開封市2015—2018年秋冬季環境空氣質量狀況及發展趨勢分析

摘 要：利用空氣質量自動監測數據，分析了開封市2015-2018年秋冬季主要污染因子的年均、月均、日均變化趨勢，研究發現開封市2017-18年秋冬季環境空氣質量相對2015-17年同期，PM10、PM2.5、SO2、CO、NO2因子有所改善，O3濃度略有上升。由于取締化石燃料工作，SO2、CO濃度下降明顯。開封市1月、12月污染物濃度為秋冬季最高，9-10時污染物濃度為一天當中最高。

關鍵詞：空氣質量；秋冬季；環境；趨勢分析

緒論

近年來，我國大力推進城市化建設、城市人口急劇增長、工業現代化的高速發展以及機動車保有量的持續增加，我國大氣污染形勢日益嚴峻，污染事件頻發，大氣污染呈現區域性、復合性污染特征。以PM10、PM2.5、O3為特征污染物的大氣污染問題日益突出。[1]開封市是“2+26”污染傳輸通道城市之一，地處華北平原，因為秋冬季氣候條件不利于污染物擴散，同時居民取暖燃燒大量化石燃料，所以近幾年來每年秋冬季開封市都會經歷大范圍、長時間的環境空氣污染過程。[2]

近年來全國各地市加大環境保護力度，大打大氣污染防治攻堅戰，積極推動煤改氣、煤改電的進程、嚴查散亂污、大力推行新能源汽車、強制工廠錯峰生產、實行機動車限號政策等措施，秋冬季的排放源已經與之前有較大不同。本文以2015-18年開封市秋冬季的環境空氣自動監測數據為基礎，分析了開封市近幾年秋冬季大氣污染變化趨勢，以期為開封市空氣質量的科學治理、有效防控提供參考。

數據來源與研究方法

開封市空氣質量統計數據來源于開封市四個國控空氣質量自動監測點位，分別是河大一附院、腫瘤醫院、婦幼保健院、世紀星幼兒園站點，監測因子包括PM2.5、PM10、O3、SO2、NO2和CO等六項污染物，四個國控點位均勻覆蓋開封市建成區，點位布設合理、運維規范，可以代表開封市建成區環境空氣質量的平均水平。

本文以10月1日-次年3月31日空氣質量數據代表開封市秋冬季的空氣質量水平，分別分析六項污染物2015-2018年秋冬季年均、月均、日均變化特征和趨勢。

3 結果與分析

3. PM10

PM10濃度呈逐年下降趨勢，秋冬季月均濃度12月、1月高于其他月份，整體呈中間高兩端低的拱形，原因為12月-1月氣候寒冷，居民取暖需求較大，加上冬季多發靜穩天氣，不利于污染物擴散，[3]導致12月和1月PM10濃度明顯高于秋冬季其他月份。2015年到2018年，12月和1月的峰值逐漸變得不明顯，說明近兩年華北地區加強了對于重污染天氣的管控、重點時段的管控。小時濃度呈現“雙峰型”的日變化特征，峰值一般出現在早上10時和晚上20～21時，且早峰值高于晚峰值，午后16～17時濃度最低。早上隨著企業生產、交通出行和施工作業等生產生活活動，導致空氣中PM10濃度的上升。午后，隨著氣溫的上升，大氣垂直和水平方向擴散能力增強，PM10濃度略有下降。太陽落山之后，空氣擴散條件變差，居民活動增多，導致PM10濃度再次上升。

3. PM2.5

PM2.5濃度2016-17年小幅上升，2017-18年下降明顯。2015-16年和2016-17年月均濃度12月、1月高于其他月份，2017-18年1月最高，整體呈中間高兩端低的拱形，月變化趨勢與PM10相似。小時濃度呈現“雙峰型”的日變化特征，峰值出現在9時和21-22時。細顆粒物濃度凌晨下降緩慢，之后開始上升，上升幅度沒有PM10明顯。早上9時達到第一個峰值，中午11時開始下降，下午16時最低，之后迅速上升。PM2.5來源比較廣泛，除了一次源排放以外，還有一部分是空氣中氣態污染物通過化學反應形成的二次污染物，[4]同時PM2.5沉降速度比PM10慢得多，所以與PM10不同，凌晨市民活動較少，污染源排放較少時PM2.5下降幅度不大。

3.3 SO2

SO2濃度逐年快速下降，秋冬季月均濃度2015-16年和2016-17年的12月、1月2月較高，2017-18年11月和12月濃度較高，整體呈中間高兩端低的拱形。SO2主要來源為化石燃料的燃燒，[5]隨著煤改氣、煤改電進程的不斷推進，SO2的濃度逐年快速下降。SO2的小時濃度呈現“單峰型”的日變化特征，峰值一般出現在早上9-10時，之后迅速下降，18時開始緩慢上升，凌晨SO2濃度下降不明顯。其原因早上市民開火，工廠開工，燃燒大量化石燃料，造成SO2濃度的早高峰，隨后擴散條件轉好，濃度迅速下降。2017-18年，SO2日變化趨勢已經不明顯，說明開封市取締燃煤工作卓有成效，早上市民和工廠不會再集中燃燒化石燃料。

3.4 NO2

NO2濃度呈逐年緩慢下降趨勢，秋冬季月均濃度呈中間高兩端低的拱形，主要原因是12月和1月相對其他時段擴散條件不利。早8時NO2濃度開始下降，至15時達到最低濃度，之后迅速上升，20時升至全天最高點，2015-18年秋冬季NO2小時濃度變化趨勢完全一致。在城市建成區內NO2排放源主要是汽車尾氣，少量來自工廠廢氣，NO2濃度與市民活動有最直接的聯系，通過車輛限行、道路疏導、提倡新能源汽車等措施使NO2的濃度逐年緩慢下降。

3.5 CO

CO濃度逐年快速下降，月均濃度整體呈中間高兩端低的拱形。小時濃度呈現“雙峰型”的日變化特征，峰值一般出現在早上9時和晚上21時，且早峰值高于晚峰值。CO的主要來源為化石燃料燃燒、工廠廢氣、汽車尾氣等，由于2017-18年煤改氣、煤改電工程的基本完成，CO有了顯著的下降，同時日均值的峰值較前兩年也不太明顯。

3.6 O3

O3濃度呈逐年緩慢上升趨勢，原因為2015-18年PM2.5濃度不斷降低，能見度不斷升高，光照強度上升，O3隨之升高。秋冬季月均濃度12月最低，3月最高。O3屬于二次污染物，是由NOX與揮發性有機物在光照條件下形成的，[6]12月光照最弱，所以臭氧濃度最低。小時濃度呈現“單峰型”日變化特征，早上8點日出之后，臭氧逐漸上升，到15-16點達到最高值，之后迅速下降。

4 結論

（1）2015-18年秋冬季開封市PM10、PM2.5、SO2、CO、NO2濃度有所降低，O3濃度略有上升。

（2）開封市取締化石燃料工作成果顯著，SO2、CO濃度下降明顯。

（3）開封市1月、12月污染物濃度為秋冬季最高，9-10時污染物濃度為一天當中最高。

參考文獻：

[1]2015年中國環境狀況公報（摘錄）[J].環境保護，2016，44（11）：43-51.

[2]張眾志.京津冀民用散煤燃燒對該地區冬季PM_（2.5）污染貢獻模擬研究[D].山東大學，2017.

[3]羅琳.我國31個省會城市空氣質量指數的分布特征及其與氣象因素的關系[D].重慶醫科大學，2017.

[4]徐紅梅，曹軍驥，沈振興，劉隨心，張婷，周家茂.西安冬季不同空氣質量級別對應的PM_（2.5）化學組分變化特征[J].科技導報，2015，33（06）：31-36.

[5]王慧麗，雷宇，陳瀟君，賀晉瑜，高麗華.京津冀燃煤工業和生活鍋爐的技術分布與大氣污染物排放特征[J].環境科學研究，2015，28（10）：1510-1517.

[6]王雪松，李金龍，張遠航，謝紹東，唐孝炎.北京地區臭氧污染的來源分析[J].中國科學（B輯：化學），2009，39（06）：548-559.

作者簡介：田君（1988-），男，漢族，河南開封人，碩士，助理工程師，研究方向：環境空氣自動監測。