西充縣2018年大氣污染物SO2、NO2、PM10變化趨勢研究

董磊磊 都雯 謝霖湘 李丹毓 鐘杰 錢一凡

（1南充市西充生態環境監測站 四川西充 637200 2川北幼兒師范高等專科學校 四川廣元 628017 3南充市環境監測中心站 四川南充 637000 4西華師范大學環境科學與工程學院 四川南充 637009）

大氣污染是目前全世界所公認的環境問題之一，被社會各階層的民眾所關注[1]。近年來，隨著我國經濟的迅速發展，人民生活水平的提高，我國在大氣污染防治方面的投入越來越大。SO2、NO2和PM10等大氣污染物與人類的生產和生活息息相關，大部分是由人類的生產和生活過程中直接排放到大氣環境中[2]。其中，大氣環境中的SO2主要是含硫的化石燃料燃燒生成的，可形成酸雨，或通過氧化生成硫酸鹽氣溶膠同顆粒物形成硫酸煙霧。對于經常接觸到酸雨或暴露于硫酸煙霧的動植物，其皮膚和生理功能會遭到破壞，嚴重時甚至導致死亡[3]。而城市環境空氣中的NO2主要是機動車排放的[4]，NO2對于大氣加熱過程有著顯著的效果[5]。NO2作為O3的一種重要前體物，可參與光化學反應生成光化學煙霧[6]，NO2還可以生成硝酸鹽氣溶膠，對人體健康造成影響[7]。PM10是一類粒徑小于10 μm的顆粒物，其來源相對較廣，建筑施工揚塵、道路揚塵、燃煤塵、土壤風沙塵、二次粒子塵、工業粉塵和生物質燃燒塵等[8]，由于其較大比表面從而具有較強的吸附性，可吸附金屬粉塵、致病菌、致癌物等，并通過呼吸道進入人體使人患呼吸道疾病，沉積在肺中甚至透過肺壁導致其他疾病的產生[9-10]。

西充縣作南充市的農業大縣，全縣人口約60萬人，近年來經濟發展速度較快，城鎮化速度加快，機動車保有量逐年增加，環境污染問題（尤其是城市環境空氣污染）與經濟發展的矛盾也日益突出，環境空氣污染也越來越為縣域內居民所關注，而相關的大氣污染方面的研究相對較少。因此，本研究運用統計學的相關分析方法對西充縣環境空氣中的SO2、NO2、PM10進行統計分析，比較分析各項污染物的小時濃度及季節間的差異，并找出污染形成的原因，以期減少和降低環境空氣污染對經濟發展和人民財產、身體健康造成的損失（或損害），并為西充縣今后的大氣污染防治工作提供理論基礎。

1 數據來源與方法

1.1 研究區域概況

西充縣（105°36′45″～106°4′7″E，30°52′4″～31°15′7″N）位于四川盆地東北部、南充市西南部，東鄰順慶區，南接嘉陵區，西連綿陽市鹽亭縣、遂寧市蓬溪縣、射洪縣，北接南部縣，總面積1 108 km2，縣城北距南充市區直線距離25 km。西充的氣候為亞熱帶濕潤季風，年降雨量980.8 mm，年平均氣溫16.9℃，氣候溫和，四季分明。

1.2 監測數據來源及方法

1.2.1 監測數據來源

本研究數據來源于南充市西充縣環境空氣自動監測站數據，該站點位于西充縣環境保護局辦公樓頂（105°52′45″E、30°59′09″N），距地 25 m 左右。

1.2.2 監測儀器與監測方法

環境空氣自動監測儀器均為安徽藍盾光電子股份有限公司生產。PM10的監測方法為β射線法，SO2和NO2的監測方法為差分吸收光譜分析法。

1.3 數據處理

運用統計學軟件SPSS 19.0對西充縣環境空氣污染物數據進行統計分析，利用Spearman相關系數法對環境空氣中PM10、SO2和NO2進行相關性分析，繪圖采用OriginPro9.0軟件。

2 結果與討論

2.1 SO2變化特征

2.1.1 SO2季節間差異

2018 年，西充縣的 SO2日濃度范圍 2.0～31.0 μg/m3，日濃度最高值出現在春季，全年SO2日濃度均無超過環境空氣污染物日濃度限值國家二級標準（150.0 μg/m3）[11]，日濃度最低值出現在春季和秋季。2018年西充縣的SO2年平均濃度為12.3 μg/m3，達到環境空氣污染物年濃度限值國家二級標準 （60.0 μg/m3）[11]。 四個季節的 SO2平均濃度大小依次為春季（16.6 μg/m3）>冬季（13.1 μg/m3）>夏季（10.6 μg/m3）>秋季（9.1 μg/m3）（見圖1），季節間的平均濃度差異顯著（P<0.01）。

2.1.2 SO2日變化特征

2018年，西充縣四個季節的SO2日變化曲線變化規律不一致，各個季節的SO2出現小幅波動的時間有差異（見圖2）。其中，西充縣四個季節夜間的SO2小時濃度高于白天，特別是凌晨時段1∶00～5∶00之間，表明縣城周邊夜間有穩定的SO2排放源，可能是由對化石燃料有需求的工業企業生產過程中排放；春季、夏季和秋季三個季節上午 6∶00～8∶00時段內以及冬季的7∶00～11∶00時段內SO2小時濃度出現小幅波動可能為縣城區域內居民餐飲或者生活取暖排放所致；四個季節白天下午部分時段SO2小時濃度出現小幅上升可能由工業企業生產排放所致。由此可知：西充縣2018年城區環境空氣中SO2的來源主要為工業企業生產及城區居民散煤燃燒排放所致。西充縣的 SO2日變化曲線北京[12]、武漢[13]、南京[14]等國內其它城市不同，武漢和南京的SO2日變化曲線主要呈現“單峰”模式，峰值出現在上午9∶00～10∶00之間，而北京市城區SO2日變化曲線則呈“雙峰”型，第一個峰值出現在上午8∶00左右，第二個峰值出現在晚上22∶00左右，采暖季SO2日變化曲線較非采暖季波動更大。由此可知，西充縣的SO2主要來源為城區周邊的工業企業排放以及城區的散煤燃燒排放。

2.2 NO2變化特征

2.2.1 NO2季節間差異

2018 年，西充縣的 NO2日濃度范圍 6.0～83.0 μg/m3，日濃度最高值出現在春季，全年僅1天超過環境空氣污染物日濃度限值國家二級標準（80.0 μg/m3）[11]，日濃度最低值出現在秋季。2018年西充縣的NO2年平均濃度為27.9 μg/m3，達到環境空氣污染物年濃度限值國家二級標準（40.0 μg/m3）[11]。 四個季節的 NO2平均濃度大小依次為春季 （34.9 μg/m3）>冬季（33.6 μg/m3）>秋季（24.7 μg/m3）>夏季（18.9 μg/m3）（見圖 3），季節間的平均濃度差異顯著（P<0.01）。

2.2.2 NO2日變化特征

2018年，西充縣四個季節的NO2日變化曲線變化規律基本一致，呈現出“雙峰雙谷”型（見圖4），NO2小時濃度最高值出現在晚上 20∶00～22∶00， 次高值出現在上午 8∶00～11∶00；NO2小時濃度最低值出現在下午14∶00～17∶00，次低值出現在凌晨4∶00～7∶00。西充縣作為南充市的農業大縣，經濟活動以農業生產為主，工業企業較少，工業生產排放的NO2也相對較少，西充縣環境空氣中的NO2小時濃度峰值出現早晚交通高峰之后，表明城區環境空氣中的NO2主要來源為機動車尾氣。此外，南京[14]、沈陽[15]和鹽城[16]等國內其它城市的 NO2濃度日變化趨勢與西充縣的相同：其環境空氣中的NO2主要受交通早高峰和晚高峰的影響，呈“雙峰雙谷”型。

此外，西充縣各個季節中NO2小時濃度的高值出現時間也略有不同，秋季和冬季的NO2小時濃度最高值較夏季和春季早1 h，而次高值則恰好相反，秋季和冬季的NO2小時濃度次高值較夏季和春季晚1～2 h；各個季節的NO2小時濃度最低值和次低值出現時間基本一致。分析造成此種差異的主要原因可能為各個季節城區居民出行活動時間的差異所造成的，春季和夏季的日出時間較秋季和冬季早，氣溫也高于秋季和冬季，城區居民春季和夏季上午外出活動的時間早于秋、冬季節，而春季和夏季的日落時間較秋、冬季節略晚，白天的活動時間略有延長，造成交通早高峰提前出現，晚高峰延后，進而造成了NO2峰值出現的時間的差異。

西充縣四個季節的NO2日變化曲線的波動幅度也有所不同（見圖4），因而四個季節的NO2小時濃度“峰谷比”也有所不同，秋季的波動幅度最大，“峰谷比”最大（2.08），其次為春季（1.93）和冬季（1.91），夏季的波動幅度最小，“峰谷比”最小（1.46）。分析造成此種差異的原因可能是由于季節間溫度等氣象因素的不同，夏季的溫度高，降雨量多，風速大，造成夏季的NO2被吸收、擴散和轉化為二次污染物的速率高于其他季節，因而夏季的NO2小時峰值總體較低。

2.3 PM10變化特征

2.3.1 PM10季節間差異

2018 年，西充縣的 PM10日濃度范圍 10.0～274.0 μg/m3，日濃度最高值和最低值均出現在冬季，全年有11天的PM10日濃度超過環境空氣污染物日濃度限值國家二級標準 （150.0 μg/m3）[11]，而PM10日濃度最高值出現在2月16日 （農歷正月初一）（274.0 μg/m3），超過環境空氣污染物日濃度限值國家二級標準（150.0 μg/m3）[11]0.83 倍，造成當天 PM10日濃度超標的原因為除夕夜煙花爆竹燃放。2018年西充縣的PM10年平均濃度為67.1 μg/m3，達到環境空氣污染物年濃度限值國家二級標準（70.0 μg/m3）[11]。 四季的 PM10平均濃度大小依次為冬季（87.5 μg/m3）>春季（80.1 μg/m3）>秋季（52.2μg/m3）>夏季（49.1 μg/m3）（見圖5），季節間的平均濃度差異顯著（P<0.01）。

2.3.2 PM10日變化特征

2018年，西充縣四個季節的PM10日變化曲線變化規律基本一致，呈現出“雙峰雙谷”型（見圖6），PM10小時濃度最高值出現在晚上 21∶00～23∶00， 次高值出現在上午 9∶00～12∶00；春季、秋季和冬季PM10小時濃度最低值出現在凌晨6∶00～7∶00，次低值出現在下午 16∶00～17∶00，夏季最低值出現在下午 17∶00～18∶00，次低值出現在凌晨6∶00左右。環境空氣中PM10的主要來源為：建筑施工揚塵、道路揚塵、燃煤塵、土壤風沙塵、二次粒子塵、工業粉塵和生物質燃燒塵等[8]，西充縣經濟活動以農業生產為主，工業生產排放粉塵相對較少。此外，南充市政府自2000年起頒布實施的“煤改氣”政策[17]，對化石燃料的需求量較小，燃煤塵較少。近年來，西充縣城鎮化速度加快，建筑施工場地較多，因而西充縣環境空氣中的PM10的主要來源為建筑施工揚塵、道路揚塵和生物質燃燒塵[18]等。NO2日變化曲線和PM10日變化曲線均為 “雙峰雙谷”型，四個季節的NO2和PM10相關性均為極顯著正相關（P<0.01），然而PM10小時濃度峰值出現時間較NO2晚1～2 h，進一步表明PM10的來源為道路揚塵、建筑施工揚塵和生物質燃燒塵等。

此外，西充縣各個季節中PM10小時濃度的高值出現時間也略有不同，秋季和冬季的PM10小時濃度最高值較夏季和春季早1 h，夏季PM10小時濃度次高值則較春季、秋季和冬季晚1～2 h；各個季節的PM10小時濃度最低值和次低值出現時間基本一致。分析造成此種差異的主要原因可能為各個季節城區居民出行活動時間的差異所造成的，春季和夏季的日出時間較秋季和冬季早，氣溫也高于秋季和冬季，城區居民春季和夏季上午外出活動的時間早于秋、冬季節，而春季和夏季的日落時間較秋、冬季節略晚，白天的活動時間略有延長，造成交通早高峰提前出現，晚高峰延后，進而產生了PM10峰值出現的時間的差異。

西充縣四個季節的PM10日變化曲線的波動幅度雖有所不同，但四個季節的PM10小時濃度“峰谷比”差異總體較小，四個季節的“峰谷比”分別為：1.49、1.42、1.38 和 1.41，與 NO2的“峰谷比”不同，分析原因可能為西充縣環境空氣中的NO2和PM10大部分為由污染源直接排放而來，但是夏季中NO2被轉化二次污染物的速率較高，而PM10無法通過轉化被清除，只能通過沉降作用和擴散作用被清除，因而造成四個季節的PM10小時濃度“峰谷比”差異較小。

3 結論

3.1 SO2變化特征

西充縣城區環境空氣中SO2季節平均濃度大小依次為春季>冬季>夏季>秋季，季節間的平均濃度差異顯著。西充縣四個季節的SO2日變化曲線變化規律不一致，主要是由城區周邊的工業企業生產排放及城區散煤燃燒導致。

3.2 NO2變化特征

西充縣城環境空氣中NO2季節平均濃度大小依次為春季>冬季>秋季>夏季，季節間的平均濃度差異顯著。西充縣四個季節的NO2日變化曲線變化規律基本一致，呈“雙峰雙谷”模式，NO2的主要主要來源為城區機動車尾氣。

3.3 PM10變化特征

西充縣城環境空氣中PM10季節平均濃度大小依次為冬季>春季>秋季>夏季，季節間的平均濃度差異顯著。西充縣四個季節的PM10日變化曲線變化規律基本一致，呈“雙峰雙谷”模式，PM10的主要主要來源為道路揚塵、建筑工地施工揚塵及生物質燃燒塵等。

4 對策與建議

4.1 加大揚塵污染整治工作

道路揚塵和建筑工地施工揚塵是目前西充縣環境空氣PM10的最大貢獻源。治理揚塵，首先是相關單位要加強對建筑施工現場的監督和管理，責成施工方對現場封閉式施工、增加必要的噴淋設施、渣土封閉運輸、禁止重型卡車進城等施工規范和防塵措施，覆蓋溢出的土方工程，并及時清理，減少建筑施工揚塵的產生；其次，改進城區及周邊的街道的保潔方式，將保潔范圍擴大到城鄉結合部，減少和防治泥漿、揚塵入城，同時增加城市道路的清掃和灑水頻率，盡可能減少道路揚塵。

4.2 加大對機動車尾氣污染防治工作

一是加強城市交通管理，大力發展公共交通；二是大力推廣新能源汽車，減少機動車尾氣排放量；三是嚴格執行新車排放和油品供應標準；四是加大“黃標車”淘汰的工作力度，加大和落實黃標車提前淘汰補助優惠政策。

4.3 加強對生物質燃燒的管控力度

西充縣是農業大縣，農業生產中產生的大量秸稈很大一部分是通過焚燒途徑處理的，這樣會造成嚴重的環境空氣污染。因而，政府部門應加大在秸稈處理方面的資金和技術投入，通過引進相關的技術進行秸稈堆肥使秸稈還田、或者引進相關的生產企業回收秸稈生產板材、發電、造紙等，既能增加農民的經濟收入，又能保護環境。

4.4 調整能源結構，合理布局工業企業，降低污染排放

在城區及周邊開展三產業用煤及居民生活燃煤專項整治工作，加大散煤燃燒的排查和整治力度；對縣域內燃煤企業加強監管，對重點污染企業的廢氣處理設施進行升級和改造，按照行業要求安裝在線監測設備，對排放的污染物進行實時監控；鼓勵企業開發新發節能技術，大量使用燃氣，減少燃油燃煤的使用量，工業發展逐漸淘汰或減緩對燃煤的使用；依法逐步關閉和取締能耗高且產值低的企業，通過企業合并轉型等方式，維持企業的生存，建立環境友好型工業體系。

4.5 其它措施

政府部門要加大環境空氣污染的危害及污染防治的宣傳力度，引導群眾學習各項大氣污染防治政策、法律法規，提高公眾的環保意識，自覺減少和抵制春節期間煙花爆竹的燃放、冬季熏制臘肉制品、中元節燃燒紙錢等現象，將污染降低到最低，營造一個健康、環保的生活環境。