肇慶市大氣污染特征及污染源分析

趙玉芬

（廣東省肇慶生態環境監測站，廣東 肇慶 526040）

0 引言

隨著中國城市化和工業化進程的加快，大氣污染已成為一個重大的環境問題，引起了廣泛關注。對大氣污染的研究主要集中在時空分布特征、氣象條件關系、污染源劃分、影響因素等方面[1]。然而，關于大氣污染特征與當地社會經濟發展之間關系的信息有限。

50 多年來，空氣污染與其對人類健康的相應影響之間的關系一直是世界衛生組織關注的問題。先前的許多研究已經證實，接觸空氣污染物會危害公眾健康。為此，制定了許多準則和標準，以保護人類健康免受空氣污染物的不利影響[2]。例如，2012 年生態環境部發布的《環境空氣質量指數技術條例》已在全球范圍內應用，向公眾通報空氣污染狀況和相關的健康風險。然而，以往的一些研究只分析了單一污染物，從而忽略了各種空氣污染物對人體健康造成的損害[3]。相應地，其他研究通過考慮不同區域空氣污染物的時空異質性，提出了新的健康風險評估指標。研究應采用綜合評價方法，以提供有關保護公眾健康所需措施的更詳細信息。目前，國內關于大氣污染治理的實踐和學術研究多集中在京津冀及周邊地區，這是我國污染最嚴重的地區。在同樣受空氣污染影響的肇慶市，研究成果仍然有限，而且大多是從氣象角度進行的。

在本研究中，選擇了肇慶市作為個案研究。肇慶市大氣環境污染日益嚴重，為了解決這一問題，肇慶市政府根據國家政策和全市能效轉型采取了控制措施。經過多年努力，主要污染物排放得到有效控制，空氣質量明顯改善。但污染物特別是PM的濃度仍然很高。因此，探討空氣污染特征，評估相關的人類健康風險，確定肇慶市的主要驅動因素是有必要的，可以幫助提高公眾對平衡經濟發展與環境保護的必要性的認識。

1 材料與方法

1.1 研究區域

肇慶市地處廣東省中西部，是東南沿海通往西南各省的重要交通樞紐。全市下轄3 個市轄區（端州區、鼎湖區、高要區）、4 個縣（廣寧縣、德慶縣、封開縣、懷集縣），代管1 個縣級市（四會市），總面積約14 897.45 km2，常住人口數412.97 萬。

1.2 空氣污染物

對人類威脅最大的PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO 和O3是量化空氣污染水平的世界六大標準污染物。本研究對這些污染物進行了綜合評價。

1.3 總空氣質量指數（AAQI）

由于中國的大氣污染通常由多種高濃度空氣污染物造成，而非單一污染物，因此AQI 系統可能取決于一種主要污染物的暴露風險。此外，研究應用了不同的指數來評價空氣質量，結果表明，空氣質量指數在許多情況下可能低估了接觸各種空氣污染物的綜合健康風險，特別是在發生嚴重污染的情況下。相比之下，AAQI 可以更有效地評估暴露。因此，本研究采用AAQI 方法考慮所有標準污染物的綜合影響（下文中AAQI 數值由IAAQ表示），定義如式（1）：

式中：IAQi為各污染物i 的指標；ρ 為經驗常數，在本研究中，取ρ=2。如表1 所示，空氣質量指數被轉換為0～500 的相同量表和健康類別。

表1 總空氣質量指數對應的空氣質量類別

2 結果與分析

2.1 肇慶市大氣污染特征分析

2021 年肇慶市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO 年平均質量濃度分別為59、109、56、42、189、3.01 μg/m3（見表2），SO2、CO、NO2濃度低于或接近CAAQS 二級標準，PM2.5、PM10、O3濃度明顯超標。2021 年，端州區、高要區、廣寧縣、德慶縣和四會市是PM2.5和PM10污染最嚴重的地區，只有鼎湖區低于CAAQS PM2.5二級標準，并略高于PM10標準。PM2.5和PM10的最高質量濃度分別為79 μg/m3和131 μg/m3，超標倍數分別接近1.26 和0.87。

2020 年，8 個區縣中只有2 個（鼎湖區和廣寧縣）達到SO2濃度標準，而2021 年只有2 個城市（懷集縣和四會市）超標，這意味著SO2濃度的顯著改善。除端州區和高要區外，其余地區NO2濃度保持較低或穩定。除高要區外，其余地區O3濃度保持較低或穩定。

圖1-1 顯示了每個區縣環境空氣質量標準（即評價中包含的六種污染物的濃度達到空氣質量標準）的天數。2021 年，鼎湖區、封開縣平均空氣質量達標天數分別為301、242 d，高于全市平均水平。德慶縣、端州區和四會市的達標天數從2020 年的237、232、252 d大幅減少至166、176、161 d，遠低于平均水平，空氣質量持續惡化。雖然四會市的空氣污染仍占主導地位，嚴重污染天數最大超過30 d，但各區縣的嚴重污染天數有所下降。如圖1-2 所示，2021 和2020 年鼎湖區嚴重污染天數分別為0、2 d。

圖1 2020 年和2021 年肇慶市8 個區縣空氣質量達標（1-1）和重度污染天數（1-2）

2.2 健康風險評估

表3 為2020 年和2021 年肇慶市平均AAQI 類別的空間分布。總體而言，8 個區縣的所有人都暴露在“污染”空氣中（IAAQ＞100）。2020 年，只有鼎湖區被劃分為“敏感人群不健康”（100＜IAAQ＜150），其他城市大多屬于中度污染（150＜IAAQ＜200）。而四會市污染嚴重（200＜IAAQ＜300）。2021 年，所有城市的IAAQ都在100 以上，但相比2020 年，污染程度明顯好轉。8 個區縣的平均空氣質量指數高于100，表明肇慶市所有人都暴露在污染的空氣中。然而，當地政府已經采取了典型的措施來改善空氣質量，包括對重污染天氣調度命令，工業企業錯開生產，重污染企業搬遷等。結果表明，肇慶市空氣污染造成的高健康風險是多年積累的，不是一天就能解決的。

表3 2020 年和2021 年肇慶市平均AAQI 類別的空間分布

3 基于地方社會經濟發展的來源分析

3.1 城市化

隨著肇慶市的發展，城市化進程加快，城鎮人口增長率從1996 年的30.41%提高到2021 年的67.34%，年均增長率為1.38%。與此同時，該市在交通運輸方面顯示出一致的需求趨勢。自1996 年以來，民用機動車保有量增長了近15 倍，從1996 年的1 800 多萬輛增加到2021 年的8 961 萬輛。此外，城市快速擴張與總體規劃節奏不一致，導致原本位于城市外圍的重污染區域（如工礦企業）向城市邊緣聚集，甚至被城市包圍。人口集聚和產業集聚也會造成環境危害。有研究發現，空氣污染物濃度最高的地區具有人口密度高、城市交通發達、經濟增長、城市擴張迅速的地方特征。

3.2 產業結構演變

近年來，肇慶市GDP 持續大幅增長，第一產業的比重雖然略有下降，但保持穩定。第二、三產業的年際變化呈現較大波動。但是，第二產業比第三產業更占優勢。2002 年以后，兩個行業的差距不斷擴大，并在2011 年達到頂峰。在此期間，第二產業的產業效率主要受到產業發展的驅動。重點經濟支柱產業集中在煤炭、電力、冶金、化工、機械、焦化等高耗能、高污染排放企業，因此，它們造成了巨大的環境壓力。隨后，第一產業比重下降，第三產業比重上升。到2015 年，第三產業比重首次超過第二產業比。2017 年，三次產業比重分別上升至4.6%、43.7%和51.7%，其中第三產業占主導地位。這一結果表明，肇慶市產業結構在不斷升級，向高級化和合理化方向發展。然而，這種結構并沒有達到最佳狀態，需要進一步的重組。

3.3 能源消費結構

能源消耗涉及從工業到住宅生活的各個領域。肇慶市總能耗呈逐年急劇上升趨勢。能源的主要來源是電和焦炭。在使用方面，煤炭開采、冶金、化工、電力、石油和焦化等重工業是主要方向。肇慶市能源消費結構以能源和原材料為主，對煤炭的依賴程度較高，具有典型的一次型和資源型特征。根據前文分析，這與產業結構中重工業比重過大、高能耗等問題具有可比性。此外，自2010 年以來，隨著車輛數量的大幅增加，汽油和柴油在交通運輸中的消耗也在增加，并逐漸成為環境污染的關鍵因素。

4 結論

肇慶市六項標準空氣污染物的平均濃度處于較高水平。PM是濃度超標的主要污染物，需要進一步控制。雖然二氧化硫濃度已經顯著下降，但必須防止它反彈。風險評價結果表明，肇慶市所有人都暴露在污染的空氣中。肇慶市快速城市化和重工業比重過大、高能耗結構的產業結構，造成了資源利用效率低下和環境問題；高新技術產業的快速發展和市場競爭的白熱化已呈趨勢。因此，肇慶市需要大力加快“新型”城鎮化進程，發展優質高效的清潔能源（如核電、風電）、高技術產業和現代服務業，以滿足優化產業結構和能源消費結構的需要。研究結果還表明，大氣污染是工業生產、城市建設、居民生活方式等因素綜合作用的結果。