“十三五”期間永安市環(huán)境空氣中一氧化碳污染趨勢(shì)及分析

嚴(yán)業(yè)華

(三明市永安環(huán)境監(jiān)測(cè)站，福建 三明 366000)

1 一氧化碳的性質(zhì)、來(lái)源

標(biāo)準(zhǔn)狀況下，一氧化碳純品為無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)刺激性的氣體。相對(duì)分子質(zhì)量為28.01，密度1.250g/L，冰點(diǎn)為-207℃，沸點(diǎn)-190℃。一氧化碳進(jìn)入人體之后會(huì)和血液中的血紅蛋白結(jié)合，產(chǎn)生碳氧血紅蛋白，進(jìn)而使血紅蛋白不能與氧氣結(jié)合，從而引起機(jī)體組織出現(xiàn)缺氧，導(dǎo)致人體窒息死亡。一氧化碳產(chǎn)生后主要進(jìn)入空氣的氣相中，在空氣中很穩(wěn)定，轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸嫉倪^(guò)程非常緩慢，可以隨氣流遠(yuǎn)距離遷移擴(kuò)散，空氣中一氧化碳的擴(kuò)散和遷移受風(fēng)速控制，一氧化碳在水中的溶解度很低，通過(guò)濕沉降從空氣中清除的作用不大。

永安市的一氧化碳來(lái)源包括：一是北部尼葛開(kāi)發(fā)區(qū)鍋爐、焚燒爐及西北和東北的水泥廠、化工、火電企業(yè)；二是城郊附近機(jī)制炭廠、機(jī)磚廠和竹膠板廠；三是南邊的鋼鐵廠。

2 監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分布情況

永安市現(xiàn)有四中(北部)、監(jiān)測(cè)站(中部)、教育局(南部)3個(gè)省控環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)點(diǎn)(見(jiàn)圖1)，其中教育局監(jiān)測(cè)站點(diǎn)從2017年4月開(kāi)始正式運(yùn)行，為保證分析的可比性，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用實(shí)況數(shù)據(jù)，小時(shí)值為均值，月和年均值為第95百分位數(shù)。

圖1 永安市環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3.1 全市年均值變化情況

從圖2可以看出，在2016年基礎(chǔ)上，2017年有所上升，2018年下降，2019年與上年持平，2020年下降幅度較大。與全省比較，永安市年均值各年均高于全省年均值， 2016—2019年高出全省0.8～1.0 mg/m3，連續(xù)4年在全省58個(gè)縣(市)中最高，2020年高出全省0.4 mg/m3，高出全省的幅度明顯縮小。

圖2 2016—2020年CO濃度均值變化圖

3.2 全市月變化情況

從圖3可以看出，總體上1月、3月、10月、11月、12月CO濃度較高，4～9月較低，最高月份為12月，最低月份為7月。從圖4～圖8可以看出，永安CO濃度變化趨勢(shì)與全省均值的變化趨勢(shì)基本一致，最低值均出現(xiàn)在7月，永安最高值出現(xiàn)在1月或12月，全省CO濃度最高值出現(xiàn)在1月。

圖3 2016—2020年CO各月濃度五年均值

圖4 2016年CO濃度月變化

圖5 2017年CO濃度月變化

圖6 2018年CO濃度月變化

圖7 2019年CO濃度月變化

圖8 2020年CO濃度月變化

3.3 監(jiān)測(cè)子站月變化情況

從圖9可以看出，各監(jiān)測(cè)子站總體上1月、3月、10月、11月、12月CO濃度較高，4～9月較低，CO濃度最高月份為12月，最低月份為7月；2016年四中站CO濃度>監(jiān)測(cè)站，2017年教育局站>四中站>監(jiān)測(cè)站，2018年四中站>教育局站>監(jiān)測(cè)站，2019年教育局站>四中站>監(jiān)測(cè)站，2020年四中站>教育局站>監(jiān)測(cè)站。五年均值四中站>教育局站>監(jiān)測(cè)站,其中四中站1～3月、5～8月、11月、12月高，教育局站4月、9月、10月高。

圖9 2016—2020年各年監(jiān)測(cè)子站CO濃度

3.4 監(jiān)測(cè)子站小時(shí)值日變化情況

2016—2020年各監(jiān)測(cè)子站小時(shí)值大于2.0mg/m3的統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表1。

監(jiān)測(cè)站CO濃度大于2.0mg/m3的小時(shí)值個(gè)數(shù)2016—2018年變化不大，2019年后明顯減少，2016—2020年有34%～68%出現(xiàn)在0～8時(shí)；大于4.0 mg/m3的小時(shí)值個(gè)數(shù)2016—2018年分別為15個(gè)、18個(gè)、13個(gè)，2019年后沒(méi)有出現(xiàn)；2016—2020年小時(shí)最大值分別為5.6、5.7、5.4、3.7、3.8 mg/m3，總體呈下降趨勢(shì)。

四中站大于2.0 mg/m3的小時(shí)值個(gè)數(shù)前三年小幅增加，2019年開(kāi)始減少，2020年明顯減少，2016—2020年有52%～61%出現(xiàn)在0～8時(shí)。CO濃度大于4.0 mg/m3的小時(shí)值個(gè)數(shù)2016—2020年分別為12個(gè)、49個(gè)、18個(gè)，5個(gè)、1個(gè)；2016—2020年小時(shí)最大值分別為6.0、5.4、5.8、4.6、4.2mg/m3，總體呈下降趨勢(shì)。

教育局站大于2.0mg/m3的小時(shí)值個(gè)數(shù)2017年和2018年差別不大，2019年增加較多，2020年明顯減少；2017—2020年有63%～71%出現(xiàn)在0～8時(shí)；其中CO濃度大于4.0mg/m3小時(shí)值個(gè)數(shù)2017—2020年分別為30個(gè)、22個(gè)、11個(gè)、2個(gè)；2017—2020年小時(shí)最大值分別為6.7、6.3、4.8、6.5mg/m3，前三年逐漸減小，2020年有所增大。

表1 2016—2020年各監(jiān)測(cè)子站CO濃度小時(shí)值大于2.0mg/m3情況

3.5 監(jiān)測(cè)子站小時(shí)值風(fēng)速影響情況

在CO濃度大于2.0 mg/m3的小時(shí)值中，監(jiān)測(cè)站2017—2020年風(fēng)速大于1.0m/s的個(gè)數(shù)占比分別為12%、8%、8%、8%，未出現(xiàn)風(fēng)速大于2.0m/s。四中站2017—2020年風(fēng)速大于1.0m/s的個(gè)數(shù)占比分別為35%、25%、34%、20%，風(fēng)速大于2.0m/s的個(gè)數(shù)占比分別為3.8%、2.7%、4.3%、1.0%。教育局站2017—2020年風(fēng)速大于1.0 m/s 的個(gè)數(shù)占比分別為11%、8%、18%、8%，風(fēng)速大于2.0 m/s的個(gè)數(shù)占比分別為0.5%、0.9%、1.7%、0%。

4 影響因素及污染擴(kuò)散分析

根據(jù)多年的觀察分析，污染物進(jìn)入永安市區(qū)有三個(gè)通道，一是東北方向，沿沙溪從貢川進(jìn)入，外部來(lái)源于沙縣、三明市區(qū)；二是西北方向，從大湖、曹遠(yuǎn)進(jìn)入，外部來(lái)源于清流、寧化；三是南邊方向，從西洋鎮(zhèn)進(jìn)入。

4.1 地形氣象因素影響

永安市區(qū)位于沙溪和巴溪匯水區(qū)域的山谷地帶，周?chē)矫}的海拔高度在201～448m，為低山環(huán)繞的山間盆地地形，秋冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，夏季為南風(fēng)，靜風(fēng)頻率約43%，在秋冬季節(jié)逆溫現(xiàn)象較為嚴(yán)重，大氣穩(wěn)定度較好，不利于污染物遷移、擴(kuò)散。

當(dāng)秋冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，經(jīng)永安市主要河流沙溪呈東北走向經(jīng)市區(qū)后折向西北，加上市區(qū)的高樓以東西向?yàn)橹鳎箯臇|北方向自然來(lái)風(fēng)受阻，迅速減弱，向南進(jìn)入市區(qū)，當(dāng)東北向有污染物傳輸過(guò)來(lái)就會(huì)停留在市區(qū)無(wú)法擴(kuò)散。

當(dāng)秋冬季風(fēng)向西北風(fēng)時(shí)，西北部曹遠(yuǎn)、大湖轄區(qū)水泥行業(yè)、生物質(zhì)鍋爐、機(jī)制炭廠和尼葛開(kāi)發(fā)區(qū)鍋爐、焚燒爐等排放的污染物向城區(qū)傳輸累積，影響四中站點(diǎn)；麻嶺工業(yè)區(qū)竹膠板廠、機(jī)制炭廠產(chǎn)生的一氧化碳沿永漿村向城區(qū)由東北部向南傳輸，影響監(jiān)測(cè)站和教育局站。

夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)時(shí)，南面竹膠板廠、閩鑫鋼鐵廠污染物向城區(qū)傳輸影響教育局站點(diǎn)；永安市區(qū)地勢(shì)低，風(fēng)速偏小，污染物累積在城區(qū)難以擴(kuò)散，形成包圍圈后，向城區(qū)累積聚集污染。

4.2 城市生活源影響

由于歷史遺留原因，城中村及城郊周邊有較多菜場(chǎng)和空地，露天焚燒雜草、落葉、稻草積肥等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；還有小餐飲店、露天小吃店、燒烤店等燃燒煤球，也會(huì)產(chǎn)生一氧化碳。

4.3 周邊工業(yè)污染影響

一是永安市區(qū)西北和東北水泥、化工、火電企業(yè)眾多，曹遠(yuǎn)重工業(yè)、尼葛工業(yè)園區(qū)、華電公司永安分公司等重點(diǎn)污染源位于市區(qū)北郊。二是城郊附近機(jī)制炭、機(jī)磚企業(yè)較多，在燒制過(guò)程中因?yàn)楣に嚨纫螅紵疾煌耆a(chǎn)生的CO等污染物濃度很高，機(jī)制炭窯爐排放的CO濃度在10000 mg/m3左右，機(jī)磚窯爐排放的CO濃度在4000 mg/m3左右，而現(xiàn)有排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)CO無(wú)規(guī)定，配套環(huán)保設(shè)施沒(méi)有考慮對(duì)CO治理。三是位于永安市南部的鋼鐵企業(yè)，燒結(jié)機(jī)出口CO濃度在6000～12000 mg/m3。

由于城市熱島效應(yīng)，使得風(fēng)從郊區(qū)吹向城市，城市四周工業(yè)企業(yè)排出的CO隨著城市風(fēng)集中到城市中心，城市污染物隨熱空氣輻合上升，形成城市覆蓋層，污染物不易擴(kuò)散，造成城市中各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的CO濃度較高，因此夜間CO濃度會(huì)比白天高，在秋冬季尤為明顯。

秋冬季CO濃度高于春夏季。3～4月春雨季，5～6月梅雨季，7～9月受強(qiáng)對(duì)流天氣和臺(tái)風(fēng)影響，大氣穩(wěn)定度差，污染物易于擴(kuò)散，因此4～9月CO濃度低些。多霧天氣主要集中在10月至次年1月，永安城區(qū)多年平均霧日為55天；冬季白天天氣晴朗少云或無(wú)云，垂直擴(kuò)散好；夜里氣溫下降迅速，近地面輻射降溫非常劇烈，極易出現(xiàn)逆溫，不利于空氣中污染物的擴(kuò)散，因此1月、3月、10～12月( 2月份由于在春節(jié)期間，工廠停產(chǎn))CO濃度高些。

CO濃度高的時(shí)段多為靜風(fēng)或風(fēng)速較小時(shí)段；監(jiān)測(cè)站和教育局點(diǎn)風(fēng)速大于1.0m/s的個(gè)數(shù)占8%～12%，風(fēng)速大于2.0m/s的個(gè)數(shù)占2%以下，而四中站點(diǎn)由于離沙溪較近，受河谷風(fēng)影響風(fēng)速會(huì)大些，占比也高一些。

5 采取的改進(jìn)措施

2018年開(kāi)始，永安市加大環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)管力度，制定了《永安市打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)實(shí)施方案》《2019年永安市環(huán)境空氣質(zhì)量重點(diǎn)整治工作項(xiàng)目表》《永安尼葛高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)溯源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案》《永安市輕微污染天氣應(yīng)對(duì)辦法》《永安市鄉(xiāng)鎮(zhèn)空氣自動(dòng)站及網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》等方案，采取了源頭減量、過(guò)程控制、末端治理等措施，加強(qiáng)城市重點(diǎn)區(qū)域范圍內(nèi)管控和巡查工作；2019年開(kāi)始，治理效果有所顯現(xiàn)，2020年治理成效更加明顯。

2018—2020年，對(duì)永安市大氣環(huán)境進(jìn)行了立體走航觀測(cè)、水平掃描觀測(cè)和定點(diǎn)垂直觀測(cè)三種形式的走航，了解污染物的時(shí)空分布情況。

2018年，開(kāi)展粉煤灰、物料堆場(chǎng)、煤矸石焚燒等綜合整治工作。

2019年，進(jìn)一步推進(jìn)燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升改造工程，嚴(yán)把審批關(guān)，開(kāi)展城區(qū)燃煤鍋爐全面淘汰的工作。制定了制炭企業(yè)污染整治方案，明確了整治目標(biāo)，提出具體整治要求和保障措施。

6 建議

①在城市規(guī)劃時(shí)，工業(yè)企業(yè)布局在常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，而居住區(qū)則布局在主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，不得在城市上風(fēng)向、污染傳輸通道上建立工業(yè)園區(qū)。

②考慮到風(fēng)的日變化，白天風(fēng)從山谷吹向山頂，晚上從山頂吹向山谷，在山區(qū)谷地建立工廠時(shí)，應(yīng)盡可能選擇與季風(fēng)風(fēng)向一致，有利于擴(kuò)散，但應(yīng)避開(kāi)城市上風(fēng)向。

③打通城市通風(fēng)廊道，與主導(dǎo)風(fēng)向基本平行，最好能貫穿整個(gè)城市，即沿著天然通道巴溪河道取直構(gòu)建。

④開(kāi)展《永安市城市大氣環(huán)境評(píng)估專(zhuān)題研究》，利用已有的環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、永安市鄉(xiāng)鎮(zhèn)空氣自動(dòng)站及網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，加強(qiáng)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)管，當(dāng)出現(xiàn)不利氣象條件時(shí)，及時(shí)啟動(dòng)《永安市輕微污染天氣應(yīng)對(duì)辦法》，確保全市環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)一步提升。