“十三五”期間東北地區(qū)城市環(huán)境空氣污染因素變化特征分析

馬 昭

(大連市生態(tài)環(huán)境事務服務中心，遼寧 大連 116023)

1 引言

我國東北地區(qū)主要有遼寧、吉林、黑龍江和內蒙古部分區(qū)域，其中東三省屬于全國最早開展工業(yè)化的地區(qū)之一，經濟產業(yè)以重工業(yè)為主，森林覆蓋率較高，冬季歷史最低氣溫為-52 ℃，每年10月起各地區(qū)陸續(xù)進入供暖期，至次年4月左右供暖陸續(xù)結束。

2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源為生態(tài)環(huán)境部每月發(fā)布的城市空氣質量狀況報告數(shù)據(jù)[1]。在全國第一階段實施新空氣質量標準的74個城市中選取東北地區(qū)副省級城市，沈陽、大連、長春、哈爾濱共 4個城市進行數(shù)據(jù)比較。

3 研究方法

以環(huán)境空氣質量標準(GB3095-2012)[2]中六項污染物濃度值對四城市的環(huán)境空氣污染物數(shù)據(jù)進行評價，通過對比“十三五”期間四城市二氧化硫、二氧化氮、細顆粒物、可吸入顆粒物、一氧化碳、臭氧的濃度變化水平以及綜合指數(shù)的對比，分析東北地區(qū)污染物時空變化特征并對四個城市的環(huán)境空氣質量進行分析。

4 結果分析

4.1 四個城市2016～2020環(huán)境空氣綜合指數(shù)變化特征

環(huán)境空氣質量綜合指數(shù)是描述城市環(huán)境空氣質量綜合狀況的無量綱指數(shù)，它綜合考慮了SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3等6項污染物的污染程度。城市月評價的環(huán)境空氣質量綜合指數(shù)計算方法為：對各污染物的統(tǒng)計量濃度值與污染物年均值二級標準(CO為日均值二級標準，O3為8 h均值二級標準)的比值進行相加。(引全國空氣狀況月報)由此得出，環(huán)境空氣質量綜合指數(shù)越低，空氣污染程度越低，反之則意味著空氣污染程度越高(圖1)。

圖1 “十三五”期間東北地區(qū)四城市環(huán)境空氣綜合指數(shù)

沈陽、大連、長春、哈爾濱環(huán)境空氣綜合指數(shù)十三五期間月平均值分別為5.13、3.85、4.40和4.66。以城市環(huán)境空氣質量綜合指數(shù)進行評價，“十三五”期間沈陽環(huán)境空氣整體水平在四個城市中較差，大連環(huán)境空氣整體水平較好，污染程度較輕。其中，環(huán)境空氣綜合指數(shù)最高點出現(xiàn)在哈爾濱，在2020年1月數(shù)值達到9.99；最低點也同樣出現(xiàn)在哈爾濱，在2019年8月數(shù)值為2.09。四個城市中，哈爾濱環(huán)境空氣污染程度變化幅度較大，大連空氣污染程度變化幅度較小。環(huán)境空氣綜合指數(shù)圖的波峰一般出現(xiàn)在每年1月左右，波谷出現(xiàn)在7～8月，全年污染程度呈現(xiàn)“U”型變化。

4.2 環(huán)境空氣中主要污染物變化特征

4.2.1 細顆粒物(PM2.5)

四城市“十三五”期間細顆粒物濃度年均值見圖2。

由圖2可知，2016年四城市的細顆粒物濃度年均值均超過國家標準二級濃度限值(35 μg/m3)。自2017年起，大連細顆粒物年均值均符合二級濃度限值標準；長春除2018年度外，其余年度均有不同程度超標。沈陽及哈爾濱“十三五”期間細顆粒物濃度年均值均超過國家二級標準。四城市中細顆粒物濃度年均值最高點為2017年哈爾濱數(shù)據(jù)，超標0.66倍。對于沈陽及哈爾濱來說，細顆粒物污染為需要加以控制的污染指標之一[3，4]。

圖2 “十三五”期間東北四城市細顆粒物(PM2.5)濃度

4.2.2 可吸入顆粒物(PM10)

由表1可知，沈陽、大連、長春、哈爾濱四城市的可吸入顆粒物濃度在“十三五”期間平均值分別為81 μg/m3、58 μg/m3、69 μg/m3和71 μg/m3。沈陽“十三五”期間年均值均超過國家二級標準，濃度范圍為73～94 μg/m3。最高點為2016年度年均值，超標0.34倍。長春及哈爾濱2016年和2017年度可吸入顆粒物年均值超標。自2018年起，除沈陽外，其余三個城市均符合國家標準。四城市五年間可吸入顆粒物濃度值均有不同程度下降，總體趨勢向好[5，6]。

表1 “十三五”期間東北四城市PM10濃度 μg/m3

4.2.3 二氧化硫

根據(jù)測算，“十三五”期間四城市二氧化硫年均濃度均不超過二級濃度標準，大氣中二氧化硫污染控制情況較好。受北方地區(qū)供暖期及氣象條件影響，每年冬季空氣中二氧化硫濃度較高，夏季濃度較低，與環(huán)境空氣綜合指數(shù)時空變化特征一致，呈現(xiàn)“U”型變化。值得注意的是，沈陽2016年二氧化硫年均值為五年期間四城市最高值，為48 μg/m3，到2020年年均值下降到18 μg/m3，下降程度2.6倍。長春從2016年均值28 μg/m3下降至2020年年均值10 μg/m3，下降程度2.8倍。大連和哈爾濱分別下降2.5倍與1.6倍，二氧化硫空氣污染治理效果顯著。

4.2.4 二氧化氮

除沈陽、長春和哈爾濱2016和2017年度年均值超標外，其他城市其余年度均符合國家二級標準，五年期間四城市的二氧化氮污染程度均呈現(xiàn)下降趨勢。據(jù)分析2004～2013年間東北大部分城市已經呈現(xiàn)了污染好轉的趨勢[7]，證明東北地區(qū)NO2排放控制措施較為有力，污染程度不斷減輕。

4.2.5 一氧化碳

東北地區(qū)四城市一氧化碳日均值第 95 百分位濃度范圍為 0.6～2.5 mg/m3，平均濃度為1.3 mg/m3。“十三五”期間四城市一氧化碳濃度較低，均不超過國家二級標準。

4.2.6 臭氧

四城市臭氧日最大8 h平均第90百分位濃度范圍為85～140 μg/m3，平均濃度為119 μg/m3。月均濃度最大值為2017年6月大連221 μg/m3，最小值為2016年1月哈爾濱37 μg/m3。從圖3可以清晰看出，哈爾濱臭氧污染程度較輕，從長春、沈陽到大連，污染程度逐漸上升。每年4月起臭氧濃度直線上升，至10月后大幅回落，污染濃度變化特征較為明顯。在此期間污染程度較重，除哈爾濱外其余城市均超過國家二級標準，最大污染濃度超標1.4倍。

圖3 “十三五”期間東北地區(qū)四城市臭氧濃度

5 結論

我國東北地區(qū)主要城市的污染程度按從輕到重分別為大連、長春、哈爾濱和沈陽，主要污染物是PM2.5、PM10和O3。其中PM2.5、PM10污染特征呈現(xiàn)“U”形變化，冬春季污染程度較重，夏季污染減輕；O3的污染呈現(xiàn)“倒U”形特征，從每年4～10月污染程度加劇，冬春季污染減輕[8,9]。四個城市二氧化硫和一氧化碳總體污染程度較輕，二氧化氮濃度在“十三五”初期有不同程度超標，中后期污染程度降低至合格水平。按總體趨勢來看，各類污染物濃度均得到有效控制，除了O3外，其他五項污染物濃度總體呈現(xiàn)下降趨勢。按地域來說，當前沈陽需要控制的空氣污染超標因子為PM2.5、PM10和O3，大連空氣污染超標因子為O3，長春和哈爾濱的空氣污染超標因子為PM2.5、O3，需要加以控制[10]。