南昌市灣里管理局大氣污染特征及其防治

楊禮挺

（南昌市生態環境保護綜合執法支隊灣里大隊，江西南昌 330004）

南昌市灣里管理局由原灣里區于2020年撤區后設立，地處南昌市西北部，境內多山地丘陵，城區位于梅嶺山腳，由幸福街辦、站前街辦和招賢鎮部分區域組成，與新建區長堎鎮、望城鎮相連。境內自然生態稟賦優越，素有“南昌后花園”“城市中央公園”的美譽，大氣環境質量在全市名列前茅，其改善情況同南昌市總體趨勢保持一致，受地形、產業結構等原因影響又具有一定的差異性。

本文以2018—2021年灣里城區連續4年大氣環境監測數據為主要研究對象，通過數據分析得出灣里大氣主要污染特征，并重點對臭氧污染與其他主要污染物、氣象因素之間相關性及防治措施進行探討，為灣里城區大氣環境質量持續改善提供一定參考。

1 大氣環境質量分析

灣里城區內設有1個大氣省控站點，位于梅嶺大道西側。該站點自2018年以來運行平穩，各項污染物監測數據較為完整，為本文研究提供了重要支撐。

1.1 主要污染物濃度變化情況

2018年以來，灣里城區SO2（二氧化硫）濃度保持低位運行，CO（一氧化碳）、NO2（氮氧化物）濃度基本穩定，PM10（顆粒物）、PM2.5（細微顆粒物）震蕩下降，O3（臭氧）濃度呈上升態勢。2021年僅有PM10與O3濃度略高于2020 年，O3濃度變化趨勢與PM10存在一定關聯。具體數據見表1。

表1 灣里管理局2018—2021年污染物年均濃度

以上變化趨勢與灣里周邊森林覆蓋率較高，城區內工業企業數量較少，車流量穩步提升，且于2017年底城區內燃煤鍋爐全部淘汰和2019年城區范圍劃為高污染燃料禁燃區促進煤改氣、煤改電的政策落地實施存在較大關聯。因此SO2年均濃度明顯下降，PM2.5、PM10穩中有降，NO2、CO 則保持相對穩定，O3處于上升通道。其中，PM10與氣候變化和建筑、道路等易產生揚塵項目開工存在較大關聯，如2021年初疫情后復工復產形勢較好，該年1季度PM10濃度較上年同期上升54%。

1.2 影響空氣質量優良率的主要污染物變化情況

近年來灣里輕度以上污染d 數基本保持穩定，維持在17～21d 之間。2018 年，灣里16d 輕度污染，2d中度污染。首要污染物中PM2.5為18d，占比100%；PM10（顆粒物）和O3（臭氧）均為0d。2019年，灣里15d 輕度污染，2d 中度污染。首要污染物中PM2.5為16d，占比94.12%；O3為1d，占比5.88%；PM10為0d。2020 年，灣里18d 輕度污染。首要污染物中O3為10d，占比55.56%；PM2.5為8d，占比44.44%；PM10為0d，占比0%。2021年，灣里20d輕度污染，1d中度污染。首要污染物中O3為17d，占比80.95%；PM2.5為3d，占比14.29%；PM10為1d，占比4.76%。將PM2.5與O3污染d 數的占比變化做一個對比，可以得到圖1。

圖1 灣里管理局污染d氣主要污染物占比變化圖

從上圖可以看出，污染d 氣中主要污染物PM2.5占比逐步下降，O3占比逐漸上升，在2020 年形成一個重合。影響灣里空氣質量的主要污染物出現由PM2.5逐步向O3轉變的趨勢。

2 主要污染物間相互關系及其變化趨勢

為進一步深化認識，借助SPSSAU 數據分析軟件對主要污染物濃度及有關因素進行量化分析，探究主要污染物間相互關系。

2.1 臭氧與其他因子間相互關系

2.1.1 臭氧與其他主要污染物之間相關性

臭氧日益成為影響灣里空氣質量的重要污染物，O3與各主要污染物間是否存在相關性，通過采取年均值、月均值、日均值與小時均值進行分析。

（1）O3_8h 第90百分位數與主要污染年均值之間的關系。通過對2018—2021年年均數據進行Kendalls相關分析，得出表2。

表2 O3與主要污染物年均值Kendalls相關分析表

通過該表可知，O3_8h 第90百分位數與各主要污染物年均值相關系數均偏小，接近于0，且p值均大于0.05。因此O3_8h 第90 百分位數與各主要污染物年均值之間無顯著相關。

（2）O3_8h 月均值與主要污染物月均值之間的關系。通過對2018—2021 年月均值數據進行Kendalls相關分析可知，O3_8h 月均值與主要污染物月均值相關系數均偏小，接近于0，且P 值均大于0.05。因此O3_8h 月均值與主要污染物月均值之間無顯著相關。

（3）O3_8h 與主要污染物日均值之間的關系。鑒于日均值數據較多，選取2021年9月O3污染高發月份作為研究對象，該月共出現9dO3污染d 氣，其中1d 中度污染，8d 輕度污染。通過對2021年9月日均值數據進行Kendalls 相關分析可知O3_8h 和PM10之間的相關系數為0.582，并呈現出0.01水平的顯著性，說明O3_8h 和PM10之間有著顯著的正相關；與PM2.5之間相關系數為0.407，呈現出0.05 水平的顯著性，說明O3_8h 和PM2.5之間有一定的正相關。

為進一步研究O3_8h 與PM10、PM2.5之間關系，將2021年9月主要污染物日均濃度進行線性回歸分析，得出表3。

表3 O3與PM10、PM2.5日均值線性回歸分析

從 表3得出：O3_8h=41.761+3.316*PM10-1.681*PM2.5，R2=0.613，意味著PM10，PM2.5可以解釋O3_8h的61.3%變化原因。對模型進行F檢驗，（F=21.394，p=0＜0.05）分析可知：PM10會對O3_8h 產生顯著的正向影響，PM2.5對O3_8h 產生影響并不顯著。

同時將2021 年9 月O3_8h 數值與PM10日均值進行分類匯總分析，可以得到圖2。

通過圖2 可以進一步得出O3_8h 濃度與PM10日均值之間存在十分顯著的正相關的結論。

（4）O3濃度與主要污染物小時均值之間的關系。鑒于日均值數據過多，選取2021年9月28日O3中度污染的小時均值作為研究對象。通過對2021年9月28日數據進行Kendalls 相關分析可知O3和PM10之間的相關系數值為0.651，并且呈現出0.01水平的顯著性，因而說明O3和PM10之間有著顯著的正相關。

將2021年9月28日O3濃度與PM10小時均值進行分類匯總分析，可以得到O3=9.6324PM10+58.466，R2=0.597 4。通過該公式可以發現O3濃度與PM10小時均值之間存在顯著的正相關。

2.1.2 臭氧與氣壓、氣溫、濕度、風向及風速等氣象因素相關性

為探究O3與氣壓、氣溫、濕度、風向及風速等氣象因素之間相關性，對2021 年9 月的O3_8h 日均值與氣壓等氣象數據進行Kendalls 相關分析。發現O3_8h 和濕度之間的相關系數值為-0.460，并呈現出0.05水平的顯著性，因此二者存在顯著的負相關。進行線性回歸分析可得到：O3_8h=322.703-2.239*濕度，R2=0.373，意味著濕度可以解釋O3_8h 的37.3%變化原因。對模型進行F檢驗，（F=16.632，p=0.000＜0.05），說明濕度對O3_8h 的確會產生顯著影響。

對2021 年10月、2020年9月日均值數據分別進行Kendalls 相關分析。可以發現O3_8h 與濕度同樣存在負相關，與溫度之間則存在正相關。將O3_8h 分別與氣溫與濕度日均值進行線性回歸分析，發現濕度影響的比例高于氣溫。因此，O3高發的春夏、夏秋季節，濕度越小，溫度越高，O3濃度越高。

2.2 O3及PM2.5濃度變化趨勢分析

在氣候、輸入性污染以及相關管控政策未出現較為劇烈變化的情況下，將O3_8h 第90百分位與PM2.5年均濃度數據帶入趨勢線進行擬合，可以得出O3_8h第90百分位=103.52（X-2017）0.2162；R1=0.924 1。PM2.5=-0.75（X-2 017）2+1.85（X-2 017）+32.25；R2=0.892 3。若X=2022，O3_8h 第90百分位2022年上升到146.6。PM2.5年均值則下降至22.75μg/m3左右。

因年度均值數據較有限，加之污染物濃度在宏觀上受氣候、政策、輸入性污染變化以及本地污染源排放等方面影響較大，以上預測可能存在一定偏差，但PM2.5污染持續改善，O3污染進入平緩上升通道的大趨勢不會改變。O3污染管控將成為灣里大氣環境質量持續改善需要面對的重要課題。

3 臭氧污染防治分析及管控建議

臭氧污染日益成為灣里空氣質量持續改善的最重要影響因素，同時直接決定了空氣質量優良率這一剛性考核目標的順利完成與否。臭氧污染的形成與治理更多的由社會生產方式、能源政策調整等宏觀條件所決定，學術界對此已有較為廣泛的研究。本文擬從數據分析出發，發現灣里臭氧污染高發時段內O3與PM10存在顯著正相關，與濕度存在顯著負相關，與氣溫存在一定正相關。針對以上發現，以強化微觀管控為切入點，提出以下建議：

1）在臭氧污染高發的重點時段，積極做好PM10協同管控。春夏之交的5月與夏秋之交的8—10月是灣里臭氧污染d 氣高發易發的重要時段，PM10濃度易出現較為劇烈變化，特別是夏秋季節，PM10濃度進入由夏季較低水平向秋冬季較高水平轉變的上升通道。該時段內PM10偏高的同時O3濃度往往也偏高，PM10的協同管控對于應對臭氧污染，延緩遲滯臭氧影響，減少臭氧污染d 數具有重要意義，而PM10的主要來源為揚塵，因此必須強化揚塵治理。從灣里實際出發，深化揚塵治理，重點是要做好工地、道路、裸地等易產生揚塵領域的綜合治理，落實部門職責，持續推進“四塵三煙三氣兩禁”，對工地施工、道路保潔和裸地覆蓋等情況適時開展督查檢查。

2）在高溫低濕氣候條件下，積極探索人工增雨、城市增濕的方式，減輕臭氧污染程度。濕度與O3存在顯著負相關，即濕度越低，O3濃度往往越高。8-10月間，午間氣溫較高，濕度較低，O3濃度往往也是1d 之中最高的時段。在持續高溫少雨的情況下，合理利用人工增雨作業增加空氣濕度可以有效減輕臭氧污染的同時提升環境舒適度。在增雨作業氣候條件不充分的情況下，采取霧炮車圍繞城市主要路段循環作業、加大道路灑水作業，加油站點定時灑水等臨時性措施和適當擴大城市綠地、水體面積等方式適當增大空氣濕度，減緩城市熱島效應。