大理市2013～2020年空氣質量變化趨勢分析

趙崇志，所映梅

(1.大理州生態環境局大理分局生態環境監測站，云南 大理 532901； 2.大理市下關第六中學，云南 大理 532901)

1 引言

隨著我國工業化和城市化進程的不斷加快，城市排放引起的大氣污染已成為影響城市環境質量、制約經濟社會環境持續發展的重要問題[1，2]，環境空氣污染也成為衡量城市可持續發展能力和宜居程度的重要指標[3]。

大理市位于云南省西部，地處低緯高原，屬北亞熱帶高原季風氣候類型，年平均氣溫15 ℃，降水量1056 mm,在低緯度高海拔地理條件綜合影響下，形成了低緯高原季風氣候特點：四季溫差小，冬干夏雨，赤道低氣壓移來時(11月份至次年4月份)為干季雨量僅占全年降雨量的5%～15%，信風移來時(5～10月份)為雨季降雨量占全年的85%～95%，垂直差異顯著。

2 數據與方法

大理市環境空氣質量自動監測系統始建于2003年，由下關子站、大理古城子站和中心站組成。該系統可對大理市環境空氣質量進行24 h自動連續監測，監測項目有SO2、NO2、PM10等。本文選取大理市2個環境空氣自動監測點(下關城和大理古城)的SO2、NO2、PM10監測數據作為主要分析數據，以2013～2020年的環境空氣主要污染物濃度值和AQI(環境空氣質量指數)為研究對象，分析比較了不同年份、城區與季度的主要污染物的變化趨勢，為大理市大氣環境治理和管理提供理論依據。

3 結果

3.1 大理市環境空氣質量變化情況分析

環境空氣質量指數(AQI)是最簡單而直觀的評價大氣環境質量的指標，描述了空氣清潔或者污染的程度[4]。運用空氣主要污染物污染系數分析AQI值，2013～2020年大理市AQI值都小于40，空氣質量達到優，2013～2016年AQI呈下降趨勢，2017年開始呈上升趨勢，在2018年達到頂值后，2019年開始呈明顯下降趨勢，并在2020年達到最低點，8年間大理市環境空氣質量變化趨勢為下降-上升-下降(圖1)。

圖1 大理市2013～2020年AQI年均值變化

3.2 主要污染物濃度變化分析

比較了SO2、NO2、PM10濃度的年均值的變化，結果顯示：大理市環境空氣中SO2濃度呈逐年下降趨勢，于2018年逐步趨于平穩， 其中2013年為歷年最高值，2019年濃度最低；PM10濃度2013～2020年間呈先下降再上升后下降的變化，2013～2016年呈下降趨勢，2017～2018年呈上升趨勢，2019年開始快速下降，并在2020年達到最低值，其中PM10濃度值2018年最高，2020年最低；NO2濃度在2013～2020年間呈上下波動，變化趨勢不明顯，其中NO2濃度值2013年最高，2016年最低(圖2)。

圖2 大理市2013～2020年主要污染物年均值變化

3.3 大理市空氣主要污染物濃度隨季度變化情況分析

比較了不同季度SO2、NO2、PM10濃度的均值。結果顯示大理市環境空氣中SO2、PM10隨季節變化明顯，均在第三季度出現污染物濃度最低值，SO2在第四季度最高、PM10最高值出現在第一季度，趙佳倫等也發現PM10質量濃度變化具有明顯的季節性特征,冬季其質量濃度最高,春季和秋季次之[5]。NO2總體變化趨勢不明顯，NO2濃度最高值集中出現在第四季度或者第一季度，其中最高值在第四季度(4個年度)、最高值在第一季度(2個年度)，NO2濃度最低值出現在第一季度和第三季度，第一季度(5個年度)、第三季度(2個年度)(圖3)，比較3中大氣主要污染濃度環境空氣質量可見：以第四季度或者第一季度(春冬季節)最差，第三季度最優。單獨考察大理、下關2個城區監測站點空氣主要污染物濃度值某一年份不同季度主要污染物濃度，上述變化趨勢同樣存在，SO2，PM10濃度第三季度濃度值最低，第一季度或第四季度為最高，NO2濃度古城站點最高值在第四季度，最低值集中在一季度和三季度。

圖3 大理市2013～2020年主SO2、PM10、NO2季度均值變化

3.4 兩城區空氣質量及變化情況分析

分析比較了下關城區和大理古城自動監測點SO2、NO2、PM10監測數據，結果顯示：大理古城城區的SO2在2013～2017年間明顯低于下關城區，而兩城區都呈逐年下降趨勢，其中下關城區SO2濃度下降趨勢較明顯；NO2在2013年時下關城區和古城城區基本相近，在2014年下關城區稍低于古城城區，而2015～2020年，古城城區NO2濃度值都低于下關城區；PM10大理古城城區在7個年度(13～19年)是高于或者略高于下關城區，統計多年數據而言，SO2，NO2的年均濃度值古城區低于下關城區，而PM10的年均濃度值總體下關城區稍低于古城區(圖4)，單獨考察某一年份不同監測點主要污染物濃度，上述變化趨勢同樣存在。此外下關城區8年間的AQI值均小于大理古城，在2014～2016年間下關城區AQI值明顯小于大理古城區，其余年份2城區基本接近，一定程度說明下關城區環境空氣質量稍優于大理古城。

圖4 大理市兩城區2012～2015年SO2、NO2、PM10濃度值變化

4 討論

(1)空氣質量是各種影響因素綜合作用的結果，當地產業結構、氣象條件、經濟發展狀況等都會直接影響空氣質量[6]。2013～2020年大理市AQI值均在40以下，空氣質量保持優良水平，總體呈下降的趨勢，尤其是在2019年開始出現較大幅度的下降，這與大理市以洱海保護為中心的流域整治工作緊密相關，加快城市建成區重污染企業搬遷改造或關閉退出(2019年開始，將云南紅塔滇西水泥股份有限公司等5家高排放企業進行全面關停和搬遷)，強化“散亂污”企業綜合整治并取得實效。其中2017～2018年AQI值升高的過程，可能與大理市在2016年開始的以大力推進舊城改造和棚戶區改造為中心的基礎建設工程項目集中建設有一定的關聯。

(2)大理市環境空氣中SO2在整體上呈下降趨勢。近8年來，大理市政府加快實施節能減排重點工程，嚴格控制高耗能、高排放和產能過剩行業上新項目，開展燃煤鍋爐和燃煤機組綜合整治，加快發展清潔能源和新能源，據統計完成淘汰燃煤鍋爐40臺，共計淘汰131.52蒸t。這些措施使得大理市SO2污染物排放總量得到有效控制，排放量逐年下降，環境空氣中SO2濃度在整體上也呈下降的趨勢。

(3)2013～2020年大理市環境空氣NO2年平均值均小于0.04 mg/m3了，達到環境空氣質量的一級標準，濃度有一定波動，但變化趨勢不甚明顯，可能與大理市逐漸增加的汽車保有量有關，隨著經濟發展，機動車數量快速增長，城市出現了工業與交通污染交叉的復合型空氣污染現象[7,8]。利淑芬[9]也分析了城區空氣NO2的濃度變化與機動車尾氣排放、露天焚燒秸稈、垃圾、施工揚塵和道路揚塵等密切相關，大理市2020年機動車保有量在2013年的基數呈急劇上升的趨勢，也針對性推出了黃標車淘汰、柴油貨車專項整治工作等大氣污染防控措施，據交通部門統計從18年開始先后淘汰營運黃標車209輛，黃標車3759輛，綜合以上因素，2013～2020年NO2濃度雖有波動，但幅度較小，呈現輕微下降的趨勢。

(4)PM10來源復雜，除燃煤、工業廢氣等有組織的排放源之外，還來化工、冶金、建材行業和機動車自機動車尾氣及施工、土壤風沙二次揚塵等組織排放源[10]。2017年大理市開始舊城改造、健康醫療中心項目等以住房建筑為重點的工程建設，也可能是引起大理市PM10濃度連續2年上升的原因之一，2018年大理市加快發展清潔能源和新能源、落實建筑施工場地揚塵整治、強化交通道路的降塵措施,強化了對工業煙塵和粉塵的污染治理措施，使大理市PM10濃度在2019年后開始快速下降。

(5)大理市城市環境空氣中SO2和PM10濃度存在明顯的季節性變化，其中第三季度2項污染物濃度為最低，第一季度或第四季度最高，這與解德艷等[11]報道的文山城區空氣中PM10等空氣污染物在每年的冬季至次年的春季濃度含量較其他兩季高的結果一致。Jacob等[12]認為空氣質量對天氣條件有較強的依賴性，對氣候變化也十分敏感。蔣蕓蕓[13]報道降雨對顆粒物有沖刷作用，因此PM10還與降雨量有關，徐鵬等也分析得出降雨對大氣污染物具有較強的去除能力[14]，分析這種趨勢變化也受到氣象因素,地理位置、地形特點的影響，大理市位于云貴高原，亞熱帶季風氣候，干濕季節較分明，近年雨季集中在6～9月份(三季度)，降雨對空氣中PM10、SO2等空氣污染物有一定的吸收和沉降作用，有利于減少空氣污染。

(6)2013～2020年下關城區AQI值總體稍低于大理古城區，下關城區PM10稍低于大理古城區，SO2濃度大理古城區低于下關城區，而PM10在三項主要空氣污染物中濃度最高，也直接決定了AQI值的大小。鄭美秀等報道風速、氣溫、降水量、相對濕度和水汽壓對空氣污染指數均有顯著負效應作用，氣壓起顯著正效應作用[15]。這種現象也跟兩城區氣象因素和地面條件、建筑施工場地環境、汽車保有量、秸稈焚燒等因素有重要關系，劉可欣等[16]提出天氣條件是影響大氣污染過程形成、發展和演變的重要因素，下關城區地處大理市的風口位置，下關城區常年平均風速大于大理古城，且主導風向為西南風，對空氣污染物濃度有一定稀釋作用，可能是下關城區PM10濃度值低于大理城區的主要原因。