2009～2012年鄭州市空氣質量的時間分布研究

薛帥征，任珊珊，張朋飛，姚順陽，薛艷艷

（1.河南農業大學，河南 鄭州 450002；2.鄭州市環境保護監測中心站，河南 鄭州 450007；3.國際氣候組織，北京 100028）

大氣污染是人類死亡或致病的重要影響因素之一，隨著污染程度的增加，死亡率會明顯上升，從而造成巨大的經濟損失[1-5]。大氣環境質量是城市環境質量的重要組成部分，也是城市可持續發展的基礎[6]。以鄭州市環境監測站的監測數據為依據，研究了大氣中污染物的季節分布特征，分析了造成鄭州市大氣污染的原因，并有針對性的提出污染防治措施及建議，為鄭州市提升城市大氣環境質量提供科學依據。

1 資料與方法

大氣污染數據來自鄭州市環境保護局的監測資料，監測項目包括主要污染物PM10、SO2和NO2的日濃度，以及API（空氣污染指數）。監測站點包括對照點崗李水庫，市區的醫學院、煙廠、市監測站、鄭紡機、銀行學校、供水公司、經開區管委會和四十七中共八個監控點。

空氣污染等級劃分依據《環境空氣質量指數（AQI）日報技術規定》[7]中空氣污染指數范圍及相應的空氣質量級別。以PM10、SO2和NO2作為分級污染物，API指數來評價。API指數范圍在0～500之間，按API指數大小將空氣質量劃分為6級，詳見表1。

2 結果與分析

2.1 空氣質量的時間分布特征

從表 2 中得知：（1）2009～2012 年，全年空氣質量達優級的天數均未超過30 d，最少的為2009年，僅18 d。（2）從2009年到2011年年平均API值依次升高，但都在90以下。總體比較2009年空氣質量最好，2011年空氣質量最差。與2003、2004年的年平均API值分別為79與81相比較[8]，數值有所反彈。（3）2009～2012年鄭州市空氣質量等級均以Ⅱ級良為主，Ⅱ級以上天數分別占全年的88.2%、86.8%、86.8%和86.6%。首要污染物以可吸入顆粒物PM10為主，占全年天數的90%以上。（4）2009～2012年鄭州市大氣污染首要污染物均為PM10；最高為 2012 年，達 340 d；最低為 2010 年，也有328 d；而SO2均在28 d左右，沒有明顯變化。

2.2 污染物的時間分布特征

2.2.1 NO2分布特征 從圖1得知，污染物NO2的濃度值最高出現在2010年1月，達0.070 mg/m3，最低值出現在2009年7月，為0.031 mg/m3，最高值約為最低值的2.3倍。4年的NO2濃度月平均數值呈“V”型分布，最高值均出現在1月或12月，而最低值則出現在7、8兩個月。從1月起數值逐月降低，從8月起又逐月升高。

表1 空氣質量指數及相關信息

表2 鄭州市API指數法空氣質量評價結果

圖1 2009～2012年NO2月平均濃度值

2.2.2 SO2分布特征 從圖2得知，污染物SO2的濃度值最高出現在2010年1月，達0.110 mg/m3，最低值出現在2012年7月，為0.019 mg/m3，最高值約為最低值的5.8倍。4 a的NO2月平均數值呈“U”型分布，1月份和12月SO2的濃度值都在0.07 mg/m3以上，而5～9月都在0.04 mg/m3以下。

圖2 2009～2012年SO2月濃度平均值

2.2.3 PM10分布特征 從圖3可知，污染物PM10的濃度值最高出現在2012年1月，達0.159 mg/m3，最低值為2009年5月的0.071 mg/m3，最高值約為最低值的2.2倍。除2010年最高值出現在3月外，其余3 a最高值均在1月或12月。而3～4月和10～11月出現了第二次高峰，這與鄭州市的沙塵暴頻發季節出現時間一致。

圖3 2009~2012年PM10月濃度平均值

2.2.4 API分布特征 從圖4可知，API數值表和PM10的數值表基本一致。因為API數值的計算是選取PM10、SO2和NO23種污染物中的最大值作為基準進行，同時也說明鄭州市的首要污染物以PM10為主。只有2011年11月和12月的API數值曲線與SO2的數值曲線一致，說明這兩個月首要污染物主要受SO2濃度影響。

圖4 2009~2012年API月平均值

3 提高空氣質量的建議

由于污染物的季節變化特征，鄭州市大氣污染的重點控制時段應以冬季、早春和晚秋為主，特別是1、2、11和12月4個月，加強對首要污染物可吸入顆粒物PM10和SO2的控制和治理。針對近年來鄭州市大氣污染的主要污染物狀況特征，未來鄭州市主要應加強和開展的工作如下：

（1）全面控制區域內重點大氣污染物排放。大氣中的污染物質具有隨時間、空間變化大的特點，因此很有必要采取區域城市的聯防聯控原則，如重點行業火電廠、機動車、工業鍋爐等，應嚴格控制其排污。可通過提高善SO2的總量控制、完善SO2排污收費標準和開展排污權交易試點等措施。

（2）進一步加大產業結構調整力度。如提高建設項目環境準入門檻，加強區域產業規劃環評工作，加快淘汰落后產能等。

（3）加強工業大氣污染綜合防治工作。如多污染物協同防控，定期發布重點排污企業的污染物排放情況，優化產業規劃和布局等。

（4）加強市區交通污染的防治。如實施清潔汽車行動，完善和優化機動車排污環境監管體系，車用燃油清潔化等。這方面各政府職能部門，包括環保、發改、經信、交通、安全、衛生等應相互協調，通力協作。

（5）加強交通干道的綠化，選用合理常綠的喬灌植物配置以及綠化帶寬度，以提高植物對污染物的凈化效果。

4 結論與討論

（1）2009～2012年鄭州市空氣質量等級均以Ⅱ級良為主。Ⅱ級以上天數分別占全年的88.2%、87.1%、86.8%和87.2%。首要污染物以可吸入顆粒物PM10為主，其顆粒物主要來源于自然風沙揚塵、建筑工地、機動車尾氣和煤煙塵等[9-12]。

（2）受氣象因素影響，3種污染物濃度具有明顯的季節變化特征。冬季濃度較高，早春和晚秋次之，夏季最低。因此7～9月空氣質量最好，冬季12～1月空氣質量最差。這可能是因為夏秋季節市區綠化植物葉片的滯塵效應最高[13]和綠化帶植物對污染物的凈化效果不同[14]，也可能是因為夏季7～9月份是雨季，對大氣中污染物起到清洗作用[15-17]。而冬季溫度低，大氣層結穩定，不利于污染物的擴散；也有研究表明[18]：冬季持續多日平均風速小、出現逆溫是鄭州市出現持續污染的主要原因；冷空氣過境帶來的較大風速、逆溫層的破壞，有利于污染物的動力擴散。另外冬春季燃煤采暖使硫化物、氮化物、粉塵排放量隨之增加，特別是SO2排放，也會加重空氣污染[19]。該結果與早期研究的石家莊和鄭州空氣質量污染物分布的結果一致[18-20]。

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