2015—2019 年阿圖什市環(huán)境空氣質(zhì)量變化特征

譚 蕾，肖淑雅，徐 濤，曉開(kāi)提·依不拉音

（1.新疆醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，烏魯木齊 830011；2.新疆維吾爾自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，烏魯木齊 830011）

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)境空氣質(zhì)量引起了人們的廣泛關(guān)注，針對(duì)地方環(huán)境空氣質(zhì)量變化的研究也逐漸增多[1-4］。阿圖什市位于新疆西南部，遠(yuǎn)離海洋，屬典型的暖溫帶干旱大陸性氣候，其3 面環(huán)山的特殊地形易形成沙塵天氣，再加之阿圖什市的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤炭為主，其空氣污染類(lèi)型主要為煙塵和沙塵混合型污染[5］。阿圖什市牢固樹(shù)立“綠水青山就是金山銀山”理念，不斷強(qiáng)化大氣污染防治力度，全市空氣質(zhì)量明顯改善。隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展、城市建設(shè)不斷提高、機(jī)動(dòng)車(chē)保有量迅速增長(zhǎng)等，環(huán)境空氣質(zhì)量出現(xiàn)了新的變化。本研究根據(jù)阿圖什市2015—2019 年空氣質(zhì)量逐日數(shù)據(jù)，分析阿圖什市空氣質(zhì)量現(xiàn)狀、污染特征及變化趨勢(shì)，以期為阿圖什市大氣污染防治提供參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)和新疆生態(tài)環(huán)境廳公開(kāi)發(fā)布的數(shù)據(jù)。提取阿圖什市2015 年1 月1 日 至2019 年12 月31 日 連 續(xù)5 年 空 氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）和常規(guī)6 項(xiàng)污染物質(zhì)量濃度（SO2、NO2、CO、O3-8 h、PM10、PM2.5）的逐日數(shù)據(jù)作為研究指標(biāo)。2015—2019 年空氣質(zhì)量指數(shù)樣本為1 826 d，有效數(shù)據(jù)共1 826 d。

1.2 統(tǒng)計(jì)方法

使用Excel 2016 軟件繪圖，SPSS 25.0 軟件分析污染物單項(xiàng)指數(shù)和空氣質(zhì)量綜合指數(shù)（AQCI）的統(tǒng)計(jì)特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

2.1.1 空氣質(zhì)量等級(jí) 將AQI劃分為6 個(gè)等級(jí)[6］，0～50 為優(yōu)；51～100 為良；101～150 為輕度污染；151～200 為中度污染；201～300 為重度污染；大于300 為嚴(yán)重污染，得到2015—2019 年阿圖什市不同等級(jí)空氣質(zhì)量天數(shù)的變化情況。2015—2019 年阿圖什市空氣質(zhì)量各等級(jí)天數(shù)見(jiàn)圖1。由圖1 可知，阿圖什市空氣質(zhì)量等級(jí)為優(yōu)良的天數(shù)最多，有1 241 d，占總樣本數(shù)的67.9%；達(dá)到輕度污染級(jí)別及以上的天數(shù)為585 d，占總樣本數(shù)的32.0%。2017 年空氣質(zhì)量最好，優(yōu)良等級(jí)天數(shù)最多，為275 d，輕度污染及以上等級(jí)天數(shù)最少，為90 d；其次為2019、2018 年和2015 年，優(yōu)良等級(jí)天數(shù)分別為267、257 d 和223 d，輕度污染及以上等級(jí)天數(shù)分別為98、108 d 和142 d；2016 年空氣質(zhì)量最差，優(yōu)良等級(jí)天數(shù)最少，為219 d，輕度污染級(jí)別及以上天數(shù)最多，為147 d。2015—2019 年阿圖什市環(huán)境空氣質(zhì)量等級(jí)為優(yōu)良的天數(shù)總體呈增多趨勢(shì)，優(yōu)良天數(shù)占比由59.8%上升至73.1%；輕度污染及以上的等級(jí)天數(shù)總體呈下降趨勢(shì)，占比由40.2%下降至26.9%。

圖1 2015—2019 年阿圖什市空氣質(zhì)量各等級(jí)天數(shù)

2.1.2 首要污染物 2015—2019 年阿圖什市首要污染物分布情況見(jiàn)圖2。由圖2 可知，除2016 年外，其余年份均以O(shè)3-8 h、PM10、PM2.5為首要污染物。以PM10為首要污染物的天數(shù)最多，為157～253 d，總體變化不明顯。以O(shè)3-8 h 為首要污染物的天數(shù)次多，總體呈增多趨勢(shì)，2015年最少，為46 d，2016年為54 d，2017 年明顯增多，2019 年最多，為100 d，這表明O3-8 h 污染持續(xù)加重。以PM2.5為首要污染物的天數(shù)最少，呈先上升后下降趨勢(shì)，2016 年最多，為78 d，2017開(kāi)始減少，為66 d，2018、2019 年分別為33 d 和30 d，表明PM2.5污染有所改善。2016 年以CO 為首要污染物的天數(shù)為1 d。

圖2 2015—2019 年阿圖什市首要污染物分布

2.2 主要污染物濃度及變化特征

2.2.1 年變化特征 2015—2019 年阿圖什市主要污染物年均質(zhì)量濃度變化見(jiàn)圖3。由圖3 可知，除NO2、O3-8 h 外，SO2、PM10、PM2.5的年均質(zhì)量濃度和CO 95%分位數(shù)濃度總體呈下降趨勢(shì)；N02的年均質(zhì)量濃度總體變化不明顯；O3-8 h 90%分位數(shù)濃度總體呈上升趨勢(shì)，與藏曉芳等[7］研究結(jié)果一致。主要與阿圖什市采取的一系列大氣污染防治措施有關(guān)，如加強(qiáng)綠化生態(tài)建設(shè)、實(shí)施“煤改氣”工程、整治“散亂污”工業(yè)企業(yè)和推行清潔生產(chǎn)等，有效減少了污染物的濃度；而機(jī)動(dòng)車(chē)保有量增長(zhǎng)，增加了機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放量，從而增加了NO2濃度，NO2在太陽(yáng)輻射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，增加了空氣中O3的濃度。5 年間，SO2、NO2、CO、O3-8 h 的質(zhì)量濃度均達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（SO2為60 μg∕m3，CO 為4 mg∕m3，NO2為40 μg∕m3，O3-8 h 為160 μg∕m3），PM10的質(zhì)量濃度均未達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（70 μg∕m3），PM2.5的質(zhì)量濃度僅在2019年達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（35 μg∕m3）[8］，與艾克代·沙拉木等[9］研究結(jié)果基本一致，說(shuō)明顆粒物仍是阿圖什市最主要的污染物，且O3污染問(wèn)題逐漸突出。

圖3 2015—2019 年阿圖什市主要污染物年均質(zhì)量濃度變化

2.2.2 季節(jié)變化特征 2015—2019 年阿圖什市主要污染物時(shí)序圖見(jiàn)圖4。由圖4 可知，除SO2外，其他5 項(xiàng)污染物均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征。SO2的日均質(zhì)量濃度變化總體呈逐年降低的趨勢(shì)，2015年1 月濃度最高，從2015 年6 月開(kāi)始，SO2濃度降幅進(jìn)一步增大，隨后一直維持在較低水平。NO2和CO的日均質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)為“單峰”型，每年冬季（11月至次年2 月）濃度高，夏季（6—9 月）濃度低。PM10和PM2.5的日均質(zhì)量濃度變化趨勢(shì)為“雙峰”型，峰值出現(xiàn)在每年3—4 月和10—11 月，低值出現(xiàn)在12 月至次年2 月和6—9 月。而O3-8 h 表現(xiàn)為夏季（6—8月）濃度高，冬季（11 月至次年2 月）濃度低。主要是由于阿圖什市冬季集中供暖導(dǎo)致污染物排放量大，疊加不利氣象條件造成污染物濃度增加，“煤改氣”工程實(shí)施后，冬季市區(qū)居民集中供熱及餐飲業(yè)等部門(mén)以使用天然氣為主，促使SO2濃度逐年呈明顯下降趨勢(shì)；阿圖什市春季沙塵天氣頻現(xiàn)[10］，晝夜溫差大，逆溫現(xiàn)象多發(fā)，春季顆粒物濃度明顯高于其他季節(jié)。O3則相反，由于夏季氣溫高、輻射強(qiáng)，汽車(chē)尾氣以及工業(yè)排放所產(chǎn)生的NOX和VOCS在空氣中經(jīng)過(guò)一系列的光化學(xué)反應(yīng)易合成O3，且隨著夏季顆粒物濃度下降也會(huì)增加O3的濃度[11］。

圖4 2015—2019 年阿圖什市主要污染物時(shí)序

2.2.3 不同時(shí)期變化特征 2015—2019 年阿圖什市主要污染物不同時(shí)期（采暖期和非采暖期）變化見(jiàn)圖5。由圖5 可知，除O3-8 h 外，其他5 項(xiàng)污染物的質(zhì)量濃度均表現(xiàn)為采暖期高于非采暖期。主要由于阿圖什市采暖期氣溫較低，在輸送暖氣時(shí)，煤炭和天然氣等能源的消費(fèi)量較大，造成污染物排放量增加，且冬季大氣層多為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不利于污染物的擴(kuò)散；同時(shí)，該時(shí)段沙塵天氣頻發(fā)，故SO2、NO2、CO、PM10和PM2.5的質(zhì)量濃度均表現(xiàn)為采暖期高于非采暖期。阿圖什市非采暖期間氣溫較高，O3是在高溫、強(qiáng)光輻射的作用下，經(jīng)過(guò)一系列光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的二次污染物，故O3-8 h 的質(zhì)量濃度表現(xiàn)為非采暖期高于采暖期。

圖5 2015—2019 年阿圖什市主要污染物不同時(shí)期變化

2.3 空氣質(zhì)量綜合指數(shù)

空氣質(zhì)量綜合指數(shù)（AQCI）為評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)空氣中6 項(xiàng)主要污染物單項(xiàng)質(zhì)量指數(shù)之和[12］，能客觀(guān)地反映空氣質(zhì)量?jī)?yōu)劣狀況，AQCI越大表明空氣質(zhì)量越差，AQCI已經(jīng)成為許多城市評(píng)價(jià)當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣質(zhì)量的主要指標(biāo)[13，14］。由表1 可知，2015—2019 年阿圖什市空氣質(zhì)量綜合指數(shù)總體呈下降趨勢(shì)，由2015 年的5.0 下降到2019 年的4.1，表明空氣質(zhì)量逐漸變好。據(jù)2015—2019 年阿圖什市主要污染物單項(xiàng)質(zhì)量指數(shù)占比情況分析，PM10和PM2.5的占比略有下降，但依舊維持在較高水平，治理顆粒物污染仍是大氣污染防治的重點(diǎn)；O3-8 h 占比超過(guò)NO2，成為第二大污染物，僅次于顆粒物；CO 和SO2的占比一直維持在較低水平，但防治也不容忽視。阿圖什市空氣質(zhì)量總體向好，未來(lái)仍需加強(qiáng)大氣污染防治。

表1 2015—2019 年阿圖什市AQCI及主要污染物單項(xiàng)質(zhì)量指數(shù)占比

3 小結(jié)

1）2015—2019 年，阿圖什市環(huán)境空氣質(zhì)量等級(jí)為優(yōu)良的天數(shù)總體呈增多趨勢(shì)，首要污染物為PM10、O3-8 h、PM2.5和CO。其中以PM10為首要污染物的天數(shù)最多，總體變化不明顯，其次是以O(shè)3-8 h 為首要污染物的天數(shù)呈增多趨勢(shì)，以PM2.5為首要污染物的天數(shù)呈先上升后下降趨勢(shì)，以CO 為首要污染物僅在2016 年出現(xiàn)1 d。

2）2015—2019 年，阿 圖 什 市SO2、CO、PM10和PM2.5的年均質(zhì)量濃度總體呈下降趨勢(shì)，N02的年均質(zhì)量濃度總體變化不明顯，而O3-8 h 濃度總體呈上升趨勢(shì)；NO2、CO、PM10和PM2.5的日均質(zhì)量濃度均表現(xiàn)為冬季高于夏季，O3-8 h 表現(xiàn)為夏季高于冬季，SO2的季節(jié)性不明顯，2015 年1 月濃度最高，隨后呈逐年下降趨勢(shì)；除O3-8 h 外，其他5 項(xiàng)污染物的質(zhì)量濃度均表現(xiàn)為采暖期高于非采暖期。

3）2015—2019 年阿圖什市空氣質(zhì)量綜合指數(shù)總體呈下降趨勢(shì)，顆粒物（PM10和PM2.5）占比略有下降，但依舊是最主要的污染物，O3-8 h 占比超過(guò)NO2，成為僅次于顆粒物的第二大污染物，阿圖什市空氣質(zhì)量總體向好，未來(lái)仍需加強(qiáng)大氣污染防治。