石家莊市PM2.5的污染現(xiàn)狀及防控對策

成國慶，周保華，段二紅，王騰飛，任愛玲

（河北科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北 石家莊 050000）

污染防治與可持續(xù)發(fā)展

石家莊市PM2.5的污染現(xiàn)狀及防控對策

成國慶，周保華，段二紅，王騰飛，任愛玲

（河北科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北 石家莊 050000）

通過對石家莊市PM2.524 h質(zhì)量濃度監(jiān)測結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)PM2.5的污染指數(shù)范圍是84～242，污染指數(shù)最高點出現(xiàn)在高新區(qū)，最低點出現(xiàn)在封龍山。導(dǎo)致PM2.5高污染指數(shù)的影響因素有氣象、地理、機動車保有量和石家莊工業(yè)結(jié)構(gòu)。因此從減少揚塵、控制機動車尾氣排放量、工業(yè)污染防治、環(huán)保及氣象部門協(xié)作等方面提出了PM2.5的防控對策。

PM2.5；質(zhì)量濃度；成因；對策；石家莊

目前，河北省區(qū)域性復(fù)合型大氣污染日益突出，區(qū)域內(nèi)空氣重污染現(xiàn)象出現(xiàn)的頻次日益增多，嚴重制約社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，威脅人民群眾的身體健康。京津冀城市群屢屢發(fā)生持續(xù)多日的區(qū)域性重污染灰霾天氣，空氣中細顆粒（PM2.5）年均濃度超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012） 年均值的2～3倍。PM2.5指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5 μm的顆粒物，來源于自然和人為活動。自然來源包括風(fēng)揚塵土、火山灰、森林火災(zāi)、漂浮的海鹽、花粉、真菌孢子、細菌等；人為來源包括道路揚塵、建筑施工揚塵、工業(yè)粉塵、廚房煙氣等。PM2.5能夠較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量（濃度）越高，代表空氣污染越嚴重。有關(guān)研究表明，PM2.5的來源復(fù)雜[1，2]，除了可直接導(dǎo)致能見度的降低[3]，引起地球表面溫度降低和對降水的影響外[4]，還會對人體健康造成較大傷害[5-7]。

為防控PM2.5的污染，減少PM2.5對人體的危害，筆者以石家莊為研究對象，分析了石家莊PM2.5的污染現(xiàn)狀、成因，從本質(zhì)出發(fā)，提出了PM2.5污染減排的有效措施。

1 石家莊市PM2.5的污染現(xiàn)狀

近年來，石家莊空氣中PM2.5的總體含量呈遞增趨勢，由2013年9月5日至9日的PM2.5日平均濃度變化（見圖1）可知，石家莊市9月份PM2.5濃度5天的變化呈波動趨勢，9個監(jiān)測點位日均濃度總變化趨勢基本相同。

圖1 石家莊市8個監(jiān)測位點5日濃度變化曲線

封龍山PM2.5濃度不超過國家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中PM2.5濃度限值，其余國控監(jiān)測點的污染指數(shù)范圍為139～242，高新區(qū)的PM2.5污染指數(shù)為242，西南高教的PM2.5污染指數(shù)為239，化工學(xué)校的PM2.5污染指數(shù)為234，西北水源的PM2.5污染指數(shù)為232，世紀公園的PM2.5污染指數(shù)為227，職工醫(yī)院的PM2.5污染指數(shù)為218，人民會堂的PM2.5污染指數(shù)為210，平安電站的PM2.5污染指數(shù)為139（見表1和圖2）。

表1 PM2.5特殊值出現(xiàn)的時間和地點

2 石家莊市PM2.5污染的成因分析

石家莊市PM2.5天氣的形成與氣象條件、地理位置、機動車保有量、工業(yè)結(jié)構(gòu)等有密切的關(guān)系。

圖3 監(jiān)測位點日平均濃度

2.1 氣象條件

影響PM2.5濃度的氣象因素包括風(fēng)速、風(fēng)向、降雨、逆溫層等。風(fēng)速是一個較復(fù)雜的因素，它對大氣污染物起到平流輸送和稀釋擴散的作用，也能成為引起地面揚塵的重要因素。風(fēng)速對細顆粒物的擴散分為風(fēng)的整體輸送作用以及風(fēng)對細顆粒物的稀釋作用，因此，PM2.5與風(fēng)速存在一定的負相關(guān)性，監(jiān)測日內(nèi)的平均風(fēng)速為2.11 m/s，風(fēng)速較小，水平輸送能力差，擴散能力也差，造成污染物在局地堆積，徐徐吹來的污染物積聚起來而不能很快輸送擴散出去，從而使下風(fēng)方向PM2.5的濃度增高；風(fēng)速是監(jiān)測點PM2.5平均濃度升高的主要因素。另外雨滴能為大氣中的一次氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)化成氣溶膠（占PM2.5成分的50%以上）粒子提供重要的前提條件，9月8日為小雨天氣，雨水將高空大氣中的二次污染物沉降到地面，隨著雨水的蒸發(fā)，顆粒物隨風(fēng)在近地面揚起。所以，大氣中的雨滴就成為了二次污染物在1 000 m以下低空不斷累積的重要媒介。從一些觀測資料分析發(fā)現(xiàn)，小雨天的PM2.5濃度并不會降低。一般情況下，降雨能依靠其濕沉降作用使PM2.5減少，但9 月8號降水持續(xù)時間短、降水量很小，而當(dāng)日風(fēng)速近于靜風(fēng)，水平輸送能力及擴散能力差，所以不利于污染物的稀釋和擴散，潮濕的空氣還會給懸浮的污染物“穿上”一層“水衣”，不利于污染物的沉降，造成了污染物的累積，成為9月8日PM2.5的平均濃度升高的主要因素之一。

2.2 地理條件

西南高教和化工學(xué)校兩點位附近均有大項目施工，在挖土機裝載運輸車輛和運輸車輛在行駛中產(chǎn)生的路面揚塵，此外，裸露松散堆土在風(fēng)吹時也會導(dǎo)致?lián)P塵的產(chǎn)生。對PM2.5監(jiān)測結(jié)果造成一定的影響。高新區(qū)子站處于城市東部區(qū)域。西鄰京珠高速，北臨黃石高速，南三環(huán)和東三環(huán)分別位于監(jiān)測點的南面和東面，公路上的汽車尾氣也會使PM2.5的濃度升高，監(jiān)測期間風(fēng)速較小，導(dǎo)致其污染物不容易擴散。封龍山地處太行山東麓，元氏縣與鹿泉市交界處，一般為東南風(fēng)和東風(fēng)，平均風(fēng)速四級左右（5.5～7.9 m/s），風(fēng)速較大，便于細顆粒物的擴散和轉(zhuǎn)移。且西倚太行山，當(dāng)刮東、南、北、東南、東北風(fēng)時，太行山對所刮起的細顆粒物起不到阻擋作用，而從石家莊2013年風(fēng)向數(shù)據(jù)得知，石家莊市刮南風(fēng)的頻率較高。封龍山東北方向1 km處只有一條青銀高速公路，車流量較少，不易形成污染的積累。

2.3 石家莊機動車保有量

根據(jù)環(huán)保部2012年公布的《中國機動車污染防治年報》，2011年全國汽車（環(huán)保部統(tǒng)計，僅包括客車和貨車）一氧化碳（CO）排放量為2 796.0萬t，碳氫化合物（HC）排放量為339.2萬t，氮氧化物（NOx） 排放量為576.4萬t，顆粒物（PM）排放量為59.0萬t。2012年底，石家莊機動車保有量為184萬輛，比2010年增加了20多萬輛，出行機動車輛隨之增加，行駛車速降低，導(dǎo)致汽車向大氣中排放更多的污染物，對PM2.5的貢獻值很大。其中輕、重柴油車和農(nóng)用車的PM2.5排放濃度最大。尤其市區(qū)內(nèi)遇交通燈時，汽車在空擋怠速、剛啟動加速或頻繁加速減速的狀態(tài)下，排放的污染物使大氣中PM2.5的濃度升高。

2.4 石家莊工業(yè)結(jié)構(gòu)

2010年，石家莊市輕、重工業(yè)比重為48.6∶51.4，其中醫(yī)藥行業(yè)是石家莊的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。制藥企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大氣污染物主要可分為兩大類：一是產(chǎn)生于提取等生產(chǎn)工序中的有機溶媒廢氣如揮發(fā)性有機污染物（VOCs），二是產(chǎn)品的粉碎、干燥、包裝等制劑過程中產(chǎn)生的藥塵。此外，在醫(yī)藥制造過程中還會產(chǎn)生發(fā)酵尾氣、酸堿廢氣以及諸如藥塵類的廢氣。這些大氣污染物的產(chǎn)生，會對PM2.5的形成以及轉(zhuǎn)化產(chǎn)生直接和間接的影響。

石家莊的鋼鐵企業(yè)在重工業(yè)中占有很大的比重，包括石家莊鋼鐵公司在內(nèi)的十幾家較大型鋼鐵企業(yè)的鐵礦開采和燃料燃燒都會產(chǎn)生大量的粉塵，燃料煤中有硫元素和氮元素，經(jīng)過燃燒會產(chǎn)生氮氧化合物和二氧化硫，為二次氣溶膠的轉(zhuǎn)化提供了有利的條件。

3 PM2.5防控的具體措施

通過研究石家莊市PM2.5高濃度的成因，結(jié)合石家莊市污染現(xiàn)狀，為進一步減少石家莊市PM2.5的濃度以及降低PM2.5對人體健康的危害程度，從石家莊環(huán)境和經(jīng)濟現(xiàn)狀出發(fā)，提出以下建議和防控措施：

3.1 減少公路工地建設(shè)揚塵

公路工地建設(shè)應(yīng)加強圍擋，全面覆蓋產(chǎn)生揚塵的物料，對破損道路及時修補，以減輕因路面顛簸造成的物料拋灑和地面揚塵污染；運輸煤焦、砂石、土方、垃圾、渣土等易產(chǎn)生揚塵污染物料的車輛，使用封閉貨箱或者采用其他方式封蓋，避免在運輸過程中因物料遺撒或泄漏而產(chǎn)生揚塵。

3.2 控制機動車尾氣排放量

機動車污染防治堅持控制增量、削減存量、淘汰高污染物排放的機動車，對機動車排放的污染物實施總量控制。實施公交優(yōu)先戰(zhàn)略，鼓勵發(fā)展公共交通，提高燃油品質(zhì)，支持使用清潔能源的機動車。

3.3 加強工業(yè)污染防治

重點加強工業(yè)污染防治，實施污染物排放濃度和主要污染物的總量控制制度，向大氣排放污染物的醫(yī)藥、鋼鐵等企業(yè)安裝凈化裝置或者采取其他防護措施，保證大氣污染防治設(shè)施的正常使用，同時積極開發(fā)可再生、高效、低排放能源。

3.4 加強環(huán)保部門與氣象部門的合作

環(huán)保部門與氣象部門盡快開展基于環(huán)境健康影響與成因控制的PM2.5預(yù)測、預(yù)報、預(yù)警方法的研究和業(yè)務(wù)平臺建設(shè)，為政府實行動態(tài)調(diào)控的環(huán)保措施提供科技支撐[8]。

在城市化進程不斷加快的背景下，局地排放和不利的空氣擴散條件導(dǎo)致石家莊PM2.5的污染日益嚴重，所以，治理PM2.5是一個系統(tǒng)工程，必須動員全社會的力量，統(tǒng)籌規(guī)劃，在充分吸收和利用國外先進理念和技術(shù)的基礎(chǔ)上，努力實現(xiàn)管理體制和機制的創(chuàng)新，走出一條與石家莊市經(jīng)濟社會和環(huán)境現(xiàn)狀條件相適應(yīng)的治理之路。

[1]呂建，李定凱.可吸入顆粒物研究現(xiàn)狀及發(fā)展綜述[J].環(huán)境保護科學(xué)，2005，31（2）：5-8.

[2]朱先磊，張遠航，曾立民，等.北京市大氣細顆粒PM2.5的來源研究[J].環(huán)境科學(xué)研究，2005，18（5）：1-5.

[3]柯馨姝，盛立芳，孔君，等，青島大氣顆粒物數(shù)濃度變化及對能見度的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2014，35（1）：15-21.

[4]王平利，戴春雷，張成江.城市大氣中顆粒物的研究現(xiàn)狀及健康效應(yīng)[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2005，18（1）：83-87.

[5]李偉芳，白志鵬，魏靜東，天津冬季大氣中PM2.5及其主要組分的污染特征[J].中國環(huán)境科學(xué)，2008，28（6）：481-486.

[6]徐祥德，施曉輝，謝立安，等．城市冬、夏季大氣污染氣、粒態(tài)復(fù)合型相關(guān)空間研究[J]．中國科學(xué)：D輯地球科學(xué)，2005，35（增刊）：53-65．

[7]蒲維維，趙秀娟，張小玲.北京地區(qū)夏末秋初氣象要素對PM2.5污染的影響[J].中國氣象局北京城市氣象研究所，2011，22（6）：716-723.

[8]盧照方.灰霾天氣的形成與灰霾監(jiān)測[J].綠色科技，2011（9）：131-132.

（編輯：程 ?。?/p>

Pollution Situation and Control Measures of PM2.5in Shijiazhuang City

Cheng Guoqing,Zhou Baohua,Duan Erhong,Wang Tengfei,Ren Ailing
（School of Environmental Science and Eengineering,Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang Hebei 050000,China）

From the monitoring results of mass concentration in Shijiazhuang city,it was concluded that the average pollution index of PM2.524 h range was 84～242.The pollution index in the Gaoxin District was the highest and the index of Fenglong Mountain District was the lowest among the seven districts,The main influence factors on PM2.5were meteorological factors,geographic factors,motor vehicle quantities factors and industrial structure factors.So put forward the countermeasures from the aspects of dust reduction,vehicle emission control,industrial pollution prevention and control,and the cooperation between environment protection department and meteorological department.

PM2.5；mass concentration；cause；measures；Shijiazhuang

X513

A 文章編號：1008-813X（2014）05-0001-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2014.05.12

2014-05-18

成國慶（1989-），女，吉林松原人，河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)碩士在讀，主要從事大氣污染理論與控制方面的研究。