2022年初沈陽市污染減排下的環境空氣質量變化

遼寧師范大學 趙芮田

受公共衛生事件影響，2022年3月12日起，沈陽市暫停舉辦各類線下聚集性活動；3月14日起，全市中小學暫停線下教學，高等院校實施校內封閉管理，全市洗浴、KTV等非生活必需的密閉場所暫時關停；3月21日起，臨時關閉42個高速公路出入口；3月22日起，暫停地鐵、有軌電車和常規公交運營，非城市保障型企業全部停止運營。以上措施雖對經濟生產和社會活動造成了嚴重的影響和沖擊[1]，但也在一定程度上減少了城市居民活動，總體上改善了空氣質量[2]。這為研究人為減排下空氣質量的變化、分析人類活動對六大污染物（PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3）的影響提供了有利條件。

沈陽市大氣環境質量長期受工業排放、農業生產、城市揚塵污染、機動車廢氣污染等影響，一直較不穩定。但隨著人們環保意識的提高，沈陽市將大氣污染治理作為生態環境保護的首要任務，大氣環境得以進一步改善。在此之前，已有不少學者對沈陽市的空氣質量變化進行了研究[3-8]，張宸赫[3]等通過研究2014-2019年沈陽市區連續6年大氣污染物濃度變化，發現O3質量濃度呈上升趨勢，兩種顆粒物質量濃度表現為逐年下降的趨勢。劉閩[4]在分析春節期間顆粒物來源時發現，排名前三的依次是燃煤、生物質燃燒、工業工藝，分別占總量的32.3%、31.1%、13.2%，煙花緊隨其后，占比為11.4%，且2020年煙花爆竹對PM2.5濃度的貢獻率超過了50%[5]。

張旭[6]等發現沈陽冬季供暖需求大，冬季空氣污染物主要是燃煤電廠和供熱鍋爐供暖造成的。

以上大多是研究因春節、采暖等某一特殊時期或某一要素改變而引起的空氣質量變化，針對人類活動程度差異與城市空氣質量的關系研究較少。本文對社會及經濟活動較少期間的沈陽市大氣環境狀況及主要污染物排放情況進行著重分析，與2019年以來同時期進行了對比，探究人類活動對城市空氣質量的影響，以更好地提高城市空氣質量水平，為沈陽市、東北地區乃至更大范圍的生態環境保護提供科學的理論支撐。

一、研究區概況

沈陽市坐落于遼寧省中部，因地處沈水之北而得名，是東北地區的政治、經濟、文化、商貿中心，也是我國主要的重工業基地。京哈、沈吉、哈大、沈丹等鐵路，沈大、京沈、沈哈等高速公路網與環城路及不同等級公路交匯于此，使該市成為東北地區重要的交通樞紐中心。省會的行政功能和便捷的交通環境更好地促進了區域聯系，極大地提高了人口流動率。近年來，沈陽市強抓大氣污染防治工作，持續推進城市綠色發展，積極推動經濟社會綠色轉型和高質量發展，著力構建國家中心城市和現代化都市圈。截至2021年年底，擁有國家科技型中小企業6500余家，是2018年的4.6倍。

二、數據選擇與處理

本文利用滑動平均值求得日均空氣質量指數及大氣污染物平均濃度值，根據空氣質量指數（IAQI）確定每日的首要污染物。為排除春節期間人們因走親訪友增加的外出活動影響，本文選取的研究時段為2022年2月7日—3月31日，共53天。依據污染物濃度等級和空氣質量等級，闡述大氣污染變化特征，進行對比研究。

三、結果與討論

（一）環境空氣質量變化特征

研究時段的日均空氣質量指數如圖1所示，從整體上可以看出：（1）空氣質量隨時間變化具有周期性，且每個周期表現為“拋物線”型，即在每月10日和25日左右大氣環境較差，其他時間均為優良天氣，且優秀和良好天氣較為連續。（2）在調查的53天中，只有2月10日一天為中度污染，另有5天為輕度污染，污染天數占總調查天數的11.3%。（3）減排期間即2022年3月12日至3月31日，綜合指數為4.65，與2021年同期比下降了17.1%。（4）2月和3月各有3天污染天氣，污染減排前優秀天氣占比20.8%，減排期間優秀天氣僅占17.0%，但空氣質量指數從69.8降到了61.2。（5）對比2019年同研究時段的大氣污染情況，發現除優秀天氣的數量驟增外，其他各等級污染天數呈現明顯地減少趨勢，且無重度污染天氣出現，說明沈陽市的大氣環境在持續好轉。

圖1 研究時段沈陽市日均AQI值變化

（二）構成AQI的六項污染物濃度變化特征

研究期間，SO2、NO2和CO的24h平均濃度變化較小，且在研究時段內均達到了GB3095—2012的一級標準，分別低于17μg/m3、32μg/m3、0.9mg/m3；O38h平均濃度變化幅度較大，在研究期間有4天處在GB3095—2012二級標準之上、一級標準之下。這與李強強[9]的研究結論一致，由于臭氧反應前體物和不利氣候條件的增加，臭氧濃度不斷升高成為除顆粒物外的第二大污染物。

由于工廠暫停生產、交通工具暫停運營、人們外出受限，顆粒物排放水平有了明顯的降低。PM2.5在3月12日之前的平均濃度為46μg/m3，此后降低到37μg/m3；PM10在3月12日之前的平均濃度為78μg/m3，此后降低到57μg/m3；24h平均濃度達到GB3095—2012二級標準及以上的天數占比分別提高了5.2%和6.1%，特別是達到一級標準的天數分別提高了12.6%和14.7%（見表1）。通過不同污染物每日IAQI值，得出首要污染物為PM2.5的天數有26天，PM10的天數有9天，因此，該市環境空氣質量主要受PM2.5影響。

表1 主要污染物在一、二級標準下的天數及占比

（三）人為減排影響空氣質量的變化特征

根據人類生產生活活動強度（由大到小）將研究時段劃分為三個階段：2月7日至3月11日、3月12日至3月21日、3月22日至3月31日，簡稱為Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期。Ⅱ期與Ⅰ期相比，所有污染物濃度均達到了GB3095—2012一級標準，除O3濃度升高了20μg/m3以外，其他五大污染物濃度都是研究時段最低的，特別是PM10降低了25μg/m3，優良天數占比100%。Ⅲ期與Ⅱ期相比，PM10濃度繼續降低，PM2.5、SO2和CO濃度略升。這是因為在污染物排放相對穩定的情況下，氣象狀況是影響空氣質量的主要因素[10]，大氣污染受風力擴散影響較大，而沈陽市地勢向西、南方向延伸，其上風向城市渤海灣和京津冀地區環境污染較為嚴重，因此經常受到外界污染傳輸的影響。另外，由于春季溫度升高且風力較強，O3濃度升高至100μg/m3。

2019—2022年同一研究時段內AQI變化見圖2，對比發現，（1）2022年第Ⅰ期AQI的總體變化趨勢與2021年和2020年的趨勢近似相同，小范圍內的高值點和低值點也多次出現在同一天。（2）在第Ⅲ期，2022年的曲線波動幅度小，拐點和峰值點明顯少于前三年，且只有一天AQI值超過100，為107。（3）空氣污染情況在研究時段內大多出現在第Ⅰ期，還有一次因臭氧污染而發生在第Ⅲ期。在其他條件不變的前提下，每年研究時段的AQI曲線變化大體相似，但由于工廠停工、交通限行、小區封閉管理、企業停止運營、城市居民生產生活活動大幅下降，污染源和污染物排放得到了控制，導致3月12日前后空氣質量差異明顯。總體來看，研究期間的空氣質量得到了明顯改善，說明人為減排是優化沈陽市空氣質量的重要手段。

圖2 2019—2022年沈陽市研究時段內的AQI變化

大氣污染源由內源和外源兩部分組成，通過氣象條件分析可知，沈陽市的外來污染源主要是西南風帶來的輸入性污染物質，如2021年11月15日前后的重污染過程，就是受上風向京津冀地區霧霾和不利擴散條件所造成的。內源是人們生產生活所產生的，具有影響程度大、影響范圍廣的特點。近年來沈陽市通過本地減排和周邊減排“減污降碳”，空氣質量得到了顯著的成效，以上分析更加說明了人為減排能夠在一定程度上削弱內源的影響。

四、結論

本文以2022年春季減排期間沈陽市空氣質量和污染物濃度變化特征為研究對象，探討了氣象條件和人類活動對空氣質量的影響，得出結論如下：

（1）減排期間空氣質量指數從69.8降到61.2，優秀和良好天氣較為連續，污染天數占總調查天數的11.3%，重度污染和嚴重污染出現天數為零，大氣環境持續好轉。

（2）與城市居民活動正常水平時期相比，PM2.5和PM10達到一級標準的天數分別提高了12.6%和 14.7%，O3成為僅次于PM2.5的主要污染物，說明沈陽市正面臨臭氧濃度不斷上升的污染問題。

（3）隨著城市居民出行活動大幅下降，3月12日前后空氣質量差異明顯，除O3濃度升高以外，其他五大污染物濃度都是研究時段最低的，人為減排是優化沈陽市空氣質量的重要手段。

可見，沈陽市應高度重視不利氣象條件下的空氣質量問題，及時預警，科學規劃響應措施，深入推進臭氧和顆粒物協同減排。此外，更應嚴格、精準管控工業和機動車廢氣排放，大力倡導低碳出行，提高市民節能減排意識，以更好地改善城市空氣質量，構建綠色家園。