2013～2019年天津市環境空氣污染研究

郭 鑫，李紅柳，李 燃，郭洋琳，楊崳鈜，楊 陽

（1.天津環科環境規劃科技發展有限公司，天津 300191；2.天津市生態環境科學研究院，天津 300191）

0 引言

天津市是京津冀協同發展的“雙城之一”，明確了“一基地三區”和“五個現代化天津”的發展戰略和目標愿景，對良好生態環境提出了更高要求[1]。 新時期，天津市以習近平生態文明思想為引領，堅持踐行“綠水青山就是金山銀山”等先進理念，全力做好污染防治工作。 即將步入的十四五時期是 “兩個一百年”奮斗目標的歷史交匯期，是打好污染防治攻堅戰之后，向實現生態環境根本好轉邁進的第一個五年規劃期，在攻堅戰后如何持續有效保護和改善天津市生態環境，是十四五面臨的重大問題。優良的環境空氣是幸福生活的重要組成部分，直接關系老百姓日常生活，大氣環境污染受社會的關注程度也越來越高[2-3]。 盡管天津市以前所未有的工作力度推進空氣質量改善措施的實施，但由于大氣環境質量影響因素十分復雜，環境空氣質量仍超標比較嚴重[4]。 目前天津市地區環境空氣質量與2013年相比有所好轉，但仍不樂觀。 本文選取SO2，NO2，PM2.5，PM10，CO和O3環境空氣中6 種主要污染物，分析2013 ～2019年天津市環境空氣質量變化情況及存在的問題，旨在研究2013 ～2019年天津市地區空氣質量超標污染物的時空分布特征，以期為即將到來的十四五時期天津市大氣環境質量改善研究提供科學參考依據。

1 研究方法

1.1 數據來源

2013 ～2019年天津市6 項主要污染物年均濃度來源于對應年份的《天津市環境狀況公報》（《天津市生態環境狀況公報》），2019年全國環境空氣6 項污染物濃度來源于2019年《中國生態環境狀況公報》。

1.2 技術方法

天津市行政區矢量數據基于谷歌影像通過Arcgis 10.2 矢量化獲得，2013年和2019年天津市4種超標污染物空間分析通過Arcgis 10.2 實現。 所有圖片均在Arcgis 10.2 和OriginLab 8 中繪制成圖，并在CorelDRAW 12 中進一步優化處理。

2 天津市環境空氣質量現狀分析

2.1 環境空氣質量顯著改善

2013 ～2019年天津市空氣中6 項污染物變化趨勢見圖1。 由圖1 可以看出，與2013年相比，2019年6 項主要污染物中僅O3濃度較2013年增長33.1%，其余5 項均顯著降低。 2019年PM2.5，PM10，SO2，NO2和CO 質量濃度分別為51，76，11，42 μg/m3和1.8 mg/m3，較2013年分別下降45.8%，45.3%，79.6%，12.9%和48.6%，SO2質量濃度下降幅度最大。

圖1 2013 ～2019年天津市空氣中6 項污染物變化趨勢

2.2 環境空氣質量仍超標嚴重

十三五以來，天津市制定實施了《天津市貫徹落實京津冀大氣污染防治強化措施 （2016 ～2017年）實施方案》、《天津市2017年大氣污染防治工作方案》以及《天津市2017~2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》。2018年7月，天津市政府印發實施了 《天津市打贏藍天保衛戰三年作戰計劃（2018 ～2020年）》，雖以前所未有的工作力度共同推進環境空氣質量改善措施的實施，但由于大氣環境質量影響因素十分復雜，環境空氣質量總體呈改善趨勢仍不樂觀。 自實施大氣污染防治行動計劃以來，天津市環境空氣中主要污染物濃度仍較高，超過GB 3095―2012《環境空氣質量標準》。 2013 ～2019年天津市空氣中6 項污染物濃度見圖2。 由圖2 可以看出，2019年僅SO2和CO 質量濃度達到GB 3095―2012 《環境空氣質量標準》，PM2.5，PM10，NO2和O3質量濃度均超標，分別超標0.46，0.09，0.05 和0.25 倍。

圖2 2013 ～2019年天津市環境空氣中6 項污染物濃度

根據2019年《中國生態環境狀況公報》，2019年天津市PM2.5，PM10，NO2，CO 和O3質量濃度分別高于全國平均質量濃度的41.7%，20.6%，55.6%，28.6%和35.1%，SO2質量濃度與全國平均水平相持平。

由以上分析可知，2013 ～2019年天津市PM2.5，PM10，NO2和SO2質量濃度整體雖呈逐年下降趨勢，但2019年PM2.5，PM10和NO2質量濃度仍超國家GB 3095―2012《環境空氣質量標準》；O3質量濃度增長趨勢明顯，遠超國家GB 3095―2012《環境空氣質量標準》。

3 天津市環境空氣超標污染物空間分布特征分析

3.1 PM2.5 質量濃度空間分布特征

2013年和2019年天津市16 個區PM2.5年均質量濃度變化見圖3。由圖3 可以看出，2013年天津市16 個區中PM2.5質量濃度均高于65 μg/m3，未達到GB 3095―2012 中的標準要求35 μg/m3，且差距較大，PM2.5污染相當嚴重。 2019年，13 個區PM2.5質量濃度均下降至55 μg/m3以下，下降幅度較大。

圖3 2013年和2019年天津市16 個區PM2.5年均質量濃度變化

與2013年相比，2019年天津市16 個區中PM2.5質量濃度雖然均在下降，但是與國家標準35 μg/m3相比，仍差距較大，16 個區中PM2.5質量濃度最小的薊州區也達到45 μg/m3，各區PM2.5質量濃度短期內達標難度均較大，還需進一步加大PM2.5治理力度。

3.2 PM10 質量濃度空間分布特征

2013年和2019年天津市16 個區PM10年均質量濃度變化見圖4。

圖4 2013年和2019年天津市16 個區PM10年均質量濃度變化

由圖4 可以看出，2013年天津市16 個區中PM10質量濃度均未達到GB 3095—2012 《環境空氣質量標準》70 μg/m3，除薊州區PM10質量濃度為104 μg/m3之外，其它各區均高于105 μg/m3。 2019年，薊州區PM10質量濃度達到國家標準，其它各區均未達標，和平區、河西區、南開區和濱海新區PM10質量濃度分別為73，73，75 和75 μg/m3，與國家標準70 μg/m3相比，差距較小，短期內加大PM10治理，可實現達標，其余各區還需加大PM10治理力度。

3.3 NO2 質量濃度空間分布特征

2013年和2019年天津市16 個區NO2年均質量濃度變化見圖5。 由圖5 可以看出，2013年天津市16 個區中僅寧河區、薊州區和北辰區NO2質量濃度均達到GB 3095―2012《環境空氣質量標準》40 μg/m3，分別為37，39 和40 μg/m3，其它各區NO2質量濃度均介于41~45 μg/m3之間。 2019年，各區NO2質量濃度均明顯下降，其中薊州區、靜海區、寶坻區、南開區、北辰區、和平區和紅橋區NO2質量濃度分別為28，35，36，37，38，39 和39 μg/m3，達到國家標準，其它各區雖沒達到國家標準，但也都介于41~45 μg/m3之間，距國家標準40 μg/m3差距較小，短期內加強NO2治理可實現天津市全區NO2達標。

圖5 2013年和2019年天津市16 個區NO2年均質量濃度變化

3.4 O3 質量濃度空間分布特征

2013年和2019年天津市16 個區O3年均質量濃度變化見圖6。 與2013年相比，2019年天津市16個區中O3質量濃度均明顯增加。 由圖6 可以看出，2013年除南開區、北辰區和武清區O3質量濃度超過GB 3095―2012 《環境空氣質量標準》160 μg/m3之外，其它各區均達標，其中南開區、北辰區和武清區O3質量濃度分別為162，165 和178 μg/m3。 2019年16 個區O3質量濃度均未達標，武清區O3質量濃度為179 μg/m3，其它各區O3質量濃度均超過180 μg/m3，遠超國家標準160 μg/m3。

圖6 2013年和2019年天津市16 個區O3年均質量濃度變化

與2013年相比，2019年天津市16 個區O3質量濃度均明顯增加，除南開區、北辰區和武清區O3質量濃度接近國家標準160 μg/m3之外，各區差距均較大，要實現O3質量濃度達標，治理難度較大，必須加強治理措施，力爭各區O3質量濃度逐年降低直至達標。

4 討論

天津在長期發展中形成了工業占比高的產業結構和以煤為主的能源結構，實現根本轉變需要一個較長的過程。結合天津市經濟發展，深入分析天津市環境空氣質量超標現象，得出天津市環境空氣質量超標主要是因為以下幾點因素。

（1）產業結構偏重。 作為傳統的特大型工業城市，2019年天津第二產業占比達35.2%，盡管天津市通過對傳統產業技術改造，大力發展戰略性新興產業，加快培育新的發展動能，但產業結構優化、新舊動能轉換尚需時日。

（2）能源結構偏煤。受冬季采暖需求突出等因素影響，煤炭占一次能源比例在45%以上。 外購電比例約30%，明顯低于北京和上海（分別超過70%和40%）。 天津市石化產業較為發達，揮發性有機物排放量大，隨著機動車保有量持續增加，NOx排放量也不斷加大，二者為O3生成提供了充分的前體物條件，使O3污染問題逐漸顯現[5-6]。

（3）運輸結構偏公路。 天津公路貨運比重較高，機動車排放NOx貢獻突出，特別是占汽車保有量不到10%的柴油貨車排放占機動車排放總量的70%。過境的貨運車輛中，近2/3 是重型柴油車。

目前天津市在PM2.5問題尚未解決情況下，O3問題已逐漸凸顯并且逐漸嚴重，秋冬季PM2.5和夏季O3超標是制約天津市空氣質量改善的主要瓶頸，治理難度較大。此外，天津市正處在開發建設的重要階段，城市基礎設施建設、各類施工項目散布點多面廣、強度大。雖然通過治理和監管，有效提升了企業、工地等排放個體的環境績效，污染物排放總量有所下降，但由于企業多，工地多，造成污染源數量多，導致污染物排放總量仍然遠超環境承載能力[7]。

十四五期間，天津市應以聚焦PM2.5控制、協同控制O3污染為重點，研究提出至2035年生態環境根本改善的大氣環境質量改善的目標，以期在十四五末實現天津市環境空氣質量顯著改善。

5 結論

本文主要研究了2013 ～2019年天津市環境空氣質量變化情況和存在的問題，深入分析了4 種超標污染物時空變化特征，主要得出以下結論。

（1）2019年天津市環境空氣質量雖大幅提高但仍超標嚴重，僅SO2和CO 質量濃度達到GB 3095―2012 《環境空氣質量標準》，PM2.5，PM10，NO2和O3質量濃度均超標，分別超標0.46，0.09，0.05 和0.25 倍。

（2）與2013年相比，2019年天津市16 個區O3質量濃度均大幅增加，其它污染物濃度均在減少。十四五期間，天津市應以聚焦PM2.5控制、協同控制O3污染為重點，加大大氣污染治理力度。