整體較低，各年濃度變化不大。

圖3 2015-2018年內(nèi)江市空氣污染天數(shù)及污染物濃度的月變化

2.3 污染物濃度的季節(jié)性小時變化

圖4A所示2015-2018年，內(nèi)江市SO2濃度的四季小時變化均逐年降低，其中2015-2017年春夏秋季在早上10時、冬季在11時左右有明顯峰值出現(xiàn)，晚上21時有較明顯峰值體現(xiàn)，早晚峰值均逐年下降，至2018年早晚均無明顯峰值，表明燃煤污染治理取得良好效果。

NO2濃度的日變化整體變化不大，有逐年降低趨勢，呈雙峰型變化(圖4B)。春夏秋冬早峰值分別出現(xiàn)在9時、8-9時、9-10時、10-11時，晚峰值分別出現(xiàn)在21-22時、22時、20時、20時。2017年春季晚高峰比其余年份稍晚，污染較重；2018年冬季早高峰在10時，相比其余年份出現(xiàn)時間較早、持續(xù)時間短，可能與該年冬季污染預(yù)警管控下污染較輕有關(guān)。冬季早高峰晚于春夏秋季，這與冬季天明較晚，車輛及人員活動早高峰稍遲有關(guān)；晚高峰早于春夏秋季，與夏季、春季白晝長，氣候也比冬季更適宜夜晚活動，冬季車輛活動高峰的更早結(jié)束有關(guān)。

圖4 2015-2018年內(nèi)江污染物濃度季節(jié)性小時變化

圖4C所示，O3的濃度日變化呈谷-峰型，春夏秋在8時、冬季在9時出現(xiàn)最低值，而后快速升高，16-17時前后達(dá)到最高值，夏季和秋季的年際日內(nèi)變化較小，春冬季濃度呈升高趨勢。CO變化與NO2類似(圖4D)，表明其可能受汽車尾氣影響。PM10、PM2.5日變化呈雙峰單谷型變化(圖4E、4F)，其春夏秋冬季早高峰值分別出現(xiàn)在9時、8時、10時和11時左右，最低值均出現(xiàn)在16時左右，晚高值分別出現(xiàn)在22時、21-22時、20時、20-21時左右，峰谷值的變化與春夏太陽輻射較強，夜晚降溫造成邊界層降低較晚、冬季輻射較弱，早上邊界層打開較晚，晚上輻射較弱邊界層降低較早有關(guān)。2018年冬季早高值與下午谷值均比其余年份早1個小時左右，整體濃度也明顯降低，表明2018年冬季污染物的積累時間變少，污染狀況有較大改善。

2.4 主要污染物濃度的頻次變化

2015-2018年，內(nèi)江市SO2濃度分布明顯向低濃度區(qū)間傾斜，高濃度頻次減少，低濃度頻次明顯增加(圖5A)，這表明近年來大力淘汰小鍋爐，加大產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型工作成效明顯，SO2濃度逐年大幅度降低；CO濃度整體較低，無明顯的極高值，頻次分布有向高濃度區(qū)間變化趨勢(圖5B)；NO2濃度分布主要在15～50 μg/m3之間，有向低值區(qū)緩慢傾斜的趨勢，與其年際日內(nèi)濃度變化降低的趨勢相符(圖5C)；圖5D所示，O3-8h濃度各年整體分布趨勢基本一致，呈現(xiàn)整體濃度向中間靠攏的趨勢，2017-2018年出現(xiàn)極端高值，污染有加重可能但趨勢不明朗；PM10濃度分布呈階梯狀向低值區(qū)傾斜，污染形勢逐年向好，PM2.5和PM10濃度分布變化基本一致，高值出現(xiàn)主要為春節(jié)煙花燃放所致，因近年更加嚴(yán)格的煙花管控，最高濃度顯著降低(圖5E、5F)。

2.5 煙花燃放影響

內(nèi)江市春節(jié)煙花燃放主要集中在跨年夜，初一0—1時最盛，影響主要在除夕18—20時至初一11—12時，持續(xù)16～19小時，而后改善至中度污染以下。煙花燃放期間PM10、PM2.5濃度遠(yuǎn)高于冬季均值，一般除夕21時至初一3時出現(xiàn)持續(xù)高值，其PM10、PM2.5最高濃度在冬季均值4倍以上，燃放日(除夕12時至初一12時)均值濃度為冬季均值濃度的1.72～3.54倍，初一前后均易受冷空氣影響，煙花燃放影響會有所削弱，但污染仍然很重。研究表明[3]，2015-2017年內(nèi)江煙花燃放日PM10、PM2.5濃度呈上升趨勢，PM10(PM2.5)的燃放日濃度與PM10(PM2.5)的年均濃度的比值(年值比)逐年升高。劉培川等[4]的研究表明2015年內(nèi)江市PM2.5濃度受煙花燃放的影響高達(dá)153.0 μg/m3；2018年開始煙花管控后，燃放日PM10、PM2.5濃度同比分別降低了29.9%和34.4%，煙花管控效果明顯，但PM10和PM2.5的年值比還較高，管控空間還較大。

2.6 秸稈焚燒影響

秸稈焚燒會產(chǎn)生大量煙塵及其他二次污染物，造成SO2、CO、PM10和PM2.5快速升高，造成空氣質(zhì)量惡化，危害健康，能見度降低，威脅交通等不良影響[5]。由于4月至5月是內(nèi)江市主要的秸稈焚燒影響期(油菜集中收獲期)，故將每年4-5月受秸稈影響時段的小時值和日均值進行識別并分析期間秸稈焚燒影響。2015-2018年收獲期內(nèi)，內(nèi)江空氣質(zhì)量超標(biāo)天數(shù)明顯減少，最大AQI指數(shù)明顯降低，其中2017-2018年均未出現(xiàn)中度及以上污染情況(表3)。2015-2018年秸稈焚燒影響時段PM10和PM2.5均值濃度持續(xù)降低，但與各自年均濃度的比值(焚燒年值比)變化不大，2018年還有所升高，表明內(nèi)江市秸稈焚燒的影響減弱程度降低或已到達(dá)瓶頸，難以進一步改善，非秸稈焚燒時段空氣質(zhì)量改善空間相對更大。

表3 2015-2018年內(nèi)江秸稈焚燒影響

2.7 持續(xù)性污染變化情況

將連續(xù)超標(biāo)≥3天情況稱為持續(xù)性污染，研究表明不良?xì)庀髼l件及秸稈焚燒等人為活動是造成持續(xù)性污染的重要因素[6-7]，內(nèi)江市冬春季節(jié)常年低風(fēng)、高濕、少雨，夜晚逆溫嚴(yán)重，邊界層低，易出現(xiàn)持續(xù)性污染。表4可知，2015-2016年內(nèi)江市持續(xù)性污染情況較重，而后逐年改善，連續(xù)超標(biāo)≥3天的情況大幅減少，中度污染以上天數(shù)呈下降趨勢。持續(xù)性污染過程中，首要污染物總體以PM2.5為主，夏季以O(shè)3-8h為主；在中度以上污染和連續(xù)超標(biāo)≥3天的情況中，PM2.5為主要的首要污染物，但2018年出現(xiàn)天數(shù)明顯減少。2018年持續(xù)性污染出現(xiàn)的累計天數(shù)和最長持續(xù)天數(shù)均同比明顯減少，空氣質(zhì)量呈整體性好轉(zhuǎn)。近年來，O3-8h為首要污染物的比例逐年升高并在2018年成為主要的首要污染物(表2)，2016-2018出現(xiàn)O3中度或重度污染的情況；持續(xù)性污染中O3-8h成為首要污染物的天數(shù)未有明顯變化，PM2.5仍是現(xiàn)階段內(nèi)江市大氣污染主要的首要污染物和主要的影響因子，但張巍等[8]對四川省臭氧污染趨勢研究表明，隨著PM2.5治理成效的顯現(xiàn)，O3污染有不斷凸顯的趨勢，需要密切關(guān)注。

圖5 2015-2018年內(nèi)江污染物濃度頻次變化

表4 內(nèi)江市2015-2018年持續(xù)性污染變化 單位：天

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

(1)內(nèi)江市空氣質(zhì)量以優(yōu)良為主，重度污染逐步減少，有根除趨勢，空氣質(zhì)量逐年改善；首要污染物以PM2.5為主，其次為O3-8h；主要污染物為PM2.5，但O3有成為主要污染物的趨勢；SO2/NO2值逐年降低，已由煤煙型污染轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合型污染。

(2)內(nèi)江市主要污染物PM10和PM2.5濃度逐年明顯降低，顆粒物污染明顯改善；SO2濃度顯著降低，淘汰小鍋爐、煤改氣等燃煤污染治理工作成效顯著；NO2和為O3濃度變化趨勢不明，存在升高風(fēng)險，需要進一步關(guān)注。

(3)內(nèi)江市秸稈焚燒、持續(xù)性污染(含煙花燃放)等典型污染時段管控效果明顯：秸稈焚燒影響逐年減弱，對空氣質(zhì)量影響已較小；煙花燃放影響在管控下明顯下降，年占比較大，仍有降低空間；持續(xù)性污染累計天數(shù)和最長持續(xù)時間均減少，大氣污染綜合治理及預(yù)警應(yīng)急措施效果顯現(xiàn)，持續(xù)性污染程度逐年緩解。

(4)內(nèi)江市在大氣污染防治的舉措：(I)大力推進秸稈禁燒和綜合利用，采用機械粉碎還田、快速腐熟還田，對秸稈進行肥料化、飼料化、基料化、原料化、燃料化利用等手段大大降低了秸稈焚燒的出現(xiàn)；(II)煙花禁放措施有效降低了煙花燃放的影響；(III)加強污染預(yù)警和應(yīng)急，有力緩解了持續(xù)性污染的出現(xiàn)；(IV)大力淘汰小鍋爐，鼓勵煤改氣、煤改電大大降低了SO2濃度；(V)在各項防控措施中建立了巡查機制和環(huán)保監(jiān)督檢查機制，使得大氣污染防治的制度化、常態(tài)化，有效推動了大氣污染防治工作，對改善內(nèi)江市空氣質(zhì)量狀況有極大作用，為中小型城市大氣污染防治提供比較有價值的參考。

3.2 建議

內(nèi)江市空氣污染由煤煙型污染轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合型污染，常用的PM10和PM2.5污染防治措施基本都已落實，污染物濃度下降空間逐步減小；隨著的PM10和PM2.5濃度的逐步降低，主要污染物有轉(zhuǎn)變?yōu)镺3-8h的趨勢，污染防治的綜合性要求不斷增強，需對重點時段和重點污染物進行更具針對性的研究和防治，主動提高精細(xì)化防治能力，才能應(yīng)對更加復(fù)雜的防治工作，進一步改善空氣質(zhì)量。