烏海市中心城區大氣污染物變化規律的研究

摘 要：通過對烏海市大氣環境質量現狀的分析，反映出近年來烏海市環境空氣質量得到顯著改善；利用繪制等高線圖，分析和反映主要污染物濃度的時空變化規律；利用繪制污染玫瑰圖，揭示和探討大氣污染物高濃度值的來源方向。對烏海市及類似的地區大氣環境管理具有一定的指導意義，為科學治污提供幫助。經過分析，顆粒物四季高濃度值主要來源于烏海市偏南和偏北方向，氣態污染物（除O3）高濃度值主要來源于烏海市偏南方向，O3高濃度值主要來源于烏海市正南和正北方向。

關鍵詞：烏海市；空氣質量；變化規律；來源

中圖分類號：X51 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9655（2024）06-00-10

0 引言

大氣污染對人類健康和生態環境造成了嚴重威脅，而烏海市作為內蒙古自治區西部重要的工業城市，其大氣污染問題備受內蒙古自治區及本地政府的關注。本文利用繪制等高線圖，分析和反映主要污染物濃度的時空變化規律；利用繪制污染玫瑰圖，揭示和探討大氣污染物高濃度值的來源方向，為科學治污、制定科學合理的環保治理措施、改善人居環境、增強人民生活的幸福感具有重要意義。

1 基本概況

1.1 研究區域的概況

烏海市位于內蒙古自治區西部，東鄰鄂爾多斯市鄂托克旗棋盤井鎮，南接寧夏自治區石嘴山市，西靠阿拉善盟阿左旗，北依鄂爾多斯市鄂托克旗蒙西鎮。氣候呈溫帶大陸性氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多風[1]。總面積約1754 km2，截止2023年烏海市常住人口約55.62萬人[2]；位于東經106.36°～107.05°，北緯39.15°～39.52°，全市平均海拔1150 m，南北長約80 km，東西寬30 km。由東到西依次為南北縱列的桌子山、甘德爾山和五虎山及賀蘭山余脈，山脈之間形成兩個狹長的谷地，被稱為“三山兩谷一條河”。其地處烏蘭布和、庫布其沙漠、毛烏素沙地邊緣，由北向南延伸，呈橢圓形，是一個被沙漠環繞、被工業園區和礦區包圍的城市[3]（詳見圖1）。

1.2 數據來源與方法

本文選取烏海市近三年大氣環境質量國控點的監測數據及烏海市的氣象檢查數據，利用Origin2022軟件和WPS2019軟件進行繪圖及統計分析的方法，對這些數據進行深入挖掘和分析，揭示烏海大氣污染的變化規律和污染成因。

2 烏海市中心城區環境空氣質量現狀

2020—2022年，烏海市中心城區的優良天數分別為304 d、291 d和305 d；達標率分別為83.1%、79.7%和83.6%；沙塵天氣分別為25 d、44 d和34 d；

O3污染天數分別為13 d、23 d和11 d；SO2年均濃度分別為26 μg/m3、22 μg/m3和23 μg/m3；NO2年均濃度分別為28 μg/m3、25 μg/m3和28 μg/m3；PM10年均濃度分別為81 μg/m3、81 μg/m3和79 μg/m3；CO第95百分位濃度分別為1.8 mg/m3、1.5 mg/m3和1.5 mg/m3；O3第90百分位年均濃度分別為146 μg/m3、151 μg/m3和

146 μg/m3；PM2.5年均濃度分別為34 μg/m3、32 μg/m3和31 μg/m3（詳見圖2、圖3）。

3 烏海市主要污染物年度變化規律及季度來源分析

3.1 烏海市主要污染物年度變化規律

利用 origin2022軟件繪制烏海市近三年來六項常規污染物等高線圖，反映污染物濃度的時空變化規律。其中橫坐標1—12月的月份時間序列，縱坐標是0—23時的小時時間序列，色階圖例的變化是代表的污染物濃度高低。

3.1.1 PM10年度變化規律

2020—2022年的可吸入顆粒物濃度（PM10）在日變化上來看，8—13時濃度相對較高，此階段主要考慮是人為的生產生活活動引起的。在月變化上來看，2—5月PM10濃度較高主要由沙塵天氣產生所導致的；1月的濃度較高，與北方冬季取暖是密不可分的；7—9月的濃度較低。從年度變化上來看，2021年的PM10濃度較高，因為此年度的沙塵天氣較多，此年高達44 d（詳見圖4）。

3.1.2 PM2.5年度變化規律

2020—2022年細顆粒物（PM2.5）的變化規律與PM10變化一致。從日變化來看，8—12時整體濃度較高；從季節變化上來看，冬季1—2月及春季3—5月的濃度較高，污染較重；從年度上來看，2021年的污染較重，濃度較高，主要由沙塵天氣所導致（詳見圖5）。

3.1.3 SO2年度變化規律

2020—2022年的SO2濃度整體上逐年遞減，但排放的規律基本上保持不變。從日變化上來看，0—12時左右SO2的濃度逐漸升高，12時左右達到峰值；從月變化上來看，2020年的1—2月、6—7月、9—10月的2—12時左右出現極高值，其他兩年的排放規律基本相似（詳見圖6）。

3.1.4 NO2年度變化規律

2020—2022年NO2的濃度整體上變化不大，2021年略高一些，變化規律與SO2的變化極為相似。三年的變化規律發現，在擴散條件較好的9—10月的6—12時左右及20—23時左右，出現較高濃度值，值得進一步分析和研究（詳見圖7）。

3.1.5 O3年度變化規律

2020—2022年O3濃度的變化規律基本一致，高值主要發生在夏秋5—8月的12—20時，但2022年O3濃度的高值較前兩年月份延長。因此，O3污染的治理應主要集中在5—8月（詳見圖8）。

3.1.6 CO年度變化規律

2020—2022年CO的濃度變化與氣態污染物SO2和NO2極為相似，可以推斷它們的產生是同源。從日變化上來看，6—12時的濃度逐漸升高，12時左右達到較大值；從月變化上來看，1—2月及12月的濃度較高，變化較大。特別值得注意的是在2020年8—9月份，在擴散條件較好的月份6—12時的濃度較高，值得進一步研究和分析（詳見圖9）。

3.2 烏海市主要污染物四季的來源分析

大氣污染物的輸送和擴散主要靠風來完成，本文主要利用污染玫瑰圖來解析污染物的來源，直觀反映污染物的分布情況[4]。利用風向、污染物濃度、風速，解析污染物的四季來源方向及變化規律[5]。本文中冬季為1月、2月及12月，春季為

3月、4月及5月，夏季為6月、7月及8月，秋季為

9月、10月及11月。

3.2.1 春季主要污染的來源方向

從2020—2022年春季污染玫瑰圖來看，顆粒物主要來源于偏北及東南方向；二氧化硫、二氧化氮及一氧化碳的高值主來源于東南方向；但是對于臭氧來說，它的較低值在東南方向，其余方向較高（詳見圖10）。

3.2.2 夏季主要污染的來源方向

夏季的可吸入顆粒主要來源于西北、東北及西南方向；細顆粒物與可吸入顆粒物的來源方向相似何一致；二氧化硫、二氧化氮及一氧化碳主要來源于偏南方向；夏季的臭氧極高值主要來源于正南和正北方向（詳見圖11）。

3.2.3 秋季主要污染的來源方向

秋季的可吸入顆粒物偏北和西南方向；細顆粒物偏北和東南方向；二氧化硫、二氧化氮及臭氧偏南及東北方向；一氧化碳主要來自東北及偏南方向（詳見圖12）。

3.2.4 冬季主要污染的來源方向

冬季的可吸入顆粒物主要來自西北和偏南方向；細顆粒物和二氧化硫主要來自偏南方向；二氧化氮和一氧化碳主要來自偏南和東北方向；臭氧的高值主要來自偏東方向（詳見圖13）。

4 結論

（1）近三年，烏海市年均達標天數高達300 d，

年均達標率高達82.1%，環境空氣質量較為顯著的改善。

（2）O3濃度呈現逐年上升的勢頭，PM10依然不達標，且是內蒙古自治區唯一不達標的盟市[6]。

（3）春季的沙塵天氣和夏季的O3污染天氣，是影響烏海市環境空氣達標率的重要因素。

（4）O3高濃度值主要集中在5—8月份，且有向后月份擴展的趨勢。

（5）所有污染物的高濃度值均出現在高濃度值月份的12時左右，因此加強污染物的減排是大氣污染防治永遠的主題。

（6）從季節上分析污染的來源來看，顆粒物四季主要來源于偏北和偏南方向；SO2、NO2、CO四季均主要來源于偏南方向，說明它們的來源相同；夏季的O3主要來源于正南和正北方向。

參考文獻：

[1] 張洪杰.烏海市四季氣候季節劃分及特征分析[J].內蒙古科技與經濟，2020（12）.

[2] 內蒙古自治區統計局.2023年內蒙古自治區常住人口主要數據公報[R].2024.

[3] 舒璐.基于CMAQ模型焦化行業對烏海市空氣治理影響的研究[J].2020（5）.

[4] 王云，周楠，趙學均，等.基于風玫瑰圖的諸暨城西工業區評價[J].中低緯山地氣象，2019（10）.

[5] 劉梅，陳辰，朱建軍，等.廣州城區和城郊大氣顆粒物污染現狀及來源分析[J].廣東氣象，2018（6）.

[6] 2022年內蒙古自治區生態環境質量公報[R].2023.

Study on the Changing Law of Atmospheric Pollutants in the Center of Wuhai City

LIU Zhong-xiu1， SHI Rong-hua2， ZHANG Hong-jie3

（1.Ecological Environment Monitoring Center of Wuhai City， Inner Mongolia Wuhai 016000，China）

Abstract： This paper analyzed the status quo of the atmospheric environmental quality of Wuhai City， which reflected the significant improvement of the ambient air quality of Wuhai City in recent years. The drawing of contour maps to analyze and reflect the spatial and temporal change patterns of the concentration of major pollutants was done. The drawing of the rose diagram of pollution revealed and explored the direction of the source of the high concentration values of the atmospheric pollutants. It also has certain guiding significance for the management of atmospheric environment in Wuhai City and similar areas， and provides help for scientific pollution control. The high concentration values of particulate matter in four seasons mainly came from the south and north direction of Wuhai City; the high concentration values of gaseous pollutants （except O3） mainly came from the south direction of Wuhai City. The high concentration value of O3 mainly came from the south and north direction of Wuhai City.

Key words： Wuhai city; air quality; pattern of change; source

收稿日期：2024-04-10

作者簡介：劉忠秀（1982- ），男，漢族，研究生，內蒙古烏海市生態環境監控監測中心高級工程師，主要從事環境監測、分析及大氣污染防治工作。

通信作者：史榮華。