近年來上海市楊浦區環境空氣質量簡析

何肖忠， 仇雁翎

(同濟大學 環境科學與工程學院，上海 200082)

1 引言

隨著經濟的發展和社會的進步，曾經一些發達國家經歷了百余年的空氣污染問題在我國近20年內集中爆發。2018年7月3日，國務院印發《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》，計劃目標通過3年的努力，大幅度減少主要大氣污染物排放總量，同時減少溫室氣體的排放，進一步明顯降低PM2.5濃度，明顯減少重污染天數，明顯改善環境空氣的質量，明顯增強人民的藍天幸福感。

上海市楊浦區位于上海中心城區東北部，是上海市中心城區面積最大的一個區，也曾經是上海市最大的工業聚集地。區內坐擁百年大學、百年市政、百年工業的“三個百年”歷史。近年來，從“工業楊浦”到“知識楊浦”、再到“創新楊浦”的轉型發展理念是區內重要的發展目標。本文主要研究了近年來楊浦區環境空氣中的主要特征污染物中與工業生活最為相關的幾個指標：二氧化硫、可吸入顆粒物、細顆粒物[1～6]。

2 研究內容

2.1 二氧化硫(SO2)

SO2是一種最常見的空氣污染氣體，在工業革命開始后，在人類所有工業生產過程中，主要是發電過程以及含硫燃料的使用過程中，這些生產工藝流程中都會產生二氧化硫氣體。該地區降雨、降雪等氣候現象在形成過程中，水分溶解并吸收了空氣中殘存的二氧化硫氣體后，就會形成pH值小于5.6的酸性降水，也就是日常生活中所說的酸雨。2017年10月27日，世界衛生組織和國際性癌癥科學研究組織發布的《致癌物清單基本梳理參照》中，二氧化硫被列為3類致癌物。人類長期性接觸低濃度的二氧化硫將會影響呼吸系統和肺功能，進而會引發咳嗽、黏液分泌、加重哮喘和慢性支氣管炎等癥狀，呼吸道感染也有明顯上升。環境空氣中二氧化硫濃度升高會導致死亡率的上升，當環境空氣中有懸浮顆粒物的協同作用時，這種污染的空氣對人體健康造成的影響更為顯著。

2.2 可吸入顆粒物(PM10)

PM10是總懸浮顆粒物中的一種，通常指粒徑在10 μm以下的顆粒物，也可以稱為可吸入顆粒物。PM10的化學和物理成分較為復雜，組成與該地區的氣候、季節等環境因素有著較大的關系。當PM10在環境空氣中長時間存在時，對該地區的大氣能見度，當地人民的身體健康都有著很大程度的影響。PM10的來源主要是由各式各樣工業生產過程中直接排放的顆粒物組合而成，有一部分是大氣環境中成型的超細顆粒物與氣溶膠等。陳亦晨等人[7]認為PM10和PM2.5與慢性阻塞性肺疾病的死亡率有明顯的相關性。上海地區的PM10與兒童哮喘發病之間呈正相關，長期生活在空氣污染的家庭環境中會導致兒童哮喘發病率的升高和癥狀嚴重程度的加重。上海市PM10中還含有As、Cd和Cr，這三種元素有致癌風險，且成年人高于兒童，室內高于室外[8]。

2.3 細顆粒物(PM2.5)

隨著近年來全國各地不斷爆發的環境污染和空氣質量問題，人們關注的重點也從剛開始的可吸入顆粒物PM10，更進一步開始關注細顆粒物PM2.5，并開始對PM2.5進行研究。顆粒物懸浮在環境空氣中，當其空氣動力學直徑小于2.5 μm時，就稱為PM2.5。PM2.5的組成較為復雜，可能含有重金屬，也可能含有多環芳烴等有毒成分。PM2.5的活性很強，容易吸附微生物等有害物質。PM2.5也能夠和PM10一樣長時間懸浮于環境空氣中，影響環境空氣質量和大氣能見度。由于PM2.5粒徑比PM10更小，人類的鼻腔、咽喉都無法抵擋其進入細支氣管、肺泡，PM2.5通過肺泡壁進入毛細血管內，再進入人體血液循環系統中，對人體的呼吸系統和心血管系統造成一定傷害。江曉棟等人[9]研究表明PM2.5表現出急性毒性和發育毒性，危害人體健康。對顆粒污染物的長期暴露可引發心血管病和呼吸道疾病以及肺癌。當空氣中PM2.5的濃度長期高于10 μg/m3，會導致死亡風險的上升。濃度每增加10 μg/m3，總死亡風險上升接近4%，心肺疾病帶來的死亡風險上升6%，肺癌帶來的死亡風險上升8%。此外，大氣中的PM2.5極易吸附多環芳烴類的有機污染物和重金屬污染物，從而致使PM2.5對人體在致癌、致畸、致突變的機率上出現明顯升高[10]。

3 數據分析

3.1 二氧化硫(SO2)

2014～2018年上海市楊浦區內二氧化硫濃度變化從3～66 μg/m3。日均值最大值分別為66；63；51；27；32 μg/m3，呈明顯下降趨勢。日均值的年平均分別為16.9；14.4；11.7；11.1；8.4 μg/m3，且呈現出逐年下降態勢(圖1)。

圖1 2014～2018年SO2(μg/m3)日均值的最小值、最大值、和均值

從二氧化硫日均值(圖2)可以看出，整體SO2濃度呈現下降趨勢，2014～2016年期間還出現過個別濃度較高的日期，但均未超過國家二級標準160 μg/m3，2016年作為“十三五”的開年，楊浦區政府都提出了新的節能減排的要求和目標，隨著老舊工業廠房的改造、搬遷和升級，楊浦區內的SO2排放濃度也出現了明顯下降，從圖2中也能看出2016年后沒有出現過單日濃度特別高的情況，基本保持在一個穩定的低濃度排放區間內。

3.2 可吸入顆粒物(PM10)

2014～2018年上海市楊浦區內可吸入顆粒物(PM10)濃度變化從8～256 μg/m3。參考《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)中二級標準[11]，年均值是70 μg/m3。PM10(μg/m3)年均值分別為72.8、71.0、57.1、60.0、51.1 μg/m3(圖3)，2014和2015超過國家二級標準，自2016年起連續3年低于70μg/m3，達到了國家二級標準，呈現出明顯的逐年下降態勢。

圖2 2014～2018年SO2 (μg/m3)日均值

圖3 2014～2018年PM10(μg/m3)日均值的最小值、最大值、和均值

圖4為2014～2018年PM10日均值分布圖，圖中紅線為國家二級標準單日最大濃度150 μg/m3，從圖4中可以看出，PM10的超標天數逐年減少。經統計，5年中PM10超標天數一共52 d，占比2.85%。其中2014年22 d，當年超標率6.03%。2015年16 d，當年超標率4.38%。2016年7 d，當年超標率1.91%。2017年4 d，當年超標率1.1%。2018年3 d。當年超標率0.82%。從超標率的數據也可以看出PM10呈現逐年下降態勢，也代表著空氣質量的改善。近年來區內對攪拌站、堆場和道路揚塵的重點管控和治理對PM10的下降也起到了一定的作用。

圖4 2014～2018年PM10(μg/m3)日均值

3.3 細顆粒物(PM2.5)

2014～2018年上海市楊浦區內細顆粒物(PM2.5)濃度變化從4～227 μg/m3。參考《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)中二級標準，24小時均值是75 μg/m3，年均值是35μg/m3。2014～2018年PM2.5(μg/m3)年均值分別為53.5、53.6、44.4、38.9、36.0 μg/m3(圖5)，近年來有改善趨勢，但仍未達到國家二級標準。

圖5 2014～2018年PM2.5(μg/m3)日均值的最小值、最大值、和均值

PM2.5自開始被關注以來就一直得到廣泛的重視，PM2.5相較于TSP、PM10的粒徑更小，毒性更強，危害也更大。近年來PM2.5超標也是霧霾天氣的主要元兇之一。圖6為2014～2018年PM2.5日均值分布圖，途中紅線為國家二級標準75.0μg/m3。從統計結果來看PM2.5近五年超標天數一共260 d，超標率14.24%，首要污染物為PM2.5的天數占51.9%。其中2014年超標72 d，當年超標率19.73%。2015年超標77 d，當年超標率21.10%。2016年超標50 d，當年超標率13.66%。2017年超標29 d，當年超標率7.95%。2018年超標32 d，當年超標率8.77%。從圖6中看出超標主要還是出現在1月份左右，環境空氣溫度低，大氣擴散條件差不利于污染物的擴散。近年來隨著區政府的重視，對類揚塵的監管力度加大，對企業的排污監察加強，都一定程度上使得PM2.5污染得到緩解。隨著政府部門對PM2.5的重視，PM2.5還是呈現出逐漸改善的態勢，超標天數也有明顯下降。2018年已經基本接近國家二級標準。

圖6 2014～2018年PM2.5(μg/m3)日均值

3.4 主要污染物與國家標準的比較

從圖7中可以看出2014～2018年楊浦區內SO2濃度均值從16.9 μg/m3下降到8.4 μg/m3，5年內累計下降幅度超1倍，下降趨勢明顯，整體均值遠低于國家二級標準，處于低污染水平。SO2主要來源在于工業企業，近年來隨著科學技術的進步與發展，各種高效的SO2處理和排放設備被廣泛應用。部分工業企業的排放設備的升級改造，也有一部分企業搬遷至上海市內指定化工園區中，這些都對楊浦區內SO2逐年下降有著重要的貢獻。可吸入顆粒物(PM10)和細顆粒物(PM2.5)成為近年來人們對環境空氣質量最為關心的指標。PM10在2014和2015年都超過了國家二級標準。2016年開始低于國家二級標準。PM2.5呈現逐年下降態勢，但并沒有達到國家二級標準。政府部門在控制工業廢氣、機動車尾氣排放、各類建筑揚塵、生活污染排放中還有很長的路要走。

3.5 主要污染物的季節變化特征

SO2濃度均值分布為夏季<春季<秋季<冬季，整體變化趨勢與其他污染物相似，但整體濃度較低，達到國家二級標準。PM10和PM2.5季節濃度均值分布為夏季<秋季<春季<冬季，夏季和秋季污染濃度為34.1 μg/m3、47.6 μg/m3和40.0 μg/m3、59.4 μg/m3處于低污染水平，夏秋兩季上海經常出現臺風天氣，有利于污染物擴散。但春冬兩季明顯升高，主要因為上海市這兩個季節降雨偏少，加上北方污染物南下，氣象條件也不利于污染物擴散。

4 結論與建議

(1)綜合以上分析，上海市楊浦區近年來空氣質量在逐漸變好，主要污染指標明顯改善。結合區內實行的《三年行動計劃》，在空氣質量改善方面效果明顯。

圖8 2014～2018年空氣污染項目季節濃度均值變化特征

(2)PM2.5成為近些年來楊浦區最主要的空氣污染指標，在處于污染天氣時，PM2.5占首要污染物的51.9%。雖然PM2.5整體呈現出逐年下降趨勢，但仍然未達到國家二級標準，常年處于超標狀態，需要持續加大關注。在“十三五”收官的后幾年中，楊浦區PM2.5雖然已經完成“十三五”既定目標，但是在解決PM2.5對環境空氣污染的道路上還是任重而道遠。

(3)氣象條件對各項空氣污染指標有一定影響，其中風速、降水量都會影響SO2、PM10、PM2.5這幾項污染指標[12]。