徐州市2017年11月空氣污染狀況分析研究

苗欣慧

（徐州市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 徐州 221000）

五省通衢，徐州作為淮海地區(qū)中心，發(fā)展戰(zhàn)略立足淮海經(jīng)濟中心城市，經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。但是，長期粗放型經(jīng)濟增長方式給生態(tài)環(huán)境帶來巨大威脅。近幾年市內(nèi)頻發(fā)嚴重污染事件，尤其是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中的煤場、鋼廠、水泥場等中小企業(yè)排放大量空氣污染物，遠遠超出環(huán)境承載能力，導致徐州市空氣質(zhì)量超標嚴重，復合型大氣污染問題突出。面對日益嚴重的空氣污染，徐州市政府積極響應中央《大氣污染防治行動計劃》和《能源行業(yè)大氣污染治理方案》等強制減排政策，加快產(chǎn)業(yè)轉型，發(fā)展高新產(chǎn)業(yè)，淘汰落后產(chǎn)能，堅持走高質(zhì)量發(fā)展道路，開展大氣污染防治督查工作，問責追責，強化媒體曝光，堅決打好大氣污染防治攻堅戰(zhàn)。本文全面探究徐州市大氣污染問題具體情況，深入解析污染問題的來源，努力協(xié)助大氣治理工作，為徐州市環(huán)保政策的制定和實施提供理論支撐。

本文針對2017年11月徐州市大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)進行研究。有效監(jiān)測共30 d，主要監(jiān)測因子為二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、可吸入性顆粒粒徑小于10 μm（PM10）、可吸入性顆粒粒徑小于2.5 μm（PM2.5），其日平均濃度變化趨勢如圖1所示。

日平均濃度指一個自然日24 h平均濃度的算術平均值，污染物的日平均濃度限值參考《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB 3095-2012）[1]。由表1可以看出，SO2日平均濃度變化范圍為20～45 ug/m3，均未超標；NO2日平均濃度變化范圍為39～99 ug/m3，3 d超標；CO日平均濃度變化范圍為0.496～1.322 mg/m3，均未超標；O3日平均濃度變化范圍為19～164 ug/m3，1 d超標；PM10日平均濃度變化范圍為65～270 ug/m3，14 d超標；PM2.5日平均濃度變化范圍為31～153 ug/m3，16 d超標。整體分析表明，徐州11月份的顆粒物濃度整體偏高，其中，PM2.5月均值82 ug/m3；PM10月均值150 ug/m3。

圖1 2017年11月各常規(guī)污染物日平均濃度變化趨勢

表1 監(jiān)測污染物的日平均濃度變化范圍及超標天數(shù)

1 PM2.5水溶性離子監(jiān)測結果分析

1.1 水溶性離子的污染特征分析

水溶性離子平均濃度占PM2.5濃度的45.7%，其中和總和占PM2.5的43.4%，表明徐州市顆粒物污染物以硝酸鹽和硫酸鹽為主。如圖2所示，PM2.5出現(xiàn)峰值的同時，水溶性離子也處于峰值，共出現(xiàn)4次峰值（陰影部分）。峰值出現(xiàn)時的空氣質(zhì)量情況均為輕度以上污染，其中，峰值最高的一次出現(xiàn)在6-8日，其間污染等級為輕-中-重度污染，風向主要為西北風，風速小于2 m/s，不利于污染物的擴散。濕度介于60%～80%，溫度介于15～20℃，此條件有利于硝酸鹽的形成。和濃度變化基本趨勢一致，具有良好的對應關系，說明三者可能受相同因素的影響[2]。

1.2 NOR和SOR分析

為了更好地研究硫酸鹽和硝酸鹽的形成機制，很多學者用硫的轉化率和氮的轉化率表示SO2和NOx向硫酸鹽和硝酸鹽的轉化程度和過程。圖3為徐州11月硫氮二次轉化率的時間序列，在此期間，NOR的平均值為0.18，SOR的平均值為0.15，均高于一次排放特征值0.1，表明和主要為二次氧化。

一般地，用質(zhì)量濃度比是否大于1來表示污染以移動源為主還是以固定源為主，徐州11月的平均比值等于2.73，表明當?shù)氐亩螣o機鹽主要來源于移動污染源。

2 重金屬污染分析

大氣顆粒物中的重金屬污染物具有不可降解性，通過呼吸進入人體后，造成各種人體機能障礙，甚至引發(fā)各種疾病，其中As、Cr、Ni、Pb和Cd具有一定的致癌能力，As和Cd對人體有潛在致畸作用，而Pb和Hg則對胎兒有毒性作用[3]。

從圖4可以看出，重金屬的峰值出現(xiàn)在14日晚間，主要的金屬元素是鈣、鐵、鉀、鋅。由11月空氣監(jiān)測數(shù)據(jù)計算可得，重金屬總體平均濃度為3 286.52 ng/m3，其中，鈣元素的平均濃度為808.16 ng/m3，占重金屬總濃度的25%；K元素的平均濃度為642.67 ng/m3，占重金屬總濃度的19%；鐵元素的平均濃度為596.14 ng/m3，占重金屬總濃度的18%；Cu元素的平均濃度為342.00 ng/m3，占重金屬總濃度的10%。

3 揮發(fā)性有機物（VOCs）污染分析

從圖5可以看出，11月7日、12日、13日、19日和20日的VOCs濃度普遍偏高，尤其是芳香烴和鹵代烴。在此期間，芳香烴中的間/對-二甲苯濃度最高值達到1 826.30 ug/m3，甲苯和乙苯濃度最高值可達909.77 ug/m3和1 226.46 ug/m3，鹵代烴中的1,2-二氯乙烷濃度最高值為1 460.26 ug/m3。若儀器數(shù)據(jù)采集正常，則可能是因為周邊有固定的VOCs排放源。如圖5所示，VOCs各類源占比排序：芳香烴（56%）＞鹵代烴（17%）＞烷烴（12%）＞醛類（8%）＞酮類（3%）＞烯烴（2%）＞炔烴（1%）。

圖2 2017年11月徐州監(jiān)測站水溶性離子和PM2.5濃度時間序列圖

圖3 2017年11月徐州監(jiān)測站NOR和SOR的時間序列

圖4 徐州11月重金屬濃度時間序列

圖5 徐州11月VOCs時間序列圖

4 原因分析

11月6-8日風向主要為南風，平均風速為1.55 m/s，此風速不利于污染物的水平擴散，污染物主要為細顆粒物。PM2.5質(zhì)量濃度在7日下午處于上升階段，達到峰值，PM2.5占PM10的百分比為65%。7日夜間，風向有所轉變，但風速較低，顆粒物有所沉降。8日凌晨，高空2 km左右有輕微的污染傳輸帶，導致8日上午顆粒物濃度居高不下。隨著邊界層升高，近地面顆粒物驅散，高空顆粒物濃度增高。11月13-17日天氣為多云轉陰，17日有降雨，此次污染過程主要為局地產(chǎn)生的細粒子污染，不利的氣象條件導致顆粒物的驅散能力較弱，空氣質(zhì)量持續(xù)較差。11月27-30日空氣質(zhì)量為輕度-中度污染-良好分布狀況，28日為中度污染，成因主要是外來傳輸導致，污染傳輸過去后，本地污染占主導作用，污染物主要為細粒子污染。

1 中華人民共和國環(huán)境保護部.GB 3095-2012 環(huán)境空氣質(zhì)量標準[S].北京：中國標準出版社，2012.

2 張 蕊.河北省固城鎮(zhèn)PM2.5中水溶性無機離子污染特征研究[D].天津：天津師范大學，2014.

3 譚吉華，段菁春.中國大氣顆粒物重金屬污染、來源及控制建議[J].中國科學院研究生院學報，2013，30（2）：145-155.