瀘州市城市環(huán)境空氣質(zhì)量及其變化趨勢(shì)*

羅　俊，薛京州，張洪文

(瀘州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，四川　瀘州　646000)

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瀘州市城市環(huán)境空氣質(zhì)量及其變化趨勢(shì)*

羅俊，薛京州，張洪文

(瀘州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，四川瀘州646000)

為掌握瀘州市城市環(huán)境空氣質(zhì)量及其變化趨勢(shì)，本文對(duì)2011-2015年環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算其污染負(fù)荷和變化趨勢(shì)。結(jié)果表明：瀘州市SO2、NO2濃度呈緩慢下降趨勢(shì)，PM10濃度反復(fù)波動(dòng)。瀘州市環(huán)境空氣質(zhì)量呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)差異，大氣污染類型正向復(fù)合型污染發(fā)生轉(zhuǎn)變。共存的污染問題不是簡單的線性疊加，而是存在著污染物之間的相互轉(zhuǎn)化和作用的過程，使得瀘州市大氣污染問題愈發(fā)復(fù)雜化。

城市空氣質(zhì)量；PM10；SO2；NO2

近年來，由于霧霾污染導(dǎo)致的城市空氣污染，日益受到廣大市民的廣泛關(guān)注。

自20世紀(jì)80年代開始，國外學(xué)者率先對(duì)空氣污染的來源、組成、時(shí)空分布特征和變化趨勢(shì)作了比較深入的研究[1-3]；中國學(xué)者2000年以來對(duì)京津冀、長三角等空氣污染較重的地區(qū)的天氣形勢(shì)與空氣質(zhì)量進(jìn)行相關(guān)分析。Chan 等[4]對(duì)北京、上海、廣州等特大城市進(jìn)行了大氣污染綜述。

大部分的空氣質(zhì)量研究主要針對(duì)長三角、京津冀等地區(qū)，對(duì)于成渝地區(qū)，尤其是地級(jí)城市空氣質(zhì)量的研究相對(duì)較少[5]。本文利用2011-2015年瀘州市空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)此期間環(huán)境空氣質(zhì)量及變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析，對(duì)近五年瀘州市空氣污染特征及其相關(guān)性進(jìn)行了分析，以期找出瀘州市空氣污染特征，為今后瀘州市政府開展污染防治工作提供決策參考。

1　數(shù)據(jù)與方法

1.1監(jiān)測(cè)方法與點(diǎn)位

2001年之前，瀘州市大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)采用四季五日瞬時(shí)采樣方法，從2002年開始建設(shè)大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位逐漸由自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)代替人工監(jiān)測(cè)。

“十二五”期間，瀘州市城區(qū)有蘭田憲橋、小市上碼頭和市環(huán)監(jiān)站3個(gè)大氣國控點(diǎn)，九獅山為對(duì)照點(diǎn)，納溪區(qū)環(huán)保局為省控點(diǎn)。至2015 年底，瀘州市共有空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)5個(gè)，其中，大氣國控點(diǎn)3個(gè)，對(duì)照點(diǎn)1個(gè)，省控點(diǎn)1個(gè)。

1.2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

“十二五”期間，在二氧化硫、二氧化氮和可吸入顆粒物等監(jiān)測(cè)指標(biāo)基礎(chǔ)上，國控點(diǎn)于2013年底增加了對(duì)一氧化碳、臭氧和細(xì)顆粒物的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。新增的省控點(diǎn)全部實(shí)現(xiàn)二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、一氧化碳、臭氧和細(xì)顆粒物污染物指標(biāo)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

1.3研究方法

趨勢(shì)變化采用環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)規(guī)范的Spearman秩相關(guān)系數(shù)法。將計(jì)算秩相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值與表1中臨界值相比較。如果秩相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大于表中臨界值，表明變化趨勢(shì)有統(tǒng)計(jì)意義。γs為正值表示上升趨勢(shì)，負(fù)值表示下降趨勢(shì)。如果秩相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值小于等于表中臨界值，表示基本無變化。

各項(xiàng)污染物的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)有效性要求根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)有關(guān)規(guī)定執(zhí)行[6]。

2　結(jié)果及討論

2.1空氣質(zhì)量年際變化

圖1為2011-2015年期間瀘州市大氣污染物濃度、綜合指數(shù)及污染負(fù)荷變化趨勢(shì)。由圖1可見，瀘州市SO2濃度年均值均達(dá)標(biāo)，呈快速下降趨勢(shì)，由2011年的50 μg/m3下降到2015年的23 μg/m3，五年共計(jì)下降54%。特別是2014-2015年保持加速下降趨勢(shì)，年均降幅為15.9%，是前三年的5.3倍。這說明SO2減排、城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整及工業(yè)企業(yè)外遷等舉措取得明顯的成效。

圖1　瀘州市大氣污染物變化趨勢(shì)

瀘州市NO2濃度整體達(dá)標(biāo)，出現(xiàn)“倒V”型變化特征，前三年呈緩慢上升趨勢(shì)，從2011年的44 μg/m3上升到2013年的最高值49 μg/m3，這與機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)增加有關(guān)。2014-2015年由于氣候等綜合因素影響，年均濃度下降到2015年的33 μg/m3。

瀘州市PM10濃度出現(xiàn)“倒V”型變化特征，總體呈下降趨勢(shì)，但前三年緩慢上升，這與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展有關(guān)。2013年達(dá)到峰值97 μg/m3后回落至2015年的89 μg/m3。這說明近年來PM10減排、城市揚(yáng)塵控制等舉措取得了一定成效。

采用Spearman 秩相關(guān)系數(shù)法對(duì)瀘州市2011-2015年主要污染物變化趨勢(shì)進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果見表1。

檢驗(yàn)結(jié)果表明，2011-2015年瀘州市SO2濃度下降趨勢(shì)顯著，NO2濃度有下降趨勢(shì)但不顯著，PM10濃度有上升趨勢(shì)但不顯著。從綜合指數(shù)來看，瀘州城區(qū)空氣質(zhì)量整體呈變好趨勢(shì)。

表1　環(huán)境空氣質(zhì)量趨勢(shì)檢驗(yàn)

2.2城市空氣質(zhì)量季節(jié)變化

圖2　污染物各季平均濃度

按照瀘州氣候特點(diǎn)本論文將季節(jié)劃分為春季(3-5月)、夏季(6-8月)、秋季(9-11月)和冬季(12月-次年2月)。2011-2015年瀘州市主要污染物各季平均濃度見圖2。

由圖2可看出，各項(xiàng)污染物的濃度均呈現(xiàn)出冬季、春季明顯高于夏季和秋季的現(xiàn)象，季節(jié)差異明顯。其中，尤其是冬季空氣污染最為嚴(yán)重，夏季空氣質(zhì)量相對(duì)較好。整個(gè)“十二五”期間，SO2、NO2和PM10冬季濃度分別比夏季高61.3%、78.6%和128.8%，差異十分明顯。

城市的局地氣象要素與城市大氣污染關(guān)系密切，而各種氣象因素對(duì)于空氣污染程度的影響不是相互獨(dú)立作用的，而是相互聯(lián)系和影響的。瀘州市獨(dú)特的地理地形環(huán)境與鮮明的亞熱帶季風(fēng)氣候的協(xié)同作用是造成大氣污染物濃度季節(jié)性差異明顯的原因。瀘州市屬于組團(tuán)型結(jié)構(gòu)山地城市，城市用地被長江、沱江所分割，屬于地形起伏、山水相間的丘陵地帶。加之降水夏季多，冬季少，濕清除過程對(duì)顆粒物的作用存在差異；風(fēng)速、逆溫和霧罩影響污染物的擴(kuò)散輸送，冬季靜風(fēng)頻率、逆溫頻次以及霧罩日數(shù)明顯多于其他季節(jié)，不利于污染物的擴(kuò)散輸送，極易造成污染物的二次生成與近地面累積：夏、秋季日照輻射充足，對(duì)流活動(dòng)較強(qiáng)，邊界層較高，污染物垂直擴(kuò)散能力較強(qiáng)，相反冬季邊界層較穩(wěn)定，且邊界層高度低，污染物的環(huán)境承載力相對(duì)明顯減小。這些因素制約的環(huán)境承載力差異決定了瀘州市大氣中污染物濃度存在明顯的季節(jié)性差異。

2.3城市環(huán)境空氣質(zhì)量月度變化

瀘州市二氧化硫月變化呈“先降后升”趨勢(shì)，自1月起二氧化硫月均值逐月下降，9月達(dá)到最低，之后穩(wěn)步上升。具體見圖3。

圖3　SO2月度平均濃度變化

瀘州市二氧化氮月變化呈“先降后升”趨勢(shì)，自1 月起二氧化氮月均值逐月下降，7月達(dá)到最低，之后穩(wěn)步上升。具體見圖4。

圖4　NO2月度平均濃度變化

瀘州市可吸入顆粒物濃度相對(duì)較高的月份集中在1～4月以及10～12月，1月最高；相對(duì)較低的月份集中在5-9月，9月最低。具體見圖5。

圖5　PM10月度濃度變化

2.4環(huán)境空氣質(zhì)量特征分析

圖6　2011-2015年NO2/SO2值變化情況

圖6為瀘州市NO2/SO2值變化情況。在2011-2015年期間SO2濃度逐年下降，污染負(fù)荷占比同樣從26.1%下降到15.4%，說明瀘州市的煤煙型污染基本得到控制。與之相反，瀘州市NO2濃度趨勢(shì)出現(xiàn)“倒V”型變化特征，前三年呈緩慢上升趨勢(shì)，從2011年的44 μg/m3上升到2013年最高值的49 μg/m3，近兩年由于氣候因素影響，年均濃度略有下降。2011-2015年，瀘州市NO2/SO2值由0.88上升到1.43，這說

明一方面SO2減排效果明顯，城市能源結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致SO2濃度持續(xù)下降，另一方面而機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)上升，NOx的工業(yè)減排成效沒有完全體現(xiàn)，NO2不降反升，導(dǎo)致了NO2/SO2比例值增長迅猛。NO2/SO2值在2013年超過1.0，表明瀘州市大氣污染類型由煤煙型轉(zhuǎn)變?yōu)槊簾熜汀C(jī)動(dòng)車尾氣型并存的復(fù)合型污染。

3　結(jié)　論

通過對(duì)瀘州市2011-2015 年城市空氣質(zhì)量濃度統(tǒng)計(jì)分析，得出如下結(jié)論。2011-2015年間瀘州市PM10年均濃度值濃度出現(xiàn)“倒V”型變化特征，前三年緩慢上升，2013年達(dá)到峰值97 μg/m3后回落至2015年的89 μg/m3；SO2年均濃度呈快速下降趨勢(shì)，由2011年的50 μg/m3下降到2015年的23 μg/m3；NO2年均濃度呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，在33～49 μg/m3之間波動(dòng)。

瀘州市城區(qū)空氣質(zhì)量有明顯的季節(jié)特征差異，夏季空氣質(zhì)量最好，冬季空氣質(zhì)量最差。整個(gè)“十二五”期間，SO2、NO2和PM10冬季濃度分別比夏季高61.3%、78.6%和128.8%，差異十分明顯。

瀘州市以SO2、NOx和PM10為特征污染的傳統(tǒng)煤煙型問題依然嚴(yán)重且尚未得到根本解決的同時(shí)，機(jī)動(dòng)車尾氣、臭氧和細(xì)顆粒物為特征污染的復(fù)合污染問題又接踵而至。值得注意的是，共存的污染問題不是簡單的線性疊加，而是存在著污染物之間的相互轉(zhuǎn)化和作用的過程，使得瀘州市大氣污染問題愈發(fā)復(fù)雜化。

[1]Hopke P K,Cohen D D,Begum B A,et al.Urban air quality in the Asian region[J].Science of the Total Environment,2008,404:103-112.

[2]Guleda O E,Demir I,Halil H.Assessment of urban air qualityin Istanbul using fuzzy synthetic evaluation[J].Atmospheric Environment,2004,38:3809-3815.

[3]Frank A M,Moussiopoulos N,Sahm P,et al.Urban air quality in larger conurbations in the European Union[J].Environmental Modeling & Software,2001,16:399-414.

[4]Chan C K,Yao X H.Air pollution in mega cities in China[J].Atmospheric Environment,2008, 42:1-42.

[5]鄒軍,楊柳.四川省城市環(huán)境空氣質(zhì)量及其變化趨勢(shì)[J].四川環(huán)境,2010,29(4):50-53.

[6]GB3095-2012 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].

The Urban Air Quality and Trends of Luzhou*

LUOJun,XUEJing-zhou,ZHANGHong-wen

(Luzhou Environmental Monitoring Center, Sichuan Luzhou 646000, China)

To know the urban air quality and trends of Luzhou, the monitoring data of 2011-2015 was analyzed, to calculate of load and trends. The results were as follows: the concentration of SO2and NO2was decreasing, but the PM10was fluctuating repeatedly. The air quality varied from season to season and the type of air quality was becoming the compound type. Pollution coexistence was not a simple linear superposition, but the existence and role of mutual transformation process between pollutants such Luzhou city air pollution problems became more complicated.

urban air quality; PM10; SO2; NO2

瀘州市社科聯(lián)項(xiàng)目“瀘州城市霧霾對(duì)策研究”(LZ15A18)。

羅俊(1981-)，男，工程師，從事環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)。

X82

B

1001-9677(2016)012-0150-03