運用大數據解析大連市某國控大氣子站PM2.5來源

丁超 孫文豪 王思依 鄒順瑛

摘要：智慧監測的實現手段包括建設高效感知的綜合監測網絡，開展集成融合的數據深度挖掘等。在建設高效感知的綜合監測網絡上，突出立體性，加強機動性，從以固定點位為主向固定點位、移動走航、動態布點等綜合應用發展轉型。在數據分析上，開展集成融合的數據深度挖掘，運用大數據等技術，加強融合分析，充分反映環境狀況與污染源排放、經濟活動變化的關系，開展污染溯源追因。文章基于上述智慧監測的理念，利用大數據對大連市某國控大氣子站PM2.5歷史數據進行了解析，結果表明，非供暖季該子站周邊PM2.5主要來源于交通產生的汽車尾氣和揚塵，供暖季主要來源于鍋爐燃燒產生的煙塵、交通產生的汽車尾氣和揚塵，并結合上述分析，對大連市該區域PM2.5的管控給出建議。

Key?Words：?PM2.5;?Intelligent?monitoring;?Big?data;?Source?analysis

近年來，城市空氣污染作為環境污染問題之一備受關注[1-2]。要想有效控制大氣污染，首先要科學評價空氣環境質量，這對于客觀了解城市空氣污染現狀，預測其發展趨勢，以及有效控制空氣污染與實施可持續發展戰略具有重要意義[3-4]。近年來，科學、獨立、權威、高效的生態環境監測體系建設全面加強，為打好污染防治攻堅戰提供了強勁支撐[5]，但現階段生態環境監測數據集成共享和深度挖掘還存在一定問題，監測業務應用主要停留在數據的查詢檢索和統計功能上，在支撐環境形勢感知研判、生態環境質量預測預警和決策評估方面發揮作用有限，其智能化、智慧化水平不高，無法滿足日益增長的環境管理決策對數據支撐的需要[6]。為此，國家提出生態環境智慧監測的理念[7]。生態環境智慧監測是指應用云計算、物聯網、大數據、移動互聯網、人工智能和網絡通信等新一代信息技術，高效智能感知生態環境，通過提升數據挖掘和應用水平，滿足政府、企業、公眾等對生態環境監測的需要，實現生態環境管理和監測業務的深度融合，更加精準、智能地支撐生態環境管理和決策。

本文以2019—2021年為研究時段，運用大數據等技術，對大連市某國控大氣子站PM2.5歷史數據進行了解析。

1?數據與討論

研究選取該國控子站2019—2021年數據進行解析。從圖1可以看出，2019年為正常年份，除2月因春節假期影響外，1月、3月PM2.5排放情況基本一致。2020年受新冠肺炎疫情影響，2月、3月PM2.5排放急劇下降。2021年1月受疫情影響，PM2.5排放較低，2月恢復至正常水平，這一變化也表明機動車尾氣對該國控大氣子站影響較大[8-9]。

為了便于討論，以該子站為圓心，將360?劃分為16個方向，每個方向22.5?，依次為北、北東北、東北、東東北、東、東東南、東南、南東南、南、南西南、西南、西西南、西、西西北、西北、北西北16個方向，計算不同方向PM2.5貢獻值，從而發現PM2.5空間分布規律，為污染源的定位查找提供依據。

考慮到2020年及2021年均受疫情影響，從圖2可以看出，2020年、2021年PM2.5主要來向與2019年一致，該區域污染源未出現明顯變化。因此以下主要分析2019年相關數據。

2019年，該子站PM2.5在早6至10點、晚19至21點均相對較高，與鍋爐排放及交通擁堵時段基本一致，具體結果見圖3。

與非供暖期相比，供暖期該子站東西兩側PM2.5排放量明顯增加，南側排放量同一年內無明顯變化，不同風向排放總量見圖4。考慮受季節變化影響最突出的污染源為燃煤鍋爐，結合該子站周邊狀況，初步判斷供暖期對該子站影響較大的污染源為位于該子站東北側、東側和西南側的3個鍋爐房。

為了便于討論，將PM2.5濃度小于等于15μg/m3設定為等級一，大于15μg/m3、小于等于30?μg/m3設定為等級二，大于30μg/m3設定為等級三，通過圖5可以看出，該子站PM2.5小時均值濃度超過30μg/m3的時長占比只有20.29%，但是貢獻高達54.64%，在開展管控過程中，應重點關注濃度超過30μg/m3的風向來源和時段。

從圖6可知，在供暖期，2019年3個濃度區間所占時長基本一致，均為1200h左右，2019年非供暖期內，濃度在15μg/m3以下的時長與濃度在16～30μg/m3的時長基本一致，濃度超過30μg/m3的時長明顯減少。

從圖6中還可以看出，嚴重污染時長供暖期比非供暖期高2倍多，輕度污染時長非供暖期幾乎是供暖期2倍，供暖期的PM2.5上升，主要是燃煤鍋爐帶來的，建議在這一環節進行能源替換，例如采用無煙煤、天然氣等清潔能源，或者加強除塵治理措施。

2結語

文章利用大數據對大連市某國控大氣子站PM2.5歷史數據進行了解析，研究結果為大連市大氣環境質量的進一步改善提供了科學依據，結合分析結果，提出如下該區PM2.5管控建議。

（1）靜穩態氣象條件下，要加強道路車輛通行管控，避免擁堵造成尾氣集中排放，出現污染疊加影響。

（2）灑水時段：早、晚堵車高峰期，建議擴大灑水的道路數量，圍繞國控子站3km內灑水保濕，尤其是上風向路段要進行同步灑水。

（3）供暖季須加強鍋爐管控，建議進行能源替代或者加強除塵治理措施等，保證產生的廢氣達標排放。

參考文獻