山西省環(huán)境空氣質(zhì)量狀況分析及污染防治建議

李曉瑞，盛若虹，樊占春

(山西省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)和應(yīng)急保障中心，太原 030027)

山西省是全國(guó)重要的能源基地，圍繞煤炭開采、加工轉(zhuǎn)化和建立在能源比較優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上的產(chǎn)業(yè)鏈延伸，形成了以能源和基礎(chǔ)原材料加工為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[1]。長(zhǎng)期以來(lái)，山西省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以煤炭開采、火電、鋼鐵和煤化工為主，為我國(guó)的建設(shè)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，但環(huán)境空氣污染較為嚴(yán)重。多年來(lái)，山西省不斷加強(qiáng)環(huán)境空氣污染防治力度，主要污染物減排成效顯著，環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)改善。從當(dāng)前環(huán)境空氣質(zhì)量狀況分析，山西全省環(huán)境空氣污染嚴(yán)重的態(tài)勢(shì)還沒有得到根本扭轉(zhuǎn)，大氣污染防治工作依然任重而道遠(yuǎn)。本文通過(guò)對(duì)2019 年山西省環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，分析了山西省環(huán)境空氣質(zhì)量的現(xiàn)狀、環(huán)境空氣污染面臨的主要問(wèn)題，對(duì)改善山西省環(huán)境空氣質(zhì)量提出了建議。

1 山西省環(huán)境空氣質(zhì)量狀況

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

文中數(shù)據(jù)來(lái)源于山西省環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、可吸入顆粒物(PM10)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)和細(xì)顆粒物(PM2.5)。

1.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 3095—2012)[2]，按照《環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ 663—2013)有關(guān)規(guī)定對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及評(píng)價(jià)[3]。

1.3 山西全省環(huán)境空氣質(zhì)量狀況

2019 年，山西省二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、可吸入顆粒物(PM10) 和細(xì)顆粒物(PM2.5) 年均濃度分別為24μg/m3、39μg/m3、93μg/m3和48μg/m3，一氧化碳(CO)第95 百分位數(shù)平均濃度和臭氧(O3)日最大8 小時(shí)均值第90 百分位數(shù)平均濃度分別為2.2mg/m3和180μg/m3。

按照年平均濃度計(jì)算，山西省環(huán)境空氣質(zhì)量未達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。其中，二氧化硫、二氧化氮年均濃度和一氧化碳第95 百分位數(shù)平均濃度達(dá)標(biāo)，可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物年均濃度和臭氧日最大8 小時(shí)均值第90 百分位數(shù)平均濃度超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分別超標(biāo)0.33 倍、0.37 倍和0.12 倍。

1.4 地級(jí)城市環(huán)境空氣質(zhì)量狀況

2019 年，山西省11 個(gè)地級(jí)市環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)(Isum)介于4.97～6.75 之間，達(dá)標(biāo)天數(shù)介于174～318 之間，達(dá)標(biāo)天數(shù)比例介于47.7%～87.1%之間。臨汾、太原、晉城三市環(huán)境空氣質(zhì)量相對(duì)較差。山西各市環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)及達(dá)標(biāo)天數(shù)比例見表1。

表1 2019 年山西省11 個(gè)地級(jí)市環(huán)境空氣綜合指數(shù)及達(dá)標(biāo)天數(shù)比例

1.5 主要污染物分析

按照日平均濃度計(jì)算，山西省環(huán)境空氣達(dá)標(biāo)天數(shù)平均為232 天，占全年有效監(jiān)測(cè)天數(shù)的63.6%；重污染天數(shù)平均為11 天，占全年有效監(jiān)測(cè)天數(shù)的3.5%。超標(biāo)天數(shù)中以臭氧(O3)為首要污染物的污染天數(shù)最多，占污染天數(shù)的47.9%；其次為細(xì)顆粒物(PM2.5)，占40.2%；再次為可吸入顆粒物(PM10)，占12.0%。

從6 項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)對(duì)綜合指數(shù)的貢獻(xiàn)率看，全省環(huán)境空氣污染以顆粒物為主。細(xì)顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、臭氧(O3)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)和二氧化硫(SO2)對(duì)綜合指數(shù)的貢獻(xiàn)率分別為23.9%、23.0%、19.5%、16.9%、9.6%和7.0%。

1.6 年內(nèi)時(shí)空變化分布規(guī)律

1.6.1 季節(jié)變化特征

山西省環(huán)境空氣污染具有明顯的季節(jié)變化特征，SO2、NO2、PM10、CO 和PM2.5五種污染物月均值濃度呈“先降后升”的變化趨勢(shì)，峰值主要出現(xiàn)在12 月、1 月、2 月，以冬季月份為主；谷值則出現(xiàn)在6 月、7 月、8 月等，以夏季月份為主，整體呈現(xiàn)冬季污染最重，春季、秋季次之，夏季較輕的季節(jié)變化特征。臭氧(O3-8h)受光照影響明顯，濃度呈現(xiàn)出“先升后降”的趨勢(shì)，高濃度值主要出現(xiàn)在5 月—9 月夏季光照強(qiáng)度較大的月份，低濃度值主要出現(xiàn)在冬季的12 月、1 月、2 月(圖1)。采暖期和非采暖期污染物濃度有較明顯的變化分界，全省采暖期PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO 五種污染物平均濃度均高于非采暖期，分別比非采暖期高38μg/m3、51μg/m3、23μg/m3、12μg/m3和0.9μg/m3；O3非采暖期平均濃度比采暖期高88μg/m3。重污染天氣集中出現(xiàn)在冬季采暖期，主要是12 月、1 月、2 月。

圖1 2019 年山西省環(huán)境空氣主要污染物濃度月際變化趨勢(shì)

1.6.2 空間變化特征

山西省6 項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)空間分析結(jié)果表明，可吸入顆粒物(PM10)濃度較高的區(qū)域主要集中在太原盆地和呂梁大部；細(xì)顆粒物(PM2.5)濃度較高的區(qū)域主要集中在太原盆地和臨汾盆地；二氧化硫(SO2)濃度較高的區(qū)域主要集中在文水縣、孝義市、汾陽(yáng)市、介休市、代縣、繁峙縣等企業(yè)較多的縣域；二氧化氮(NO2)濃度較高的區(qū)域主要集中在太原盆地和忻定盆地，此外陽(yáng)泉市、呂梁市、臨汾市轄區(qū)也明顯高于其他地區(qū)；一氧化碳(CO)濃度較高的區(qū)域主要集中在臨汾盆地和太原盆地；臭氧(O3-8h)濃度東南部明顯高于西北部，其中臨汾盆地和晉城市東南部濃度明顯高于其他地區(qū)，參見圖2—圖7。

圖2 山西省2019 年SO2 濃度分布

圖3 山西省2019 年NO2 濃度分布

圖4 山西省2019 年P(guān)M10濃度分布

圖5 山西省2019 年P(guān)M2.5濃度分布

圖6 山西省2019 年CO 濃度分布

圖7 山西省2019 年O3 濃度分布

1.7 變化趨勢(shì)

2017—2019 年，山西省環(huán)境空氣綜合指數(shù)下降19.8%，全省二氧化硫、二氧化氮、細(xì)顆粒物、可吸入顆粒物、一氧化碳第95 百分位數(shù)年均濃度分別 下 降60.7%、13.3%、20.0%、14.71% 和29.0%；臭氧第90 百分位數(shù)平均濃度上升19.8%(圖8—圖14)。

圖8 2017—2019 年山西省主要污染物濃度變化趨勢(shì)

圖9 2017—2019 年山西省11 個(gè)地市SO2 濃度

圖10 2017—2019 年山西省11 個(gè)地市NO2 濃度

圖11 2017—2019 年山西省11 個(gè)地市PM10濃度

圖14 2017—2019 年山西省11 個(gè)地市O3-8h 濃度

圖12 2017—2019 年山西省11 個(gè)地市PM2.5濃度

圖13 2017—2019 年山西省11 個(gè)地市CO 濃度

2 主要問(wèn)題

2.1 面臨的形勢(shì)

山西省是全國(guó)空氣污染最嚴(yán)重的區(qū)域之一，2019 年綜合指數(shù)在全國(guó)排名倒數(shù)第一，二氧化硫平均濃度絕對(duì)值在全國(guó)最高，是京津冀及周邊地區(qū)平均水平的1.8 倍。CO、NO2、PM10平均濃度高于全國(guó)和京津冀及周邊地區(qū)平均水平。從當(dāng)前山西省生態(tài)環(huán)境狀況來(lái)看，全省環(huán)境污染嚴(yán)重的態(tài)勢(shì)還沒有得到根本扭轉(zhuǎn)，環(huán)境質(zhì)量改善的“拐點(diǎn)”還沒有真正出現(xiàn)，生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作依然任重而道遠(yuǎn)。

2.2 存在的困難

2.2.1 環(huán)境空氣趨向復(fù)合型污染，臭氧污染日益突出

近年來(lái)，山西省二氧化硫、顆粒物濃度總體呈下降趨勢(shì)，但是臭氧污染日益明顯。2019 年，以臭氧為首要污染物的污染超標(biāo)天數(shù)占總超標(biāo)天數(shù)的比例高達(dá)47.9%，以PM2.5為首要污染物的污染超標(biāo)天數(shù)占總超標(biāo)天數(shù)的比例為40.2%，環(huán)境空氣趨向復(fù)合型污染。

2.2.2 受自然因素影響，環(huán)境空氣質(zhì)量改善難度較大

山西地貌東西兩側(cè)為山地和丘陵的隆起，中部為一列呈S 形的串珠式盆地沉陷、平原分布其間，山地、丘陵和平原三大類地形分別占40.0%、40.3%和19.7%[4]，大體呈4-4-2 分布。平原面積雖小卻是人口及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的集聚區(qū)，各城市均主要分布在盆地中。盆地區(qū)域在冬季極易形成逆溫，從而導(dǎo)致污染物擴(kuò)散不利，冬季環(huán)境空氣質(zhì)量嚴(yán)重惡化。此外，山西省地處內(nèi)陸，屬大陸性半干旱、半濕潤(rùn)氣候，降水量南多北少，風(fēng)多雨少，自然生態(tài)環(huán)境較為脆弱，地表植被覆蓋率整體較低，揚(yáng)塵較多，導(dǎo)致春季多風(fēng)及沙塵天氣對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量影響較大。雖然大氣污染防治措施不斷加強(qiáng)，但整體環(huán)境空氣質(zhì)量仍未擺脫地理因素及氣象條件的影響，冬季及春季空氣重污染過(guò)程易發(fā)、頻發(fā)的情況尚未得到改變，環(huán)境空氣質(zhì)量改善難度較大。

2.2.3 污染防治工作面臨困難

(1)結(jié)構(gòu)性污染嚴(yán)重。山西省作為我國(guó)重要的能源化工基地，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以火電、鋼鐵和焦化等行業(yè)為主，污染物排放量大；此外，產(chǎn)業(yè)上下游配套的中小型企業(yè)集中，裝備水平低，污染治理水平差。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性污染嚴(yán)重，環(huán)境歷史欠賬較多，環(huán)境保護(hù)難度高于全國(guó)平均水平。

(2)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)問(wèn)題突出。山西省煤炭占一次能源消費(fèi)總量的比重在80%以上，二氧化硫排放量絕對(duì)值高，結(jié)構(gòu)性污染問(wèn)題依然十分突出[5]。依據(jù)2018—2019 年秋冬季山西省PM2.5源解析結(jié)果分析，燃煤源污染占比最大，占32.7%。

(3)交通運(yùn)輸污染較重。以煤炭、火電、鋼鐵、焦化、水泥等行業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)需要大宗的原材料和制成品運(yùn)輸作為支撐，因而運(yùn)輸污染排放較大。依據(jù)2018—2019 年秋冬季山西省PM2.5源解析結(jié)果分析，交通源污染占18.0%。

3 對(duì)策建議

山西省環(huán)境空氣質(zhì)量之所以出現(xiàn)低于全國(guó)平均水平的嚴(yán)峻形勢(shì)，根本原因還是長(zhǎng)期以來(lái)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)粗放發(fā)展、環(huán)境治理能力不足。解決大氣環(huán)境污染的根本措施，還是要深入開展產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、控制工業(yè)及城市揚(yáng)塵污染和移動(dòng)源污染。

(1)繼續(xù)推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰一批鋼鐵、焦化等行業(yè)落后工藝和過(guò)剩產(chǎn)能，搬遷改造或關(guān)閉退出重污染企業(yè)，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈短、規(guī)模小、結(jié)構(gòu)散、污染較重的低效企業(yè)轉(zhuǎn)型。

(2)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，壓減散煤和高耗能、高排放、產(chǎn)能過(guò)剩行業(yè)及落后產(chǎn)能用煤。積極推進(jìn)清潔取暖和散煤替代工程，特別是提高農(nóng)村地區(qū)清潔取暖覆蓋率。

(3)工業(yè)污染防治方面，盡快完成炭化室高度4.3 米及以下焦?fàn)t淘汰任務(wù)。支持焦化行業(yè)通過(guò)壓減產(chǎn)能、淘汰整合、提質(zhì)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)焦?fàn)t占比快速提升。完成焦化行業(yè)特別排放限值改造，推進(jìn)焦?fàn)t爐體封閉技術(shù)試點(diǎn)。加快推進(jìn)鋼鐵企業(yè)高標(biāo)準(zhǔn)完成超低排放改造。實(shí)施揮發(fā)性有機(jī)物、工業(yè)無(wú)組織排放、工業(yè)爐窯專項(xiàng)整治。推進(jìn)燃?xì)忮仩t完成低氮改造，大幅消減污染物排放量。

(4)移動(dòng)源治理方面，一是推進(jìn)交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整[6]，大宗貨物運(yùn)輸以鐵路為主，提高貨物鐵路運(yùn)輸比例。二是推進(jìn)城市建成區(qū)新增的公交、出租、輕型物流配送、環(huán)衛(wèi)等車輛使用新能源或清潔能源汽車。三是圍繞“車”油”“路”三個(gè)環(huán)節(jié)綜合施策治理交通污染。

(5)控制城市揚(yáng)塵方面，一是著力強(qiáng)化道路清洗和拋撒治理，加強(qiáng)道路沖洗和降塵精細(xì)化管理，對(duì)揚(yáng)塵較重區(qū)域增加灑水降塵頻次，最大程度遏制道路揚(yáng)塵。二是全面推進(jìn)建筑工地綠色施工。三是推進(jìn)城市區(qū)域工業(yè)企業(yè)料堆料場(chǎng)全封閉。

(6)找準(zhǔn)各市問(wèn)題根源，提高環(huán)境監(jiān)管能力。根據(jù)各市環(huán)境質(zhì)量改善任務(wù)、目標(biāo)差距以及產(chǎn)業(yè)、能源和運(yùn)輸結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，找準(zhǔn)自身問(wèn)題根源及環(huán)境質(zhì)量改善潛力，確定分區(qū)域分階段環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)及相應(yīng)的環(huán)境管控、污染物排放控制等要求。按照“一市一策”原則，制定各市工作方案，確保精準(zhǔn)治污、科學(xué)治污，推動(dòng)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)好轉(zhuǎn)。