疫情管控期間沿江典型城市大氣環境污染特征分析

吳 璇，方南希，熊 婷，王 新，葉長慶

（1.上海漾清環保科技有限公司，上海 200000； 2.江西師范大學附屬中學，江西 南昌 330000；3.九江市柴桑區生態環境局，江西 九江 332000）

0 引言

通常大氣污染源主要包括工業源、移動源、揚塵源、生物質燃燒源以及餐飲源等，按照我國春節期間習慣，大部分小型工業企業和工地均停工，餐飲源及移動源則比較活躍，而今年由于疫情，餐飲行業停止開業，道路上車流量顯著減少，各污染源排放都受到了明顯的抑制。

關于各城市大氣污染狀況的特征分析[1-9]及影響因素[10-16]以及特定管控措施對空氣質量的影響[17-21]有非常多的文獻，而在疫情期間各污染源排放觸低的情況下探討環境污染特征的文獻沒有找到，為了研究最大限度的管控措施對空氣質量的影響，本文對春節疫情期間各污染物濃度及各污染源排放量進行了對比分析，并且對大氣污染物來源進行了研究。該論文的實施有利于探討加大減排、管控力度是否能有效改善空氣質量，進一步科學分析污染物來源，提出科學合理的管控策略。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

研究區域位于江西省北部，地處長江與鄱陽湖口的交匯處，東面鄱陽湖，北面長江，西面眾多湖泊，南面廬山，是聯結全省與長江開發帶和沿海開放帶的“北大門”。與疫情嚴重的湖北隔江相望，因此受此次疫情影響較大。研究區域位置見圖1。

圖1 研究區域位置

研究區域具有相當規模、門類比較齊全的工業體系，擁有礦產、建材、服裝、紡織、化工、機械等9 大支柱產業，且鄉村工業蓬勃發展，已初步形成了以電子產業，醫藥產業，紡織產業，化工產業，包裝印染產業，食品加工產業等6 大支柱產業為主體的多種結構的城郊型經濟的工業生產體系，擁有鋼鐵、生物制品、金屬、40 萬t 硫酸等重大工業項目。近年，研究區域處于大力開發階段，規劃增設高鐵等設施，建成區內正在施工樓盤近20 家。

1.2 數據來源

（1）環境空氣質量數據來源于江西省環境空氣質量APP 和九江市空氣質量聯網監測管理平臺數據。

（2）污染源數據來源于研究區域大氣污染源排放清單。本清單的編制方法主要是基于環境保護部頒布的8 個技術指南，排放因子主要參考《指南》中的系數、美國EPA AP-42 系數、文獻中的系數以及《指南》中推薦的依據土壤揚塵進行土壤揚塵實驗的實測系數。通過工信局、住建局、城管局、交通局、公安局、國土資源局等獲得工業企業、建筑工地、餐飲、道路、土壤、移動源等基礎信息，對研究區域23 家施工工地及27 家重點堆場發放調查表格獲取活動水平數據，并結合2018 年統計年鑒以及環統數據，對83 家工業企業的生產工藝、廢氣處理工藝、廢氣排放量以及污染物排放濃度、燃料、原材料使用情況進行了現場核實，累計發放調查表格120 余份。

（3）氣象數據來源于研究區域氣象局。

1.3 研究方法

（1）污染源排放量計算方法

本文利用研究區域污染源排放清單數據，主要對工業企業、移動源、揚塵源、餐飲源、生物質燃燒源等進行計算： 工業企業包括工業鍋爐以及工藝過程源、移動源包括道路移動源（客車、火車、摩托車等）以及非道路移動源（工程機械及企業廠內機械）、揚塵源包括道路揚塵、土壤揚塵、施工揚塵以及堆場揚塵、餐飲源為研究區域內260 家餐飲企業、生物質燃燒源包括工業生物質鍋爐以及生物質開放燃燒。通過調查分析平時、正常春節（2018～2019 年春節）和疫情管控期（2020年1月24日～1月30日春節期間） 這 3 個階段各污染源活動情況，對 SO2，NO2，PM2.5，PM10及CO 的相對年排放量進行計算。

（2）污染物來源分析

利用HYSPLIT-4 模型[22]對肺炎疫情期間氣流后向軌跡進行分析，選取研究區域為后向軌跡起始點，模式模擬起始高度選為500 m，因為500 m 高度的風場較能準確反映邊界層的平均流場特征[23]，對2020年 1月24日～1月30日進行模擬，每 24 h 模擬一條后向軌跡，以分析不同地區、不同路徑的氣流對本區域空氣質量的影響。

2 結果與討論

2.1 研究區域空氣質量特征

研究區域整體空氣質量較好，年優良率可達87%~90%，首要污染物為 PM2.5，PM2.5污染天數占比48%，其次為O3，污染天數占比28%。2019 年研究區域環境空氣6 項污染物中，除PM2.5質量濃度為42 μg/m3外，其余 5 項均達國家標準，PM2.5污染較嚴重情況主要出現在1 月及12 月，濃度總體呈現冬季最高、春秋次之、夏季最低的趨勢。濃度變化趨勢見圖2。

圖2 研究區域2019 年PM2.5 月平均濃度變化

2.2 疫情期間與非疫情期間空氣質量比較分析

對肺炎疫情期間（1 月24 日～1 月30 日春節期間） 以及2018，2019 年同期研究區域的空氣質量指數（AQI）值進行統計，其日變化趨勢見圖3。

圖3 肺炎疫情期間AQI 與2018，2019 年同期對比

由圖3 可知，2020 年肺炎疫情期間，研究區域AQI 值波動較小，全部天數均處于優良狀況，AQI 在1 月 31 日達到最高值（94），較 2019 年峰值（200）下降 53%，較 2018 年峰值（147）下降 36%；AQI 平均值為 63，較 2019 年（111）下降 43%，較 2018 年（96）下降50%；優良率為100%，比2019 年同期（50%）增加50 個百分點，比 2018 年同期（75%）增加 25 個百分點。說明與2018～2019 年同期相比，肺炎疫情期間空氣質量較好。

春節前、疫情期間及歷年春節6 項主要大氣污染物質量濃度見表1。

表1 不同時段各污染物均值以及變幅 μg·m-3

由表1 可知，與春節前相比，疫情期間研究區域NO2下降顯著，為 66%，其次為 PM10和 PM2.5，分別為38%和31%； 與2018～2019 年同期平均值相比，PM2.5，PM10，SO2，NO2，O3_8h和 CO 質量濃度均分別下降45%，53%，72%，72%，28%和 2%，其中以 SO2和 NO2降幅最大，其次為PM10和PM2.5，且降幅明顯高于春節前；與2018～2019 年春節期間平均值相比，SO2下降最明顯，為 71%，其次為 PM10，PM2.5和 NO2，分別為34%，32%和31%。

2.3 污染源排放特征

根據研究區域大氣污染源清單，對研究區域平時、正常春節（2018～2019 年春節）及疫情期間各污染源排放量進行分析。各污染源排放量見圖4。

圖4 各污染源排放量

由圖4 可知，平時施工揚塵和堆場揚塵排放量最大，以PM10和PM2.5為主，其次為工業企業，以NOx和CO 排放為主；正常春節期間以工藝過程源和道路移動源排放為主，其中工藝過程源主要排放CO 和PM10，道路移動源主要排放CO 以及NOx，與平時相比，工業企業NOx排放量、揚塵源排放量及非道路移動源均顯著減少，下降幅度分別為97.6%，99%，71%；疫情期間，各污染物排放量達到最低，與正常春節期間相比，移動源和餐飲源排放量均有明顯下降，分別為61%和100%，但工業企業和移動源仍以CO 排放為主。

2.4 疫情期間大氣污染來源分析

由圖4（c）可知，疫情期間研究區域本地源排放量較大的污染物為CO 和PM10，以工藝過程源排放為主，占本地一次排放量的74%，通過調查，在此期間研究區域的一家石灰和石膏制造企業以及一家銅礦采選企業仍正常運轉，其CO 以及PM10排放量分別占工藝過程源各污染物總排放量的54%和37%。其次為移動源以及揚塵源，分別占本地一次排放量的17%和9%，移動源中以汽油車排放CO 為主，揚塵源中PM10和PM2.5主要來自道路揚塵和堆場風蝕揚塵。

疫情期間，研究區域PM2.5與PM10質量濃度比值為 0.93，PM2.5占比較高。

研究區域疫情期間、2018～2019 年同期以及2018～2019 年春節期間氣象條件見圖5。由圖5 可知，肺炎疫情期間，研究區域平均氣溫為8 ℃，平均相對濕度為74%，平均風速為0.43 m/s。氣溫與2018～2019 年相比差異不明顯，而相對濕度較2018～2019年同期較大，風速與2018～2019 年相比較小，因此大氣水平擴散條件較弱，有利于二次顆粒物的形成以及吸濕增長[24]，易造成PM2.5污染[25]，表明疫情期間氣態污染物二次轉化對研究區域PM2.5有較大貢獻。

圖5 疫情期間氣象參數與2018～2019 年對比

研究區域疫情期間氣流后向軌跡圖以及PM2.5日均質量濃度變化見圖6 和圖7。

圖6 疫情期間研究區域氣流后向軌跡

圖7 疫情期間PM2.5 日均濃度變化

由圖6、圖7 可知，疫情期間對研究區域造成較明顯影響的氣流主要來自京津冀、山東及武漢等地。1 月 27 日，28 日，PM2.5質量濃度逐漸上升達到一個較高值，氣流軌跡源自京津冀東北部經山東、安徽等到達研究區域，由于今年京津冀PM2.5質量濃度上升明顯，因此對研究區域空氣質量有不利影響。1 月30日，PM2.5質量濃度再次到達一個較高值，此日氣流主要來自武漢地區，氣流傳輸距離較短，攜帶污染物濃度較高。

2.5 管控建議

綜上所述，疫情期間研究區域工業源、揚塵源、移動源及餐飲源減排幅度增加，NO2及 PM10，PM2.5平均質量濃度較歷年有明顯下降。因此，建議研究區域加大對這4 類源的管控力度，尤其對涉NO2排放的工業企業、柴油車輛及非移動柴油機械、施工揚塵以及堆場揚塵的管控，可以采取推行工業企業低氮改造、升級油品質量、加強重型柴油車輛的遠程在線監管、提高工地全面圍擋、出場車輛沖洗、路面硬化等施工水平[26]、提高餐飲行業油煙治理設施效率等措施，以減少污染物排放。同時，研究區域受污染物傳輸明顯，建議進一步明確區域協同調控的區域范圍及污染物類別，制定區域聯防聯控制度，加大區域大氣污染聯防聯控力度。

3 結論

受肺炎疫情影響，研究區域空氣質量較歷年有大幅度改善，其中以 NO2，PM10，PM2.5下降顯著，同時工業源、揚塵源、移動源以及餐飲源減排量較大。肺炎疫情期間，研究區域本地一次排放以CO 和PM10為主，而氣象條件易于二次顆粒物的形成，且受到來自武漢、安徽等近距離傳輸及京津冀地區遠距離傳輸。建議研究區域加強對本地污染源的管控，推進污染防治設施升級改造，并進一步加強區域聯防聯控。