潮州市工業(yè)區(qū)冬季大氣中二氧化硫和二氧化氮的分布特征研究

李張偉，鐘淑君

(韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東潮州 521041)

潮州市工業(yè)區(qū)冬季大氣中二氧化硫和二氧化氮的分布特征研究

李張偉，鐘淑君

(韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東潮州 521041)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采樣分析，對(duì)潮州市四個(gè)主要工業(yè)區(qū)冬季大氣中的二氧化硫和二氧化氮的含量及時(shí)間分布進(jìn)行了研究．結(jié)果表明，潮州市四個(gè)工業(yè)區(qū)冬季大氣中二氧化硫的濃度范圍在0.08-0.46 mg/m3之間，平均為0.28 mg/m3；二氧化氮濃度范圍在0.02-0.16 mg/m3之間，平均為0.08 mg/m3．工業(yè)區(qū)二氧化硫和二氧化氮最高濃度范圍主要集中在每天12∶00-15∶00．以《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—1996）作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出各工業(yè)區(qū)大氣的單因子和綜合污染指數(shù)．結(jié)果顯示，各工業(yè)區(qū)大氣均已受到不同程度的污染．工業(yè)區(qū)大氣二氧化硫和二氧化氮的主要來(lái)源是企業(yè)燃料廢氣的排放和汽車尾氣的污染．

大氣；二氧化硫；二氧化氮；單因子污染指數(shù)；綜合污染指數(shù)

大氣污染是生態(tài)環(huán)境重要的污染形式，主要的污染物有二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳和懸浮顆粒物等.這些污染物主要來(lái)自企業(yè)燃燒煤、天然氣時(shí)所排放的廢氣和車輛尾氣．大氣污染可以使空氣的質(zhì)量下降，人們吸入大氣中有害的成份，可以導(dǎo)致咽喉炎、氣管炎和肺炎等疾病，嚴(yán)重危害人體的健康.冬季是大氣污染較為嚴(yán)重的季節(jié)，由于溫度較其他季節(jié)低，大氣流動(dòng)緩慢，工業(yè)和居民燃燒煤、天然氣等燃料增多，造成了大氣中二氧化硫、二氧化氮等有害氣體含量升高，因此，冬季大氣污染的情況更為嚴(yán)重[1]．

廣東省潮州市是粵東地區(qū)著名的輕工業(yè)生產(chǎn)基地，產(chǎn)業(yè)涉及陶瓷生產(chǎn)和加工、包裝印刷、制衣、制鞋等行業(yè)．這些企業(yè)主要集中在城市幾個(gè)大型的工業(yè)區(qū)內(nèi)，這也成為城市工業(yè)大氣污染的主要來(lái)源．本文選擇潮州市四個(gè)主要的工業(yè)區(qū)作為研究對(duì)象，對(duì)冬季大氣中二氧化硫和二氧化氮?dú)怏w時(shí)間和空間分布特征進(jìn)行研究，為有針對(duì)性地進(jìn)行城市工業(yè)污染防治和工業(yè)產(chǎn)業(yè)布局提供科學(xué)依據(jù).

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 取樣點(diǎn)

選取潮州市四個(gè)主要的工業(yè)區(qū)進(jìn)行研究，分別是楓溪工業(yè)區(qū)、蓮云工業(yè)區(qū)、北方工業(yè)區(qū)和橋東工業(yè)區(qū)．每個(gè)工業(yè)區(qū)選取5個(gè)取樣點(diǎn)采集大氣進(jìn)行分析；采集時(shí)間為2008年12月-2009年2月，每個(gè)取樣點(diǎn)每個(gè)月選取5天采樣，每天采集4次氣體，采集時(shí)段參考焦東旭等[2]的方法并結(jié)合潮州市工業(yè)區(qū)的實(shí)際情況，確定9∶00，12∶00，15∶00，18∶00這四個(gè)時(shí)間段.

圖1 四個(gè)工業(yè)區(qū)位置及采樣點(diǎn)

1.2 儀器及實(shí)驗(yàn)方法

大氣二氧化硫的測(cè)定采用HL-217型便攜式二氧化硫測(cè)定儀（北京新華勞科貿(mào)有限公司），二氧化氮的測(cè)定采用GDYK-501S型空氣現(xiàn)場(chǎng)二氧化氮測(cè)定儀（長(zhǎng)春小天鵝儀器有限公司）．測(cè)定方法均按儀器說(shuō)明書進(jìn)行.

1.3 評(píng)價(jià)方法

以《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—1996）中的二類標(biāo)準(zhǔn)（表1）[3]作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)法對(duì)工業(yè)區(qū)大氣的二氧化硫和二氧化氮污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式分別為：

式中，Pi為二氧化硫或二氧化氮單因子指數(shù)，Ci為二氧化硫或二氧化氮的實(shí)測(cè)濃度（mg/m3），Si為二氧化硫或二氧化氮的二類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（mg/m3）；當(dāng)Pi≤1時(shí)表示大氣未受污染；當(dāng)Pi＞1時(shí)表示大氣受到污染，且Pi越大污染越嚴(yán)重.

式中，P綜為某工業(yè)區(qū)的綜合污染指數(shù)，(Ci/Si)max為大氣污染物中污染指數(shù)最大值，(Ci/Si)av為大氣污染物中污染指數(shù)平均值．參考高彥梅等[4]的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大氣污染分級(jí)（表2）

表1 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-1996）

表2 大氣綜合污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 工業(yè)區(qū)大氣二氧化硫和二氧化碳濃度分布特征

二氧化硫是一種無(wú)色、有強(qiáng)烈刺激性氣體，是大氣主要污染物之一，它主要是由含硫化合物燃燒形成．煤和石油通常都含有硫化合物，燃燒時(shí)會(huì)生成大量二氧化硫，許多工業(yè)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生大量二氧化硫氣體．二氧化硫氣體不經(jīng)過(guò)處理直接排放到大氣中，就會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生嚴(yán)重污染．二氧化氮是一種棕紅色、高度活性的氣態(tài)物質(zhì)．人為產(chǎn)生的二氧化氮主要來(lái)自高溫燃燒過(guò)程的釋放，比如機(jī)動(dòng)車、工廠廢氣的排放等[5]．表3是2008年12月-2009年2月二氧化硫和二氧化氮濃度的測(cè)定結(jié)果，從表中可以看到，四個(gè)工業(yè)區(qū)的二氧化硫濃度范圍是0.08-0.46 mg/m3，平均為0.28 mg/m3．其中，楓溪工業(yè)區(qū)的二氧化硫平均濃度最高，為0.35 mg/m3，社光工業(yè)區(qū)最低，為0.22 mg/m3．而四個(gè)工業(yè)區(qū)的二氧化氮濃度范圍是0.02-0.16 mg/m3，平均為0.08 mg/m3；二氧化氮平均濃度最高的是楓溪工業(yè)區(qū)，為0.10 mg/m3，最低為社光工業(yè)區(qū)，為0.06 mg/m3．楓溪工業(yè)區(qū)位于潮州市中心區(qū)的南面，是潮州市陶瓷制造業(yè)比較集中的工業(yè)區(qū)．該工業(yè)區(qū)內(nèi)工廠和作坊有一百多家，大多部分包含陶瓷燒結(jié)工藝，生產(chǎn)使用的燃料主要是燃煤和液化石油氣．根據(jù)對(duì)工業(yè)區(qū)的煙囪進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)大部分工廠的煙囪分布分散，并且高度均在30 m以下，80%在10 m以下，這樣所排出的污染性氣體對(duì)地面的污染比較嚴(yán)重．因此該工業(yè)區(qū)大氣中的二氧化硫和二氧化氮的濃度在四個(gè)工業(yè)區(qū)中最高．北方工業(yè)區(qū)位于潮州市中心區(qū)北邊，規(guī)模較大，工廠數(shù)量多，并且企業(yè)多為陶瓷、印刷、服裝和制造等行業(yè)，這些生產(chǎn)企業(yè)燃燒煤、液化石油氣等燃料所釋放的廢氣使得這一個(gè)工業(yè)區(qū)的二氧化硫濃度較高．另外，調(diào)查發(fā)現(xiàn)有一條工業(yè)區(qū)大道橫穿整個(gè)北方工業(yè)區(qū)，工業(yè)區(qū)大道每天車流量非常多，并且多為大排量的載貨汽車，這些運(yùn)輸車輛排放的汽車尾氣進(jìn)一步加劇了該工業(yè)區(qū)的大氣二氧化硫和二氧化氮污染．蓮云工業(yè)區(qū)也位于潮州市中心區(qū)北邊，工廠主要從事陶瓷再加工，上漆、上色和繪畫等行業(yè)，以及其它如五金加工產(chǎn)業(yè)、涂料產(chǎn)業(yè)、塑膠加工等．該工業(yè)區(qū)煙囪比較少，大多是車間通風(fēng)排氣扇的引風(fēng)出口，少數(shù)為鍋爐煙囪，這些排風(fēng)口高度低，密度集中，對(duì)近地大氣造成了比較嚴(yán)重的污染．社光工業(yè)區(qū)位于潮州市中心區(qū)東邊，與市區(qū)隔著韓江，主要是從事制衣、制鞋廠等行業(yè)．雖然排放的污染物主要是甲苯、苯和甲醛等氣態(tài)有機(jī)污染物，而二氧化硫和二氧化氮的排放量較少，但該工業(yè)區(qū)三面環(huán)山，不利于污染氣體的擴(kuò)散，因此二氧化硫和二氧化氮的濃度還是相對(duì)較高．

表3 潮州市四個(gè)主要工業(yè)區(qū)大氣二氧化硫和二氧化氮濃度

2.2 工業(yè)區(qū)大氣二氧化硫和二氧化氮日時(shí)段分布特征

從圖2和圖3中可以看到，四個(gè)工業(yè)區(qū)中，北方和楓溪工業(yè)區(qū)大氣中的二氧化硫濃度在中午12∶00達(dá)到全天最高值，而社光和蓮云工業(yè)區(qū)則在下午15∶00達(dá)到全天最高值；蓮云、社光和楓溪工業(yè)區(qū)大氣中的二氧化氮濃度在中午12∶00達(dá)到全天最高值，僅北方工業(yè)區(qū)在下午18：00達(dá)到全天最高值．分析認(rèn)為，工業(yè)區(qū)的工廠一般在早上8∶00-9∶00開(kāi)始開(kāi)工，到中午12∶00-15∶00工廠已經(jīng)排放出了大量二氧化硫和二氧化氮?dú)怏w，而在中午這個(gè)時(shí)段，溫度在全天中是最高的，大氣流動(dòng)速度慢，使得工廠排放的大量二氧化硫和二氧化氮?dú)怏w無(wú)法快速擴(kuò)散，造成了有害氣體在近地面的聚集，形成了一天中最高的濃度時(shí)段；而當(dāng)下午15∶00過(guò)后，大氣溫度下降，冬季的西北風(fēng)開(kāi)始加大，使得大氣的流動(dòng)速度加快，同時(shí)，工廠在17∶00過(guò)后開(kāi)始停止生產(chǎn)，排放的有害氣體減少，使得大氣中的二氧化硫和二氧化氮?dú)怏w濃度也降低.

圖2 四個(gè)采樣時(shí)段大氣二氧化硫濃度 圖3四個(gè)采樣時(shí)段大氣二氧化氮濃度

2.3 工業(yè)區(qū)大氣二氧化硫和二氧化氮的污染單因子指數(shù)和綜合污染指數(shù)

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-1996）中的規(guī)定，本研究中四個(gè)工業(yè)區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量執(zhí)行二類標(biāo)準(zhǔn)．表4是工業(yè)區(qū)二氧化硫和二氧化氮的污染單因子指數(shù)和綜合污染指數(shù)．結(jié)果表明，四個(gè)工業(yè)區(qū)的二氧化硫單因子指數(shù)均大于1，最高的楓溪工業(yè)區(qū)，單因子指數(shù)達(dá)到2.33，二氧化硫污染情況在四個(gè)工業(yè)區(qū)中最為嚴(yán)重，而社光的單因子指數(shù)最低，為1.47，也達(dá)到了輕污染水平．四個(gè)工業(yè)區(qū)二氧化硫單因子指數(shù)平均值為1.87，達(dá)到中等污染水平，需引起有關(guān)部門的關(guān)注．二氧化氮的單因子污染指數(shù)最高的也是楓溪工業(yè)區(qū)，為1.25，最低是社光工業(yè)區(qū)，為0.75．社光工業(yè)區(qū)的大氣二氧化氮濃度是四個(gè)工業(yè)區(qū)中唯一一個(gè)沒(méi)有超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，其它三個(gè)工業(yè)區(qū)的二氧化氮濃度均超標(biāo)，達(dá)到輕污染水平．四個(gè)工業(yè)區(qū)大氣綜合指數(shù)顯示，污染綜合指數(shù)最高的是楓溪工業(yè)區(qū)，為2.08，最低的是社光工業(yè)區(qū)，為1.30．從單因子污染指數(shù)的情況來(lái)看，四個(gè)工業(yè)區(qū)中的大氣二氧化硫污染程度均大于二氧化氮，并且二氧化硫污染程度普遍較為嚴(yán)重，這與工業(yè)區(qū)工廠生產(chǎn)的特點(diǎn)是相關(guān)的．從綜合污染指數(shù)的情況來(lái)看，工業(yè)區(qū)的綜合污染指數(shù)還是比較高的，顯示這四個(gè)工業(yè)區(qū)大氣受二氧化硫和二氧化氮污染的情況比較嚴(yán)重，需引起相關(guān)方面的關(guān)注．

表4 工業(yè)區(qū)二氧化硫和二氧化氮單因子污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)

3 結(jié)論

1．在本研究中四個(gè)工業(yè)區(qū)，冬季大氣二氧化硫的濃度范圍為0.08-0.46 mg/m3，平均為0.28 mg/m3，四個(gè)工業(yè)區(qū)的大氣二氧化硫均超過(guò)國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二類標(biāo)準(zhǔn)，需引起注意．其中二氧化硫平均濃度最高的是楓溪工業(yè)區(qū)，為0.35 mg/m3，最低是社光工業(yè)區(qū)，為0.22 mg/m3．二氧化氮濃度范圍在0.02-0.16 mg/m3之間，平均為0.08 mg/m3；二氧化氮平均濃度最高也是楓溪工業(yè)區(qū)，為0.10 mg/m3，最低也是社光工業(yè)區(qū)，為0.06 mg/m3．研究認(rèn)為，四個(gè)工業(yè)區(qū)冬季大氣二氧化硫和二氧化氮濃度較高的原因是工廠排放煤和液化石油氣燃燒廢氣所引起的，另外，車輛排放的廢氣也是大氣二氧化氮的來(lái)源之一．

2．四個(gè)工業(yè)區(qū)中，北方和楓溪工業(yè)區(qū)冬季大氣中的二氧化硫濃度在中午12∶00達(dá)到全天最高值，而社光和蓮云工業(yè)區(qū)則在下午15∶00達(dá)到全天最高值；蓮云、社光和楓溪工業(yè)區(qū)大氣中的二氧化氮濃度在中午12∶00達(dá)到全天最高值，僅北方工業(yè)區(qū)在18∶00達(dá)到全天最高值．研究認(rèn)為，工業(yè)區(qū)大氣二氧化硫和二氧化氮呈現(xiàn)12∶00-15∶00濃度高峰的原因是由工廠企業(yè)生產(chǎn)時(shí)間的特點(diǎn)和冬季的氣候所決定的．

[1]張成君，胡軼鑫，錢韻硯.蘭州市冬季大氣沉降塵粒度特征及來(lái)源解析[J]．蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，42（6）：39-45．

[2]焦東旭，王艷麗．大氣監(jiān)測(cè)時(shí)段選擇初探[J]．華北工學(xué)院學(xué)報(bào)．2004，25（2）：11-13．

[3]國(guó)家環(huán)境保護(hù)局科技標(biāo)準(zhǔn)司．GB 3095—1996，環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S]．北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1996．

[4]高彥梅，李君，關(guān)維俊，等．某港口工業(yè)區(qū)建設(shè)及部分投產(chǎn)期間大氣質(zhì)量調(diào)查與評(píng)價(jià)[J]．環(huán)境與健康雜志，2010，27（9）：807-809．

[5]孫根年，吳曉娟，周立花，等．西安大氣SO2/NOx污染時(shí)空變化的分析[J]．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2006，20（5）：99-104.

Temporal and Spatial Variations of Atmospheric Sulfur Dioxide and Nitrogen Dioxide Pollution in Main Industrial Areas of Chaozhou City

LI Zhang-wei，ZHONG Shu-jun
（Department of Chemistry,Hanshan Normal University,Chaozhou 521041,China）

The temporal and spatial variations of atmospheric SO2and NO2in winter in four main industrial areas of Chaozhou City were studied.The result showed that the concentrations of SO2in industrial areas were in the range of 0.08-0.46 mg/m3and the NO2was 0.02-0.16 mg/m3．In addition,the highest concentrations of SO2and NO2was appeared during 12:00 to 15:00.According to the atmospheric environmental quality standards（GB3095—1996），the status of atmospheric pollution by SO2and NO2was evaluated by using single factor pollution index and integrated pollution index.The results revealed that the atmosphere of industrial areas was polluted by SO2and NO2to a certain extent.The main sources of SO2and NO2in atmosphere of industrial districts were industrial pollutant discharge and vehicle emission.

atmosphere;sulfur dioxide；nitrogen dioxide；single-factor pollution index；combined pollution index.

X131.1

A

1007-6883(2011)06-0060-05

2011-09-01

韓山師范學(xué)院青年科研基金項(xiàng)目（413814）

李張偉（1980-），男，廣東省潮州人，韓山師范學(xué)院化學(xué)系講師.

責(zé)任編輯 爾 遲 楊培奎