焦作市城區(qū)霧霾天氣成因與對策分析

林云,李美玲,宋黨育

（1.河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,河南焦作454003；2.溫縣人民政府,河南焦作454000）

2012年冬以來,河南省焦作市難覓陽光明媚、空氣清新的晴好天氣,取而代之的是持續(xù)出現(xiàn)的霧霾天氣,特別是早晚時分,大霧彌漫,能見度很低,空氣中充斥著灰塵與泥土的味道,呼吸受到嚴(yán)重影響.隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,能源消耗量的不斷增加,大量污染物的集中排放,在不利于擴(kuò)散的氣象條件下,多種污染物發(fā)生復(fù)雜的相互作用,形成大氣復(fù)合污染和霾現(xiàn)象,導(dǎo)致大氣能見度下降.霧對能見度的直接影響顯而易見,此外霧對大氣顆粒物的物理化學(xué)特征也有著重要的影響,不僅導(dǎo)致大氣顆粒物及其中水溶性成分濃度的增加,而且還會促進(jìn)二次有機(jī)化合物和超細(xì)顆粒物的生成[1-2],從而間接降低了大氣能見度.研究表明,除了霧,霾是造成大氣能見度下降的另一主要因素[3-5].霧霾天氣不僅給居民的出行造成了不便,更重要的是長期在霧霾天氣下生活,人們的身體健康會受到影響.調(diào)查發(fā)現(xiàn),受霧霾天氣的影響,焦作市各大醫(yī)院收治的呼吸系統(tǒng)疾病的患者明顯增加.氣象專家的調(diào)查和醫(yī)學(xué)專家的臨床實踐證明,由各種原因造成的霧霾天氣對人體健康形成的傷害遠(yuǎn)遠(yuǎn)比沙塵暴的危害大得多.研究結(jié)果顯示,深入到細(xì)支氣管和肺泡的超細(xì)顆粒物可迅速被吸收,且不經(jīng)過肝臟解毒便進(jìn)入血液循環(huán)進(jìn)而分布到全身.這會加重呼吸系統(tǒng)疾病,更嚴(yán)重的是會引起充血性心臟哀竭、冠狀動脈硬化或肺動脈高壓等心臟疾病.長期處于這種環(huán)境還會誘發(fā)肺癌.除此之外,灰霾天氣還導(dǎo)致近地層紫外線輻射減弱,易使空氣中傳染性病菌活性增強(qiáng),導(dǎo)致傳染病增多[6].

因此,及時了解霧霾天氣形成原因及影響因素,在此基礎(chǔ)上提出防治對策及建議,從而降低霧霾天氣發(fā)生頻率,減少和降低霧霾天氣帶來的不利影響,是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會生態(tài)文明建設(shè),建立美麗焦作的迫切需要.

1 研究區(qū)概況

焦作地處中緯度地帶,屬大陸季風(fēng)型溫暖帶半干旱性氣候,四季分明.據(jù)焦作氣象站1952-2001年氣象觀測資料,多年平均降水量為600.09 mm,最大年降水量1 101.7 mm（1955年）,最小年降水量260.3 mm（1981年）.降水年內(nèi)分配不均,多集中在6-9月份,占年降水量的75%左右,而12、1、2三個月份降水量不到5%.年蒸發(fā)量為年降水量的3倍,多年平均蒸發(fā)量為1 774.2 mm,其中以5-7月最為強(qiáng)烈,占全年年蒸發(fā)量的40%左右.多年平均氣溫13.4℃,相對濕度70%.最低氣溫出現(xiàn)在1月份,平均氣溫-2.1℃,最高氣溫出現(xiàn)在6月份,月平均氣溫27.0℃.

2 焦作市空氣質(zhì)量特征

焦作市是由煤炭工業(yè)發(fā)展起來的老工業(yè)基地,在建國后幾十年里,工業(yè)一直以煤炭、化工、陶瓷、橡膠、建材為主,能源構(gòu)成中煤炭占90%以上,加之城市工業(yè)布局又不盡合理,許多重污染部門都分布在市區(qū)及近郊,而郊外的水泥廠、火電廠、化工廠等又多處于城市盛行風(fēng)向的上風(fēng)向,這種工業(yè)布局不僅不利于大氣污染物的自然稀釋、擴(kuò)散和凈化,反而加重了城市的大氣污染程度.近年來,隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的升級與轉(zhuǎn)型,大氣污染程度有所減輕[7].焦作市2005-2012年環(huán)境空氣平均綜合污染指數(shù)變化趨勢見圖1,2009-2012年每月天氣狀況優(yōu)良天數(shù)見圖2.

由圖1可知,自2005年來,焦作市城市環(huán)境空氣平均綜合污染指數(shù)呈下降趨勢,空氣質(zhì)量定性評價級別由輕污染變?yōu)榱?表明環(huán)境空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn).空氣中首要污染物由SO2變?yōu)榭晌腩w粒物,2008年焦作市環(huán)境空氣中SO2年均值0.07 mg/m3,NO2為0.035 mg/m3,可吸入顆粒物年均值為0.096 mg/m3.2010年焦作市環(huán)境空氣中SO2年均值0.064 mg/m3,NO2為0.031 mg/m3,可吸入顆粒物年均值為0.100 mg/m3.

由圖2可知,2009-2012年每月天氣狀況為良好及優(yōu)的總天數(shù)有所下降,表明從2009年至2012年焦作市總體天氣狀況呈惡化趨勢.同時研究發(fā)現(xiàn),焦作市空氣質(zhì)量變化呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性,春夏季空氣質(zhì)量較好,秋冬季質(zhì)量較差（見圖2、圖3）.

3 霧霾天氣的成因及影響因素

霧霾天氣的形成是多種因素共同作用的結(jié)果.一方面與懸浮細(xì)顆粒物和氣態(tài)污染物的增加有關(guān)[8]；另一方面人類活動所導(dǎo)致的下墊面的改變和氣象條件對霧霾天氣的形成也有重要影響[9].

3.1 污染物的排放

一直以來,焦作市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)能源消費品種都以煤炭和電力為主.雖然焦作市節(jié)能降耗、綜合利用已取得一定成效,但是由于方方面面的原因,節(jié)能降耗、綜合利用的深度和廣度與先進(jìn)地區(qū)相比,還存在相當(dāng)大的差距和一些不容忽視的問題.重點耗能企業(yè)增多,耗能水平上升.焦作近幾年產(chǎn)值大幅度增長主要是靠化工、有色金屬冶煉業(yè)等少數(shù)重點行業(yè)、少數(shù)重點企業(yè)帶來的,對拉動焦作經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著不可替代的作用.但另一方面,這些高能耗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,也增大了能源的消耗量.隨著國家節(jié)能減排政策的出臺,高能耗問題有了一定程度的改善,但是部分大企業(yè)暫時停產(chǎn)或減產(chǎn)致使能耗總量暫時性下降,不會給地區(qū)帶來長期效益,一旦這些企業(yè)改造結(jié)束,開足馬力生產(chǎn),能耗總量將會大幅度上升.正是這些因素導(dǎo)致了焦作市空氣質(zhì)量較差,霧霾天氣居多.

焦作市空氣污染指數(shù)與各污染物變化曲線見圖4,天氣狀況為優(yōu)良天數(shù)的季節(jié)變化見圖5.

由圖4可知,一年中冬季的天氣狀況最差,這主要由于冬季為采暖季,大量化石燃料的燃燒,增加了大氣中總懸浮顆粒物含量,同時SO2、NO2等污染物濃度也有所提高,致使空氣污染指數(shù)增大,霧霾天氣增多.由圖5可知,天氣狀況為“優(yōu)”及“良好”的天數(shù)呈逐年遞增趨勢,這是因為從2009年以來,隨著城市供暖方式的改變,燃煤鍋爐的清理,污染物的排放量有所較減少,從而使冬季空氣污染狀況得到改善.

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,機(jī)動車越來越多,從2000年到2010年,焦作市機(jī)動車數(shù)量持續(xù)快速增加,機(jī)動車尾氣逐漸成為大氣污染新的制造者.雖然目前機(jī)動車尾氣在大氣污染物總量中所占的比重并不特別大,但機(jī)動車尾氣會增加大氣的氧化性,形成更多二次氣溶膠,導(dǎo)致更多霧霾天氣發(fā)生.

3.2 下墊面的改變

近年來,隨著人口的增加和城市建設(shè)迅速發(fā)展,高層大樓越來越多,建筑物密度也隨之增加,下墊面的阻擋和摩擦作用使區(qū)域風(fēng)明顯減弱,水平方向靜風(fēng)現(xiàn)象增多,污染物難于擴(kuò)散和稀釋,更加劇了霧霾發(fā)生頻率和強(qiáng)度.

3.3 氣象條件

霧霾是局地特征十分明顯的現(xiàn)象,其形成是由多種天氣條件和環(huán)境因素決定的.天氣系統(tǒng)中的氣溫、相對濕度、風(fēng)速、大氣穩(wěn)定度等諸多條件都會對霧霾形成產(chǎn)生影響.研究發(fā)現(xiàn),霧霾天氣的出現(xiàn)呈明顯的季節(jié)性,這除了與化石燃料燃燒排放的污染物有關(guān)外,還與氣象條件有關(guān).

冬季為主要的采暖季,采暖季人們?nèi)∨妥鲲埲紵罅炕剂?加之冬季氣溫低、氣壓高、降水稀少、氣候干燥、風(fēng)速較小、日照時數(shù)少、大氣層結(jié)穩(wěn)定、大氣逆溫出現(xiàn)頻率和強(qiáng)度較高,大氣污染物不易稀釋和沉降,容易形成霧霾天氣[8].相反,一年中夏季霧霾天氣日數(shù)較少,這是因為炎熱季人們較少使用化石燃料,加之夏季氣溫高,太陽輻射強(qiáng)烈,空氣對流旺盛,大氣層結(jié)不穩(wěn)定,大氣污染物容易擴(kuò)散,同時大量降水沉降和稀釋作用,大氣中氣溶膠粒子大量減少,不易形成霧霾天氣.

4 對策及建議

4.1 開展大氣霧霾預(yù)報,提高預(yù)警能力

依靠科技支撐,建立大氣霧霾預(yù)報系統(tǒng),積極開展監(jiān)測,形成風(fēng)險信息研判,利用媒體像播報天氣預(yù)報一樣適時向公眾發(fā)布.引導(dǎo)公眾采用多種方式進(jìn)行防范,盡量減少霧霾天氣對人們生活的影響.同時開展相關(guān)研究,摸清霧霾天氣形成的規(guī)律,明確排放清單和控制對策,有針對性地指導(dǎo)基層單位做好防范工作.

4.2 科學(xué)規(guī)劃城市布局,避免“攤大餅”式的規(guī)模擴(kuò)張

在城市規(guī)劃中,要依據(jù)焦作自然地理環(huán)境,充分考慮大氣擴(kuò)散條件,預(yù)留空氣通道.特別要注意研究城區(qū)上升氣流到郊區(qū)下沉距離,將污染嚴(yán)重的工業(yè)企業(yè)布局在下沉距離之外,避免這些工廠排出污染物從近地面流向城區(qū).

4.3 加大對機(jī)動車污染治理,倡導(dǎo)綠色出行

4.3.1 堅持優(yōu)先發(fā)展公交 目前焦作市大部分公交車量已更新為清潔能源車輛,但仍有少數(shù)公交車依舊為柴油車.因此要加快公交車更新?lián)Q代步伐,淘汰“冒黑煙”的柴油車,使用天然氣、液化氣等清潔能源的新型公交車輛.同時,進(jìn)一步優(yōu)化公交線路,解決塔南路以東沒有直達(dá)新城區(qū)公交線路的問題,更方便市民出行.

4.3.2 鼓勵市民私家轎車油改氣 近年焦作市私家車呈幾何數(shù)增長,而非清潔油品的機(jī)動車尾氣排放是形成霧霾的主要因素之一,因此要采取多種方式加大對加氣站的投入,在市區(qū)形成方便快捷的加氣站網(wǎng)絡(luò),引導(dǎo)私家車使用天然氣、液化氣等清潔能源,降低煙塵的排放量,減輕空氣污染程度.

4.3.3 著力舊城改造,打通斷頭路、丁字路 靠優(yōu)惠政策激勵開發(fā)商對城中村、棚戶區(qū)進(jìn)行改造,建成現(xiàn)代化的精品小區(qū),優(yōu)化城市環(huán)境,改善住行條件,建成暢通焦作,增強(qiáng)水平方向區(qū)域風(fēng)的流動性.

4.4 持續(xù)抓好北山綠化,增大城市綠地面積

各類植物是凈化環(huán)境的最好幫手,不僅能有效吸附空氣中有毒有害物質(zhì),還可美化、優(yōu)化城市環(huán)境.要充分利用太行山南的地理優(yōu)勢,動員群眾開展植樹造林、雨季飛播造林等,鞏固北山治理成果,保護(hù)山體植被,發(fā)揮樹木涵養(yǎng)水源、凈化空氣的作用.以創(chuàng)建森林城市為契機(jī),充分發(fā)揮街道社區(qū)和市直機(jī)關(guān)、商店居家等單位和個人在植樹種草栽花中的作用.大力推進(jìn)城區(qū)立體綠化、道路綠化、屋頂綠化、居室綠化,讓更多城區(qū)綠化發(fā)揮吸霾除塵、凈化空氣及美化環(huán)境等功能.

4.5 出臺地方性法規(guī),依法治霾

隨著空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高和監(jiān)控污染物數(shù)量的進(jìn)一步增加,依據(jù)大氣污染防治法,針對焦作實際,將細(xì)顆粒物PM2.5提到重要位置,率先出臺地方性法規(guī),規(guī)范相關(guān)部門,加強(qiáng)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃環(huán)境影響的評價,加大產(chǎn)業(yè)調(diào)整力度,加快淘汰落后產(chǎn)能,尤其是新引進(jìn)項目要嚴(yán)把環(huán)境評價第一道關(guān)口,嚴(yán)禁新上高污染、高能耗工業(yè)項目,防止新污染源的形成.

5 結(jié)論

通過對焦作市城區(qū)空氣質(zhì)量現(xiàn)狀分析,探討了焦作市城區(qū)霧霾天氣的成因及影響因素,得到如下結(jié)論：①近年來,焦作市環(huán)境空氣平均綜合污染指數(shù)呈下降趨勢,空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn),但天氣狀況呈惡化趨勢,且焦作市空氣質(zhì)量變化呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性,春夏季空氣質(zhì)量較好,秋冬季質(zhì)量較差；②焦作市霧霾天氣主要是由懸浮細(xì)顆粒物和氣態(tài)污染物的增加引起的,此外人類活動所導(dǎo)致的下墊面的改變以及氣象條件對霧霾天氣的形成也有重要影響；③結(jié)合焦作市具體情況,提出了開展霧霾天氣預(yù)報、科學(xué)規(guī)劃城市布局、加大機(jī)動車污染治理、增加城市綠化面積以及出臺地方法規(guī),依法治霾等防霾對策及建議.

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