烏魯木齊市大氣污染狀況及治理成效研究

許 鵬，謝海燕，孫媛媛

（新疆農(nóng)業(yè)大學草業(yè)與環(huán)境科學學院，新疆 烏魯木齊 830052）

烏魯木齊市大氣污染狀況及治理成效研究

許 鵬，謝海燕，孫媛媛

（新疆農(nóng)業(yè)大學草業(yè)與環(huán)境科學學院，新疆 烏魯木齊 830052）

對烏魯木齊市近10年的空氣質(zhì)量各級別天數(shù)、主要大氣污染物年均濃度進行研究，結(jié)果顯示烏魯木齊大氣環(huán)境質(zhì)量正向良好的趨勢發(fā)展；PM10、NO2年均濃度變化幅度不大，仍高于國家二級標準；SO2年均濃度在2012年首次達到國家二級標準。大氣污染物濃度與氣象因素的相關(guān)分析顯示，烏魯木齊市大氣污染物月均濃度和 AQI與月均氣溫、日照時數(shù)、蒸發(fā)量呈顯著的負相關(guān)關(guān)系，與月均濕度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。通過變異系數(shù)法進一步得出節(jié)能減排和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整是促進烏魯木齊市大氣環(huán)境質(zhì)量改善的主要因素。

空氣質(zhì)量；大氣污染；狀況；治理；成效；研究；烏魯木齊

隨著經(jīng)濟發(fā)展和城市化速度的加快，烏魯木齊市空氣污染物的排放量不斷增加，污染范圍不斷擴大，以顆粒物、二氧化硫、二氧化氮等為主要污染物的大氣污染日趨嚴重。鑒于空氣質(zhì)量惡化對經(jīng)濟建設(shè)、城市化進程及城市居民身體健康造成的不利影響，環(huán)境空氣質(zhì)量受到居民、政府和環(huán)保部門的密切關(guān)注。2009年，烏魯木齊市啟動了新一輪 “藍天工程”，實施了以節(jié)能減排、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、環(huán)境綜合治理等為重點的大氣污染治理項目。本文研究了2003—2012年烏魯木齊市大氣質(zhì)量狀況，并對10年來治理大氣污染的不同環(huán)保措施成效進行了分析。

1 烏魯木齊市環(huán)境空氣質(zhì)量狀況

1.1 空氣質(zhì)量變化

根據(jù)新疆環(huán)境狀況統(tǒng)計公報和烏魯木齊年鑒，烏魯木齊空氣質(zhì)量達到各級別的天數(shù)如表1和圖1所示。

從表1和圖 1可以看出，2006年以來烏魯木齊市空氣質(zhì)量達到二級標準及以上的天數(shù)呈上升趨勢，2012年空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)為 292d，占全年天數(shù)的80%，比“十一五”最好的年份2010年增加近7個百分點。

1.2 大氣污染物濃度變化

大氣污染物 PM10的年均濃度在 114～152μg／m3，2007年后增降幅度不大，但歷年濃度均明顯高于 《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》 （GB3095－2012）中的二級標準 70μg／m3。

2003—2012年，烏魯木齊市大氣污染物 SO2年均濃度變化值為 1～25μg／m3，有增加也有降低。2008年以后，SO2年均濃度呈下降趨勢，2012年SO2年均濃度為 58μg／m3，首次低于 國家二 級標準。

大氣污染物 NO2歷年濃度變化值不大，年均濃度值均高于 《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095－2012）中 的 二 級 標 準 40μg／m3，超 標 率 40% ～70%。

2 成因分析

2.1 地形地貌

烏魯木齊市位于天山北部、準葛爾盆地南緣，周邊多為荒山戈壁，易形成揚塵天氣。東南西三面被平均海拔 680～950m的山脈包圍，坡降落差較大，南高北低、中間低洼，地形條件非常不利于大氣的流通和污染物的擴散。

2.2 氣象因素

烏魯木齊市地處亞歐大陸腹地，屬于典型的溫帶大陸性氣候，降水量較小，蒸發(fā)量較大，冬季靜風頻率高，中性和穩(wěn)定類型天氣居多［1］。

本文利用 SPSS中的相關(guān)分析功能，對烏魯木齊市 2003—2012年主要大氣污染物 SO2、PM10、NO2和空氣污染指數(shù) AQI與各氣象要素之間做了相關(guān)性分析，分析結(jié)果見表2。

分析結(jié)果表明：SO2月均濃度、PM10月均濃度、NO2月均濃度和月均AQI與月平均氣溫呈顯著負相關(guān)，相 關(guān)系 數(shù) 分 別為 －0.97、－0.96、－0.99、－0.96；與月平均濕度呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 0.95、0.95、0.97、0.95；與月平均日照時數(shù)呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 －0.95、－0.98、0.97、－0.98；與月平均蒸發(fā)量呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為－0.93、－0.93、－0.98、－0.93。原因是烏魯木齊市冬季氣溫低、濕度大、蒸發(fā)量小、日照少，大氣層結(jié)通常較穩(wěn)定，形成低空逆溫的概率較大，不利于污染物的擴散，易造成大氣污染。與月平均降水量相關(guān)分析中，只有NO2與其在0.05水平呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為 －0.58；與月平均風速相關(guān)性不明顯。其原因可能是烏魯木齊市一年之中月平均風度變化不明顯。

2.3 人為因素

目前，煤炭是烏魯木齊一次性能源消費的主要成份［2］，經(jīng)濟的高速增長主要建立在石油化工、煤炭、鋼鐵、電力等高能源消耗、高污染排放的工業(yè)基礎(chǔ)上。由表3可以看到，近10年工業(yè)耗煤量呈上升趨勢，工業(yè)SO2和煙塵的排放量較大。冬季分散的居民采用燃煤小鍋爐取暖是 SO2、煙塵等污染物的排放源之一，其排放情況見表4。另外，機動車源污染是烏魯木齊市空氣污染的又一主要因素，由此帶來的機動車尾氣污染正趨于嚴重。據(jù)統(tǒng)計，2010年烏魯木齊市機動車 NOx和煙塵的排放量分別為5.45萬 t和 0.44萬 t，分別占全市 NOx和煙塵總排放量的35%和11%。

3 大氣污染主要治理措施及成效

3.1 加大工業(yè)污染源和生活污染源治理力度

（1）工業(yè)污染源治理

面對資源能源消耗持續(xù)增長、環(huán)境容量相對不足、以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)偏重化結(jié)構(gòu)的趨勢還將維持較長一段時期的客觀事實，烏魯木齊市從加快淘汰落后工業(yè)產(chǎn)能入手，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動節(jié)能減排，嚴格執(zhí)行行業(yè)準入條件，嚴格限制高耗能、高污染行業(yè)發(fā)展，防止落后產(chǎn)能反彈，提高經(jīng)濟增長質(zhì)量和效益。烏魯木齊市還于2004年劃定天山區(qū)、沙依巴克區(qū)、新市區(qū)、水磨溝區(qū)四個行政區(qū)范圍內(nèi)為高污染燃料禁燃區(qū)，面積 130.74km2；將中心城區(qū)內(nèi)化工等重污染工業(yè)企業(yè)全部搬離城區(qū)，嚴格控制燃煤硫份不得高于 0.5%，限令工業(yè)改造脫硫除塵設(shè)施，減少工業(yè)源污染物排放。根據(jù) 2004—2012年烏魯木齊年鑒和2013年烏魯木齊統(tǒng)計年鑒，到2012年，烏魯木齊市工業(yè)產(chǎn)值萬元煤耗3.12t、單位萬元工業(yè)產(chǎn)值 SO2排放量16.0kg、單位萬元工業(yè)產(chǎn)值煙塵排放量 8.1kg，相比2003年分別減少 48%、75%、77%，工業(yè)產(chǎn)值增長質(zhì)量和環(huán)境效益有較大提高。

（2）生活污染源治理

烏魯木齊市供暖期長達180d，分散的燃煤鍋爐是造成烏魯木齊市冬季大氣污染的主要原因之一。自2000年起，烏魯木齊市政府采取了燃煤鍋爐清潔能源改造、燃煤小鍋爐拆并、老舊管網(wǎng)改造、新建大型熱電聯(lián)產(chǎn)熱網(wǎng)等強硬措施。2012年烏魯木齊籌資121億元對中心城區(qū)所有供熱設(shè)施進行煤改氣，同步拆并改造燃煤分散鍋爐 11075臺，新增熱電聯(lián)產(chǎn)面積360萬 m2，大氣污染治理力度空前。

3.2 控制機動車污染源，發(fā)展綠色交通

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車走進了千家萬戶，但在給人們生活帶來方便的同時，其排放的尾氣也加劇了城市大氣環(huán)境污染。經(jīng)相關(guān)調(diào)查，烏魯木齊市大氣環(huán)境污染已經(jīng)由單一的煤煙型污染轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動車尾氣和煤煙型混合型污染［3］。面對已不可忽視的機動車尾氣污染，烏魯木齊市嚴格控制油品質(zhì)量，同時結(jié)合本地蘊含豐富天然氣和液化石油氣這一自然條件，鼓勵燃油車進行天然氣、液化氣改裝。2010年，全市已改裝燃氣汽車4萬多輛，其中全市4201輛公交運營車、7413輛出租車全部使用壓縮天然氣作燃料。到2012年，全市車用天然氣已達6.22億m3，比2003年增加5.73 億m3；車用液化氣自 2005年呈逐年下降趨勢。此外，烏魯木齊市對上路機動車發(fā)貼 “黃綠標”環(huán)保標志，對黃標車限制其行駛路段。

3.3 推進建筑節(jié)能改造

建筑節(jié)能是在建筑中合理使用和有效利用能源，不斷提高能源利用率，減少能源消耗［4］。推行建筑節(jié)能改造，對建筑采暖以煤炭為主的烏魯木齊市來說意義重大，這不僅可以降低供暖耗能，而且還是改善大氣環(huán)境的重要途徑。從 2003年 4月開始，烏魯木齊市新建建筑按 50%節(jié)能標準、2009年按65%節(jié)能標準強制執(zhí)行。據(jù)調(diào)查烏魯木齊未達節(jié)能標準的既有居住建筑超過 4000多萬m2，這些建筑多為 1975—2002年期間建造的非節(jié)能建筑，保溫性能差，能耗高。針對既有建筑改造主要包括對建筑外墻、屋頂?shù)韧鈬o結(jié)構(gòu)和室內(nèi)外供熱系統(tǒng)進行保溫隔熱改造以及進行室溫可控。由表8可知，2005—2012年既有建筑節(jié)能改造面積累計達1050.46萬m2，其能源節(jié)約量、SO2和煙塵的減排量相當可觀。

3.4 植樹造林，增加綠化面積

綠化可以改善人類生活質(zhì)素、保護城市生態(tài)環(huán)境，在城市大氣環(huán)境的生態(tài)平衡中起著“除污吐新”的作用。城市綠化對大氣環(huán)境的保護主要體現(xiàn)在對大氣污染的凈化作用和綠化防污效應兩方面［5］。一方面是吸收CO2放出O2，保持CO2和O2間平衡；另一方面大片的林木綠地，不但可吸收大氣中部分的有害氣體，而且由于綠地與附近地區(qū)空氣的溫差，造成緩慢對流，打破空氣的靜止狀態(tài)，促進了有害氣體的稀釋、擴散，從而降低大氣有害氣體的濃度［6］。烏魯木齊市一直堅持扎實開展城區(qū)綠化工作，加大周邊生態(tài)環(huán)境建設(shè)，提高森林覆蓋率，發(fā)揮城市綠化在改善大氣污染方面的作用。到2012年，烏魯木齊市人均公園綠地面積達9.2m2／人，比2011年增加1.4%，比2003年增長1.14倍；建成區(qū)綠地覆蓋率達到37%，相比2003年增加55.2%。

3.5 大氣治理成效分析

本文就節(jié)能減排、調(diào)整優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、增加城市綠化三個主要方面選取工業(yè)產(chǎn)值萬元耗煤量、拆并改造鍋爐、車用天然氣供應量、既有建筑節(jié)能改造面積、建成區(qū)綠地覆蓋率5個因子，運用變異系數(shù)法［7］具體量化了這5個因子在改善烏魯木齊市大氣環(huán)境質(zhì)量方面的貢獻率。

如表10所示，烏魯木齊市采取能源結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略，大力推廣清潔能源，一方面不斷降低工業(yè)的燃煤消耗量，加大天然氣、電能等清潔能源的比例，使單位工業(yè)產(chǎn)值萬元耗煤量不斷降低，從而減少污染物的排放，改善大氣環(huán)境質(zhì)量初見成效，貢獻率達7%；另一方面推進機動車燃氣改造，降低機動車對汽油、柴油的需耗，使天然氣的需求比例不斷上升，控制機動車尾氣排放對大氣環(huán)境的影響，對大氣環(huán)境質(zhì)量改善的作用也較為突出，其貢獻率為25%。在節(jié)能減排方面，拆并改造分散燃煤鍋爐，增加集中供熱面積，堅定、全力地推行“煤改氣”工程，加強對既有建筑節(jié)能改造的力度，大大減少了燃煤供暖污染物的排放，從根本上遏制了大氣污染，兩者對大氣環(huán)境質(zhì)量改善的貢獻率分別達30%和31%。另外，大力開展的城市綠化工程對烏魯木齊大氣環(huán)境質(zhì)量的改善也起到了一定的積極作用，綠地覆蓋率的增加，對顆粒物、SO2的滯留、吸附能力增強，進而降低了因地表裸露造成大氣二次污染的概率。

4 結(jié)論

2003—2012年烏魯木齊市大氣環(huán)境質(zhì)量向好的方向發(fā)展，SO2年均濃度值在 2012年首次滿足國家二級標準；PM10、NO2年均濃度增降幅度不大，仍高于國家二級標準。

月平均氣溫、月平均濕度、月平均日照時數(shù)、月平均蒸發(fā)量與SO2、PM10、NO2和 AQI的關(guān)系密切，相關(guān)系數(shù)分別為 －0.97、－0.96、－0.99、－0.96；0.95、0.95、0.97、0.95； － 0.95、－0.98、－0.97、0.98；－0.93、－0.93、－0.98、－0.93。

2003—2012年治理大氣污染所采取的降低單位工業(yè)產(chǎn)值耗煤量、推進機動車燃氣改裝等調(diào)整能源結(jié)構(gòu)措施對改善大氣環(huán)境質(zhì)量的貢獻率為32%；拆并改造鍋爐、推進建筑節(jié)能改造等節(jié)能減排措施貢獻率最大，占 61%；增加建成區(qū)綠地覆蓋率對空氣質(zhì)量的改善也起到了促進作用。由此看來，烏魯木齊市改善大氣環(huán)境質(zhì)量的措施初見成效，今后應該繼續(xù)推進大氣污染治理的各項措施。

［1］李瑞，余錦華，李如綺.烏魯木齊市近43年風速氣候特征分析 ［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，（5）：106－109.

［2］王春華，呂愛華.烏魯木齊大氣污染現(xiàn)狀及影響因素分析［J］.新疆農(nóng)業(yè)大學學報，2010，33（4）：349－353.

［3］趙暉，鄒林英.烏魯木齊市汽車尾氣排污現(xiàn)狀及防治對策探討 ［A］.中國 環(huán)境 保護 優(yōu) 秀 論 文集 ［C］.2005：1425 －1428.

［4］羅靜.寒冷地區(qū)既有建筑節(jié)能改造及能耗評估的研究［D］.西安：西安科技大學，2008.

［5］馮 采 芹.城市 環(huán) 境研究 ［M］.北京：中 國 環(huán)境 出版社，1992.

［6］卓秋芬.大氣污染與城市綠化植物 ［J］.環(huán)境科學，2005，（10）：47－48.

［7］門寶輝，梁川.基于變異系數(shù)權(quán)重的水質(zhì)評價屬性識別模型［J］.哈爾濱工業(yè)大學學報，2005，37（10）：1373－1375.

Current Status of Air Pollution and Effectiveness Analysis of Air Pollution Management in Urumqi City

XU Peng，XIE Hai－yan，SUN Yuan－yuan
（Academy of Pratacultural Environmental Science，Xinjiang Agricultural University，Urumqi Xinjiang 830052 China）

The days of different air quality levels and the annual average concentration of the main air pollutants in Urumqi city in recent decade were examined.The results implied that the air quality of Urumqi city was getting better.The annual average concentrations of PM10and NO2have been steady reaching the second grade of the national standard in the last ten years.SO2has achieved the second grade for the first time in 2012.The correlation analysis between atmospheric pollutants concentration and weather factors implied that the monthly average concentration ofatmospheric pollutants and air quality index had a significantly negative correlation with temperature，sunshine time，and evaporation，but a significantly positive correlation with monthly average humidity.According to the variation coefficient method，the major drivers of improving air quality in Urumqi city were implementation of energy conservation and emissions reduction and the adjustment of energy structure.

air quality；air pollution；status；treatment；effectiveness；research；Urumqi city

X51

A

1673－9655（2014）04－0038－07

2014－03－20

土壤學自治區(qū)重點學科資助，新疆草地資源與生態(tài)實驗室資助。

許鵬，男，碩士研究生，主要從事環(huán)境影響評價研究。

謝海燕，女，副教授，碩士研究生導師，主要從事環(huán)境科學研究及教學工作。