酒泉市大氣污染物時間變化、影響因素及對策

向國立 鄧銀成

（甘肅省酒泉生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 甘肅酒泉 735000）

引言

近年來，隨著國家加強城市大氣環(huán)境治理力度，全國城市大氣質(zhì)量逐步改善。根據(jù)2021 年5 月發(fā)布的《2020 年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020 年全國337 個地級及以上城市中，有202 個城市環(huán)境空氣質(zhì)量達標，達標率為59.9%，較2019 年上升了13.3 個百分點。但由于北方特殊的氣候條件，加之，隨著城市發(fā)展，居民生產(chǎn)生活水平的提升，城市機動車保有量的增加，尤其是每年冬季，在北方集中供暖季節(jié)，大量燃煤鍋爐的應(yīng)用，加之越來越的城市機動車尾氣的排放，北方冬季干旱少雨的氣候特征等等，都導致了北方城市大氣環(huán)境污染物含量居高不下。主要表現(xiàn)為氮氧化物、二氧化硫及可吸入顆粒物濃度超標。

酒泉市位于甘肅西北部河西走廊西端，常住人口113.22 萬人，地理位置為北緯38°09′～42°48′，東經(jīng)92°20′～100°20′之間。地勢為南高北低，7-10 月為豐水期，枯水期甚長，屬大陸性半沙漠干旱氣候，干燥寒冷，降水奇缺，冬冷夏熱溫差大，秋涼春旱多風沙，常年主導風向為西南風。酒泉市工業(yè)較為集中，城市大氣屬煤煙型、汽車尾氣型和其他污染并重的復合型污染城市，給生產(chǎn)生活和生態(tài)環(huán)境造成不利影響。因此，需要針對全市污染物的時間、空間的變化規(guī)律和特點，從相關(guān)影響因素的視角來分析和研究，從而提出更具有針對性和可操作性的大氣環(huán)境污染防治措施，對保護城市生態(tài)環(huán)境具有積極而重要的現(xiàn)實意義。

1 數(shù)據(jù)及方法

1.1 數(shù)據(jù)范圍

選取2020 年1 月1 日-2020 年12 月31 日，數(shù)據(jù)類別包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物、一氧化碳、臭氧、細顆粒物的日均濃度值，以及氣溫、氣壓、濕度、風向、降水量、風速等等數(shù)據(jù)信息。

1.2 數(shù)據(jù)處理

將收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，嚴格按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095-2012）的相關(guān)規(guī)定，以及空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）的相關(guān)標準，深入分析酒泉市城市大氣污染物含量，以及污染物變化與時間、空間之間的緊密關(guān)系，分析研究結(jié)果，提出相應(yīng)對策措施。

2 結(jié)果及分析

2.1 基本特點

2020 年（365 天，以下同）空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)為329 天，占全年的90.14%，污染天數(shù)為36 天，占9.86%。其中，輕度污染22天，中度污染5 天，重度污染1 天，嚴重污染8 天。污染天數(shù)較2019 年有所降低，空氣質(zhì)量改善較為明顯。

從表1 可知，2020 年酒泉市大氣污染物為細顆粒物和可吸入顆粒物，二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧無超標濃度限制日數(shù)。且濃度范圍分別為二氧化硫為2-20μg·m-3、二氧化氮6-44μg·m-3、一氧化碳0.2-1.2mg·m-3、臭氧為50-146μg·m-3，年內(nèi)差值較大。

表1 2020年酒泉市各項污染物超標天數(shù)及濃度范圍（CO：mg·m-3，其他：μg·m-3）

2.2 時間變化特點

從表2 可以看出，酒泉市二氧化硫、一氧化碳排放量峰值主要集中于1-2 月，以及11 月-12 月份；二氧化氮則是集中于1月、9 月-12 月期間；臭氧日最大8 小時均值，主要峰值在4 月-9月期間。可吸入顆粒物、細顆粒物則以1 月-5 月份為當年峰值。從季節(jié)變化情況來看，酒泉市顆粒物濃度呈現(xiàn)出冬春高，夏秋兩季低的特點，春季濃度高主要與風沙影響，以及城市居民生活使用燃煤鍋爐，導致城市煤煙污染比例較大。由于這些因素的存在，使得城市大氣環(huán)境中的污染物顆粒物濃度在特定時間節(jié)點內(nèi)不斷增加，影響了城市大氣環(huán)境質(zhì)量，使城市大氣環(huán)境質(zhì)量降低。后期，隨著季節(jié)性變化，城市大氣環(huán)境中污染物低濃度值季節(jié)主要集中于降雨量充沛的夏季，可見，氣象因素中的降水，對城市大氣環(huán)境中的污染物濃度具有很好的處理效果，增加了城市大氣中的濕沉效果，由于受到大氣雨水沉降影響，降低了城市大氣污染物濃度，大氣環(huán)境質(zhì)量顯著改善[1]。

表2 2020年酒泉市各項污染物月度濃度均值（CO：mg·m-3，其他：μg·m-3）

2.3 影響因素及其與大氣污染物濃度相關(guān)性分析

酒泉市大氣污染情況來看，主要為復合型大氣污染類型，既有燃煤取暖所致，還與化石燃料燃燒有關(guān)，以及道路交通、機動車尾氣排放等。從分析的情況來看，顆粒物、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等與溫度及降水量存在較為顯著的負相關(guān)聯(lián)系，與氣壓呈現(xiàn)較為明顯的正相關(guān)關(guān)系，臭氧與降水量及溫度則呈現(xiàn)出較為明顯的正相關(guān)關(guān)系，與氣壓呈顯著負相關(guān)關(guān)系[2]。風級與大氣污染物沒有相關(guān)性，但溫度與二氧化硫的相關(guān)性最好。

顆粒物濃度、二氧化氮、二氧化硫及一氧化碳與溫度呈顯著的負相關(guān)關(guān)系，隨著酒泉市城市氣溫的不斷升高，垂直方向上的空氣對流便會加強，大氣環(huán)境中的污染物濃度變會隨之降低。臭氧與城市溫度也呈較為顯著的正相關(guān)關(guān)系，尤其是在夏季城市氣溫偏高，持續(xù)時間較長，大氣環(huán)境中極易發(fā)生光化學反應(yīng)的頻次就會更多，大氣中二次溶膠生成加快，臭氧含量隨之增加。而氣壓與這些污染物則呈現(xiàn)出較為顯著的相關(guān)性聯(lián)系。細顆粒物、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳等與氣壓都表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)聯(lián)系，臭氧則與氣壓呈現(xiàn)出較為顯著的負相關(guān)關(guān)系。突出表現(xiàn)在，當?shù)蛪合到y(tǒng)內(nèi)氣流上升時，高壓系統(tǒng)則會控制時區(qū)內(nèi)氣流下沉[3]。總之，強高壓、強低壓控制下的風速快，利于城市大氣中污染物向四周擴散，大氣環(huán)境中污染物濃度便會降低[4]；而弱高壓、弱低壓控制下的風速慢，不利于城市大氣中污染物擴散，從而加劇城市大氣中污染物含量。

相關(guān)研究顯示，降水量也會對大氣環(huán)境能見度、顆粒物濃度，以及氣態(tài)污染物濃度產(chǎn)生一定程度的影響[5]。其中，降水量常常與城市細顆粒物濃度、二氧化氮、二氧化硫及一氧化碳等呈現(xiàn)出較為顯著的負相關(guān)關(guān)系，即，城市降水量越大，時區(qū)范圍內(nèi)的大氣污染物濃度越低，臭氧則與降水量表現(xiàn)出正相關(guān)聯(lián)系，且二氧化硫溶于水的特性，使的降水也會對城市大氣中的二氧化硫有著較大影響，降水量越大，清除城市大氣環(huán)境中的二氧化硫濃度效果越明顯[6]。

結(jié)語

城市大氣環(huán)境質(zhì)量關(guān)乎著城市的可持續(xù)發(fā)展，也深刻地影響著工業(yè)、建筑業(yè)、化工業(yè)等重要產(chǎn)業(yè)在城市的布局，對城市的長遠發(fā)展具有重要影響[7]。因此，要及時掌握城市大氣環(huán)境狀況，分析不同因素對于城市大氣環(huán)境中污染物含量變化的影響，從而為城市管理的決策者提供更加科學的依據(jù)，為做好城市管理，強化城市大氣污染防治等發(fā)揮著重要價值[8]。酒泉市是新中國石油工業(yè)和核工業(yè)的發(fā)祥地，也是全國重要新能源基地，全市逐漸形成了新材料產(chǎn)業(yè)、生物制藥產(chǎn)業(yè)、新能源裝備制造業(yè)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)和節(jié)能環(huán)保五大產(chǎn)業(yè)，電力、石化、冶金、有色、建材和食品是工業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)。近年來，隨著工業(yè)化、城市化進程加快，全市大氣環(huán)境質(zhì)量日益受到社會各界的關(guān)注。通過分析全市大氣環(huán)境質(zhì)量，尤其是污染物時間變化及影響因素分析，為全市大氣污染防治提供更為明確方向和工作重點，具有積極的現(xiàn)實指導意義。