保定市區(qū)2013年環(huán)境空氣質(zhì)量狀況及污染原因分析

陳海嬰,佟霽坤,姜 婧

（保定市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，河北 保定 071000）

保定市區(qū)2013年環(huán)境空氣質(zhì)量狀況及污染原因分析

陳海嬰,佟霽坤,姜 婧

（保定市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，河北 保定 071000）

對保定市6個環(huán)境監(jiān)測國控點2013年的SO2、NO2、PM10、PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)，按時間段進(jìn)行了統(tǒng)計分析，結(jié)果表明：4種空氣污染物季節(jié)性污染特征明顯，月均濃度在采暖期比非采暖期有顯著增加；由于受到燃煤及不利氣象條件影響，SO2、NO2月濃度變化曲線呈現(xiàn)冬季高、夏季低的“U”字型分布，采暖期SO2濃度約為非采暖期的3倍。PM10、PM2.5濃度全年波動比較頻繁，較大濃度值出現(xiàn)在冬季采暖期。沙塵、揚塵天氣和秸稈焚燒對春秋季PM10、PM2.5濃度有貢獻(xiàn)。

環(huán)境空氣質(zhì)量；濃度變化；原因分析

1 保定市區(qū)概況

保定市位于太行山北部東麓，冀中平原西部，北緯38°10′-40°00′，東經(jīng)113°40′-116°20′之間，屬暖溫帶半干旱季風(fēng)氣候區(qū)。一年中海陸熱量的差異引起氣流的變化，影響保定地區(qū)的四季氣候。春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季氣候涼爽，冬季寒冷少雪，四季分明。保定市市區(qū)年平均氣溫13.8℃，以六、七月份為最熱，1月份最冷；年平均降水量485.7毫米，主要集中在6、7、8月份，約占全年降水量的54.5～81.5％[3]。

2 市區(qū)環(huán)境質(zhì)量狀況

2.1 監(jiān)測點位設(shè)置

保定市區(qū)自2002年第一個環(huán)境空氣質(zhì)量自動加測點位投入運行以來，至今共建成六個環(huán)境空氣自動監(jiān)測子站。分別為監(jiān)測站、膠片廠、接待中心、地表水廠、華電二校區(qū)和游泳館。監(jiān)測指標(biāo)包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、PM10、PM2.5六項污染因子。

2013年1月1日新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）正式實施后，保定市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測子站的各項數(shù)據(jù)直接上傳至國家環(huán)境監(jiān)測總站、省環(huán)境監(jiān)測中心站和市環(huán)境監(jiān)測站平臺，并在網(wǎng)站上對公眾實時發(fā)布。

2.2 市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量概況

根據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站發(fā)布的2013年1-12月《74個城市空氣質(zhì)量狀況報告》，按照污染程度由重到輕排序，保定市在全國74個地市排名一直居前幾位。城市空氣質(zhì)量狀況總體相對較差。

6.正確處理主體骨干工程與配套工程的關(guān)系。除規(guī)劃好電廠本身的總體布置外，應(yīng)特別重視建廠的外部條件（煤、灰、水、運輸、出線環(huán)保、生活服務(wù)設(shè)施等）的規(guī)劃，使主體骨干工程與配套工程同步進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計。

2013年保定市市區(qū)環(huán)境空氣污染物PM2.5年均濃度為135ug/m3,PM10年均濃度為220ug/m3，二氧化硫年均濃度為69ug/m3，二氧化氮年均濃度為56ug/m3[4]，分別超《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）年均值二級標(biāo)準(zhǔn)2.86倍、2.14倍、0.15倍和0.4倍。

3 空氣質(zhì)量季節(jié)性變化規(guī)律

城市空氣污染變化特征是由污染源排放規(guī)律和氣象變化規(guī)律所決定的。保定市冬季最低氣溫在-10℃以下，在11月15日至次年3月15日期間為采暖期，大量使用燃煤取暖，因此，受不同時段的氣象條件及燃煤使用量影響，采暖期和非采暖期的空氣污染狀況存在較大差異。本文對保定市區(qū)六個環(huán)境空氣自動監(jiān)測子站2013年的SO2、NO2、PM10、PM2.5的監(jiān)測數(shù)據(jù)按時間段進(jìn)行統(tǒng)計分析，對4項污染物在采暖期、非采暖期的季節(jié)性變化規(guī)律進(jìn)行探討。

3.1 各項污染物季變化特征分析

保定市2013年SO2、NO2、PM10、PM2.5季均值變化見圖1。

從圖1可知，保定市空氣質(zhì)量隨季節(jié)變化幅度較大，呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化。SO2、NO2、PM10、PM2.5均為第一季度、第四季度污染較重，第二季度、第三季度污染較輕。SO2、NO2濃度出現(xiàn)這樣的變化主要是因為秋冬兩個季節(jié)降雨量偏少，采暖期燃煤量增大，加重了空氣污染；PM10、PM2.5濃度第一季度、第四季度偏高，主要是因為春季風(fēng)沙揚塵天氣較多、市區(qū)周邊焚燒秸稈以及冬季燃煤影響。

圖1 保定市2013年SO2、NO2、PM10、PM2.5季均值變化

我市冬季取暖以燃煤為主，使用量大，產(chǎn)生大量的SO2、NO2、PM10、PM2.5等污染物。由于市區(qū)集中供熱率僅為30％（遠(yuǎn)低于石家莊、唐山、邢臺80％以上的水平，也低于全省50％的平均水平）只能依靠大量分散燃煤鍋爐采暖，分散燃煤鍋爐污染治理水平低，污染物排放量大，成為我市冬季空氣污染的最主要因素。

全市第三季度空氣質(zhì)量相對較好，各項污染物均為最低值，主要是夏季大氣對流發(fā)展強烈，易于污染物的擴散，且夏季多降雨過程，對污染物起到?jīng)_刷作用，而且夏季燃煤少，污染源少[5]。故幾種污染物濃度均以夏季最低。

3.2 各項污染物月變化特征分析

3.2.1 SO2月變化特征分析

2013年保定市市區(qū)主要污染物SO2的月變化特征，見圖2。

圖2 2013年SO2月均濃度值變化

由圖2可以看出，SO2月濃度變化呈現(xiàn)兩頭高中間低的“U”字型分布[6]，即2013年保定市區(qū)SO2的污染主要集中在冬季采暖期，采暖期月均濃度最高值出現(xiàn)在1月份，月均濃度最低值在3月份。采暖期SO2最大日均值達(dá)到412 ug/m3，超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）日均值二級標(biāo)準(zhǔn)1.75倍。在非采暖期，SO2濃度相對較低。根據(jù)SO2監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)：采暖期（1、2、3、11、12月）SO2濃度大約為非采暖期的3倍。

造成這種現(xiàn)象的原因是我們屬北方內(nèi)陸城市，冬季采暖期受燃煤影響污染嚴(yán)重，高峰值特別明顯，在非采暖期,由于當(dāng)前市區(qū)居民普遍使用天然氣、電等清潔能源，污染??；其次，秋冬季氣候干燥少雨，逆溫天氣出現(xiàn)頻繁，保定市秋冬季夜間到早晨出現(xiàn)逆溫的頻率高達(dá)70％以上，冬季1月可達(dá)80％以上。逆溫就像蓋子一樣罩在城市的上空，阻擋了污染物的垂直擴散，使其沉積在近地面層，導(dǎo)致污染物濃度增高[7]。

3.2.2 NO2月變化特征分析

2013年保定市市區(qū)主要污染物NO2的月變化特征，見圖3。

圖3 2013年NO2月均濃度值變化

由圖3可以看出，NO2濃度變化趨勢與SO2濃度的月變化曲線有相似的規(guī)律，亦呈“U”字型，不同的是NO2濃度相對較小，變化趨勢相對較平緩。采暖期月均濃度最高值出現(xiàn)在1月份。NO2最大日均值達(dá)到176 ug/m3，超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）日均值二級標(biāo)準(zhǔn)1.2倍。月均濃度最低值在非采暖期的7月份。

造成這種差異的主要原因是采暖期污染物排放增加。NO2秋季增高，與郊區(qū)大量焚燒秸稈有關(guān)。此外，汽車尾氣的排放是城市空氣中NO2的重要來源。保定市區(qū)建成區(qū)面積較小而機動車保有量大,路窄車多，造成市區(qū)早晚高峰期較為擁堵，致使市區(qū)汽車尾氣污染較為嚴(yán)重。由于機動車輛的增加，機動車排放尾氣中的NO2在總的NO2污染物中所占的比例不斷增大，使NO2濃度季節(jié)變化差異有所減小[8]。

3.2.3 PM10月變化特征分析

2013年保定市市區(qū)主要污染物PM10的月變化特征，見圖4。

圖4 2013年P(guān)M10月均濃度值變化

由圖4可以看出， PM10月濃度變化基本呈“W”型分布，全年波動比較頻繁。2013年采暖期，保定市區(qū)的PM10月均濃度最高值出現(xiàn)在1月份，月均濃度最低值在3月份。采暖期PM10最大日均值達(dá)到695 ug/m3，超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）日均值二級標(biāo)準(zhǔn)3.63倍。根據(jù)PM10監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)：PM10超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重，全年有200多天的PM10日均值超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）日均值二級標(biāo)準(zhǔn)。非采暖期PM10的濃度略低于采暖期PM10的濃度。PM10的來源比較復(fù)雜，地面揚塵、煤炭燃燒、尾氣排放、工業(yè)排放等都可增加空氣中的PM10含量。采暖期PM10主要來自燃煤供熱鍋爐的燃燒，加上逆溫等不利于大氣擴散輸送的氣象條件，導(dǎo)致空氣中PM10

的濃度增加。而非采暖期則由于春秋兩季風(fēng)力較大，刮風(fēng)時容易將裸露的地面塵土和微塵卷起，多揚沙浮塵天氣，使顆粒物質(zhì)量濃度值處于較高的污染水平[5]，從實際情況看，我市建筑施工工地、道路運輸和道路清掃等揚塵管理整體水平較低，城市周邊環(huán)境衛(wèi)生、道路狀況較差，大風(fēng)天氣時，使得道路揚塵等開放源成為PM10的重要來源；此外，機動車輛增加引起的道路顆粒物的增加對PM10的增加也有重要貢獻(xiàn)。

3.2.4 PM2.5月變化特征分析

2013年保定市市區(qū)主要污染物PM2.5的月變化特征，見圖5。

圖5 2013年P(guān)M2.5月均濃度值變化

由圖5可以看出，2013年采暖期，保定市區(qū)的PM2.5月均濃度最高值出現(xiàn)在1月份，月均濃度最低值在3月份。采暖期PM2.5最大日均值達(dá)到693ug/m3，超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）日均值二級標(biāo)準(zhǔn)9.24倍。非采暖期與采暖期月平均的最高值相差2倍左右。

在采暖期，除持續(xù)的機動車作為PM2.5排放源外，燃煤是一個重要的季節(jié)性排放源，導(dǎo)致PM2.5濃度的升高。在非采暖期，一般在每年6月中上旬的冬小麥?zhǔn)斋@期和秋季農(nóng)業(yè)收獲期，農(nóng)民對秸稈進(jìn)行焚燒，增加了PM2.5的濃度；除持續(xù)的機動車排放外，工業(yè)企業(yè)燃料燃燒和生產(chǎn)過程中排放的污染物也對PM2.5濃度有重要貢獻(xiàn)。此外，沙塵、揚塵天氣及直接排放到大氣環(huán)境的餐飲業(yè)油煙也對PM2.5月變化有影響。

4 結(jié)論

保定市市區(qū)SO2、NO2、PM10、PM2.5污染隨季節(jié)變化幅度較大，呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化。均為第一季度、第四季度污染較重，第二季度、第三季度污染較輕。

保定市市區(qū)SO2、NO2、PM10、PM2.5月均濃度在采暖期比非采暖期有顯著增加。

由于受到燃煤及不利氣象條件影響， SO2、NO2月濃度變化曲線呈現(xiàn)冬季高、夏季低的“U”字型分布，采暖期SO2濃度約為非采暖期的3倍。

PM10、PM2.5濃度全年波動比較頻繁，污染物月均濃度變化趨勢明顯，較大濃度值出現(xiàn)在冬季采暖期。沙塵、揚塵天氣和秸稈焚燒對春秋季PM10、PM2.5濃度有貢獻(xiàn)。

[1]趙穎，李婷婷.連云港市空氣質(zhì)量變化趨勢分析[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2014（01）：66-69.

[2]姚從容，陳魁.城市環(huán)境空氣質(zhì)量變化規(guī)律及污染特征分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2007（05）：50-52.

[3]保定市環(huán)境質(zhì)量報告書（2006-2010年度）[M]，保定市環(huán)境保護(hù)局，2011（03）.

[4]保定市環(huán)境質(zhì)量年報（2013年度簡本）[R]，保定市環(huán)境保護(hù)局，2014（02）.

[5]曹宇，姜志立等.榆林市城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量污染特征及原因分析[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2012（03）：9-13.

[6]吉東生，王躍思等.北京大氣中二氧化硫濃度變化特征[J].氣候與環(huán)境研究，2009（01）：5-9.

[7]大氣污染的氣象因素[N].保定日報，2013-12-12（02）.

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項目來源：保定市科學(xué)技術(shù)協(xié)會2014年春季自然科學(xué)課題（課題編號；KX2014C04）。

陳海嬰（1971—），女，高級工程師。