九龍坡區二氧化氮濃度現狀及對策研究

崔 鳳 任 榮 楊 穎

（重慶市九龍坡區生態環境監測站 重慶 401329）

引言

二氧化氮（NO2）和一氧化氮（NO）是大氣中主要的含氮污染物，它們通常被合稱為氮氧化物（NOx）。氮氧化物是細顆粒物（PM2.5）成分硝酸銨和酸雨成分硝酸鹽的前體物，細顆粒物對人的身體健康造成危害，酸雨則會造成對公共設施的損壞。同時，氮氧化物和揮發性有機物在強烈陽光中的紫外線的作用下會生產臭氧，而臭氧具有強氧化性，對人體健康和生態環境造成負面影響，臭氧逐漸成為僅次于細顆粒物的影響空氣質量的污染物[1]。氮氧化物的來源分為人為源和自然源，人為源主要來自燃料的燃燒。燃料燃燒生成的氮氧化物可分為燃料型氮氧化物和溫度型氮氧化物，燃料性氮氧化物是指燃料中的含氮氧化物在燃燒過程中氧化生成氮氧化物，溫度型氮氧化物是指燃燒時空氣中的氮氣在高溫（>2100℃）下氧化生成氮氧化物[2]。

重慶市地處四川盆地東南丘陵山區，常年處于靜風，不利于污染物的擴散，城市大氣環境容量有限，容易造成污染物濃度累積[3][4]。國家對重慶的定位是要加快建設內陸開放高地、山清水秀美麗之地，因此對重慶生態環境質量的要求必然很高，而環境空氣質量是生態環境質量的重要衡量指標之一，二氧化氮又是評價環境空氣質量的重要指標之一。九龍坡區地處重慶市西南部，位于重慶市都市功能核心區的中心城區，為重慶市的傳統工業大區，一定程度上能夠反應重慶市核心區域空氣質量狀況。已有研究報道過重慶市九龍坡區“十二五”期間的二氧化氮濃度特征[5]，但從更長時間尺度討論《大氣污染防治行動計劃》實施以來九龍坡區二氧化氮濃度變化特征還鮮有報道。因此，本文分析了重慶市九龍坡區2020 年二氧化氮濃度現狀以及2011-2020 年（“十二五”和“十三五”期間）的濃度變化特征，探討了二氧化氮濃度的變化規律及可能原因分析，并提出對策和建議。

1 數據來源與分析方法

1.1 數據來源

數據來源于重慶市九龍坡區國控和市控空氣站點自動監測站點，監測站點包括金鳳、白市驛和歇臺子，其中白市驛和歇臺子為國控監測站點，金鳳為市控監測站點。數據的監測與質控均按照《環境空氣質量自動監測技術規范》（HJ/T 193-2005）進行。

1.2 環境空氣質量評價標準及方法

《環境空氣質量評價技術規范（試行）》（HJ 663-2013）中規定了二氧化氮在日和年尺度上的計算方法。日均值為24 小時平均值，年均值為全年日均濃度平均值。本文在考慮污染物濃度超標與否時參考《環境空氣質量標準》（GB 3095-2012）中的二級標準（以下簡稱國家二級標準）；2011-2012 年依照《環境空氣質量標準》（GB 3096-1996）及2000 年修改單中的二級標準進行評價；2013-2015 年依照 《環境空氣質量標準》（GB 3096-2012）進行評價。二氧化氮的日平均國家二級標準限值為80μg·m-3；年平均國家二級標準限值分別為40μg·m-3。

空氣質量指數（AQI）計算方法以及空氣質量指數級別劃定參見《環境空氣質量指數（AQI）技術規定（試行）》（HJ 633-2012）。AQI 是一種定量描述空氣質量狀況的無量綱指數，計算單項污染物的空氣質量分指數（IAQI）后取最高值為評價區域的空氣質量指數。AQI大于50 時，IAQI 最大的空氣污染物確定其為首要污染物。

1.3 趨勢分析

變化趨勢評價適用于評價污染物濃度或環境空氣質量綜合狀況在多個連續時間周期內的變化趨勢，根據 《環境空氣質量評價技術規范（試行）》（HJ 663-2013）規定，采用Spearman 秩相關系數法評價，具體計算公式見下式：

式中：

γs—Soearman 秩相關系數；

N—時間周期的數量，n≥5；

Xj—周期j 按時間排序的序號，1≤Yj≤n。

2 結果與分析

2.1 2020年二氧化氮濃度現狀及原因分析

2.1.1 2020 年二氧化氮日均濃度狀況

2020 年九龍坡區環境空氣中二氧化氮日均濃度變化如圖1 所示。二氧化氮日均濃度全年波動較大，范圍為12～70 微克/立方米，最低值和最高值分別出現2020 年1 月28 日和2020 年11 月27 日。全年日均濃度均低于國家二級標準，達標率為100%。二氧化氮日均值達到一級的天數比例為82.5%，達到二級的天數比例為17.5%。二氧化氮年均值為32±10 微克/立方米（均值±標準偏差），與上年相比，下降了11.1 個百分點，達到國家二級標準；比全市平均值39 微克/立方米低17.9 個百分點。

圖1 2020年九龍坡區環境空氣中二氧化氮日均濃度變化

2.1.2 2020 年二氧化氮和降水量月均濃度狀況

2020 年九龍坡區環境空氣中二氧化氮月均濃度和月降水量變化情況如圖2 所示。2020 年，九龍坡區環境空氣中二氧化氮月均濃度范圍在22～41 微克/立方米之間，其中11 月濃度最高，8 月濃度最低。二氧化氮月均濃度總體基本呈現先上升再下降然后又上升的趨勢，夏季濃度低于其它季節。2 月二氧化氮濃度略微低于前后兩月。2020 年，九龍坡區月均降水量范圍在3.8～270.3 毫米之間，降水量最少的月份在2 月，最高的月份在7 月。降水月均濃度總體基本呈現先上升后下降的趨勢，其中下降過程中8 月出現波動。全年降水量為1097.9 毫米，春季（3-5 月）、夏季（6-8 月）、秋季（9-11 月）和冬季（12-2 月）降水量分別為207.3 毫米、547.2 毫米、316.1 毫米和27.3 毫米，分別占全年總降水量的18.9%、49.8%、28.8%和2.5%；呈現明顯的夏季降水多，冬季降水少的季節變化特征。8 月因只降水兩次，所以降水量是整個夏季最少的，雖然降水量最少，但全年二氧化氮月均濃度最低值也出現在這個月。

圖2 2020年九龍坡區環境空氣中二氧化氮月均濃度和月降水量變化

2.1.3 原因分析

2 月份二氧化氮濃度較前后兩月濃度略低，可能是由于春節期間工業企業放假工業源排放量減少；同時重慶主城區人員返鄉過節，城區車流量明顯減少，汽車尾氣排放量減少。二氧化氮呈現明顯的夏季濃度高，其它季節濃度低可能是三方面原因所致。

一是，夏季降水量豐富（圖2），夏季（6-8 月）三個月的降水量占全年降水量的49.8%，豐富的降水有利于二氧化氮的濕沉降過程，有效的降低大氣中二氧化氮濃度。

二是，夏季光照強烈，在紫外光的作用下二氧化氮會發生化學分解，使得大氣中二氧化氮被去除。

三是，冬季、初春和秋末溫度低，大氣層易出現輻射逆溫現象，低風速、強逆溫、多山地不利于污染物的擴散遷移，使污染物濃度累計，造成冬季、初春和秋末濃度較高。8 月降水量雖然不如6 月和7 月，但二氧化氮卻出現最低月均濃度，可能也跟重慶特殊的高溫假政策和居民的生活習慣有關，企業一般會在8 月放高溫假，減少了工業排放；同時很多居民都有8 月離開主城去避暑的習慣，減少了主城區車輛量，減少了汽車尾氣排放。

2.2 “十二五”和“十三五”期間二氧化氮濃度變化趨勢及原因分析

2.2.1 “十二五”和“十三五”期間二氧化氮濃度變化趨勢

“十二五”和“十三五”期間，九龍坡區環境空氣中二氧化氮濃度年際變化如圖2 所示。二氧化氮十年年平均濃度為38 微克/立方米，低于國家環境空氣質量二級標準限值。除2015 和2016 年外，其余各年年均值均達到國家環境空氣質量二級標準限值要求。最大年均值為47 微克/立方米，出現在2015 年；最小年均值為29 微克/立方米，出現在2011 年。

圖3 “十二五”和“十三五”期間九龍坡區環境空氣中二氧化氮濃度年際變化

“十二五”和“十三五”十年期間全區二氧化氮總體呈現先上升后下降趨勢，拐點在2015 年。與“十一五”末相比，2015 年和2020 年二氧化氮濃度分別升高和降低4 微克/立方米和11 微克/立方米，升幅和降幅分別為9.30 個百分點和25.6 個百分點；與“十二五”末相比，2020 年二氧化氮濃度下降15 微克/立方米，降幅為31.9 個百分點。

趨勢檢驗結果表明，“十二五”和“十三五”十年期間全區二氧化氮變化趨勢達不到顯著水平（rs=0.115，表1），但分段統計卻有明顯的趨勢。“十二五”期間，全區二氧化氮濃度呈上升趨勢，但上升趨勢未達到顯著水平（rs=0.900，表1），這可能是因為2014 年降雨量比2013 年高41.1%，降雨量的增加有利于二氧化氮清除而使得二氧化氮濃度低于前一年[5]。“十三五”期間，全區二氧化氮濃度呈下降趨勢，且該趨勢達到顯著水平（rs=-1.00，表1）；年均值從45 微克/立方米下降到32微克/立方米，降幅達28.9 個百分點。

表1 “十二五”和“十三五”期間九龍坡區二氧化氮濃度變化趨勢分析

2.2.2 原因分析

研究表明城市大氣中氮氧化物2/3 來自汽車等流動源的排放，1/3 來自固定源的排放[2]。“十二五”期間全區二氧化氮濃度升高主要原因可能是機動車保有量逐年增加所致，全重慶市汽車持有量從2010 年的114萬輛增加至2015 年的279 萬輛，增幅達114%。“十三五” 期間重慶市汽車保有量繼續增加，2020 年達504萬輛，比2015 年增加了80.6%，然而與“十二五”期間不同，“十三五” 期間二氧化氮濃度并未持續增加而是顯著下降，這可能是三個方面的原因所致。

一是“十三五”期間兩次實施新的機動車污染物排放標準，分別于2017 年和2019 年實施國五和國六標準，每提高一次標準，單車污染減少30%至50%。

二是新能源汽車逐漸普及，由于國家政策對新能源汽車的扶持和群眾對新能源汽車的接受度增加，新能源汽車的使用率越來越高。

三是工業企業等固定燃料源通過中央財政大氣污染防治專項資金等項目支持不斷改進燃燒技術，從源頭上減少了氮氧化物的排放。

3 對策與建議

3.1 持續開展觀測和分析

在國控和市控自動監測站點持續監測的基礎上，可有針對性的在鎮街層面、社區層面、重點區域加密監測，進而可以獲得從區、鎮街、社區等幾個級別監測數據，更有利于分析二氧化氮空間分布特征和時間變化規律；同時統計歷年來二氧化氮時空特征變化，獲得歷史變化趨勢；更全面總結九龍坡區現存和潛在影響二氧化氮的突出問題。

3.2 構建責任考核政策

評估考核是落實相關方應對降低大氣污染物目標和生態環境保護責任，加強行為激勵的有效政策手段。推進區級降低大氣污染物方案編制，在國家和重慶市的標準要求的基礎上，基于本區問題和需求導向，編制符合本區區情的方案，要協同研究制定包括二氧化氮在內的大氣污染物減排目標、大氣環境質量目標，落實到相關責任部門。

3.3 加大技術改進力度

以降低二氧化氮濃度和大氣環境質量改善倒逼源頭減排、結構減排，推動產業結構、能源結構、交通運輸結構綠色低碳轉型和大氣環境質量協同改善，實現改善環境質量從注重末端治理向更加注重源頭預防和治理有效傳導。

一是推動產業結構的優化和調整；九龍坡區為傳統工業大區，要繼續壓減高耗能行業落后產能，大力發展戰略性新興產業、現代服務業和先進制造業。

二是加大清潔能源的研發和利用；水電、風電、光伏等新能源的使用可以有效的達到降低二氧化氮排放的目的。

三是提高燃料技術改進力度；由于氮氧化物的產生主要受到溫度和停留時間的影響，燃料型氮氧化物的產生受平衡比影響，因此要減少主火焰區氧氣含量以及高溫下的暴露時間，工業企業要加強主體責任意識，結合自身工藝流程加大以新技術替舊技術的應用力度（比如階段燃燒法和排氣循環法等已有的技術），從源頭上控制氮氧化物的產生。

3.4 落實好常態化管控措施

圍繞“工業、交通、揚塵、生活”四大污染源，做到嚴管工業污染，嚴控交通排放，嚴查施工揚塵，嚴抓生活污染。在嚴管工業污染源上要做到從重治理、重監管。要圍繞重點排污企業嚴格規范廢氣收集和治理；相關責任部門要督促企業切實履行環保主體責任，正常運行廢氣治理設施，確保穩定達標排放，并力爭超低排放。在嚴控交通排放上做到及時疏導交通和減少排放。加強早晚高峰時段道路交通疏導，采取多種方式疏導交通流量，優化大貨車行駛路線等；公安交管部門堅持要嚴格落實高排放車輛限行措施，引導大貨車、運渣車避開重點道路行駛；增加抓拍設施，嚴查冒黑煙車輛，減少機動車尾氣排放；加大力度推進新能源車的研發、推廣和運用。在嚴查施工揚塵上做到重監控、重巡查；充分運用視頻監控系統、揚塵噪音監測系統、智慧工地管理平臺等，全力控制施工揚塵；加強建筑工地全天候不定時巡查。在嚴抓生活污染上做到加強治理和正確引導。餐飲單位和機關事業單位新建食堂嚴格全部安裝油煙凈化設施；正確宣傳引導居民不開展露天焚燒和違法煙熏臘肉行為。

3.5 借助科技手段精準管控

加快推進智慧環保建設，充分利用科技手段，逐步實現大氣污染治理由被動應付型向主動保障型轉變，由傳統經驗型向現代高科技型轉變，由單一監管型向立體管控型轉變。

結語

九龍坡區大氣污染物二氧化氮表現出夏季高、其它季節低的變化特征，可針對此季節變化特征有針對性的開展季節性管控。“十三五”期間開展大氣污染防治攻堅行動各項措施效果明顯，有效降低了各個排放源的二氧化氮排放，進而降低了大氣中二氧化氮濃度，空氣質量改善明顯。雖然全區2020 年二氧化氮濃度已經達到國家二級標準，但與人民群眾日益增長的美好生態需要相比，依然需要加倍努力，因此“十四五”期間要進一步做到精準、科學、依法治污，進一步降低二氧化氮濃度。