包頭市區(qū)2018 年大氣污染特征及來源分析

李瑞英 田海軍 董煒華* 李曉強 王海濤 翟麗華

（1、長春師范大學地理科學學院,吉林 長春130032 2、內蒙古科技大學包頭師范學院，內蒙古 包頭014030 3、長春市第48 中學，吉林 長春130032）

大氣污染是自然和人為因素共同作用所產生的綜合結果[1]。人類活動使大氣中二氧化硫、氮氧化合物、臭氧、一氧化碳和大氣中的顆粒物（PM10、PM2.5）的6 種污染物的濃度明顯上升。我國主要通過測定這6 種污染物濃度的大小來衡量某一城市環(huán)境空氣質量的優(yōu)良程度[2]。包頭市是內蒙古重要的工業(yè)城市，包鋼廠區(qū)鋼鐵、鋁生產、稀土開采，都會增加污染物排放量，會影響城市環(huán)境質量。本文在前人基礎上從全國空氣質量指數網(Air level)獲取包頭市2018 年PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO 和O3的6 種大氣污染物的濃度變化數據，結合包頭市自然條件和產業(yè)結構相關資料，分析包頭市大氣污染物的特征。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

包頭市(109°15′E～110°26′E，40°15′N～42°43′N)位于環(huán)渤海經濟區(qū)和黃河上游，位于內蒙中西部。其地形為山前洪積平原，中間高、南北低，西高東低。包頭屬半干旱中溫帶大陸性季風氣候。全年平均氣溫為7.2℃，一年四季溫差大，光照條件比較好。

1.2 數據統(tǒng)計與分析

收集包頭2018 年（PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO) 和O3濃度變化數據和風速、氣溫、濕度及風向等氣象資料。數據獲取來自全國空氣質量指數網(Air level) 和包頭氣象站。采用excel 2010、Origin8.6 軟件進行數據處理與作圖。

2 結果與分析

2.1 大氣污染物的時間變化特征分析

2.1.1 月變化特征

PM10、PM2.5、SO2、NO2和CO 濃度變化在11 月和12 月都達到了最高值，其最高濃度值為96.07ug/m3、48.97ug/m3、35.93 ug/m3、51.50 ug/m3、1.58mg/m3；分別在8、4、7、5 月達到了最 低 值， 濃 度 為44.32ug/m3、17.07ug/m3、10.55 ug/m3、25.10 ug/m3、0.66 mg/m3。PM10、PM2.5、SO2、NO2和CO 在11、12 月都達到最高值。 PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO 在4-8 月比較低，可能夏季降水集中、雨水多、空氣濕度大，大氣污染物受到雨水沖刷和稀釋，濃度下降。O3與其他的大氣污染物變化趨勢相反，在7 月達到了最大值，為135.42 ug/m3；冬季12 月最低,為41.13ug/m3。6-8月包頭地區(qū)溫度較高，太陽輻射強，加快了大氣光化學反應，日照強度和溫度升高都有利于產生更多O3。秋季過后溫度降低，太陽輻射強度減弱，生成O3速率減慢，冬季12 月O3濃度最低。

2.1.2 季節(jié)變化特征

大氣中PM10濃度季節(jié)變化冬季最高、夏季和春季較低，其中夏季最低。濃度值為冬季（84.02ug/m3）>秋季（74.84ug/m3）>春季（57.58ug/m3）>夏季(48.44ug/m3)。PM2.5、NO2、SO2和CO 的濃度季節(jié)變化特征規(guī)律冬季最高，夏季最低。O3濃度季節(jié)變化與其他污染物相反，夏季濃度最高，春季次之，冬季最低，且夏季與其他三個季節(jié)差異顯著。

2.2.大氣污染物空間變化特征分析

在6 個監(jiān)測點位中：一年中PM10和PM2.5濃度空間變化分別在青山賓館站點和惠龍物流站點最好，都在東河城環(huán)局站點最差。O3濃度空間分布變化在東河城環(huán)局站點最好，惠龍物流站點最差；SO2、CO、NO2濃度空間分布變化都在東河鴻龍灣站點最好，包百大樓和東河城環(huán)局站點最差。東河城環(huán)局一年四季PM10、PM2.5以及NO2濃度空間分布變化明顯高于其他點位；包百大樓和東河城環(huán)局點位一年四季的SO2的濃度要高于其他點位；包百大樓、青山賓館2 個點位CO 濃度高于其他點位；惠龍物流、青山賓館和市環(huán)境監(jiān)測站六種污染物的濃度的空間變化相近，總體上六種污染物的濃度值都比東河城環(huán)局、包百大樓和東河鴻龍灣濃度值低。

3 大氣污染物影響因素及來源分析

通過對包頭市區(qū)大氣污染物的時間和空間變化特征分析，6種污染物的濃度變化在秋季都比較低，可能由于秋季風大，風速越大的時候，加快了污染物輸送和擴散，濃度值就會降低，風速會影響大氣環(huán)境。但在春季時除O3以外其他五種污染物濃度都比較高，由于春季風沙多，風速超過一定值時，造成地面的揚塵增加，粗顆粒物增多。O3濃度在夏季是最高的，夏季溫度高，太陽輻射強，增加了O3的產生，溫度也會影響大氣污染物的濃度。PM10、PM2.5在冬季的時候濃度高，由于冬季溫度低，天氣晴朗，風速小形成穩(wěn)定的天氣，顆粒物的擴散受到阻礙匯聚在一起，形成了霧霾。夏季降水集中，增加了雨水沖刷作用，濃度降低，濕度也是影響大氣污染物濃度變化的氣象因素之一。在夏季SO2和NO2可能易與水汽結合，形成亞硫酸和硝酸，使得濃度降低。

大氣污染的主要來源是氮氧化物，包頭支柱產業(yè)為重工業(yè)，如鋼鐵，鋁業(yè)，電力，稀土等產業(yè)。大量化石燃料燃燒，大量消耗能源結構，煤塵，煤灰增加是大氣污染來源之一；人為因素也會影響大氣污染物的濃度變化，人們不斷的獲取資源，導致了資源過度開采和嚴重的大氣污染。人們購買私家車越來越多，尾氣排放量越來越多.

4 結論

包頭市區(qū)總體的空氣質量比較好，夏季和秋季的空氣質量優(yōu)于春季和冬季。大氣污染物時間變化特征特征一年四季中大氣污染物PM10 濃度值春季最高，夏季最低；PM2.5、SO2、NO2和CO 的濃度值都在冬季達到了最高值、夏季達到了最低值，但是O3濃度的變化在各個季節(jié)中夏季為最高、冬季為最低。其空間變化特征是總體上東河城環(huán)局和包百大樓PM10、PM2.5濃度高于其他點位。包百大樓與東河城環(huán)局SO2、NO2的濃度高于其他點位。市環(huán)境監(jiān)測站和東河城環(huán)局點位高于其他點位。包頭市區(qū)大氣污染物主要來源于本市重工業(yè)的生產、自然條件、化石燃料燃燒。本文仍然存在一些問題，調查的范圍不夠廣，還需要進一步研究。