近5年呼倫貝爾市大氣污染影響因素分析

蘇日婭 那仁朝格圖

(1.呼倫貝爾學(xué)院 內(nèi)蒙古 海拉爾 021008；2.蒙古國國立教育大學(xué) 蒙古國 烏蘭巴托)

2013年國務(wù)院頒布實施了《大氣污染防治行動計劃》[1]，經(jīng)過新標(biāo)準(zhǔn)第一、二階段監(jiān)測實施的161個城市后，于2015年推廣至全國338個地級以上城市。呼倫貝爾市2015年起實施空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)，同年為了有效解決城市燃煤污染問題，使中心城區(qū)的天更藍(lán)，空氣更清新，呼倫貝爾市投資了15億元，實施中心城區(qū)集中供熱和“拆爐并網(wǎng)”工程，拆除鍋爐120座，新增集中供熱325.8萬平方米①。

為了進(jìn)一步打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，截止2019年底呼倫貝爾市主要采取了燃煤鍋爐脫硫、脫硝、除塵設(shè)施升級和超低排放改造，淘汰10蒸噸及以下老舊鍋爐工程②；城市建成區(qū)10蒸噸以上非火電行業(yè)燃煤鍋爐污染治理設(shè)施提標(biāo)改造和10蒸噸及以下燃煤鍋爐全部淘汰或改用清潔能源工程③；完成60萬千瓦燃煤發(fā)電機(jī)組改造和供熱燃煤鍋爐“冬病夏治”、燃煤電廠超低排放、柴油貨車污染治理等工作④；完成30萬千瓦以上火電機(jī)組超低排放改造任務(wù)等等⑤。于此同時，《呼倫貝爾市大氣污染防治條例》[2]已于2019年11通過自治區(qū)人大常委會審議，于2020年1月1日起施行。

實行 GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[3]之后，鮮見有關(guān)呼倫貝爾市6項污染物特征的報道。綜上，利用呼倫貝爾市2015、2017和2019年P(guān)M10、PM2.5、SO2、NO2、CO 和O3環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合呼倫貝爾市自然環(huán)境、氣候特征、能源結(jié)構(gòu)、污染物排放特征，分析了呼倫貝爾市大氣污染物的特征及其影響因素，以期為當(dāng)?shù)卮髿馕廴局卫硖峁┛茖W(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)域概況

呼倫貝爾市(115°31 E′～126°04 E′、47°05′N～53°20′N)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部，是全國面積最大的地級市。其以境內(nèi)呼倫湖和貝爾湖得名，南部與興安盟相連，東部以嫩江為界與黑龍江省為鄰，北和西北部以額爾古納河為界與俄羅斯接壤，西和西南部同蒙古國交界。擁有世界四大草原之一的呼倫貝爾大草原，主要以農(nóng)牧業(yè)為第一產(chǎn)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)，以煤化工為第二支柱產(chǎn)業(yè)，以旅游業(yè)為第三支柱產(chǎn)業(yè)的北方城市。

呼倫貝爾地處溫帶北部，大陸性氣候顯著。全市氣候特點是冬季寒冷漫長，夏季溫涼短促，春季干燥風(fēng)大，秋季氣溫驟降霜凍早。降水量變率大，分布不均勻，年際變化也大。夏季降水量大而集中，秋季降水量相應(yīng)減少，主要依靠燃煤采暖，全年有7個月(10月1日～翌年4 月30日)的供暖期。

1.2 數(shù)據(jù)來源

從中國空氣質(zhì)量在線監(jiān)測分析平臺PM2.5歷史數(shù)據(jù)庫公開數(shù)據(jù)，收集呼倫貝爾市國家環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點位2015、2017和2019年P(guān)M10、PM2.5、SO2、NO2、CO和O3等6項污染物的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過Origin軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

2015年、2017年和2019年呼倫貝爾市環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)、空氣質(zhì)量等級占比如圖1、圖2所示。上述三年中出現(xiàn)污染日的天數(shù)分別為21、8和5d。其中輕度污染分別為19、7和1d；中度污染1、0和2d；重度污染1、0和0d；嚴(yán)重污染0、1和2d。污染天數(shù)與2015年相比分別下降了61.9%和76.2%。

圖1 2015年、2017年和2019年呼倫貝爾市環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)

三年中，呼倫貝爾市空氣質(zhì)量6項污染物PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO和O3年平均值(見表1)均未超出GB 3095-2012年均值二級標(biāo)準(zhǔn)限值?？諝赓|(zhì)量等級中優(yōu)良天氣的占比分別為94.1%、97.6%和98.6%，其中等級為優(yōu)的天數(shù)的占比從29.1%提高到了79.1%，污染天氣的占比從5.9%下降到了1.4%(見圖2)。

圖2 2015年、2017年、2019 年呼倫貝爾市空氣質(zhì)量等級占比

表1 2015年、2017年和2019年空氣質(zhì)量6項污染物年平均濃度

與2015年相比，2017年空氣質(zhì)量6項污染物中PM10、PM2.5、SO2和NO2年平均濃度下降了45.9%、39.7%、69%和19.5%，CO和O3的濃度上升了12.4%和5.8%；2019年P(guān)M10、PM2.5、SO2、NO2和CO年平均濃度下降了52.5%、51.2%、74.4%、45%和25.7%，O3的濃度上升了5.6%(見圖3)。

圖3 呼倫貝爾市2015年與2017年、2015與2019年6項污染物平均濃度年際比較

三年中，O3和CO年平均濃度峰值均出現(xiàn)在2017年，曲線分布為兩端低中間高，其他四項指標(biāo)濃度均呈現(xiàn)逐年下降的趨勢。

2.2 大氣污染物時間變化特征

2.2.1 月變化特征

2015年、2017年和2019年各污染物月濃度最高值、最低值出現(xiàn)月份統(tǒng)計和污染物濃度月變化趨勢如表2和圖4所示。

上述三年中，PM2.5、SO2、NO2和CO峰值出現(xiàn)在1月～2月，采暖季明顯高于非采暖季，說明燃煤取暖對呼倫貝爾市環(huán)境空氣質(zhì)量有一定的影響；PM10濃度峰值出現(xiàn)在4月～5月，其他月份呈現(xiàn)下降趨勢，說明4月～5月風(fēng)速較大，沙塵頻繁，PM10受沙塵影響較大，PM10濃度有所升高；4月～5月PM2.5/PM10(質(zhì)量濃度比，下同)三年平均值僅為0.37，明顯低于其他月份，春季粗粒子污染特征明顯，6月～9月PM10、PM2.5、SO2、NO2和CO均有所降低，這可能與停止燃煤采暖和降水集中有關(guān)[4][5]。O3與其他污染物變化趨勢相反，這可能與日照強(qiáng)度增加和溫度升高有關(guān)[6][7]。

圖4 2015年、2017年和2019年污染物參數(shù)月變化趨勢

表2 2015年、2017年和2019年空氣質(zhì)量6項污染物最高值、最低值出現(xiàn)月份統(tǒng)計 單位：月

2.2.2 季節(jié)變化特征

根據(jù)氣象學(xué)方法將全年分為春季(3月～5月)、夏季( 6月～8月)、秋季(9月～11月)和冬季(12月～翌年2月) 四季進(jìn)行分析。

PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO和O3季節(jié)性變化如圖6所示。PM2.5四季平均濃度基本呈現(xiàn)兩端高中間低，這與冬春兩季燃煤取暖和夏秋兩季降雨集中有關(guān)；PM10受沙塵和燃煤取暖共同影響，冬春兩季高于夏秋兩季；NO2和CO季節(jié)變化規(guī)律一致，冬季最高，春季次之，秋季最低；SO2冬季最高，夏季最低；PM2.5/PM10冬季最高，春季最低，冬季PM2.5/PM10高可能與冬季大氣穩(wěn)定度較高、細(xì)粒子生命周期較長、易在空氣中累積有關(guān)，而春季風(fēng)沙較大，粗顆粒占比高；SO2/NO2(質(zhì)量濃度比，下同)能夠反映固定源與移動源的影響比重[7]，該比值高，則說明冬季燃煤取暖的影響相對其他季節(jié)較高。SO2/NO2在春冬兩季明顯高于夏秋兩季，春冬兩季燃煤取暖導(dǎo)致SO2/NO2增高，夏秋兩季SO2/NO2降低與污染源排放強(qiáng)度低和降水集中有關(guān)。

圖5 2015年、2017年和2019年污染物季節(jié)性變化趨勢

2.2.3 污染天污染物變化特征

呼倫貝爾市2015年、2017年和2019年累計出現(xiàn)中度、重度和嚴(yán)重污染天氣分別為2d、1和4d。

從污染天氣污染物平均濃度及污染物質(zhì)量濃度比分布表我們可以得出，污染期間,顆粒態(tài)污染物的濃度較高，與清潔天氣相比，PM10和PM2.5的濃度普遍高出清潔天氣6～25和2～11倍，中度及以上污染天氣85%發(fā)生在春季，說明呼倫貝爾市春季風(fēng)速較大，沙塵頻繁，PM10受沙塵影響較大。

表3 八次污染過程期間主要污染物平均濃度及污染物比值

續(xù)表3

結(jié)論

截止2019年底，呼倫貝爾市實施空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)已滿五年，空氣質(zhì)量等級中優(yōu)良天氣的占比從2015年的94.1%提高到了2019年的98.6%，其中等級為優(yōu)的天數(shù)的占比從29.1%提高到了79.1%，污染天氣的占比從5.9%下降到了1.4%；污染物PM10、PM2.5、SO2、NO2和CO年平均濃度呈下降趨勢，與2015年相比降幅在25.7～74.4%之間；O3與其他污染物變化趨勢相反，上升了5.6%；呼倫貝爾市中度及以上污染天氣多數(shù)出現(xiàn)在春季，首要污染物為PM10，4月～5月PM2.5/PM10三年平均濃度僅為0.37，明顯低于其他月份，春季粗粒子污染特征明顯。