河北省2013～2014年環境空氣質量現狀對比分析

陸雅靜，王 輝，倪爽英，趙樹慈，張煥坤 (．河北省環境科學研究院，河北石家莊 05007;2．河北正奇環境科技有限公司，河北石家莊 05007;．河北省環境監測中心站，河北石家莊 05007)

隨著工業化進程和城鎮化建設的持續推進，各類大氣污染物排放不斷增加，河北省的大氣環境質量正呈現惡化趨勢，是當前我國空氣污染最嚴重的地區［1－5］。根據2013年全國74個重點城市的空氣質量監測數據，我國細顆粒物(PM2．5)年均濃度最高的10個城市中，河北省占據7個，其年均濃度值均高于110 μg/m3，超過環境空氣質量二級標準限值(35 μg/m3)2倍以上。全省范圍內以高濃度PM2．5為特征的復合型污染日益突出，大氣環境質量改善刻不容緩。筆者依據2013～2014年河北省11個設區市的環境空氣質量監測資料，采用綜合污染指數、空氣污染指數(AQI)等評價和分析方法，對河北省近兩年的環境空氣質量變化情況及影響因素進行分析與研究，為河北省大氣污染防治工作提供決策依據。

1 研究方法

1．1 數據來源 采用2013～2014年河北省11個設區市環境空氣質量長期定點監測數據，以 SO2、NO2、PM2．5、PM10、CO、O3濃度等主要項目的均值進行年際和年內污染分析。所用數據來自2013～2014年河北省環境空氣質量公報、河北省空氣質量自動監測及發布系統。

1．2 評價標準 評價標準采用《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)中的二級標準，SO2、NO2、PM2．5、PM10日均限值分別為 150、80、75、150 μg/m3，年均限值分別為 60、40、35、70 μg/m3;CO日均限值為4 mg/m3，O3日最大8 h平均值為160 μg/m3。

1．3 評價方法 環境空氣質量綜合評價采用綜合污染指數法［6］，用空氣綜合污染指數反映空氣污染的年際變化特征，用污染負荷系數表征主要污染物對環境空氣整體污染水平的貢獻率。綜合污染指數計算公式為

式中，P為空氣質量綜合指數;Pi為第i項污染物的分指數;Fi為第i項污染物對空氣質量綜合指數的貢獻率，即污染負荷;n為污染物數目;Ci為第i項污染物濃度的年均值/月均值，mg/m3;Si為第i項空氣污染物的環境質量標準限值，mg/m3。

空氣質量指數AQI為定量描述空氣質量狀況的無量綱指數，將常規監測的幾種空氣污染物的濃度簡化成為單一的概念性數值形式，并分級表征空氣質量狀況與空氣污染的程度。采用文獻［7］方法對AQI進行計算和分級。

2 結果與分析

2．1 空氣污染特征

2．1．1 污染物平均濃度。根據2013～2014年河北省11個設區市 SO2、NO2、PM2．5、PM10、CO 和 O3監測結果(表 1)，2013年，SO2全省年均濃度為 74 μg/m3，超標 0．2 倍，張家口、承德、秦皇島、滄州和廊坊等5市達標，其余6市均超標;NO2全省年均濃度為 51 μg/m3，超標 0．3 倍，張家口、承德和滄州等3市達標，其余8市均超標;PM2．5全省年均濃度為108 μg/m3，超標2．1倍，11個設區市的年均值均超標;PM10全省年均濃度為190 μg/m3，超標1．7倍，11個設區市的年均值均超標;CO全省平均濃度為1．8 mg/m3，O3全省平均濃度為102 μg/m3。2014 年，SO2全省年均濃度為55 μg/m3，較2013年下降了25．7%，除石家莊、唐山、邢臺、保定超標外，其余7市達標;NO2全省年均濃度為48 μg/m3，較2013年下降了5．9%，超標0．2倍，仍是張家口、承德和滄州等3市達標，其余8 市均超標;PM2．5全省年均濃度為95 μg/m3，較2013 年下降12．0%，超標1．7倍，11個設區市的年均值均超標;PM10全省年均濃度為 165 μg/m3，較 2013 年下降 13．2%，超標1．5倍，11個設區市的年均值均超標;CO全省平均濃度為1．5 mg/m3，較2013年下降了16．7%;O3全省平均濃度為88 μg/m3，較2013年下降13．7%。說明河北省大氣污染2014年總體較2013年相比有降低的趨勢，但仍處在較高的水平。

2．1．2 空氣污染綜合指數。由表2和3可知，空氣污染綜合指數較高的主要有河北省中南部區域的石家莊、邢臺、邯鄲、保定、衡水等城市，主要是由于燕山與太行山系對該區域的主導風向產生了屏障作用，使得該區域全年各季節都處在風速較小的區域，不利于大氣污染物的擴散和稀釋［8］;位于東部沿海的唐山市由于是重工業城市，鋼鐵、電力及焦化等高污染企業造成污染物排放量高，其空氣污染綜合指數也在較高的水平;北部地區的張家口、承德和秦皇島等市擴散條件相對較好，空氣污染綜合指數較低。各市均以PM2．5的污染負荷系數最高，除污染相對較輕的張家口、承德和秦皇島外，其他均在30%以上;其次為 PM10，各市 PM2．5、PM10兩項指標污染負荷系數之和均達50%～60%以上。影響河北空氣質量的污染物依次為 PM2．5、PM10、NO2和 SO2，呈現以塵污染為主的復合型污染特征。

表1 2013～2014年河北省各項污染物年均濃度

表2 2013年河北省空氣污染綜合指數計算結果

表3 2014年河北省空氣污染綜合指數計算結果

2．1．3 空氣質量指數。以空氣質量指數AQI統計2013、 2014年河北省11個設區市達到國家二級標準天數，以及重度以上污染天數(表4)。2014年全省空氣質量達標天數比2013年增加23 d，重度污染及以上天數比2013年減少14 d。與2013年相比，2014年各設區市達標天數均有所增加，重度污染及以上天數減少。說明與2013年相比，2014年河北省空氣質量整體有所好轉，但全省平均達標天數僅占41．6%，污染形勢仍然嚴峻。

表4 2013～2014年達標、重度污染天數及占全年比例

2．1．4 污染物濃度月均值。2013～2014年河北省SO2、NO2、PM2．5、PM10、CO 和 O3月均值變化見圖1。由圖1 可知，除臭氧外，其余5項污染物濃度總體變化趨勢一致，表現為夏、秋季＜春季＜冬季，主要是由于冬季采暖，燃煤量較其他季節有較大增加，加之冬季靜風和小風頻率高、穩定性層結幾率高以及降水少等氣象因素的影響，造成冬季污染明顯重于其他季節。臭氧濃度表現為冬季低、夏季高，主要是由于臭氧主要是由空氣中的NOx、非甲烷總烴和CO等污染物經過一系列光化學反應形成的，當太陽光照充分、氣溫較高時易生成。

2．2 空氣污染變化特征分析

2．2．1 空氣污染綜合指數變化。2013～2014年河北省各城市空氣污染綜合指數同比變化情況見圖2。除承德基本保持不變，其他城市空氣污染綜合指數均同比下降，其中石家莊、邯鄲、邢臺和唐山等市空氣污染綜合指數同比下降15%以上。

2．2．2 污染物濃度變化。由圖 3 可知，2014 年，PM2．5、PM10、NO2和 SO2平均濃度分別同比下降11．4%、14．6%、3．7%和22．6%。PM2．5濃度除保定和承德外均同比下降，其中，邢臺和張家口 PM2．5下降超過15%，其他城市 PM2．5下降10% ～15%;PM10濃度除承德外均同比下降，其中石家莊、邢臺和張家口PM10下降超過20%，保定、滄州下降小于10%，其他城市PM10下降10% ～20%;NO2濃度除石家莊市同比下降超過20%，邢臺、邯鄲、張家口等5市有小幅降低，其他秦皇島、廊坊、保定等5市NO2濃度同比增加;SO2濃度除保定、承德、張家口外均同比下降，其中秦皇島、廊坊下降比例小于20%，其他城市下降均超過20%。總體來看，各項污染物下降幅度較大的城市主要有石家莊、邢臺、唐山、張家口等，排放強度下降是主導因素。承德市污染物濃度底數小，同比變化波動不確定度大。

3 環境空氣質量影響因素分析

2013年，國務院頒布了《大氣污染防治行動計劃》(簡稱“行動計劃”)，對河北地區的空氣質量改善目標提出了“到2017年PM2．5年均濃度下降25%”的明確要求。河北省也隨之出臺相應的實施細則，即《河北省大氣污染防治行動計劃實施方案》(簡稱“省50條”)，并與環保部簽署了《河北省大氣污染防治工作目標責任書》，各地市也分別與省政府簽署了大氣污染防治目標責任書。之后，又陸續發布并實施了《河北省鋼鐵水泥電力玻璃行業大氣污染治理攻堅行動方案》、《河北省治理淘汰黃標車工作方案》、《河北省油氣回收治理和提升燃油品質工作實施方案》和《河北省采礦采砂粉塵揚塵綜合治理實施方案》等專項方案，開展能源結構調整、污染源綜合整治等多項工作，對減輕河北省空氣污染、改善環境空氣質量起了重要的作用。

3．1 能源結構和產業結構調整 截至2014年10月底，河北省累計壓減煉鐵產能1 202萬t、粗鋼產能977萬t、水泥產能2 813萬 t、玻璃2 176．5萬重量箱;實現燃煤鍋爐淘汰3 532臺，建成53家潔凈煤生產配送中心，完成集中供熱鍋爐煤氣改造0．389億m2，既有建筑節能改造400多萬m2，燃煤消費量比2013年減少1 875萬t。

3．2 污染源綜合整治 河北省大氣中污染物主要來自燃煤產生的煙氣、工業廢氣和機動車尾氣，其中工業污染源排放量最大、種類多、污染危害嚴重。此外，工地和道路交通揚塵污染，煤場、露天礦山、采砂場、水泥攪拌站等揚塵污染，以及農村日常生活及冬季采暖的原煤散燒等排放的污染物也不容小覷。自“省五十條”實施以來，截至2014年10月底，完成電力、鋼鐵、水泥、玻璃四大行業脫硫、脫硝、除塵改造和鋼鐵燒結機、火電旁路設施拆除等502個重點減排工程，推進2 445個建筑工地標準化建設，淘汰黃標車85萬輛，完成儲油庫治理72個、油罐車治理1 730輛、加油站治理7 158個。與2013年相比，2014年河北省 PM2．5、PM10和 SO2平均濃度均降低10%以上，說明SO2、煙(粉)塵治理和壓減燃煤等措施取得了一定的成效，NO2平均濃度降低了3．7%，甚至秦皇島、廊坊、承德、保定、滄州等5市NO2濃度同比有所增加。一方面是由于減排力度不足，部分行業NOx減排缺乏有效的技術支撐，另一方面可能是由于機動車保有量的快速增加。

3．3 氣象因素 與2013年相比，2014年全省平均溫度同比升高10%，相對濕度同比降低4%，風速同比降低4%，降水量同比降低11%，氣象條件對PM2．5濃度下降總體有利，特別是2014年冬季(1月、2月、12月)相對濕度較低，抑制了氣溶膠表面的非均相反應，從而大幅減少了二次氣溶膠的生成。

4 結論

(1)2013 年，河北省 SO2、NO2、PM2．5、PM10濃度年均值均超標，2014年各項污染物年均濃度同比均有所降低，但仍處在較高的水平;影響河北空氣質量的污染物依次為PM2．5、PM10、NO2和SO2，呈現以塵污染為主的復合型污染特征;2014年全省平均達標天數比2013年增加23 d，重度污染及以上天數減少14 d，但全省平均達標天數僅占全年的41．6%，污染形勢仍然嚴峻。

(2)2013 ～ 2014 年河北省 SO2、NO2、PM2．5、PM10、CO 濃度月均值總體變化趨勢一致，表現為夏、秋季＜春季＜冬季;O3濃度則表現為冬季低、夏季高。

(3)2014年河北省各城市空氣污染綜合指數除承德基本保持不變，其他城市空氣污染綜合指數較2013年均同比下降。PM2．5、PM10、NO2和 SO2濃度下降幅度較大的城市主要有石家莊、邢臺、唐山、張家口等，排放強度下降是主導因素。承德市污染物濃度底數小，同比變化波動不確定度大。

(4)2013年9月以來，河北省采取的各項能源、產業結構調整和污染源綜合整治措施對減輕環境空氣污染起到重要的作用，2014年氣象條件對PM2．5濃度下降總體有利。

［1］潘雪梅．河北南部地區霾污染特征及來源研究［D］．邯鄲:河北工程大學，2012．

［2］田謐．京津冀地區霾污染過程大氣PM2．5及前體物變化特征研究［D］．北京:北京化工大學，2013．

［3］白鶴鳴．京津冀地區空氣污染時空分布研究［D］．南京:南京信息工程大學，2013．

［4］梁增強．京津冀典型城市環境污染特征、變化規律及影響機制對比分析［D］．北京:北京工業大學，2014．

［5］林云，李美玲，宋黨育．焦作市城區霧霾天氣成因與對策分析［J］．河南科技學院學報:自然科學版，2013(5):27－31．

［6］楊潔，王國平．計算空氣污染指數的簡捷方法［J］．環境研究與監測，2005，18(2):7 －9．

［7］環保部．環境空氣質量指數(AQI)技術規定(HJ633－2012)(試行)［S］．北京:中國環境科學出版社，2012．

［8］鄭曉霞，李令軍，趙文吉，等．京津冀地區大氣NO2污染特征研究［J］．生態環境學報，2014，23(12):1938 －1945．