2009～2012年鄭州市空氣質(zhì)量的時(shí)間分布研究

薛帥征，任珊珊，張朋飛，姚順陽(yáng)，薛艷艷

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南 鄭州 450002；2.鄭州市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心站，河南 鄭州 450007；3.國(guó)際氣候組織，北京 100028）

大氣污染是人類死亡或致病的重要影響因素之一，隨著污染程度的增加，死亡率會(huì)明顯上升，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1-5]。大氣環(huán)境質(zhì)量是城市環(huán)境質(zhì)量的重要組成部分，也是城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[6]。以鄭州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，研究了大氣中污染物的季節(jié)分布特征，分析了造成鄭州市大氣污染的原因，并有針對(duì)性的提出污染防治措施及建議，為鄭州市提升城市大氣環(huán)境質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

大氣污染數(shù)據(jù)來自鄭州市環(huán)境保護(hù)局的監(jiān)測(cè)資料，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括主要污染物PM10、SO2和NO2的日濃度，以及API（空氣污染指數(shù)）。監(jiān)測(cè)站點(diǎn)包括對(duì)照點(diǎn)崗李水庫(kù)，市區(qū)的醫(yī)學(xué)院、煙廠、市監(jiān)測(cè)站、鄭紡機(jī)、銀行學(xué)校、供水公司、經(jīng)開區(qū)管委會(huì)和四十七中共八個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。

空氣污染等級(jí)劃分依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）日?qǐng)?bào)技術(shù)規(guī)定》[7]中空氣污染指數(shù)范圍及相應(yīng)的空氣質(zhì)量級(jí)別。以PM10、SO2和NO2作為分級(jí)污染物，API指數(shù)來評(píng)價(jià)。API指數(shù)范圍在0～500之間，按API指數(shù)大小將空氣質(zhì)量劃分為6級(jí)，詳見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 空氣質(zhì)量的時(shí)間分布特征

從表 2 中得知：（1）2009～2012 年，全年空氣質(zhì)量達(dá)優(yōu)級(jí)的天數(shù)均未超過30 d，最少的為2009年，僅18 d。（2）從2009年到2011年年平均API值依次升高，但都在90以下?？傮w比較2009年空氣質(zhì)量最好，2011年空氣質(zhì)量最差。與2003、2004年的年平均API值分別為79與81相比較[8]，數(shù)值有所反彈。（3）2009～2012年鄭州市空氣質(zhì)量等級(jí)均以Ⅱ級(jí)良為主，Ⅱ級(jí)以上天數(shù)分別占全年的88.2%、86.8%、86.8%和86.6%。首要污染物以可吸入顆粒物PM10為主，占全年天數(shù)的90%以上。（4）2009～2012年鄭州市大氣污染首要污染物均為PM10；最高為 2012 年，達(dá) 340 d；最低為 2010 年，也有328 d；而SO2均在28 d左右，沒有明顯變化。

2.2 污染物的時(shí)間分布特征

2.2.1 NO2分布特征 從圖1得知，污染物NO2的濃度值最高出現(xiàn)在2010年1月，達(dá)0.070 mg/m3，最低值出現(xiàn)在2009年7月，為0.031 mg/m3，最高值約為最低值的2.3倍。4年的NO2濃度月平均數(shù)值呈“V”型分布，最高值均出現(xiàn)在1月或12月，而最低值則出現(xiàn)在7、8兩個(gè)月。從1月起數(shù)值逐月降低，從8月起又逐月升高。

表1 空氣質(zhì)量指數(shù)及相關(guān)信息

表2 鄭州市API指數(shù)法空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

圖1 2009～2012年NO2月平均濃度值

2.2.2 SO2分布特征 從圖2得知，污染物SO2的濃度值最高出現(xiàn)在2010年1月，達(dá)0.110 mg/m3，最低值出現(xiàn)在2012年7月，為0.019 mg/m3，最高值約為最低值的5.8倍。4 a的NO2月平均數(shù)值呈“U”型分布，1月份和12月SO2的濃度值都在0.07 mg/m3以上，而5～9月都在0.04 mg/m3以下。

圖2 2009～2012年SO2月濃度平均值

2.2.3 PM10分布特征 從圖3可知，污染物PM10的濃度值最高出現(xiàn)在2012年1月，達(dá)0.159 mg/m3，最低值為2009年5月的0.071 mg/m3，最高值約為最低值的2.2倍。除2010年最高值出現(xiàn)在3月外，其余3 a最高值均在1月或12月。而3～4月和10～11月出現(xiàn)了第二次高峰，這與鄭州市的沙塵暴頻發(fā)季節(jié)出現(xiàn)時(shí)間一致。

圖3 2009~2012年P(guān)M10月濃度平均值

2.2.4 API分布特征 從圖4可知，API數(shù)值表和PM10的數(shù)值表基本一致。因?yàn)锳PI數(shù)值的計(jì)算是選取PM10、SO2和NO23種污染物中的最大值作為基準(zhǔn)進(jìn)行，同時(shí)也說明鄭州市的首要污染物以PM10為主。只有2011年11月和12月的API數(shù)值曲線與SO2的數(shù)值曲線一致，說明這兩個(gè)月首要污染物主要受SO2濃度影響。

圖4 2009~2012年API月平均值

3 提高空氣質(zhì)量的建議

由于污染物的季節(jié)變化特征，鄭州市大氣污染的重點(diǎn)控制時(shí)段應(yīng)以冬季、早春和晚秋為主，特別是1、2、11和12月4個(gè)月，加強(qiáng)對(duì)首要污染物可吸入顆粒物PM10和SO2的控制和治理。針對(duì)近年來鄭州市大氣污染的主要污染物狀況特征，未來鄭州市主要應(yīng)加強(qiáng)和開展的工作如下：

（1）全面控制區(qū)域內(nèi)重點(diǎn)大氣污染物排放。大氣中的污染物質(zhì)具有隨時(shí)間、空間變化大的特點(diǎn)，因此很有必要采取區(qū)域城市的聯(lián)防聯(lián)控原則，如重點(diǎn)行業(yè)火電廠、機(jī)動(dòng)車、工業(yè)鍋爐等，應(yīng)嚴(yán)格控制其排污?？赏ㄟ^提高善SO2的總量控制、完善SO2排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和開展排污權(quán)交易試點(diǎn)等措施。

（2）進(jìn)一步加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整力度。如提高建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境準(zhǔn)入門檻，加強(qiáng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)規(guī)劃環(huán)評(píng)工作，加快淘汰落后產(chǎn)能等。

（3）加強(qiáng)工業(yè)大氣污染綜合防治工作。如多污染物協(xié)同防控，定期發(fā)布重點(diǎn)排污企業(yè)的污染物排放情況，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和布局等。

（4）加強(qiáng)市區(qū)交通污染的防治。如實(shí)施清潔汽車行動(dòng)，完善和優(yōu)化機(jī)動(dòng)車排污環(huán)境監(jiān)管體系，車用燃油清潔化等。這方面各政府職能部門，包括環(huán)保、發(fā)改、經(jīng)信、交通、安全、衛(wèi)生等應(yīng)相互協(xié)調(diào)，通力協(xié)作。

（5）加強(qiáng)交通干道的綠化，選用合理常綠的喬灌植物配置以及綠化帶寬度，以提高植物對(duì)污染物的凈化效果。

4 結(jié)論與討論

（1）2009～2012年鄭州市空氣質(zhì)量等級(jí)均以Ⅱ級(jí)良為主。Ⅱ級(jí)以上天數(shù)分別占全年的88.2%、87.1%、86.8%和87.2%。首要污染物以可吸入顆粒物PM10為主，其顆粒物主要來源于自然風(fēng)沙揚(yáng)塵、建筑工地、機(jī)動(dòng)車尾氣和煤煙塵等[9-12]。

（2）受氣象因素影響，3種污染物濃度具有明顯的季節(jié)變化特征。冬季濃度較高，早春和晚秋次之，夏季最低。因此7～9月空氣質(zhì)量最好，冬季12～1月空氣質(zhì)量最差。這可能是因?yàn)橄那锛竟?jié)市區(qū)綠化植物葉片的滯塵效應(yīng)最高[13]和綠化帶植物對(duì)污染物的凈化效果不同[14]，也可能是因?yàn)橄募?～9月份是雨季，對(duì)大氣中污染物起到清洗作用[15-17]。而冬季溫度低，大氣層結(jié)穩(wěn)定，不利于污染物的擴(kuò)散；也有研究表明[18]：冬季持續(xù)多日平均風(fēng)速小、出現(xiàn)逆溫是鄭州市出現(xiàn)持續(xù)污染的主要原因；冷空氣過境帶來的較大風(fēng)速、逆溫層的破壞，有利于污染物的動(dòng)力擴(kuò)散。另外冬春季燃煤采暖使硫化物、氮化物、粉塵排放量隨之增加，特別是SO2排放，也會(huì)加重空氣污染[19]。該結(jié)果與早期研究的石家莊和鄭州空氣質(zhì)量污染物分布的結(jié)果一致[18-20]。

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