瀘州大氣污染特征、成因及其防治對(duì)策研究

湯 利，李 麗，譚 捷

(四川省瀘州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，四川 瀘州 646000)

大氣污染是環(huán)境污染4大要素之一。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，大眾對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量越來(lái)越重視[1-5]。目前為止，瀘州市區(qū)已建成4個(gè)國(guó)控大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站共監(jiān)測(cè)分析了SO2、NOx(氮氧化物)、O3、CO、PM10(顆粒物)和PM2.5(細(xì)顆粒物)等多參數(shù)，這些參數(shù)為瀘州市區(qū)大氣環(huán)境的質(zhì)量評(píng)估、污染特征及防治對(duì)策研究提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

在全面分析2020年瀘州市大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對(duì)瀘州市區(qū)大氣污染特征、成因及其防治對(duì)策進(jìn)行了系統(tǒng)研究。實(shí)踐表明，上述研究對(duì)掌握建成區(qū)大氣污染現(xiàn)狀及污染防治措施均具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 瀘州市區(qū)大氣質(zhì)量現(xiàn)狀

瀘州市位于四川省東南部，萬(wàn)里長(zhǎng)江及其一級(jí)支流沱江在城區(qū)交匯，是川滇黔渝結(jié)合部區(qū)域中心城市。瀘州市城區(qū)建成面積由2010年的83km2增加為2019年的172 km2，人口由2010年的141萬(wàn)人增加到2018年的207萬(wàn)人。城區(qū)東部、北部、南部分布有瀘州高新技術(shù)開發(fā)區(qū)、中國(guó)金三角酒業(yè)園區(qū)、瀘州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、瀘州江南科技產(chǎn)業(yè)園等工業(yè)企業(yè)集中區(qū)，是工業(yè)污染源排放的重點(diǎn)地區(qū)。

瀘州市城區(qū)已建成的4個(gè)國(guó)控大氣環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站站點(diǎn)分別位于老城區(qū)的市環(huán)監(jiān)站、城南的蘭田憲橋、城北的小市上碼頭以及城北郊區(qū)的九獅山。2019年，瀘州市大氣優(yōu)良天數(shù)為306天，污染天數(shù)為59天，污染天數(shù)超出了預(yù)設(shè)目標(biāo)天數(shù)3天；2020年，瀘州市優(yōu)良天數(shù)為324天，污染天數(shù)為42天。瀘州市區(qū)位及大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位分布示意圖見圖1。

圖1 瀘州城區(qū)區(qū)位及大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位分布示意圖Fig.1 Schematic diagram of location and location distribution of automatic atmospheric monitoring stations in Luzhou city

2 瀘州市區(qū)大氣污染特征

由瀘州市區(qū)4個(gè)國(guó)控大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)和全市平均數(shù)據(jù)可知，2020年瀘州市區(qū)大氣環(huán)境污染主要為O3(主要發(fā)生在夏季)和PM2.5(主要發(fā)生在冬季)，污染天數(shù)分別為16天、26天；在大氣質(zhì)量為良及污染的情況下，首要污染物仍然主要是O3和PM2.5，其次是PM10；PM2.5、O3為首要污染物的天數(shù)分別為127天、99天，分別占首要污染物總天數(shù)的55.0%、42.9%。

瀘州市區(qū)往年首要污染物也是呈現(xiàn)如此特征。成果表明：瀘州市區(qū)大氣環(huán)境污染類型主要為O3和PM2.5污染；O3和PM2.5對(duì)大氣中污染物的貢獻(xiàn)較大。因此，瀘州市區(qū)主要污染物為O3和PM2.5。

為了進(jìn)一步厘清污染物來(lái)源，從大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中總結(jié)出一般規(guī)律，有必要對(duì)大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析。

3 相關(guān)分析

相關(guān)分析是一種以相關(guān)系數(shù)為尺度來(lái)衡量變量因素之間密切程度的多元統(tǒng)計(jì)分析方法[6-8]。為進(jìn)一步總結(jié)PM2.5、PM10、NOx、O3、CO和SO2之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以前述6個(gè)參數(shù)為變量進(jìn)行相關(guān)分析。根據(jù)皮爾遜(Pearson)相關(guān)系數(shù)(rd)的定義：當(dāng)rd=0時(shí)，兩個(gè)大氣監(jiān)測(cè)參數(shù)不存在線性相關(guān)，但不意味著二者無(wú)任何關(guān)系；當(dāng)0<|rd|≤0.3時(shí)，兩個(gè)大氣監(jiān)測(cè)參數(shù)微弱相關(guān)；當(dāng)0.3<|rd|≤0.5時(shí)，兩個(gè)大氣監(jiān)測(cè)參數(shù)低度相關(guān)；當(dāng)0.5<|rd|≤0.8時(shí)，兩個(gè)大氣監(jiān)測(cè)參數(shù)顯著相關(guān)；當(dāng)0.8<|rd|<1時(shí)，兩個(gè)大氣監(jiān)測(cè)參數(shù)高度相關(guān)；當(dāng)|rd|=1時(shí)，兩個(gè)大氣監(jiān)測(cè)參數(shù)完全線性相關(guān)[6-8]。

以2020年冬季典型PM2.5污染大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例，對(duì)4個(gè)國(guó)控大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站和全市區(qū)(4個(gè)站點(diǎn)平均取整)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析。囿于篇幅，分別列出冬季全市區(qū)、蘭田憲橋監(jiān)測(cè)參數(shù)的相關(guān)系數(shù)表見表1、表2。

表1 冬季全市區(qū)監(jiān)測(cè)參數(shù)相關(guān)系數(shù)表

表2 冬季蘭田憲橋監(jiān)測(cè)參數(shù)相關(guān)系數(shù)表

由表1可知，市區(qū)PM2.5與NOx、CO顯著相關(guān)，PM2.5與SO2、SO2與CO、CO與NO2低度相關(guān)。由表2可知，蘭田憲橋站點(diǎn)PM2.5、PM10與NOx、CO顯著相關(guān)，PM2.5與SO2、SO2與CO、CO與NO2低度相關(guān)。市環(huán)監(jiān)站、小市上碼頭站點(diǎn)亦呈現(xiàn)相應(yīng)特點(diǎn)；但由于九獅山站點(diǎn)位于郊區(qū)，PM2.5、PM10與CO顯著相關(guān)，PM2.5、PM10與NOx低度相關(guān)。

以2020年夏季典型O3污染大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例，對(duì)4個(gè)國(guó)控大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站和全市區(qū)(4個(gè)站點(diǎn)平均取整)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析。囿于篇幅，列出全市區(qū)監(jiān)測(cè)參數(shù)的相關(guān)系數(shù)一覽表見表3。

由表3可知，市區(qū)O3與NOx顯著相關(guān)；蘭田憲橋、市環(huán)監(jiān)站、小市上碼頭、九獅山站點(diǎn)亦呈現(xiàn)相應(yīng)特點(diǎn)。

表3 夏季全市監(jiān)測(cè)參數(shù)相關(guān)系數(shù)一覽表

4 大氣污染原因解析

由大氣污染原理及過(guò)程可知，工業(yè)生產(chǎn)排放的VOCs(揮發(fā)性有機(jī)物)為大氣復(fù)合污染反應(yīng)提供“燃料”，工業(yè)生產(chǎn)和機(jī)動(dòng)車排放的NOx是大氣復(fù)合污染反應(yīng)的“催化劑”，光照是反應(yīng)的外部條件。因此，在夏季，向大氣環(huán)境中排放的VOCs和NOx較高或者大氣中存在較高VOCs和NOx濃度時(shí)，瀘州市區(qū)在大氣復(fù)合污染情況下容易發(fā)生臭氧污染，而冬季節(jié)則容易發(fā)生細(xì)顆粒物污染。

由于缺失VOCs數(shù)據(jù)，但根據(jù)大氣污染原理及過(guò)程，綜合瀘州市區(qū)及各站點(diǎn)冬季和夏季相關(guān)分析成果表明，工業(yè)污染源和機(jī)動(dòng)車污染源是瀘州市區(qū)及城區(qū)主要站點(diǎn)形成O3和PM2.5污染的主要原因；由于受九獅山站點(diǎn)位于郊區(qū)，其應(yīng)該主要受機(jī)動(dòng)車污染源和生物質(zhì)焚燒影響。

5 大氣防治對(duì)策

從前述研究和論述可知，瀘州市區(qū)大氣環(huán)境污染物主要是O3和PM2.5，其污染主要來(lái)源于工業(yè)園區(qū)排放、機(jī)動(dòng)車尾氣排放以及生物質(zhì)焚燒。眾所周知，大氣防治的根本要素是減少源頭排放，因此，調(diào)整工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、實(shí)施重污染企業(yè)“退城入園”、推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)污染物綜合整治、減少現(xiàn)有企業(yè)排放是解決中心城區(qū)的大氣污染的主要方向。另外，強(qiáng)化城市環(huán)境綜合管理，緩解城市交通擁堵，提升燃油品質(zhì)，加快淘汰“黃標(biāo)車”，推廣新能源汽車，開展施工工地?fù)P塵、道路揚(yáng)塵、露天焚燒污染等城市大氣污染綜合整治，有效控制城市揚(yáng)塵污染和機(jī)動(dòng)車尾氣污染。

6 結(jié) 論

(1)瀘州市區(qū)大氣環(huán)境污染物主要為O3和PM2.5，其成因與工業(yè)園區(qū)排放、機(jī)動(dòng)車尾氣排放、生物質(zhì)焚燒等要素密切相關(guān)。

(2)應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)方法(相關(guān)分析)研究分析大氣參數(shù)信息，可為大氣污染來(lái)源提供技術(shù)支撐。

(3)減少源頭排放、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化城市環(huán)境綜合管理，增加清潔能源供應(yīng)是減緩大氣污染的重要保證。