麗水市城區大氣污染特征研究*

呂森偉 呂致遠 葉青平 項 艷 謝雪梅# 章陽烽

(1.浙江省麗水生態環境監測中心，浙江 麗水 323000；2.浙江環科環境研究院有限公司麗水分公司，浙江 麗水 323000)

我國高速的經濟增長和持續的城市化進程在取得顯著社會經濟發展成果的同時，使得空氣污染問題日益突出，對城市能見度[1]和人體健康[2-3]等都產生了非常大的影響。我國大氣污染類型從傳統以一次污染物為主的煤煙型向一次污染物和二次污染物并存的復合型轉變[4]。大氣污染受局地排放和外源輸送共同影響[5]。蘇榕等[6]發現，重慶市局地O3主要受機動車和溶劑使用排放揮發性有機物(VOCs)的影響。葉香等[7]分析常州市一次顆粒物和O3同時污染過程發現，天氣、南方污染傳輸是重要的影響因素。WU等[8]指出，大氣中的O3和細顆粒物(PM2.5)在濃度、變化特征等方面具有一定的相關性。針對重點城市呈現的局地污染與區域污染疊加、污染物之間相互影響的問題，國家“十四五”規劃要求更加注重PM2.5和O3的區域協同控制[9-10]。

而事實上，根據《2019年麗水市生態環境質量公報》，麗水市這樣的三線城市也產生了由不同污染物引起的復合大氣污染，特別是城區。因此，本研究利用麗水市城區3個國控城市點2020年全年的大氣監測六參數數據和氣象資料分析麗水市城區大氣污染特征，以期為麗水市“十四五”規劃大氣污染防控提供科學參考。

1 實驗部分

1.1 數據來源

大氣監測六參數(可吸入顆粒物(PM10)、PM2.5、SO2、NO2、O3和CO)數據為麗水市城區3個國控城市點(蓮都小學、監測站大樓和余莊前)2020年全年的實時監測數據。監測站大樓位于蓮都區城東路188號(28.451°N，119.914°E)，周邊為住宅、商場等，無明顯的局地污染源，能夠反映麗水市老區城的空氣質量狀況；蓮都小學位于蓮都區長虹街457號(28.458°N，119.903°E)，周邊為住宅、學校、圖書館等，能夠反映麗水市新城區的空氣質量狀況；余莊前位于麗水市經濟技術開發區余莊前水閣水廠內(28.423°N，119.879°E)，反映的是麗水市經濟技術開發區的空氣質量狀況。氣象資料由麗水市氣象局提供，包括氣溫、風速、風向、降水量和相對濕度等。

1.2 研究方法

污染物的環境空氣質量單項指數參照《環境空氣質量評價技術規范(試行)》(HJ 663—2013)的單點環境空氣質量評價方法評價。3個國控城市點的環境空氣質量優良天和污染天依據《環境空氣質量指數(AQI)技術規定(試行)》(HJ 633—2012)評價，整個麗水市城區則按3個國控城市點的污染物平均值評價。

2 結論與分析

2.1 環境空氣質量總體特征

由圖1可見，麗水市城區2020年空氣質量較好，只有4 d為污染天，優良天數達到362 d，3個國控城市點中蓮都小學出現了9 d污染天，監測站大樓出現了6 d，余莊前1 d。各污染物的環境空氣質量單項指數見圖2，O3的單項指數最高，其次是PM2.5、PM10，都超過了0.5，可見麗水市城區也存在著O3和顆粒物的復合污染問題。

圖1 麗水市城區及國控城市點污染天數

圖2 麗水市城區各污染物單項指數

2.2 污染物的時空分異規律

2.2.1 空間分布規律

麗水市城區2020年3個國控城市點的大氣監測六參數空間分布見表1。不同城市點間的PM2.5、SO2、CO濃度較為接近，但NO2、PM10和O3存在一定差異。蓮都小學的O3污染最為嚴峻，明顯高于余莊前和監測站大樓，表明麗水市新城區主要存在著O3污染，可能是受麗水市主導風向東風和東北風的影響；余莊前的PM10濃度最高，而其PM2.5濃度與其他國控城市點接近，表明麗水經濟技術開發區主要存在顆粒物污染并且以PM10為主，可能與揚塵污染有關[11-12]；監測站大樓NO2濃度相對較高，由于周邊有住宅、商場等，交通繁忙、人口密集，反映出老城區NO2濃度偏高，與交通排放有關[13]。

表1 麗水市城區大氣監測六參數的空間分布1)

2.2.2 時間變化情況

麗水市城區2020年3個國控城市點的大氣監測六參數的月變化特征見圖3。NO2、PM2.5和PM10變化趨勢比較一致，3或4月出現1個小峰，12月達到全年最高值，由于麗水市不集中供暖，因此麗水市城區春季和冬季NO2和顆粒物濃度峰值主要與氣象條件有關[14-15]。O3濃度高值主要出現在4—5、9—10月，麗水市城區4—10月氣溫較高，但6—8月由于降雨較多，光化學反應強度低，O3生成較少[16]。麗水市城區CO高值主要出現在1—2、11—12月，一方面可能受冬季擴散條件差影響，另一方面可能是受人為排放源的影響[17-18]。SO2全年變化不大，冬季略高。整體來看，麗水市城區春秋季主要存在O3污染，秋冬季主要存在顆粒物污染。

圖3 麗水市城區大氣監測六參數的月變化

2.3 O3污染分析

2020年，對整個麗水市城區而言，O3污染天出現在4月17日、5月13日、9月6日和10月12日(見圖4)，表明麗水市城區O3污染具有偶發性，而非連續性污染。3個國控城市點中，蓮都小學和監測站大樓分別出現9、6 d O3污染天，余莊前沒有出現O3污染天，因此麗水市新城區和老城區是O3污染防治的重點區域。

圖4 麗水市城區O3污染天

分析麗水市城區O3污染天的O3及前體物NO2的日變化趨勢(見圖5)可以看出，4個O3污染天的O3日變化特征并不相同。4月17日，O3濃度從6：00開始上升，11：00—23：00一直維持在較高濃度水平，夜間O3濃度居高不下主要是因為4月17日整體風速偏低，在3 m/s以下，在東北方向上存在累積；5月13日O3濃度從5：00開始就上升，峰值出現在16：00—17：00，之后逐漸下降；9月6日夜間21：00出現O3濃度峰值，可能來自于區域傳輸；10月12日O3日變化特征表現為與NO2顯著的相反趨勢，說明O3很可能來自本地光化學反應生成。

圖5 麗水市城區O3污染天O3和NO2的日變化趨勢

整體來看，麗水市城區4個O3污染天的O3因大氣擴散和NO滴定作用在5：00—6：00達到最低值，之后O3前體物VOCs和NO2可能在光化學反應作用下生成O3，并且11：00左右達到較高濃度，而夜間O3濃度下降。

2.4 顆粒物污染分析

2.4.1 PM2.5與PM10的相關性分析

2020年麗水市城區PM2.5與PM10質量濃度的Pearson相關系數為0.89，說明麗水市城區PM2.5與PM10之間有較好的相關性。麗水市城區PM2.5/PM10(質量比)平均為0.571。PM2.5/PM10可以反映顆粒物污染的類型和污染物來源。從圖6來看，麗水市城區PM2.5/PM10冬季高、夏季低，說明冬季PM2.5在本地聚集，并且二次轉化的貢獻較大[19]。

圖6 麗水市城區PM2.5/PM10月變化

2.4.2 顆粒物來源剖析

通過顆粒物及其前體物(SO2、NO2、CO、PM2.5、PM10)的特征雷達圖分析發現，SO2、NO2、CO和PM10主要來自一次污染源，而PM2.5既有一次污染來源也有二次轉化的貢獻[20]。通常，PM10主要來自揚塵等的排放[21]；SO2主要來自煤炭、煙花爆竹等的排放[22]；NO2主要來自機動車、工業鍋爐等的排放[23]；CO主要來自于燃煤、機動車、鋼鐵冶煉及生物質不完全燃燒等的排放[24]。在特征雷達圖上，麗水市城區PM10特征值超出標準上限，進一步證明PM10受到揚塵污染影響；SO2特征值超出標準上限，進一步證明SO2受到煤炭、煙花爆竹的影響；CO和NO2特征值超出標準上限，進一步證明它們受到機動車尾氣排放的影響；而PM2.5特征值超出標準上限，可以說明PM2.5確實受到了二次轉化的影響。

3 結 論

(1) 麗水市城區2020年空氣質量較好，優良天數達到362 d，但也存在著O3和顆粒物復合污染的問題。

(2) 麗水市新城區、老城區和經濟技術開發區的PM2.5、SO2、CO濃度較為接近，但新城區O3污染最為嚴峻，老城區NO2較其他區域偏高，經濟技術開發區以PM10污染為主。麗水市城區的O3污染主要發生在春秋季，顆粒物污染主要發生在秋冬季。

(3) 麗水市城區O3污染具有偶發性，新城區和老城區是O3污染防治的重點區域。

(4) 麗水市城區PM10主要來自一次污染源，PM2.5既有一次污染來源也有二次轉化的貢獻。