淺析大連市空氣質(zhì)量污染日特征及成因

韓立達，王曉雯，紀(jì)德鈺，李 丹，郭 鑫

（大連市環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116023）

淺析大連市空氣質(zhì)量污染日特征及成因

韓立達，王曉雯，紀(jì)德鈺，李 丹，郭 鑫

（大連市環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116023）

2013年大連市區(qū)全年共有污染日75 d，其中86%的首要污染物為PM2.5。在10個國控空氣自動監(jiān)測子站中，2013年1月份出現(xiàn)污染日的樣本數(shù)最多，出現(xiàn)污染日最多的是甘井子子站（三類功能區(qū)）。大連地區(qū)空氣污染日的出現(xiàn)具有明顯的季節(jié)性分布特征，空氣質(zhì)量主要受燃煤、機動車尾氣排放、霧霾及外來沙塵的影響。

空氣質(zhì)量；污染日；污染物；特征；成因

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，以煤炭為主的能源消耗大幅攀升，機動車保有量急劇增加，氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機物（VOCs）排放量顯著增長，臭氧（O3）和細(xì)顆粒物（PM2.5）污染加劇，灰霾現(xiàn)象頻繁發(fā)生[1]。根據(jù)環(huán)保部的要求，自2013年1月1日起，包括大連在內(nèi)的113個環(huán)境保護重點城市和國家環(huán)保模范城市正式實施新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 3095-2012），與新標(biāo)準(zhǔn)同步實施《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（HJ 633—2012）》。同時，大連市空氣質(zhì)量實時發(fā)布系統(tǒng)自2013年1月1日起在大連市環(huán)保局網(wǎng)站上線運行。解析大連市空氣質(zhì)量污染日分布特征及其成因，對于制定大氣污染防治預(yù)警應(yīng)急預(yù)案、構(gòu)建區(qū)域應(yīng)急體系，出現(xiàn)重污染天氣時及時啟動應(yīng)急機制，逐步形成風(fēng)險信息研判和預(yù)警能力具有重要意義。

1 空氣質(zhì)量監(jiān)測及空氣質(zhì)量指數(shù)的確定

1.1 空氣質(zhì)量監(jiān)測點位設(shè)置

大連市現(xiàn)有國控空氣自動監(jiān)測子站10個，分布在中山、西崗、沙河口、甘井子、高新園區(qū)、旅順口區(qū)和金州新區(qū)，依據(jù)GB 3095-2012標(biāo)準(zhǔn)，全部隸屬二類功能區(qū)，采用二級標(biāo)準(zhǔn)評價[2]（見圖1）。

圖1 大連市國控空氣自動監(jiān)測子站點位

1.2 空氣質(zhì)量監(jiān)測

大連市國控空氣監(jiān)測子站由空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)平臺統(tǒng)一控制，24 h連續(xù)監(jiān)測，采樣頻率為6次/min，每分鐘平均值為一次瞬時值，60 min的瞬時值累加所求得平均值稱為一次值。采樣儀器、工作原理及校準(zhǔn)方法見表1：

表1 大連市區(qū)環(huán)境空氣自動監(jiān)測儀器一覽

1.3 空氣質(zhì)量指數(shù)及計算方法

空氣質(zhì)量指數(shù) （Air Quality Index，簡稱AQI） 是定量描述空氣質(zhì)量狀況的無量綱指數(shù)。其計算方法及級別的劃分按照《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》 （HJ 633—2012）執(zhí)行[3]。

2 空氣質(zhì)量污染日時空分布特征

按照空氣質(zhì)量指數(shù)的劃分規(guī)定，空氣質(zhì)量指數(shù)級別三級以上為污染日，即：輕度污染、中度污染、重度污染、嚴(yán)重污染[2]。

2.1 空氣質(zhì)量污染日全年分布特征

2013年大連市區(qū)空氣質(zhì)量優(yōu)的天數(shù)為79 d，良的天數(shù)為211 d，污染日為75 d，其中：輕度污染為50 d，中度污染為15 d，重度污染為10 d。市區(qū)達標(biāo)天數(shù)為290 d，達標(biāo)率為79.5%。從國家公布的2013年全國74個城市空氣質(zhì)量排名來看，大連市屬于中上等水平。

通過對全市10個國控空氣自動監(jiān)測子站污染日中首要污染物的統(tǒng)計結(jié)果表明：PM2.5占86%，二氧化硫占5%，PM10和臭氧均占4%，二氧化氮占1%。

在10個國控空氣自動監(jiān)測子站中，2013年1月份出現(xiàn)污染日的樣本數(shù)最多，出現(xiàn)污染天數(shù)最多的是星海三站子站，有24 d，出現(xiàn)污染天數(shù)最少的子站是七賢嶺子站，有16 d；9月份出現(xiàn)污染日的樣本數(shù)最少，僅有甘井子、星海三站和開發(fā)區(qū)子站出現(xiàn)了污染日，其余子站未出現(xiàn)污染日（見圖2）。

圖2 2013年10個國控子站污染日分布

從區(qū)域分布來看，2013年大連市10個國控空氣質(zhì)量監(jiān)測站中，出現(xiàn)污染日最多的是甘井子子站（三類功能區(qū)），為112 d，出現(xiàn)污染日最少的是雙D港子站（二類功能區(qū)），為57 d（見圖3）。

圖3 2013年污染日區(qū)域分布

2.2 空氣質(zhì)量污染日季節(jié)分布特征

2013年大連地區(qū)空氣污染日的出現(xiàn)具有明顯的季節(jié)性分布特征，冬季各子站出現(xiàn)的污染天數(shù)最多，春季次之，夏季最少（見圖4）。統(tǒng)計顯示，大連地區(qū)冬季空氣質(zhì)量受燃煤采暖影響，而春季受外來沙塵天氣影響。

2.3 空氣質(zhì)量污染日日分布特征

大連市空氣質(zhì)量污染日的日分布受氣象因素的影響較為明顯。2013年1月12日和13日大連市區(qū)連續(xù)2 d出現(xiàn)重度污染。

圖4 空氣質(zhì)量污染日季節(jié)分布

1月12日市區(qū)10個國控點位PM2.5日均值范圍為216～278 μg/m3，點位最大超標(biāo)倍數(shù)為2.7倍；PM10日均值范圍為257～376 μg/m3，點位最大超標(biāo)倍數(shù)為1.5倍。1月13日10個國控點位空氣質(zhì)量屬中度污染至重度污染，PM2.5日均值范圍為131～156 μg/m3，點位最大超標(biāo)倍數(shù)為1.1倍；PM10日均值范圍為154～225 μg/m3，點位最大超標(biāo)倍數(shù)為0.5倍。

據(jù)大連氣象臺分析，本次長時間的空氣污染主要是受華北及山東地區(qū)的霧霾影響。據(jù)13日8:00和14:00（北京時）地面圖顯示，在華北及山東地區(qū)有大范圍的霧霾，而華北及遼寧地區(qū)處于低壓，地面風(fēng)以偏西西南風(fēng)為主，這種風(fēng)向有利于上游灰霾向大連地區(qū)擴散輸送（見圖5、圖6）。

圖5 2013年1月13日8∶00（北京時）氣象地面圖

圖6 2013年1月13日14∶00（北京時）氣象地面圖

3 空氣質(zhì)量污染日成因分析

3.1 燃煤污染源的影響

多項研究表明，城市大氣污染加重，區(qū)域大氣環(huán)境惡化均與能源消耗過分依賴煤炭有關(guān)[4]。近年來，大連市的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，按照大連市目前嚴(yán)重依賴煤炭的能源發(fā)展規(guī)劃，2012年全市煤炭消費總量為2 297萬t，據(jù)測算，如不及時加以有效控制，到2020年和2030年，煤炭消費總量將分別達到4 038萬t和4 228萬t，二氧化硫、氮氧化物等污染物排放量將顯著增加，不僅嚴(yán)重影響大連市的環(huán)境空氣質(zhì)量，同時會引起酸雨、土壤退化、植被破壞等一系列生態(tài)問題。

3.2 機動車尾氣排放的影響

據(jù)統(tǒng)計，2012年大連市機動車保有量為1 161 457輛。其中，載客汽車761 781輛，載貨汽車156 821輛，低速載貨汽車28 243輛和摩托車214 612輛，分別占全市機動車保有量的65.59%、13.5%、2.43%和18.48%。清華大學(xué)采用CMAQ模型計算出機動車尾氣排放對環(huán)境中二氧化氮貢獻率為44.6%。因此有效控制機動車尾氣排放，對遏制空氣質(zhì)量惡化起到促進作用[5]。

3.3 氣象條件影響

氣象條件對空氣質(zhì)量的影響主要來自于大范圍霧霾的影響和外來沙塵的影響[6]。冬季污染日的形成主要受霧霾的影響，如2013年12月大連市有9個空氣質(zhì)量污染日，全部是霧霾造成的（見表2）。

春季污染日的形成主要受外來沙塵的影響。如2013年3月9日，受內(nèi)蒙中西部外來沙塵的影響，自14:00開始，大連市刮起了10級陣風(fēng)，同時帶來了滿天的浮塵。從15:00開始由外來沙塵導(dǎo)致PM10升高的同時，PM2.5監(jiān)測結(jié)果明顯下降，16:00 PM2.5均值已經(jīng)低于日平均標(biāo)準(zhǔn)，17:00 PM2.5均值低于年平均標(biāo)準(zhǔn)，而PM10均值在16:00達到最大，點位最大值為0.865 μg/m3，超出二級標(biāo)準(zhǔn)（日平均）4.8倍，本次沙塵的影響一直持續(xù)到9日的23:00，當(dāng)日市區(qū)空氣質(zhì)量達三級。

4 結(jié)論

2013年大連市區(qū)空氣質(zhì)量優(yōu)的天數(shù)為79 d，良的天數(shù)為211 d，輕度污染為50 d，中度污染為15 d，重度污染為10 d。市區(qū)達標(biāo)天數(shù)為290 d，達標(biāo)率為79.5%。全年共有污染日75 d，市區(qū)空氣中首要污染物以PM2.5為主。在10個國控空氣自動監(jiān)測子站中，出現(xiàn)污染日最多的是甘井子子站（三類功能區(qū)）?？諝馕廴救站哂忻黠@的季節(jié)性分布特征，冬季各子站出現(xiàn)的污染天數(shù)最多，春季次之，夏季最少。空氣污染的主要原因：一是受大范圍霧霾的影響，二是受本地采暖燃煤和汽車尾氣排放的影響，三是受外來沙塵的影響。

A Brief Analysis on Dalian Air Quality Pollution Days'Features and Contributing Factors

Han Lida,Wang Xiaowen,Ji Deyu,Li Dan,Guo Xin
（Dalian Environment Monitoring Center,Dalian Liaoning 116023,China）

There were 75 pollution days in 2013 and 86%of the primary pollutants were PM2.5.The sample numbers of the pollution days during January 2013 were the largest among 10 nationalcontrolled air quality automatic monitoring stations.Ganjingzi substation,which is the Type Three Functional Area appeared the most pollution days.Air pollution days in Dalian presented explicitly seasonal distribution feature.The major factors of Dalian air pollution were coal heating,motor vehicle exhaust,haze and the external sand and dust weather.

air quality；pollution days；pollutants；features；contributing factors

X51

A 文章編號：1008-813X（2014）05-0004-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2014.05.16

2014-07-07

韓立達（1962-），女，遼寧大連人，畢業(yè)于大連理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，高級工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測與研究工作。