2017～2020年珠海市金灣區環境空氣質量變化特征分析

范燦鵬，熊 杰

(珠海市西部生態環境監測中心，廣東 珠海 519040)

0 引言

隨著社會的進步和發展，人們對環境空氣質量越來越關注，環境空氣污染危害人體健康，影響民眾日常生活，因此環境空氣質量是衡量和評價城市可持續發展能力及宜居程度的重要指標[1]。金灣區是珠海市三大行政區之一，位于珠海市西南部，地處珠江出海口磨刀門與崖門之間的南海之濱，屬典型的南亞熱帶季風海洋性氣候，常年氣溫高。境內有規模以上企業300多家，重點發展航空、生物醫藥、新能源、現代服務業等產業，是中國工業百強區。為了解金灣區近年來環境空氣質量變化特征，本文對2017～2020年金灣區環境空氣質量進行了統計分析和評價，為提高金灣區環境空氣質量、打贏藍天保衛戰提供科學依據。

1 分析方法

1.1 數據來源

金灣區環境空氣自動監測站點位2015年建于三灶鎮金海岸大道西三灶科技工業園管委會大樓樓頂，自2017年起實行全指標監測，監測項目包括二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、可吸入顆粒物(PM2.5)、細顆粒物(PM10)、臭氧(O3)和一氧化碳(CO)，本文所用數據為該自動站2017～2020年自動監測數據及年統計數據。

1.2 評價標準

空氣質量評價依據《環境空氣質量標準》(GB 3095—2012)、《環境空氣質量指數(AQI)技術規定(試行)》(HJ 633—2012)和《環境空氣質量評價技術規范(試行)》(HJ 663—2013)進行。其中，在評價年度空氣質量狀況時，O3以日O3-8 h濃度的第90%分位數為評價值，CO以日均濃度的第95%分位數為評價值，其余4項污染物均取日濃度的均值。

1.3 評價方法

空氣質量指數評價采用《城市環境空氣質量排名技術規定》(環辦〔2018〕19號)[2]中空氣質量最大指數法、綜合指數法和單項指數法對污染物進行分析評價，計算公式為：

空氣質量最大指數：Imax=MAX(Ii)

(1)

(2)

單項指數：

Ii=Ci/Si

(3)

式中，Ci——污染物i的評價濃度值，i包括全部六項指標，即PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3；

Si——污染物i的年均濃度二級標準限值(當i為O3時，Si為日最大8小時平均的二級標準限值；當i為CO時，Si為日均濃度二級標準限值)。

2 結果與分析

2.1 2017～2020年環境空氣優良率及污染物濃度年變化趨勢

由表1可得，2017～2020年金灣區除2017年O3-8 h 90%分位數超出GB 3095—2012《環境空氣質量標準》二級標準的0.13倍外，其他年份和其他污染物因子濃度均達標。另外，表1顯示PM10年均濃度持續下降，SO2年均濃度均遠遠低于二級標準，無明顯變化，CO日均第95百分位數范圍為1.0～1.2 mg/m3，差異性不大，NO2年均濃度總體呈下降趨勢，但2018年有所上升，O3-8 h濃度總體呈下降趨勢，2018年均濃度達到最低值，PM2.5年均值無明顯變化趨勢，2020年均濃度達到最低值。

表1 金灣區2017～2020年環境空氣各項污染物年平均濃度統計表及優良達標率

2017～2020年全部年份環境空氣質量優良率均保持在80%以上，優良率總體呈上升趨勢，上升趨勢相對較為平穩，2018年優良率達到94.6%，為歷年最高水平，這可能與金灣區為保證2018年航展時期的空氣質量，從產業、交通、建設和社會生活等幾個方面全面施行的多項治污減排措施有關，且取得了顯著效果。

2.2 2017～2020年環境空氣質量指數評價

從表2數據可看出，各項污染物單標指數均呈下降趨勢，環境空氣質量綜合指數(Isum)由高到低依次為2020年<2018年<2019年<2017年，表明近4年2017年金灣區空氣環境質量最差，2020年空氣質量相對最好。2017～2020年空氣質量最大指數(Imax)均為O3，O3對綜合指數貢獻率持續最高，其次是PM2.5和PM10，提示2017～2020年O3是影響金灣區環境空氣質量的主要污染物，這可能與金灣區地處沿海地區，紫外線照射強烈，太陽光直射時間長、常年溫度高有關，且最近幾年金灣區化學產業有所增加、VOCs排放增多，對O3濃度也有一定影響。

表2 金灣區2017～2020年環境空氣質量評價統計表

2.3 各項污染物因子月均濃度變化

本文依照氣象學將年度的季節做出劃分：3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12月至次年2月為冬季[3]。圖1～圖6分別為2017至2020年期間NO2、SO2、PM2.5、PM10、O3和CO的月均濃度變化。

圖1 NO2濃度變化

圖2 SO2濃度變化

圖3 PM2.5濃度變化

圖4 PM10濃度變化

圖5 O3濃度變化

圖6 CO濃度變化

從圖1、圖3和圖4可看出，NO2、PM10和PM2.5的月均濃度變化規律基本一致，均呈現兩邊高中間低的“U”型分布，具有明顯的冬季高、夏季低的季節變化特征，峰值大都出現在1月份和12月份，谷值一般出現在6月份和7月份，這與珠海其他相關研究一致[4-5]。在冬季受東北氣流控制，以北風、西北風為主，北方地區輸送現象明顯，且冬季大氣環境穩定度高，逆溫現象頻繁出現，污染物不易稀釋擴散，導致PM10和PM2.5質量濃度提高[6]。金灣區每年從3月份開始，降水量開始增多，5月份進入雨季，7月份進入臺風季，至10月份降水量才逐漸減少，高氣溫、高濕度和降水量對顆粒物的去除作用顯著，NO2被吸收、擴散和轉化為二次污染物的速率高于其他季節，因此夏季的NO2、PM10和PM2.5月均濃度均處于低水平[4]。已有研究表明，NO2主要來源于各種礦物燃料燃燒、工業生產排出的廢氣和機動車尾氣，PM10受燃煤、機動車尾氣和塵局地揚塵影響較大，PM2.5的來源包括工業源、機動車、揚塵和生物質燃燒等[7-9]。說明大氣污染物之間具有同源性，且擴散條件的好壞同時影響污染物濃度的高低。

從圖2看出，2017～2020年的1～7月份，SO2月均濃度沒有明顯規律性變化，但大都從8月份后濃度又開始逐漸上升，除2018年最高值出現在11月份，2017、2019和2020年月均濃度都在冬季達到最高值，這也可能與秋冬季污染物不易稀釋擴散有關。

O3并非由污染源直接排放，而是由氧氣、氮氧化物及揮發性有機化合物在陽光作用下發生光化學反應形成[10]。從圖5看出，O3在秋季濃度均處于較高水平，2018～2020年最高值均出現在秋季(9～11月)，這種情況在海口市區臭氧濃度變化研究也出現[11]；2017年峰值出現在5月份，該年度珠海氣候變化較大，5月份經常出現突發雷電暴雨然后晴熱情況，特大臺風“天鴿”也出現在該年度，是由自然氣候條件造成的O3濃度突然變高。2017年O3濃度在6月份達到最低值，2018～2020年月均濃度均在7月份達到年度最低值。金灣區秋季空氣干燥，整體氣溫高，光化學反應條件良好，有利于O3的反應生成，至12月氣溫開始下降，濃度才有所下降。

CO濃度水平無明顯季節及年份差異性變化，濃度大概在0.7～1.3 mg/m3范圍之間，2017～2019年均在7月份濃度達到最低值，2020年最低值出現在6月份。

3 結論

(1)2017～2020年，SO2和CO 95%分位濃度差異性不大，PM2.5年均值無明顯變化趨勢，其余3項污染物濃度總體呈下降趨勢。除了2017年O3-8 h 90%分位超出國家二級標準0.13倍外，其他年份及其他污染物因子均達標，環境空氣優良率均保持在80%以上。

(3)2017～2020年期間，2017年金灣區空氣環境質量最差，2020年空氣質量相對最好，O3是影響金灣區環境空氣質量的主要污染物，其次是PM10和PM2.5。

(4)2017～2020年，6項污染物濃度最大值均出現在秋冬季，最低值出現在春夏季，表現出明顯的季節性。