細(xì)顆粒物（PM2.5）對(duì)農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響分析

黎 寧 秦旭芝 李傳章 韋 鋒 夏新建

（廣西壯族自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站，廣西 南寧 530028）

細(xì)顆粒物（PM2.5）對(duì)農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響分析

黎 寧 秦旭芝 李傳章 韋 鋒 夏新建

（廣西壯族自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站，廣西 南寧 530028）

為了評(píng)估細(xì)顆粒物（PM2.5）監(jiān)測對(duì)農(nóng)村空氣質(zhì)量等級(jí)的影響，2014年在3個(gè)村莊監(jiān)測了二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、吸入性顆粒（PM10）和細(xì)顆粒物（PM2.5）等污染指標(biāo)，使用環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3095-2012）和環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）法進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示：農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)在細(xì)顆粒物（PM2.5）納入評(píng)估后有所降低，等級(jí)為優(yōu)的比例從29.7%下降到1.7%，等級(jí)為良的比例從70.3%提高到95.0%，同時(shí)輕微污染的比例從0提高到3.3%。環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）法對(duì)空氣污染物有了更準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，能評(píng)估未超標(biāo)情況下空氣污染物對(duì)空氣質(zhì)量的貢獻(xiàn)程度。PM2.5與 PM10有顯著的正相關(guān)關(guān)系。

細(xì)顆粒物（PM2.5）；農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量；評(píng)價(jià)

1 引言

盡管我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越快，隨著我國城鄉(xiāng)一體化，城鎮(zhèn)農(nóng)村逐步融合，農(nóng)村生活水平越來越高，但農(nóng)村臟亂差現(xiàn)象依然嚴(yán)重，我國農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量一直都面對(duì)著污染問題[1，2，3]，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活消費(fèi)和村鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)所帶來的環(huán)境污染程度不大，但不容忽視。一些農(nóng)村開發(fā)或基建造成了生態(tài)破壞，表現(xiàn)為植被破壞，土地裸露面積增加，大風(fēng)天氣條件下，塵土飛揚(yáng)，加上秸竿焚燒、生活垃圾焚燒、餐飲油煙，以及一些村辦企業(yè)未經(jīng)處理即排放廢氣，使環(huán)境空氣受到一定程度污染。環(huán)境污染現(xiàn)實(shí)與居民對(duì)生活水平的高追求之間的矛盾使農(nóng)村地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量日益受到關(guān)注，因此，開展農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評(píng)價(jià)是加強(qiáng)農(nóng)村環(huán)境保護(hù)提高居民生活環(huán)境質(zhì)量的前提條件，只有掌握了農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量狀況，才能提出相應(yīng)的政策措施[4，5]。更為嚴(yán)格的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012）于2016年1月1日后實(shí)施[6]，該標(biāo)準(zhǔn)最引人關(guān)注的是新增細(xì)顆粒物（PM2.5）監(jiān)測。PM2.5為空氣中粒徑小于2.5微米的細(xì)顆粒物，可以通過支氣管和肺泡進(jìn)入血液，其中的有害氣體、重金屬等溶解在血液中，對(duì)人體健康危害很大[7]，PM2.5在空氣中的濃度與人的感官關(guān)系最密切，但原先的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-1996）[8]沒有包括PM2.5監(jiān)測，這造成了空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)與民眾感受存在一定的落差。新增該項(xiàng)目監(jiān)測對(duì)農(nóng)村空氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果的影響程度如何，值得進(jìn)行探究，這對(duì)今后農(nóng)村環(huán)境保護(hù)和治理、改善農(nóng)村居住環(huán)境條件、提高居民生活質(zhì)量等有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2 材料與方法

監(jiān)測地點(diǎn)：在南寧市上林縣選擇3個(gè)典型的種植型農(nóng)村，分別為XY鎮(zhèn)HM村、CT鎮(zhèn)XJ村和DF鎮(zhèn)SL村，布設(shè)了1個(gè)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)位。

監(jiān)測項(xiàng)目和頻次：2014年在 3個(gè)村莊監(jiān)測了二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入顆粒物（PM10）和細(xì)顆粒物（PM2.5）等4個(gè)項(xiàng)目，監(jiān)測污染物的24小時(shí)平均值。每個(gè)季度監(jiān)測1次共4次，每次連續(xù)監(jiān)測5天。

監(jiān)測方法：采用手工監(jiān)測方法，按《環(huán)境空氣質(zhì)量手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T194-2005）、《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(guī)范（試行）》、《環(huán)境空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》等技術(shù)規(guī)范開展。每天進(jìn)行不少于20小時(shí)采樣。

分析方法：二氧化硫（SO2）采用《環(huán)境空氣 二氧化硫的測定甲醛吸收－副玫瑰苯胺分光光度法》HJ482-2009；二氧化氮（NO2）采用《環(huán)境空氣 氮氧化物的測定鹽酸萘乙二胺分光光度法》HJ 479-2009；可吸入顆粒物（PM10）和細(xì)顆粒物（PM2.5）均采用《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定 重量法》HJ618-2011

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：環(huán)境空氣質(zhì)量采用《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012）和《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ 633-2012）[9]進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 結(jié)果與分析

3.1農(nóng)村環(huán)境空氣污染物含量和超標(biāo)情況

監(jiān)測結(jié)果表明，3個(gè)村莊的環(huán)境空氣污染物含量總體上較低，除XY鎮(zhèn)HM村和CT鎮(zhèn)XJ村各有1天PM2.5超標(biāo)外(超標(biāo)率均為5%)，其他3種污染物遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值（表1）。對(duì)PM2.5超標(biāo)嚴(yán)重程度進(jìn)行了分析，其超標(biāo)濃度最高分別為77μg/m3和78μg/m3，超標(biāo)天數(shù)也僅各為1天（每個(gè)村莊監(jiān)測總天數(shù)為20天），可見PM2.5超標(biāo)程度實(shí)際上很輕微。同時(shí)，可吸入顆粒物PM10監(jiān)測值最高為 115μg/m3，平均值大約為標(biāo)準(zhǔn)值的一半以下，說明這3個(gè)農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量總體上良好。

按照《農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則（修改稿）》對(duì)農(nóng)村類型的劃分方法[10]，這3個(gè)農(nóng)村以種植業(yè)為主，沒有大村鎮(zhèn)企業(yè)，因此以其主要生產(chǎn)方式和主要污染來源劃分為種植型村莊。環(huán)境污染源主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活垃圾和生活污水等，環(huán)境空氣污染來源主要為秸桿焚燒、生活垃圾焚燒、交通道路的揚(yáng)塵。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，環(huán)境空氣PM2.5超標(biāo)原因來自大風(fēng)天氣條件下的生活垃圾焚燒和交通道路揚(yáng)塵的可能性最大。

表1　上林縣3個(gè)農(nóng)村環(huán)境空氣污染物含量及超標(biāo)情況

3.2細(xì)顆粒物（PM2.5）對(duì)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)的影響

《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012）于2016年1月1日實(shí)施，各省級(jí)人民政府可以根據(jù)實(shí)際情況和當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)的需要提前實(shí)施該標(biāo)準(zhǔn)，《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ 633-2012）與之同步實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)最引人關(guān)注的是新增加PM2.5的監(jiān)測，對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量采用環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）法進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)，除定義超標(biāo)污染物外，還在未超標(biāo)情況下，定義環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)AQI大于50時(shí)IAQI最大的空氣污染物為首要污染物[9]，對(duì)于分析環(huán)境空氣污染物主要貢獻(xiàn)因子有重要作用。采用環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)方法評(píng)價(jià)結(jié)果顯示（表3），南寧市上林縣3個(gè)村莊中，PM2.5成為首要污染物天數(shù)比例高達(dá)95%以上，成為超標(biāo)污染物的天數(shù)比例為5%；同時(shí)，PM10成為首要污染物的天數(shù)比例高達(dá)80%以上。PM2.5和PM10成為首要污染物的天數(shù)比例較高，說明這3個(gè)村莊存在著較大的大氣顆粒物潛在污染風(fēng)險(xiǎn)。

細(xì)顆粒物PM2.5是《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012）新增加的空氣污染物，與以往相比，環(huán)境空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，空氣質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)更低。對(duì)3個(gè)村莊共60天的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，增加PM2.5評(píng)價(jià)后，優(yōu)等天數(shù)降低，從8天降為1天，比例從29.7%下降到1.7%；良等級(jí)天數(shù)從52天增加到57天，良等級(jí)所占比例從70.3%提高到95%；輕微污染從0天增加到2天，比例從0提高到3.3%。這結(jié)果說明新標(biāo)準(zhǔn)由于PM2.5納入評(píng)價(jià)確實(shí)使空氣質(zhì)量等級(jí)降低了。

由于以往沒有開展PM2.5的監(jiān)測，在進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)比較時(shí)，造成可比性下降。如果能通過建立污染物之間的相關(guān)關(guān)系方程，可以粗略推算之前農(nóng)村PM2.5狀況。本文利用60天的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析了PM2.5與PM10、NO2、SO2之間的關(guān)系，結(jié)果顯示，PM2.5與 PM10兩者間存在著顯著的線性正相關(guān)關(guān)系（r2=0.5739; n=60,r0.01**=0.325）（圖1），與他人的研究結(jié)果相類似[11,12]，這應(yīng)該與PM2.5和PM10的性質(zhì)類似有關(guān)，但與NO2和SO2之間關(guān)系不顯著。因此，從理論上可以建立PM10和PM2.5的回歸方程，通過PM10數(shù)據(jù)推算PM2.5的大致含量范圍，從而能夠?qū)Α董h(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012）實(shí)施前后的環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

表2　上林縣3個(gè)村莊的空氣污染物成為首要污染物和超標(biāo)污染物的天數(shù)和百分比

表3　PM2.5納入評(píng)價(jià)后對(duì)空氣質(zhì)量等級(jí)的影響

圖1　PM10和PM2.5的相關(guān)關(guān)系圖

4 結(jié)論

廣西南寧市上林縣 3個(gè)農(nóng)村的環(huán)境空氣質(zhì)量總體良好，偶爾有細(xì)顆粒物（PM2.5）超標(biāo)情況出現(xiàn)，超標(biāo)原因來自道路揚(yáng)塵和村莊垃圾焚燒。新增加PM2.5作為環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)因子后對(duì)農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果有較大影響，空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果更為嚴(yán)格。環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）法對(duì)空氣污染物的作用有更準(zhǔn)確的評(píng)估，展現(xiàn)了未超標(biāo)情況下空氣污染物對(duì)空氣質(zhì)量的貢獻(xiàn)程度。PM2.5與 PM10兩者間存在著顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，從理論上可以建立PM10和PM2.5的關(guān)系方程，通過PM10數(shù)據(jù)推算環(huán)境空氣質(zhì)量歷史數(shù)據(jù)而進(jìn)行比較。

5 建議

在鄉(xiāng)鎮(zhèn)村委層面上加大農(nóng)村環(huán)境保護(hù)力度，進(jìn)一步開展農(nóng)村環(huán)境綜合整治行動(dòng)，空氣環(huán)境質(zhì)量等級(jí)提高的主要措施應(yīng)當(dāng)采取整治廢氣污染型村鎮(zhèn)企業(yè)、灑水道路抑制施工揚(yáng)塵，以及做好垃圾焚燒相應(yīng)處理措施。同時(shí)加大農(nóng)村環(huán)境保護(hù)宣傳，增強(qiáng)廣大農(nóng)民的環(huán)保意識(shí)和監(jiān)督意識(shí)，引導(dǎo)民眾積極抵制損害農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量的違法行為，改善當(dāng)?shù)剞r(nóng)村居住環(huán)境。

致謝

本文同時(shí)得到廣西土壤環(huán)境污染與生態(tài)修復(fù)人才小高地和廣西西江流域生態(tài)環(huán)境與一體化發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。

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Impact of fine particulate matter (PM2.5) on the assessment of rural environment air quality

In order to evaluate the impact of fine particulate matter (PM2.5) monitoring on air quality level in rural areas, The sulfur dioxide (SO2), nitrogen dioxide (NO2), inhalation of particles (PM10) and fine particulate matter (PM2.5) were monitored in three villages, 2014, and were then evaluated with the ambient air quality standard (GB 3095-2012) and environmental air quality index (AQI) method. The results showed that the rural environmental air quality evaluation grade decreased when fine particulate matter (PM2.5) was considered, the proportion of optimal grade droped from 29.7% to 1.7%, and the good grade, rised from 70.3% to 95.0%, while the slight polluted ratio increased from 0 to 3.3%. The air quality index (AQI) method can evaluate the air pollutant's contribution to air quality more correctly. There is significant positive correlation between PM2.5and PM10.

Fine particulate matter (PM2.5); rural air quality; evaluation

Q813.11

A

1008-1151(2015)06-0036-03

2015-05-11

環(huán)保部公益項(xiàng)目 (201309032)；廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃(2014DD29046)。

黎寧（1972－），男，廣西壯族自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站高級(jí)工程師，博士，研究方向?yàn)橥寥拉h(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評(píng)價(jià)。

秦旭芝（1983－），女，廣西壯族自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測與評(píng)價(jià)。