冬季供暖對沈陽市各功能區4種大氣污染物濃度的影響

陳宗嬌

摘要 [目的] 研究冬季供暖對沈陽市不同功能區4種大氣污染物濃度的影響。[方法] 根據沈陽市2013年全年11個監測點位的PM10、PM2.5、SO2、NO2實時監測數據，分析4種污染物濃度的月變化規律，并應用主成分分析方法對供暖期和非供暖期該市6類功能區4種污染物對各功能區的影響進行分析。[結果] 污染物PM10、PM2.5、SO2的濃度受供暖影響月變化明顯，NO2的濃度受供暖及降水的雙重影響月變化規律與其他3種污染物有較大不同；供暖期工業區各類污染物濃度最高，商業交通居民混合區供暖期和非供暖期各類污染物濃度均較高，供暖期農村和風景名勝區較其他點位污染物濃度最低；農村、商業交通居民混合區點位NO2濃度最高。[結論] 該研究可為進一步調控與治理沈陽市大氣污染提供理論支撐。

關鍵詞 大氣污染物；供暖期；濃度

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）03-00862-02

Abstract [Objective] The research aimed to study the influences of period heating in winter on the four atmospheric pollutants contents of different areas in Shenyang City.[Method] The content changes of four atmospheric pollutants （PM10，PM2.5，SO2 and NO2） across the months of 2013 was analyzed based on data of 11 monitoring points under 6 air environmental function areas in Shenyang.Meanwhile，the Principal Component Analysis （PCA） was used to detect the relationships among period heating，concentrations of four atmospheric pollutants and air environmental function areas.[Result] The results showed that period heating influenced remarkably on contents of PM10，PM2.5 and SO2，which presented apparently on month changes.Concentration of NO2 was influenced by both period heating and precipitation，which showed different month changes compared to other three atmospheric pollutants.Industrial zone had most atmospheric pollutants during heating period while commercial traffic residents mixed zone had higher atmospheric pollutants both in the heating period and in non-heating period.Rural area and scenic spot had lowest concentration of four atmospheric pollutants during winter time.For concentration of NO2，rural area and commercial traffic residents mixed zone were higher than other air environmental function areas through 2013.[Conclusion] This research could provide scientific supports for the further adjustment and control of air pollution in Shenyang City.

Key words Air pollutant； Heating period； Concentration

沈陽市大氣污染屬于煤煙型大氣污染[1]，且冬季主要消耗煤炭實現供暖[2]，主要污染物主要表現為顆粒物、二氧化硫和二氧化氮[3]。因該區冬季采暖期長，晝夜溫差大，冬季逆溫頻現，大氣污染物的擴散與輸送較難[4]，已有多項研究針對該市的大氣污染擴散與輸送特征、大氣污染物的時空分布及大氣污染與氣象因子的關系[3，5-6]。近期研究發現，大氣污染對人體心肺功能水平及免疫能力有不良影響[7-8]，導致慢性呼吸道疾病、心腦血管疾病多發，且顯著提高了總死亡率[9]。

中國北方冬季供暖期大氣污染物濃度顯著增加已被諸多研究所關注[10-12]，但針對供暖期與非供暖期城市各功能區大氣污染物變化規律的研究相對較少，該研究依托2013年全年沈陽市11個監測點位的四種大氣污染物濃度數據，根據其隸屬的六類城市功能區結合冬季供暖期和非供暖期進行分析，研究4種污染物濃度的變化規律及各功能區污染特征。

1 研究區監測點概況

1.1 監測點分布

選取的11個監測點位遍布沈陽市市區主要職能部位，涵蓋和平區、鐵西區、大東區、皇姑區、棋盤山開發區、沈北新區和東陵區（渾南新區）。監測點位分布見圖1。

1.2 監測點所屬功能區

根據研究需要，將沈陽市各監測點位按國家標準GB 3095-2012環境空氣功能區質量要求，劃分為工業區、商業區、居住區、文化區、文教居住混合區、清潔區和對照區，基本信息見表1。

2 研究方法

2.1 數據采集與分析方法

采用自動監測分析儀，24 h連續監測。顆粒物濃度采用微量震蕩天平法或實時連續β射線法根據重量法測定，SO2濃度采用脈沖熒光分析法應用二氧化硫分析儀進行分析，NO2濃度的測定采用化學發光法應用氮氧化物分析儀進行分析?；A數據為小時濃度平均值，數據有效性滿足標準GB3095-2012要求。

由圖3主成分分析結果可知，兩軸共解釋了96.4%的數據變異性。其中，因子1可解釋87.2%的數據差異性，主要與供暖期及非供暖期有關；因子2可解釋9.2%的數據差異性，主要與NO2濃度有關。供暖期工業區、商業交通居民混合區、居住區和文教居住混合區PM10、PM2.5和SO2濃度較高，且3種污染物濃度相關性較強，在這4類功能區周圍均分布有采暖鍋爐或集中供熱廠，說明3種污染物冬季受燃煤采暖影響較大，與以往研究結果一致[15-16]；農村和風景名勝區監測點位PM10和PM2.5全年濃度均較低，原因是農村點位地形平坦，范圍廣，利于污染物擴散[11]，而風景名勝區地處城市外緣山區，受人類活動影響較小，且兩類監測點位均沒有供暖鍋爐。與其他3種污染物不同，NO2與各功能區關系略有不同，其中商業交通居民混合區和農村全年濃度均較高，而工業區供暖期濃度較高，這主要是因為NO2來源于工業燃煤（工業區冬季燃煤需要量增加）及機動車燃油的排放（商業交通居民混合區的車輛通行較頻繁）[17]，而農村NO2濃度較大則源于土地肥料N 的生物學轉化過程釋放大量的NO2 [18]。值得注意的是，除農村和商業交通居民混合區監測點位供暖期與非供暖期NO2濃度大致相當，工業區供暖期濃度大幅高于非供暖期外，居住區、文教居住混合區和風景名勝區均為非供暖期濃度大于供暖期濃度。

4 結論

大氣污染物中PM10、PM2.5和SO2濃度受供暖影響較大，冬季濃度大幅升高。各監測點位工業區、商業交通居民混合區和居住區污染物濃度較高，農村和風景名勝監測點位濃度較低。大氣污染物PM10、PM2.5和SO2濃度冬季受燃煤影響較大，而NO2受各監測點位的實際情況影響較大。該研究對環境空氣功能分區與污染物濃度在供暖期與非供暖期的變化規律及關系進行探索，為進一步調控與治理大氣污染提供了一些數據支持與理論支撐，但是關于大氣中NO2濃度的變化規律及原因需要更多地進行研究與分析。

參考文獻

[1] 董新，張久昌.沈陽市大氣污染防治對策[J].環境保護科學，1994，20（1）：45-48.

[2] 李銳，方曉明，李姝，等.“十五” 期間沈陽市煤炭消費與大氣污染相關性分析[J].環境保護科學，2006，32（5）：14-16.

[3] 馬雁軍，劉寧微，王揚鋒.遼寧中部城市群大氣污染分布及與氣象因子的相關分析[J].氣象科技，2005，33（6）：527-532.