廣州市黃埔區(qū)2021年大氣污染特征分析

李莉琪

(廣州市生態(tài)環(huán)境局黃埔環(huán)境監(jiān)測(cè)站，廣東 廣州 510670)

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了人民生活水平的提高，以此同時(shí)，由于煤炭、石油和天然氣等能源的廣泛使用，也對(duì)大氣環(huán)境造成了不同程度的污染。中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)也是區(qū)域污染嚴(yán)重的地區(qū)，現(xiàn)在，它們已成為空氣污染防治和科學(xué)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。黃埔區(qū)位于廣州市東部珠江的北岸，位于珠三角的核心地區(qū)。它是粵港澳大灣區(qū)重要的交通樞紐，也是海上絲綢之路的起點(diǎn)和華南第一大港，主要支柱產(chǎn)業(yè)為汽車(chē)、電子及石油。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市的擴(kuò)張，產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)大，使黃埔區(qū)面臨空氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境惡化的巨大壓力。

本文調(diào)查了2021年廣州市黃埔區(qū)六個(gè)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)(黃埔鎮(zhèn)龍、黃埔永和、黃埔科學(xué)城、黃埔西區(qū)、黃埔文沖)，在線(xiàn)走航監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與氣象數(shù)據(jù)，對(duì)該區(qū)大氣污染物的濃度水平進(jìn)行分析，為廣州黃埔區(qū)大氣污染防治工作提供數(shù)據(jù)參考和科學(xué)依據(jù)。

1 空氣質(zhì)量情況

數(shù)據(jù)表明，黃埔區(qū)達(dá)標(biāo)比例為89.6%，2021年空氣質(zhì)量整體以?xún)?yōu)良為主，出現(xiàn)38天污染天氣(表1)。

表1 (2021年)廣州市黃埔區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量主要指標(biāo)及同比變化率

從AQI變化趨勢(shì)來(lái)看，污染天集中在1-2月、4月、7月以及9月(圖1)。首要污染物統(tǒng)計(jì)顯示，2021年黃埔區(qū)首要污染物以O(shè)3-8H與NO2為主，其中，首要污染物以O(shè)3-8H污染天數(shù)較多，其次為NO2(圖2)。

圖1 2021年黃埔區(qū)AQI變化趨勢(shì)

圖2 (2021年)黃埔區(qū)首要污染物占比情況

結(jié)合黃埔區(qū)重點(diǎn)指標(biāo)近兩年濃度的月變化趨勢(shì)，NO2濃度在1月、3月、11-12月較高，PM10在1月、3-4月、11-12月較高，O3濃度在2月、4月、7月以及9月較高。總體來(lái)看，影響黃埔區(qū)達(dá)標(biāo)率的重點(diǎn)指標(biāo)為O3與NO2，首要污染物主要是：O3、NO2、PM10與PM2.5。其中，PM10與NO2需要重點(diǎn)關(guān)注冬春季時(shí)段，O3需要重點(diǎn)關(guān)注春季以及夏季(圖3)。

統(tǒng)計(jì)逐月各站點(diǎn)的污染情況，可見(jiàn)污染天數(shù)較多的月份主要是1-2月、4月、7月以及9月。結(jié)合污染天首要污染物統(tǒng)計(jì)，1月與12月污染天首要污染物主要是NO2，其余月份的污染天首要污染物主要是O3-8H(圖3)。

2 主要污染來(lái)源初步定性分析

2.1 臭氧來(lái)源分析

統(tǒng)計(jì)2021年全年臭氧污染過(guò)程及臭氧污染的成因，結(jié)果顯示，臭氧污染過(guò)程具有較高的共性。黃埔區(qū)臭氧污染期間廣州市均有明顯的區(qū)域污染特征，即全市多個(gè)區(qū)同時(shí)出現(xiàn)污染，受副高邊緣影響，區(qū)域污染突出，臭氧激光雷達(dá)顯示主要以本地生成為主，同時(shí)受高空沉降影響；從氣象條件分析，污染過(guò)程期間均出現(xiàn)高溫、相對(duì)濕度低、太陽(yáng)輻射增強(qiáng)等利于臭氧生成的氣象條件[1]；臭氧污染日前體物均處于較高水平，臭氧生成潛勢(shì)物種主要為芳香烴(間/對(duì)二甲苯、甲苯、鄰二甲苯等)與烷烴(正丁烷、異戊烷等)為主，受溶劑源、移動(dòng)源影響顯著[2]。

黃埔區(qū)VOCs貢獻(xiàn)中汽車(chē)尾氣排放源、工業(yè)排放源、溶劑使用源和燃燒排放源占比最高，分別為33.0%、22.1%、13.1%和13.1%，其次為占比12.3%的油品揮發(fā)源。其中，溶劑使用源對(duì)OFP的貢獻(xiàn)最大，占總OFP生成的36.1%，其次為工業(yè)排放源，占比為25.0%，汽車(chē)尾氣源和燃燒排放源分別為12.6%和10.7%，油品揮發(fā)源占比9.0%(圖4)。因此優(yōu)先控制溶劑使用、工業(yè)排放、汽車(chē)尾氣源、燃燒排放源和油品揮發(fā)對(duì)黃埔區(qū)臭氧污染防控起到關(guān)鍵作用[2]。

圖3 黃埔區(qū)重點(diǎn)指標(biāo)月度變化趨勢(shì)

圖4 各污染源對(duì)OFP貢獻(xiàn)占比

利用EKMA曲線(xiàn)分析，臭氧高污染時(shí)段內(nèi)黃埔區(qū)的臭氧生成處于VOC控制區(qū)。若要有效地降低臭氧污染程度，應(yīng)優(yōu)先加強(qiáng)控制VOCs排放。單獨(dú)對(duì)VOCs排放做削減時(shí)，臭氧生成濃度顯著降低，若單獨(dú)對(duì)NOx排放做削減時(shí)，臭氧生成濃度降出現(xiàn)不降反升的現(xiàn)象。根據(jù)各消減情景分析，有效的削減則是從VOCs/NOx為3∶1、2∶1、1∶1的情景中進(jìn)行選擇，VOCs/NOx為3∶1消減時(shí)，可以快速降低臭氧濃度，而持續(xù)的1:1的削減方案將使監(jiān)測(cè)范圍從明顯的VOCs控制區(qū)向過(guò)渡區(qū)乃至NOx控制區(qū)邁進(jìn)，建議在非臭氧污染月份中進(jìn)行推進(jìn)[1-3](圖5)。

黑色虛線(xiàn)為控制區(qū)分隔的“脊線(xiàn)”，“脊線(xiàn)”上部分為VOCs控制區(qū)，下部分為NOx控制區(qū)。

圖5 黃埔區(qū)八十六中站點(diǎn)臭氧、NOx、VOCs關(guān)系及

圖6 不同削減比例對(duì)基準(zhǔn)臭氧濃度的變化影響

2.2 顆粒物來(lái)源分析

統(tǒng)計(jì)全年黃埔區(qū)PM2.5污染過(guò)程，分析結(jié)果顯示，兩個(gè)污染程度高的主要站點(diǎn)PM2.5污染主要受到機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣源與工業(yè)源的影響。其中，八十六中站點(diǎn)還受到揚(yáng)塵源的影響，九龍鎮(zhèn)鎮(zhèn)龍站點(diǎn)還受到生物質(zhì)燃燒源的影響(圖7)。在區(qū)域污染期間，氣象條件對(duì)顆粒物濃度上升的影響加劇，不利擴(kuò)散條件下以機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣源、工業(yè)源為主的顆粒大量累積是導(dǎo)致污染的主要原因。此外，兩站點(diǎn)在春節(jié)期間，均明顯受到煙花爆竹燃放的影響。

圖7 PM2.5污染物來(lái)源解析結(jié)果

逐月對(duì)比顯示(圖8)，除尾氣源外，其余各類(lèi)污染源月變化趨勢(shì)接近：餐飲源均在5-8月較高，揚(yáng)塵源均在春夏季相對(duì)高于秋冬季，生物質(zhì)燃燒源與二次無(wú)機(jī)源均在秋冬季較高，工業(yè)源均在冬春季較高。八十六中尾氣源在春季(3-5月)以及秋季(9-10月)有明顯上升，而鎮(zhèn)龍站點(diǎn)尾氣源高峰主要出現(xiàn)在5-6月以及8月。

2.3 二氧化氮來(lái)源分析

通過(guò)大氣化學(xué)模式WRF-CMAQ模式網(wǎng)格分析(圖9)，不同城市對(duì)廣州市NO2濃度傳輸貢獻(xiàn)率：廣州市NO2濃度49%來(lái)自本地，東莞市與佛山市對(duì)其影響較大。黃埔區(qū)NO2濃度39%來(lái)自于本地，增城區(qū)和番禺區(qū)對(duì)其影響較大。黃埔區(qū)的交通源和工業(yè)源是對(duì)八十六中站點(diǎn)NO2的主要貢獻(xiàn)行業(yè)，建議重點(diǎn)治理(圖10)。

根據(jù)2021年6月NO2濃度最高的一周(2021年5月31日至6月7日)進(jìn)行NO2來(lái)源解析可知，由于黃埔區(qū)6月整體NO2濃度較低，選取黃埔八十六中站點(diǎn)6月5日至6月6日，NO2濃度最高的一次過(guò)程，進(jìn)行污染過(guò)程分析。

通過(guò)對(duì)比污染過(guò)程中NO2和O3的小時(shí)變化值發(fā)現(xiàn)，6月5日20時(shí)起，NO2濃度逐漸升高，到23時(shí)達(dá)到峰值106μg/m3，之后保持在較高的濃度，直到6月6日8時(shí)(圖10)。對(duì)比O3的濃度發(fā)現(xiàn)(圖10)，在NO2濃度較高的時(shí)間段，O3的濃度非常低(接近于0)。這是由于夜間滴定效應(yīng)的發(fā)生，使得O3轉(zhuǎn)化為NO2(NO+O3→NO2+2O)[4]，造成O3減少而NO2增加的情況。對(duì)比前一日夜間的可知，6月5日的凌晨，O3濃度較高，NO2濃度較低，這是滴定效應(yīng)比較弱的緣故。

邊界層高度表征了大氣的穩(wěn)定程度，當(dāng)邊界層較高時(shí)，大氣不穩(wěn)定，不利于NO2的累積與滴定作用的發(fā)生。相反，邊界層較低時(shí)，大氣穩(wěn)定，垂直運(yùn)動(dòng)較少，有利于污染物的累積和滴定作用的發(fā)生。水平風(fēng)速表征了水平傳輸?shù)膹?qiáng)度，風(fēng)速越大，水平傳輸越強(qiáng)，越有利于污染物的擴(kuò)散。

圖8 逐月PM2.5污染物來(lái)源解析結(jié)果

圖9 不同城市傳輸對(duì)廣州市NO2濃度的影響(上)與廣州市各區(qū)傳輸對(duì)黃埔區(qū)NO2濃度的影響(下)

圖10 廣州市交通、工業(yè)、電廠(chǎng)和居民源排放對(duì)NO2的貢獻(xiàn)

圖11 黃埔區(qū)八十六中NO2和O3濃度變化

3 大氣污染防治對(duì)策及建議

1)深化大氣污染源管理，實(shí)施多種污染物協(xié)調(diào)控制。工業(yè)煙粉塵的加強(qiáng)治理，大力減少顆粒物排放；深化SO2污染治理，全面開(kāi)展NOx控制，推進(jìn)工業(yè)流程升級(jí)改造，重點(diǎn)行業(yè)重點(diǎn)治理，治理工程以及石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物污染；加強(qiáng)防治機(jī)動(dòng)車(chē)污染，有效控制移動(dòng)源排放；加強(qiáng)治理粉塵污染，深化面源污染管理；鼓勵(lì)清潔能源的開(kāi)放和使用；提高人民的環(huán)保意識(shí)。

2)加強(qiáng)和完善大氣管理機(jī)制，提高管控能力。各級(jí)政府和有關(guān)職能部門(mén)是大氣污染防治的責(zé)任主體，切實(shí)加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)。成立大氣污染防治領(lǐng)導(dǎo)小組，明確各部門(mén)的工作任務(wù)和職責(zé)分工。推進(jìn)城市群聯(lián)防工作總體規(guī)劃，積極協(xié)調(diào)各區(qū)相關(guān)城市，共同構(gòu)建區(qū)域聯(lián)防管控機(jī)制。加強(qiáng)部門(mén)聯(lián)合執(zhí)法、區(qū)域執(zhí)法、交叉執(zhí)法等創(chuàng)新機(jī)制。此外加強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法，定期開(kāi)展重點(diǎn)行業(yè)和企業(yè)大氣污染專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查，組織全國(guó)大氣污染案件的查處。

3)完善空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，準(zhǔn)確掌握環(huán)境空氣污染現(xiàn)狀和趨勢(shì)。結(jié)合城市發(fā)展規(guī)劃，新建、升級(jí)空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，增加自動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，建立布局合理、功能完善、技術(shù)先進(jìn)的空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。目前，我區(qū)共有6個(gè)空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，但部分地區(qū)沒(méi)有監(jiān)測(cè)點(diǎn)，不利于全面控制我區(qū)空氣污染現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)。