杭州市霾成因和防治對策的驗證性探討

馮自松朱海燕

（1杭州聯(lián)強環(huán)境工程技術(shù)有限公司 浙江杭州 311202 2杭州市農(nóng)業(yè)教育培訓(xùn)中心 浙江杭州 310019）

杭州市霾成因和防治對策的驗證性探討

馮自松1朱海燕2

（1杭州聯(lián)強環(huán)境工程技術(shù)有限公司 浙江杭州 311202 2杭州市農(nóng)業(yè)教育培訓(xùn)中心 浙江杭州 310019）

《杭州市大氣灰霾成因及關(guān)鍵污染因子預(yù)防控制研究》經(jīng)研究認為機動車尾氣是杭州PM2.5的主要來源。這個結(jié)論到底在多大程度上是正確的，尚有待實踐證實。不過，學(xué)術(shù)界和社會輿情對此多有不同意見。為此，本文結(jié)合杭州市實施限牌政策這一契機對杭州市霾的成因和防治對策進行驗證性研究，以期能獲得更加客觀、科學(xué)的結(jié)論，并為制定霧霾天氣專項整治措施提供參考依據(jù)。

霾成因；防治對策；驗證

根據(jù)《杭州市灰霾天氣基本特征及成因分析》[1]，1960-2000年浙江省灰霾天數(shù)年均值為7天，2000-2008年，灰霾天氣發(fā)生頻率迅速增長，灰霾天數(shù)年均值增加到40天。據(jù)公開報道，近幾年的灰霾天氣都達到100天以上，甚至達到200天。霾的出現(xiàn)使能見度變差，影響交通運輸，還導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降，誘發(fā)呼吸道疾病[2]。

灰霾天氣下空氣主要污染物PM2.5的來源包括機動車尾氣、燃煤、揚塵和其他，但是在諸多影響因素中孰輕孰重卻一直頗有爭議。杭州市環(huán)境監(jiān)測站等在《杭州市大氣灰霾成因及關(guān)鍵污染因子預(yù)防控制研究》中采用化學(xué)質(zhì)量平衡（CMB）受體模型解析后認為機動車尾氣對杭州PM2.5貢獻最大。這個結(jié)論到底在多大程度上是正確的，尚有待實踐證實。

2014年3月25日19：00杭州市宣布自3月26日開始限牌。按照3月25日發(fā)布的《杭州市人民政府關(guān)于實行小客車總量調(diào)控管理的通告》規(guī)定，自2014年3月26日零時起至2014年4月25日24時止，全市（杭州）暫停辦理小客車的注冊、轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)入本市的變更登記。《杭州市小客車總量調(diào)控管理暫行規(guī)定》明確首次競價日：5月26日首次搖號日：5月27日。那么，也就是說，3月26日至5月25日之間增加的車主要是3月25日晚新購買的7萬輛車，相比于截止2014年2月底杭州市主城區(qū)的機動車保有量約120萬輛來講，新增量所占比例小于5.83%。為此，本文旨在結(jié)合杭州市限牌政策實施這一契機，對比限牌前后杭州市PM2.5濃度水平的年內(nèi)和年際變化特征，對機動車尾氣是否構(gòu)成PM2.5的最大污染源進行驗證性研究，以期能獲得更加客觀、科學(xué)的結(jié)論，并為限牌政策實效性分析提供參考依據(jù)。

1 研究地點與方案

1.1 選擇對比地點

選取杭州市云棲 (風(fēng)景名勝區(qū)，一類功能區(qū)，經(jīng)度為120° 120′，緯度為30°312′)和朝暉(居民商業(yè)混合區(qū)，二類功能區(qū)，經(jīng)度為120°89′，緯度30°232′)兩個有代表性的點位。

朝暉五區(qū)臨近居民區(qū)和商業(yè)中心，為居住、商業(yè)、交通混合區(qū)代表點；云棲為風(fēng)景區(qū)代表點。這兩個點都是杭州市的環(huán)境空氣國控監(jiān)測點。此采樣點空氣流通自然，且沒有特殊污染物干擾，能很好代表杭州市空氣質(zhì)量水平。朝暉五區(qū)、云棲環(huán)境空氣自動采樣點分別高約20m、5m，進行24h連續(xù)自動分析。采樣儀器均經(jīng)過美國環(huán)境保護署認可。每2周作一次標準氣體校準，所用標準氣體由國家標準物質(zhì)研究中心生產(chǎn)。

實際上，《杭州市大氣顆粒物消光組分的粒徑分布特征研究》[3]研究杭州市空氣中顆粒物對空氣質(zhì)量的影響時也選擇了朝暉五區(qū)和云棲作為研究點位。《杭州市大氣PM2.5中碳分布特征及來源分析》[4]也選擇了朝暉五區(qū)和云棲作為研究點位。

圖1 采樣點位置示意圖

1.2 選擇比較時段

限牌政策于2014年3月26日凌晨實施，因此限牌前后的年內(nèi)比較時段選作2014年2月26日～5月25日，年際比較時段選作2013年2月26日～5月25日與2014年2月26日～5月25日。

《杭州主城區(qū)懸浮細顆粒PM2.5濃度變化及其組分分析》[5]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，杭州市PM2.5濃度存在雙峰型日變化，以9：00和18：00為峰值，與城市機動車早晚高峰相吻合，為此，本課題對朝暉五區(qū)和云棲在比較時段內(nèi)9：00和18：00的PM2.5也進行了比較。

1.3 評價標準

評價標準如表1所示。

表1 環(huán)境空氣質(zhì)量評價標準

1.4 評價方法

本次評價采用《環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范 (試行)》(HJ663-2013)確定的方法對評價區(qū)域內(nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進行評價。依據(jù)HJ663-2013，達標率計算方法如下：

上式中：Di—評價項目i的達標率；Ai—評價時段內(nèi)評價項目i的達標天(小時)數(shù)；Bi—評價時段內(nèi)評價項目i的有效監(jiān)測天(小時)數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2013年和2014年2月26日～3月25日、3月26日～2013年4月25日、4月26日～2013年5月25日朝暉和云棲PM2.524小時平均值的達標率統(tǒng)計分別如表2、表3、表4所示。

表2 2月26日～3月25日云棲和朝暉五區(qū)PM2.524小時平均值監(jiān)測值統(tǒng)計表

表3 3月26日～4月25日云棲和朝暉五區(qū)PM2.524小時平均值監(jiān)測值統(tǒng)計表

表4 4月26日～5月25日云棲和朝暉五區(qū)PM2.524小時平均值監(jiān)測值統(tǒng)計表

由表2得，從2013年和2014年2月26日～3月25日朝暉和云棲PM2.524小時平均值的達標率來看，杭州市朝暉五區(qū)和云棲的2014年環(huán)境空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)；由表3 3得，從2013年和2014年3月26日～2013年4月25日朝暉和云棲PM2.524小時平均值的達標率來看，作為對照點的云棲2014年環(huán)境空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)，作為實驗點的朝暉五區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量有所惡化；由表4得，從2013年和2014年4月26日～2013年5月25日朝暉和云棲PM2.524小時平均值的達標率來看，作為對照點的云棲2014年環(huán)境空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)，作為實驗點的朝暉五區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量有所惡化。

2013年和2014年2月26日～3月25日、3月26日～2013年4月25日、4月26日～2013年5月25日朝暉和云棲PM2.524小時平均值的月平均值變化如圖5所示。

圖2 2013.2.26～5.25與2014.2.26～5.25日云棲和朝暉24小時平均值的平均值變化圖

由圖2可知，經(jīng)縱向比較，云棲和朝暉監(jiān)測值2013年的平均值變化趨勢較相似，一致降低；2014年的也較為相似，但先增后減。同時，云棲2013年各時段平均值均高于2014年相應(yīng)時段平均值。朝暉表現(xiàn)出的特征為2月26日～3月25日期間也就是限牌前，2013年該階段平均值均高于2014年平均值；但限牌后，3月26日～4月25日和4月26日～5月25日期間，2013年相應(yīng)階段平均值均低于2014年同階段平均值。

總之，無論是2013年還是2014年，各年內(nèi)實驗點和對照點的變化規(guī)律一致，這說明各年內(nèi)同一季節(jié)中形成PM2.5的污染源、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、雨水和光照等局地氣象因素變化是基本一致的，這與已有報道一致[5]。但與2013年相比，2014年限牌政策出臺后實驗點和對照點的變化規(guī)律都不同。這與諸多文獻報道的，在沒有特別條件下，PM2.5濃度年際變化趨勢應(yīng)基本一致[6,9]不符，由此說明2014年的限牌政策抑或是工業(yè)污染源因素還是影響了PM2.5的變化規(guī)律。

事實上，2014年2月26日～5月25日9：00和18:00兩個時間段的PM2.5濃度變化如圖3和圖4所示。

圖3 2014年2月26日～5月25日朝暉和云棲PM2.59：00濃度變化圖

圖4 2014年2月26日～5月25日朝暉和云棲PM2.518：00濃度變化圖

由圖2-4可得如下結(jié)論。

（1）限牌后一個月（2014年3月26日-4月25日），云棲和朝暉兩個監(jiān)測點位各評價階段（9時、18時、全天），PM2.5呈上升趨勢，且同時段朝暉的增加量均高于云棲的增加量，其中朝暉9:00時的PM2.5增量最大，為15μg/m3，云棲18:00時和24小時平均值增量最小，為7μg/m3，這應(yīng)該主要是因為3月25日晚新購買的7萬輛新車突增排放污染物導(dǎo)致的影響。

這與《杭州市大氣灰霾成因及關(guān)鍵污染因子預(yù)防控制研究》的結(jié)論基本一致，特別是3月26日-4月25日，機動車輛突然暴增的情況下，PM2.5濃度趨勢與往年相反，剛好上升。這與諸多文獻報道的，在沒有特別條件下，PM2.5濃度年際變化趨勢應(yīng)基本一致[6,9]不符。考慮比較時段內(nèi)杭州市PM2.5濃度影響因素的最大區(qū)別就體現(xiàn)在限牌政策實施上，尤其是限牌政策實施前夜杭州車市大賣。機動車輛暴增體現(xiàn)在2014年P(guān)M2.5濃度在比較時段內(nèi)的變化趨勢與2013年不一致，2013年降低，而2014年增加。由此不難推斷，相對于工業(yè)污染源而言，機動車尾氣很可能對杭州市PM2.5濃度水平影響更大。

根據(jù)浙江省環(huán)保廳官網(wǎng)公布的主要工業(yè)污染源污染物排放情況可知，與2月26日-3月25日相比，3月26日-4月25日工業(yè)污染源降低幅度約5.61%，機動車輛增加幅度最多為5.19%。那么，即使機動車尾氣貢獻率與工業(yè)污染源一樣，根據(jù)2013年P(guān)M2.5濃度水平變化規(guī)律，2014年3月26日-4月25日的濃度水平也應(yīng)該比2月26日-3月25日低。然而事實并非如此。因此可以推斷，機動車尾氣對PM2.5濃度水平的貢獻要大于工業(yè)污染源。

（2）限行后第二個月（4月26日-5月25日），云棲和朝暉兩個監(jiān)測點位各評價階段（9時、18時、全天），除朝暉點位18時外，PM2.5整體呈下降趨勢且同時段云棲的減少量均高于朝暉的減少量，其中云棲9:00時減少量最大，為4μg/m3，朝暉18:00時與限牌前保持一致，這說明新購買的7萬輛新車突增排放污染物已不會明顯體現(xiàn)在污染物增加量上。

4月26日-5月25日，經(jīng)過3月26日-4月25日消化暴增新車上路的影響后，PM2.5濃度趨勢受暴增新車影響逐漸減少，變化趨勢與2013年相近。尤其是交通高峰時9：00、18：00的趨勢與24小時平均值的變化趨勢一致，這更是說明機動車尾氣對24小時平均PM2.5濃度趨勢貢獻較大。

經(jīng)計算，2014年2月26日-5月25日24小時平均PM2.5濃度變化趨勢與能體現(xiàn)機動車尾氣貢獻水平的9：00 PM2.5濃度變化趨勢相關(guān)系數(shù)高達0.998，與能體現(xiàn)機動車尾氣貢獻水平的18：00的PM2.5濃度變化趨勢相關(guān)系數(shù)高達0.995，與機動車輛增加量變化趨勢相關(guān)系數(shù)高達0.995。

與2014年2月26日-3月25日的工業(yè)污染源煙塵排放強度相比，2014年3月26日-4月25日、4月26日-5月25日的工業(yè)污染源煙塵排放強度有所下降，這與PM2.5濃度在2014年3月26日-4月25日有所增加的趨勢不符。實際上，經(jīng)計算，2014年2月26日-5月25日24小時平均PM2.5濃度變化趨勢與煙塵濃度變化趨勢相關(guān)系數(shù)為0.555。總之，這表明工業(yè)污染源不對PM2.5濃度貢獻起第一位的主要作用。

綜合前文對比較時段內(nèi)杭州市PM2.5濃度變化趨勢年內(nèi)變化和年際變化比較分析的結(jié)果可知，機動車尾氣對杭州市PM2.5濃度水平的貢獻大于工業(yè)污染源。

這與文獻報道也是一致的。《杭州無車日大氣細顆粒物化學(xué)組成形成機制及光學(xué)特性》[8]在世界無車日期間選擇朝暉五區(qū)對PM2.5化學(xué)組分、光學(xué)參數(shù)及氣態(tài)污染物進行同步監(jiān)測研究，結(jié)果表明：杭州市PM2.5主要來自機動車排放的碳質(zhì)組分的貢獻。

3 總結(jié)與展望

3.1 杭州市機動車尾氣對24小時平均PM2.5濃度趨勢貢獻較大，《杭州市大氣灰霾成因及關(guān)鍵污染因子預(yù)防控制研究》的研究結(jié)果進一步得到了實證性證實。

3.2 既然機動車尾氣是霾污染物貢獻的主要來源，那么，杭州加強汽車尾氣達標管理、加快淘汰“黃標車”、限牌限行的政策也將是很有實效的政策。

實際上，經(jīng)LEAP2011模型預(yù)測[9]，若不采取限牌政策，杭州市機動車輛的增速仍將維持在13.02%的高位。由2014年2月26日至3月25日PM2.5濃度水平比較結(jié)果可知，經(jīng)采取綜合措施，機動車尾氣的影響可以得到抵消。但從2014年3月26日至4月25日PM2.5濃度水平比較結(jié)果可知，其它措施抵扣機動車尾氣貢獻的難度將越來越大。為此，杭州市及時實施限牌現(xiàn)行政策是很有遠見的。

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馮自松（1984—）男,安徽宿松人，碩士,工程師，主要從事環(huán)境工程方面研究。