天津濱海新區(qū)塘沽2013年供暖期前后大氣污染物特征分析

商海榮，徐 潔

(1.天津市濱海新區(qū)塘沽環(huán)境保護監(jiān)測站 天津300450；2.揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院 江蘇揚州225127)

天津濱海新區(qū)塘沽2013年供暖期前后大氣污染物特征分析

商海榮1，徐 潔2

(1.天津市濱海新區(qū)塘沽環(huán)境保護監(jiān)測站 天津300450；2.揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院 江蘇揚州225127)

為了解天津濱海新區(qū)塘沽供暖期前后大氣污染物濃度水平的變化特征，利用2013年10月1日～12月29日NO2、SO2、PM2.5、PM10的連續(xù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，以供暖前10月1日～11月14日及供暖期11月15日～12月29日2個時間段來分析各污染物的變化特征。結(jié)果表明，濱海新區(qū)塘沽供暖期比供暖前PM10、PM2.5、NO2及SO2的日均濃度分別上升了 46.7%、8.9%、60.5%和117.9%；4種大氣污染物的日均濃度最高值均出現(xiàn)在供暖期；供暖期PM10、PM2.5、NO2及 SO2的日均超標(biāo)平均倍數(shù)較供暖前均有所上升；供暖期 PM10、NO2及 SO2的超標(biāo)率均比供暖前上升，而PM2.5的超標(biāo)率則下降。

濱海新區(qū)塘沽 采暖期 大氣污染物 特征分析

0 引 言

天津濱海新區(qū)地處于華北平原北部，天津市中心區(qū)的東面，渤海灣頂端，是全國唯一聚集了港口、國家級開發(fā)區(qū)、保稅區(qū)、海洋高新技術(shù)開發(fā)區(qū)、出口加工區(qū)、區(qū)港聯(lián)動運作區(qū)和大型工業(yè)基地的地區(qū)。[1-5]濱海新區(qū)塘沽位于我國京津城市和環(huán)渤海城市帶的交匯點，地處天津濱海新區(qū)的中心地帶，地勢低洼平坦，是天津市平均海拔最低的地方，屬于暖溫帶季風(fēng)型大陸氣候，四季變化明顯。環(huán)渤海地區(qū)大氣污染近年來呈現(xiàn)區(qū)域復(fù)合污染特征，主要體現(xiàn)在 PM2.5污染嚴(yán)重、大氣能見度持續(xù)下降和霧霾天氣頻發(fā)。[6]在華北地區(qū)，由于秋冬季取暖及不利天氣條件和地形的影響，大氣污染更為嚴(yán)重。[7-9]塘沽作為濱海新區(qū)核心區(qū)，冬季供暖用鍋爐主要燃料為煤炭，研究其供暖期前后大氣污染物的濃度變化特征對采取合理措施改善濱海新區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量有著重要意義。

利用 2013 年 10～12 月 NO2、SO2、PM2.5、PM10的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析了濱海新區(qū)塘沽大氣污染物的變化特征，以期為有效控制濱海新區(qū)大氣污染提供科學(xué)參考。

1 觀測點位與方法

地面站點位于天津市濱海新區(qū)塘沽環(huán)境保護監(jiān)測 站 四 樓 樓 頂 ( 經(jīng) 度 117,°,39,′,0.67,″，緯 度39,°,1,′,12.79,″)，海拔 18,m，臺站編號為 15。監(jiān)測點屬于行政、居民、交通混合區(qū)，具備中心城區(qū)代表性。地面站周邊有 3家污染源，分別為：①天津濱海供熱有限公司，方位及距點位直線距離為 27,°和 230,m；②天津長蘆海晶集團熱電分公司，方位及距點位直線距離為157,°和1,730,m；③天津大沽化工股份有限公司，方位及距點位直線距離為 206,°和 2,490,m。監(jiān)測儀器采用美國大西比DASIB公司生產(chǎn)的空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)，儀器型號為DASIB4000。每年4次對儀器進行多點線性檢查，每周對儀器進行單點校準(zhǔn)和零跨檢查，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范對數(shù)據(jù)有效性進行審核檢查，剔除因儀器故障導(dǎo)致的無效數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 4種大氣污染物的日平均濃度逐日的變化情況

我國北方各地區(qū)每天的溫度不同，因此不同城市供暖時間段也存在差異。監(jiān)測選取的供暖期開始時間為2013年11月15日，以供暖前10月1日～11月14日及供暖后11月15日～12月29日2個時間段為例來分析各污染物的變化特征，以下簡稱供暖期前和供暖期，如圖1～3給出了2013年10月1日～12月29日期間大氣污染物的日平均濃度逐日的變化情況，顯示了大氣污染物的逐日變化趨勢。2013年 10月1日～12月29日期間PM10與PM2.5值變化趨勢比較一致，NO2變化趨勢相對較平穩(wěn)，SO2變化幅度較大。進入 11月下旬以后，觀測站污染物濃度都呈現(xiàn)上升趨勢，污染物濃度最高值都出現(xiàn)在供暖期以后，在12月底達(dá)到最高值，與12月份相比其他2個月氣溫達(dá)到最低相對應(yīng)，這與期間氣溫較低燃煤量較大有直接關(guān)系。[10]

2.2 4種大氣污染物的日平均濃度變化范圍

圖1 2013年 10～12月 PM10和 PM2.5濃度的時間變化特征Fig.1 Variation of concentrations of PM10 and PM2.5 with time from October to December in 2013

圖2 2013年10～12月NO2濃度的時間變化特征Fig.2 Variation of NO2concentration with time from October to December in 2013

圖3 2013年10～12月SO2濃度的時間變化特征Fig.3 Variation of SO2concentration with time from October to December in 2013

監(jiān)測期間4種污染物的監(jiān)測數(shù)據(jù)如表1所示，可以看出供暖期前PM10的濃度范圍是39～248,μg/m3，PM2.5的濃度范圍是20～234,μg/m3，NO2的濃度范圍是 10～85,μg/m3，SO2的濃度范圍是 6～111,μg/m3。供暖期 PM10的濃度范圍是 22～470,μg/m3，PM2.5的濃度范圍是 12～375,μg/m3，NO2的濃度范圍是28～133,μg/m3，SO2的濃度范圍是 3～196,μg/m3。從日均濃度上看，供暖前后 PM10的日均濃度分別為135,μg/m3和 198,μg/m3，同比上升了 46.7%；PM2.5分別為 90,μg/m3和 98,μg/m3，同比上升了 8.9%；NO2分別為 43,μg/m3和 69,μg/m3，同比上升了 60.5%；SO2分別為 39,μg/m3和 85,μg/m3，同比上升了 117.9%。供暖期各類污染物日平均濃度相對于供暖前都有所上升，由于 SO2主要來源為工業(yè)生產(chǎn)與燃燒排放，[11,12]冬季供暖燃煤的大量使用，使 SO2濃度顯著增高，是供暖前的2.2倍。[13]

表1 供暖期前后PM10、PM2.5、NO2及SO2監(jiān)測數(shù)據(jù) 單位：μg/m3Tab.1 Monitoring data of PM10，PM2.5，NO2and SO2pre and amid the heating period Unit：μg/m3

2.3 4種大氣污染物日均濃度超標(biāo)情況

用《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095-2012)來衡量 4種污染物的污染水平，日均濃度超標(biāo)天數(shù)、超標(biāo)率和超標(biāo)倍數(shù)如表2所示?？梢钥闯?，供暖前PM10、PM2.5、NO2及 SO2的日均濃度超標(biāo)天數(shù)分別為 17、26、2和 0，超標(biāo)率分別為 37.8%、57.8%、4.4%和 0，顆粒物超標(biāo)情況嚴(yán)重，即使非供暖期超標(biāo)率也達(dá)到30%以上。PM10日均濃度超標(biāo)倍數(shù)在 0.03～0.65之間，平均超標(biāo)倍數(shù)為 0.30；PM2.5日均濃度超標(biāo)倍數(shù)在0.05～2.12之間，平均超標(biāo)倍數(shù)為 0.64，比 PM10要高；NO2日均濃度只有 2天超標(biāo)，超標(biāo)倍數(shù)都是0.06；SO2日均濃度超標(biāo)率為零。供暖期 PM10、PM2.5、NO2及 SO2的日均濃度超標(biāo)天數(shù)分別為 25、17、16和 6，超標(biāo)率分別為 55.6%、37.8%、35.6%和13.3%。PM10日均濃度超標(biāo)倍數(shù)在0.05～2.13之間，平均超標(biāo)倍數(shù)為 0.89；PM2.5日均濃度超標(biāo)倍數(shù)在0.29～4.00之間，平均超標(biāo)倍數(shù)為 1.47，比 PM10要高；NO2日均濃度超標(biāo)倍數(shù)在 0.01～0.66之間，平均超標(biāo)倍數(shù)為 0.21；SO2日均濃度超標(biāo)倍數(shù)在 0.11～0.31之間，平均超標(biāo)倍數(shù)為 0.18。以上結(jié)果表明，供暖期 4種污染物的日均超標(biāo)平均倍數(shù)均顯著高于供暖期前，超標(biāo)率則是 PM10、NO2、SO2明顯上升，PM2.5則明顯下降。

表2 供暖期前后PM10、PM2.5、NO2及SO2超標(biāo)情況Tab.2 List of over standard conditions of PM10，PM2.5，NO2and SO2pre and amid the heating period

2.4 天津地區(qū)2013年10～12月氣團來源的聚類分析

利用 HYSPLIT后向軌跡模式模擬了 2013年10月1日～12月29日期間每天4次該觀測點的氣團運行軌跡。根據(jù)所有軌跡的分布特征及其來源，利用聚類分析方法給出該地區(qū)10～12月大氣氣團的主要來源。從圖4中可以看出，10～12月該地區(qū)的空氣氣團主要來源于北方地區(qū)，北方的氣團來源占到了總氣團軌跡的72%，表明秋冬季該地區(qū)主要受到了北方氣團的影響，在沒有寒潮以及大風(fēng)天氣的情況下，不利于大氣污染的擴散。

3 結(jié) 論

天津濱海新區(qū)塘沽PM10、PM2.5、NO2及SO2的日均濃度最高值均出現(xiàn)在供暖期，供暖期比供暖前PM10、PM2.5、NO2及 SO2的日均濃度分別上升了46.7%、8.9%、60.5%和 117.9%，其中 SO2濃度上升幅度最大。

供暖期 PM10、PM2.5、NO2及 SO2的日均超標(biāo)平均倍數(shù)較供暖前均有大幅度上升，PM10、NO2及 SO2的超標(biāo)率均比供暖前上升，PM2.5的超標(biāo)率則下降，這說明PM2.5除了受燃煤影響外，機動車尾氣、天氣等其他因素影響也較大。

圖4 利用 HYSPLIT后向軌跡模擬天津地區(qū) 2013年10～12月氣團來源的聚類分析Fig.4 Cluster analysis of air mass sources in Tianjin from October to December with the help of HYSPLIT back trajectory simulation

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Feature Analysis of Atmospheric Pollutants pre and amid the Heating Period in Tanggu，Tianjin Binhai New Area in 2013

SHANG Hairong1，XU Jie2
(1.Tanggu Environmental Monitoring Station，Tianjin Binhai New Area，Tianjin 300450，China；2.Department of Chemical Engineering，Yangzhou Polytechnic Institute，Yangzhou 225127，Jiangsu Province，China)

In order to understand the variation characteristics of atmospheric pollutant concentration level in Tanggu，Tianjin Binhai New Area pre and amid the heating period，the continuous on-line monitoring data of NO2，SO2，PM2.5 and PM10 from October 1st to December 29th in 2013 were used to analyze the variation characteristics of various pollutants before the heating period，from October 1st to November 14th，and during the heating period，from November 15th to December 29th.The results showed that，average concentrations of PM10，PM2.5，NO2and SO2during the heating period increased by 46.7%，8.9%，60.5% and 117.9% compared with those before the period in Tanggu；all peak values of daily average concentration of the four air pollutants emerged in the heating period；daily average exceeding rates of PM10，PM2.5，NO2and SO2increased during the period；and over standard rates of PM10，NO2and SO2ascended while the rate of PM2.5 descended.

Tanggu of Tianjin Binhai New Area；heating period；atmospheric pollutants；feature analysis

X513

A

1006-8945(2014)12-0036-04

2014-11-13