播州城市環境空氣質量下滑原因分析及研究

劉昌文，路 陽，徐自江

(1.遵義市播州區生態環境監測站，貴州 遵義 563100；2.茅臺學院，貴州 仁懷 564507)

1 引言

城市環境空氣質量優劣評價，使用環境空氣優良天數比率、綜合指數、首要污染物等來衡量[1，2]，涉及的監測項目包括PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO和O36個參數[3，4]。城市環境空氣質量的好壞直接影響到市民的人居環境、心理情緒、身體健康以及社會經濟發展等各方面[5～7]，分析一個地方影響城市空氣質量的因素對城市環境管理具有現實意義。

播州區連接貴陽和遵義，地理位置特殊。2021年城市環境空氣質量呈現下滑情況，為了防止播州區城市環境空氣質量持續下降，根據其區位特點、工業企業狀況布局和環境特點等，研究播州區城市環境空氣管理存在的問題及對策，可以為城市環境管理提供參考決策依據。尤其首要污染物為O3天數隨著高溫、化石能源燃燒排放、不利氣象、污染物排放增加[8～12]等因素的影響，城市環境空氣質量防控難度增大，同時臭氧作為氧化性極強的氣體，它對人體健康、生態環境、氣候變化都有不利影響[13～15]，為了做好播州城區環境空氣質量管理，結合區域地形地貌、氣象、污染源和近期監測等進行分析，提出防控措施。

2 播州區概況及環境空氣質量現狀

2.1 播州區概況

遵義市播州區(原遵義縣)地處貴州省北部，是2016年3月20日經國務院批準、6月6日正式掛牌成立的新區，東接湄潭縣、甕安縣，南鄰息烽縣、開陽縣，西連仁懷市、金沙縣，北鄰紅花崗區、匯川區，屬于國家戰略下的黔中經濟區和黔北經濟協作區核心區域，系貴州“金三角”戰略腹地，是長江中上游綜合開發和黔渝經濟合作的重要節點。播州區城區規劃轄5個街道(南白街道、播南街道、影山湖街道、桂花橋街道、龍坑街道)及3個鎮(三岔鎮、三合鎮、茍江鎮)，中心建成區面積約40 km2，人口約30萬人。按照遵義城市同城化發展，全區共有98臺公交車、296臺出租車，其中公交車全部為清潔能源，出租車250臺為清潔能源。居民天然氣普及率為78.47%，自建房居民大多使用燃煤取暖。全區規模上企業164家，主要涉及火電、冶金、建材、陶瓷、釀造等行業。地處西南出海大通道，北離重慶260 km，南距貴陽110 km，渝貴快鐵、川黔鐵路穿境而過，蘭海、杭瑞、貴遵復線、遵義一環高速公路及210國道、326國道交匯互通。屬中亞熱帶季風性濕潤氣候區，城區海拔在900～920 m之間，累年平均氣溫14.9 ℃、無霜期291 d、降雨量1035.7 mm，主導風向東北風。

2.2 城市環境空氣質量現狀

2021年城區環境空氣質量有效監測天數365 d，優良天數 342 d，輕度污染18 d，中度污染1 d，優良天數比率是 94.8%，綜合指數3.13，全年首要污染物為PM2.5、O3。與2020年相比，綜合指數上升0.34，優良天數比率下降 3.4%，高溫天氣臭氧監測結果偏高。貴州省88個縣(區)、遵義市15個縣(區)城市中，播州區2021環境空氣質量排名省市倒數第一名，城市環境空氣質量明顯下降。

3 問題原因分析

3.1 地形地貌分析

播州區地處大婁山山脈南側，屬黔中丘陵和黔北山地過渡地帶。分為3種地貌區：一為境內西北中山峽谷區，占全區面積的25%，海拔900～1300 m，崇山峻嶺倚肩并列，河谷狹小彎曲；二為境內東南丘陵平壩區，占全區面積66%，海拔800～1000 m，丘岡起伏，壩地連片，土地肥沃；三是河谷邊緣深切區，占全區面積的9%，河谷切割深度100～400 m。

播州區位于遵義市城區的南部，受北部大婁山脈及南部黔中丘陵的影響，遵義市城區總體為群山環抱的山間盆地地形。播州區城區多為東北西南向的丘陵地形，北部匯川區及紅花崗區地勢較低。播州城區城市建設位于象山山脈以東，桂花山脈以西，南北延伸，呈現狹長帶狀，污染物擴散慢，污染物容易在城區上空堆積[16]。

播州區屬中亞熱帶季風性濕潤氣候，累計年平均氣溫14.9 ℃、無霜期291 d、降雨量1035.7 mm，冬無嚴寒，夏無酷暑。多年氣象數據分析，播州區月平均風速在1.4～1.8 m/s之間(表1)，風速較小且靜風頻率達13.8%，播州區主要風向為東北和東北東及東向合計占36.6%，其中以東北向為主導風向，占到全年15.1%左右(圖1)，播州區位于遵義市中心城區新蒲新區、紅花崗區的下風向，遵義南部平橋工業園排放的污染物會推移到播州城區，產生疊加影響[17]。

圖1 播州區多年風向玫瑰

表1 播州區多年平均風速 m/s

2021年播州區年降水量為1228 mm，其中降水量主要分布在夏季的6月、7月及9月，冬季降水量較少，大氣污染物的濕清除效果較差(圖2)。

圖2 2021年播州區月降水量分布

播州區城區地勢為四周高中間低的山間盆地地形，在主導東北風條件下，大氣污染物受丘陵山體阻塞，風速降低，污染物容易在播州城區溝壑區域內累積，大氣污染物不易稀釋擴散。在主導東北風條件下，遵義中心城區新蒲新區、紅花崗區等上風向地區生活源、工業源等產生的大氣污染物輸送到播州城區，產生污染物的疊加效應。

3.2 空氣質量現狀分析

3.2.1 城市環境空氣優良天數比率變化

2016～2021年播州區環境空氣質量優良天數比率整體呈下降趨勢，2019年優良天數比率下降到97.21%，2020年環境空氣質量優良天數比率有所上升，但2021年工業企業恢復生產后，大量的大氣污染物的排放，增加城市環境空氣容量中的總量，和其他綜合因素共同作用，導致發生輕度及以上污染天氣19 d，環境空氣質量優良天數比率下滑明顯(圖3)。市民、工業企業恢復生活生產活動后，排放的煙粉塵、顆粒物[18～20]成為影響播州城區首要污染物的主要原因。

圖3 播州區2016～2021年環境空氣質量優良天數比率變化

3.2.2 大氣污染物濃度

播州區2016～2021年O3年均濃度呈上升趨勢，2021年年均濃度為118.52 μg/m3，O3年均濃度變化比較明顯；PM2.5、PM10、SO2、NOX在2016～2021年濃度變化較小(表2)。

表2 2016～2021年播州城市環境空氣質量大氣污染年均濃度

3.2.3 空氣質量污染現狀分析

2016～2021播州區總共出現輕度及以上污染37 d，其中出現輕度污染33 d、中度污染4 d。對污染日首要污染物分別是O3污染7 d、PM10污染1 d、PM2.5污染29 d，所以播州大氣污染主要以PM2.5及臭氧為主(表3)。

表3 2016～2021年播州區空氣質量輕度及以上污染數據 μg/m3

續表3

結合污染日的月份分布可看出，播州區PM2.5污染集中在12月份、1月份、2月份的冬、春季，臭氧污染集中在7月及8月份的夏季，形成冬、春季PM2.5及夏季臭氧的混合型污染特征(圖4)。冬春季節，城區仍有部分居民燃煤取暖，造成近地面局部污染加重，同時城區冬春季靜風頻率高，空氣濕度大，易形成不利于污染物擴散的大霧逆溫天氣，所以冬春季環境空氣質量相對較差。秋季天氣涼爽，氣溫較高，利于污染物的擴散，空氣質量較好。夏季較高的氣溫加快了污染物質在水平和垂直方向上的擴散，充沛降水對空氣有清潔作用。

圖4 2016～2021年空氣質量污染首要污染物占比

3.2.4 綜合指數排名分析

播州區2021年綜合指數排名遵義市最后一名，綜合指數為3.13，其中PM2.5、PM10、SO2及O3單項指數排名也是靠后。通過分析污染物的綜合指數占比可知，目前PM2.5、PM10、O3及SO2是影響播州區環境空氣質量的主要污染物(圖5和表4)。

表4 遵義市縣區2021年綜合指數排名

圖5 播州區大氣污染月份分布

3.2.5 污染與周邊城市的關系分析

播州區2021年PM2.5濃度與周邊城市的變化趨勢基本一致，同高同低明顯，播州區與周邊城市大致處于同一污染區域內，但播州區PM2.5濃度偏高于遵義市其他區縣，略低于息烽縣，見圖6和表5。

圖6 播州區2021年污染物的綜合指數占比

表5 播州區2021年環境空氣質量單項指數統計

播州區SO2濃高于周邊城市，并且SO2濃度全年變化沒有明顯規律，均會出現峰值。播州區SO2與周邊城市來源不一致，受到城區周邊茍江工業園內工業源排放影響。居民生活排放的SO2季節變化明顯，冬季高夏季低，與遵義屬于燃煤污染型城市相一致。

3.2.6 站點對比分析

播州象山及播州十二小站點PM2.5濃度冬季變化趨勢基本一致，夏季象山站點濃度偏低于十二小站點。播州象山及十二小站點二氧化硫濃度相關性較差，冬季二氧化硫兩站點均出現高值，夏季后十二小站點二氧化硫濃度較低，但象山公園站點出現高值，兩站點二氧化硫主要來源不一致。

播州區目前空氣質量下滑明顯，以冬季PM2.5及夏季臭氧的混合型污染為主。播州區排名影響的主要污染物為PM2.5、PM10、SO2及O3。播州區PM2.5與周邊城市基本處于同一污染區域內，但偏高于遵義市其他周邊城市。播州區SO2較高于周邊城市，其主要是受工業源排放影響的結果。

圖7 播州區與周邊城市2021年PM2.5濃度對比變化

圖8 播州區與周邊城市2021年SO2濃度對比變化

4 播州區大氣污染源現狀

4.1 大氣污染源排放總量

播州區NOX排放量為8790.83 t/年、SO2排放量為8963.77 t/年、PM2.5排放量為3077.28 t/年、PM10為3804.82 t/年，4項指標區域排放強度大(見表6)。

表6 播州區大氣污染源排放總量 t/a

播州區SO2排放主要來自工藝過程源、NO2主要來自工藝過程源及移動源，PM2.5一次排放主要來源于工藝過程源、化石燃料燃燒源、生物質燃燒源及揚塵源(圖9～圖13)。

圖9 2021年播州區象山及十二小PM2.5濃度對比

圖10 2021年播州區象山及十二小SO2濃度對比

圖11 播州區二氧化硫排放量占比

圖12 播州區氮氧化物排放量占比

圖13 播州區PM2.5排放量占比

5 結論及建議

結合以上分析可知，播州區目前空氣質量下滑明顯，以冬季PM2.5及夏季臭氧的混合型污染為主。

播州區排名影響的主要污染物為PM2.5、PM10、SO2及O3。播州區PM2.5與周邊城市基本處于同一污染區域內，但偏高于遵義市其他周邊城市，播州區SO2較高于周邊城市，主要受工業源排放影響。

影響播州區城市環境空氣質量的主要原因，同樣是自然、工業、交通、城建、生活[21]5方面因素的混合疊加。

播州區要提升環境空氣質量要結合5個方面污染物來源實施源頭控制，減少污染物產生量。結合地形地貌、風速風向、時空特點、優化道路交通、建筑工地抑塵防控、人工增雨、應急措施與工業企業節能減排、清潔生產、燃料替代等，精準制定管控方案并組織實施，才能提升播州區城市環境空氣質量，遏制下滑。