山西省2020年環境空氣質量變化特征分析

吳治平

(呂梁市生態環境局孝義分局，山西 孝義 032300)

引 言

隨著生產力水平的提高，環境空氣質量問題日益嚴重，而且在進一步惡化?？諝馕廴臼窃斐扇蚣膊∝摀囊粋€重要因素，每年有850多萬人死于空氣污染。空氣污染包括顆粒物(PM)和氣體的混合物，它們單獨或相互作用或與環境相互作用時具有有毒特性[1-3]。山西省是典型的能源大省，為國家經濟發展作出貢獻的同時，環境空氣質量問題也越來越嚴重[4]。如何加強環境空氣質量防治、改善環境空氣質量，是全省十分關注的問題，開展環境空氣污染治理迫在眉睫。

1 研究方法

1.1 研究區域概況

山西位于中國華北地區，東與河北為鄰，西與陜西相望，南與河南接壤，北與內蒙古毗連，介于北緯34°34′-40°44′，東經110°14′-114°33′之間，總面積15.67萬平方千米[5]。

山西省地勢呈東北斜向西南的平行四邊形，是典型的為黃土覆蓋的山地高原，地勢東北高西南低。高原內部起伏不平，河谷縱橫，地貌有山地、丘陵、臺地、平原，山區面積占總面積的80.1%。山西省地跨黃河、海河兩大水系，河流屬于自產外流型水系。山西省地處中緯度地帶的內陸，屬溫帶大陸性季風氣候[6-8]。山西特殊的地形，大多數地區都屬于山區，大氣系統相對封閉，空氣不容易流通，從而使污染物無法消散，造成大氣污染。

1.2 數據來源及分析方法

本文所使用研究數據均來源于山西省生態環境監測中心發布的山西省環境空氣質量報告[9]。數據時間范圍為2020年1月份至12月份。本文所有數據分析均采用對比分析法，將2020年1月份到12月份的環境空氣質量數據進行了對比分析和特征揭示。

城市環境空氣質量評價項目為SO2、NO2、CO、O3、顆粒物PM10和顆粒物PM2.5；評價標準執行《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)，均按二級標準濃度限值為標準[10-11]，具體見第239頁表1。

1.3 數據處理

利用Excel進行數據統計分析，再結合Origin 2019對數據進行繪制分析。

2 結果與分析

本文研究分析了山西省2020年的環境空氣質量狀況(綜合指數)、全省環境空氣質量各級別天數分布、各污染物濃度變化特征、各市達標天數與重污染天數及污染物超標情況。

2.1 山西省2020年環境空氣質量狀況

山西省2020年的綜合指數呈類“W”型趨勢發展，由第239頁圖1看出，綜合指數范圍在3.48～8.39，在1月份環境空氣質量綜合指數最高，到3月份逐步下降，4月份～6月份有略微的波動，7月份、8月份降到最低，空氣質量指數達到最好，在9月份以后逐步上升，12月份下降?？傮w而言，全年綜合指數在1月份、11月份、12月份采暖期間空氣質量指數普遍高，其他月份環境空氣質量好轉略有波動，有明顯的月份和季節空氣質量變化的規律。

表1 評價指標在GB3095-2012標準中的標準限值

圖1 全省環境空氣質量綜合指數變化趨勢

2.2 山西省2020年質量級別分布

2020年全省平均空氣質量級別所占比例如圖2所示。從圖2中可以看出，質量級別優良天數比例分布呈類”M”型變化，1月份～3月份優良天數逐漸增加，優良天數所占百分比由26.1%增加到92.1%，增加了66%，其中,1月份重污染天氣最嚴重，重度污染天數所占比例達到了19.1%，2月份所占比例為3.4%；4月份～6月份全省的空氣質量級別的優良天數在逐漸遞減，由4月份的86.4%降到了6月份的40.9%，降低了45.5%；7月份～9月份又呈現上升趨勢，由7月份的59%增加到了9月份的90%，增加了31%；10月份、11月份優良天數所占比例略微下降，降低了9%；12月份相對于11月份又增加了4.3%，重污染所占比例為1.2%。

2.3 山西省2020年主要環境空氣質量指標變化特征及超標情況

2020年全省主要空氣質量指標如圖3所示，主要環境空氣質量指標中，CO月均濃度在較低水平波動，且均未超過二級標準值；PM2.5、PM10月均濃度總體在1月份～5月份降低，1月份最高點分別達到110 μg/m3、147 μg/m3，其中,1月份PM2.5超過了二級標準值，至6月份再略微升高，7月份、8月份降到最低點，從9月份又開始大幅度上升，11月份分別增加到了54 μg/m3、101 μg/m3，12月份小幅度下降；SO2質量濃度介于10 μg/m3～40 μg/m3變化，且遠低于二級濃度限值水平，其中，在1、2、3、11、12月份其平均濃度略高，多源于在采暖期間大量燃料的燃燒，排放大量氣體，導致空氣中的SO2含量增加；NO2月均質量濃度水平表現為1月份最高(50 μg/m3)，7月份最低(24 μg/m3)，其浮動變化較小，且均未超過二級標準值，產生原因多為車輛尾氣排放及煙廢氣排放；O3的月均濃度變化呈“倒U”型變化，在1月份～6月份大幅度上升，6月份達到最大值，為209 μg/m3，超過了二級標準值，而后又大幅度降低，受太陽光照射強度、NOx、VOCs等因素影響，有明顯的季節性特征，夏季月均濃度最高，太陽輻射最強，從而導致濃度明顯增加，造成空氣質量污染。

圖2 山西省2020年空氣質量級別所占比例

圖3 山西省2020年主要污染指標各月份濃度均值變化

2020年全省主要污染物超標情況如圖4所示。由圖4可知，CO月均質量濃度都未超標；PM2.5的月均濃度在1月份超標最嚴重，超標2.14倍，其余月份(2、11、12月份)超標情況在0.26～0.66之間。超標較為嚴重的都為冬季采暖期間，受季節性影響較大。4月份超標0.16倍，多由于春季風沙期；PM10的月均濃度超標也多發生在冬季采暖期間，1月份超標最嚴重，為1.1倍，供暖期間大量燃料的燃燒排放導致可吸入顆粒增多；NO2月均質量濃度超標僅在1月份和10月份發生，其中1月份最嚴重，超標倍數為0.25倍；SO2的月均質量濃度超標發生在11月份，超標倍數為0.12倍；O3的月均質量濃度超標情況多發于夏季，5月份～8月份期間，超標情況逐漸變嚴重，6月份超標倍數最大為0.31倍，此后又超標情況又逐漸緩解，其原因是在夏季太陽照射高度增加，輻射增多，相對來說其濃度增加導致超標。

圖4 山西省2020年環境空氣主要污染物超標情況

2.4 山西省2020年各市優良天數和污染天數變化

2020年山西省各市的優良天數與污染天數變化情況如圖5所示，全省各市的優良天數占比都在61.3%以上，其中，太原市和臨汾市優良天數少，分別為224 d、225 d，太原市重污染天數達15 d，臨汾市重污染天數最多達到了19 d；大同市優良天數占比多達86.3%，全省優良天數最多的市，其次就是朔州市和呂梁市，優良天數比例分別占比78%、77.2%，而呂梁市全年未出現重污染情況，其余各市優良天數相差無幾；各市污染差異所在原因受地理因素、人口數量和各市相關工廠企業數量影響，其次各地的控制政策等也有一定作用。

圖5 全省各市優良天數和污染天數變化

3 結論

本文通過對2020年山西省環境空氣質量數據分析研究發現：

1) 2020年山西省環境空氣質量綜合指數平均在5.17，各市優良天數占比達到了61.3%以上，重污染天數減少，甚至呂梁市全年并未出現重污染天，總體呈現良好趨勢。六類主要污染物中，CO、NO2、SO2都低于二級濃度限值水平，其中，SO2月均濃度都達到了一級標準限值。

2) 2020年山西省主要污染物變化特征跟季節有很大的關系，表現出冬季天氣污染相對嚴重，再加上采暖期間的影響，PM2.5、PM10超標都與其有關。

3) 從2020年山西省的主要污染物變化特征來看，SO2、NO2月均濃度在小范圍內波動變化，而PM2.5、PM10、O3波動變化幅度大，且均有多個月份超標，控制可吸入顆粒及O3的污染是當前比較重要的問題，控制污染源排放，聯防聯控，全面推進污染治理。

4) 本文僅利用2020年1月份至12月份山西省環境空氣質量數據進行了簡要的特征分析，鑒于數據數量的有限，大氣環境質量的具體變化情況仍需要進一步完善和分析，才能夠系統科學的分析山西省未來的環境空氣質量變化規律，進而為山西省的未來污染治理規劃提供一些參考與理論支撐。