環(huán)境空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鄭州和開(kāi)封空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響

鄭 瑤，邢夢(mèng)林，申 劍，李 明

河南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，河南 鄭州 450004

近年來(lái)，在中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的同時(shí)，大氣污染已經(jīng)從煤煙型污染演變?yōu)槊簾熜秃脱趸蛷?fù)合污染，區(qū)域性灰霾和臭氧污染不僅直接危害人體健康，而且造成大氣能見(jiàn)度下降，看不見(jiàn)藍(lán)天，公眾對(duì)大氣環(huán)境不滿(mǎn)［1-2］。2012年以前，中國(guó)的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)僅包括二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)和可吸入顆粒物(PM10)3項(xiàng)污染物，尚不能完全反映大氣污染的實(shí)際狀況，使空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果與公眾直觀(guān)感受不一致［3-4］。隨著公眾環(huán)境意識(shí)的提高，將細(xì)顆粒物(PM2.5)等二次污染物納入環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的呼聲日益高漲［5］。

2012年中國(guó)發(fā)布《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)(以下稱(chēng)新標(biāo)準(zhǔn))，調(diào)整了環(huán)境空氣功能區(qū)分類(lèi)方案，增加了PM2.5和O38 h平均濃度限值，收緊了PM10等的濃度限值，收嚴(yán)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的有效性規(guī)定，同時(shí)更新了 SO2、NO2、O3與顆粒物等的分析方法標(biāo)準(zhǔn)，增加自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析方法［6-7］。環(huán)境保護(hù)部隨即印發(fā)了《關(guān)于實(shí)施〈環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)〉的通知》，明確國(guó)家將分為4個(gè)階段實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn):京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域以及直轄市和省會(huì)城市2012年實(shí)施;113個(gè)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)城市和國(guó)家環(huán)保模范城市2013年實(shí)施;2015年，所有地級(jí)以上城市實(shí)施;2016年1月1日新標(biāo)準(zhǔn)在全國(guó)實(shí)施。

根據(jù)環(huán)保部《空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)第一階段監(jiān)測(cè)實(shí)施方案》和河南省鄭汴一體化的要求，河南省鄭州、開(kāi)封作為第一批試點(diǎn)城市，于2012年完成了PM2.5建設(shè)，2013年1月1日起正式實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)，并發(fā)布空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)。

以2013年度鄭州、開(kāi)封市的環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，分別采用新標(biāo)準(zhǔn)(AQI)、老標(biāo)準(zhǔn)(API)進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括 SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3。監(jiān)測(cè)儀器型號(hào)見(jiàn)表1。

表1 鄭州、開(kāi)封空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站儀器型號(hào)

1.2 監(jiān)測(cè)時(shí)段與點(diǎn)位

2013年1月1日—12月31日，在鄭州市布設(shè)8個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位(鄭州市監(jiān)測(cè)站、煙廠(chǎng)、醫(yī)學(xué)院、鄭紡機(jī)、銀行學(xué)校、供水公司、經(jīng)開(kāi)區(qū)管委、四十七中)，開(kāi)封市布設(shè)4個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位(河大一附院、婦幼保健院、腫瘤醫(yī)院、世紀(jì)星幼兒園)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

API對(duì)應(yīng)日均值為前一天中午12:00到當(dāng)天中午12:00共24 h平均濃度的算術(shù)平均值。AQI對(duì)應(yīng)日均值為一個(gè)自然日24 h平均濃度的算術(shù)平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 年均濃度及達(dá)標(biāo)情況

根據(jù)老標(biāo)準(zhǔn)，2013年鄭州、開(kāi)封的 SO2和NO2年均濃度均達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，鄭州市的PM10年均濃度超過(guò)二級(jí)濃度限值70%，開(kāi)封市的PM10年均濃度超過(guò)二級(jí)濃度限值36%;根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)，鄭州、開(kāi)封的SO2年均濃度達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，CO年均值與O3日最大小時(shí)濃度的年均值均較低，而鄭州的 NO2、PM10、PM2.5年均濃度分別超過(guò)新標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)濃度污染限值30%、142%、208%，開(kāi)封的PM10、PM2.5年均濃度分別超過(guò)新標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)濃度限值94%、260%，見(jiàn)表2。

表2 2013年鄭州、開(kāi)封主要大氣污染物濃度mg/m3

2.2 達(dá)標(biāo)率變化

2.2.1 單項(xiàng)污染物達(dá)標(biāo)率

2個(gè)城市主要大氣污染物的超標(biāo)率情況見(jiàn)表3。

表3 2013年2市主要大氣污染物的超標(biāo)率 %

由表3可見(jiàn)，2013年鄭州市的SO2和PM10按老標(biāo)準(zhǔn)和新標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)日均濃度超標(biāo)率變化不大，NO2超標(biāo)率新標(biāo)準(zhǔn)比老標(biāo)準(zhǔn)提高了7個(gè)百分點(diǎn)，O3(1h)、CO、PM2.5均出現(xiàn)不同程度的超標(biāo)，其中PM2.5超標(biāo)率最高，達(dá)到58%。開(kāi)封市SO2日均濃度變化不大，PM10超標(biāo)率提高了6個(gè)百分點(diǎn)，NO2超標(biāo)率提高3個(gè)百分點(diǎn)，PM2.5超標(biāo)最嚴(yán)重，超標(biāo)率為63%，O3(1h)超標(biāo)率為8%，CO超標(biāo)率為23%。

2.2.2 AQI與API達(dá)標(biāo)率

2013年按照 API評(píng)價(jià)，鄭州的達(dá)標(biāo)率為51%;按照AQI評(píng)價(jià)，達(dá)標(biāo)率為35%，比API評(píng)價(jià)下降16個(gè)百分點(diǎn)。當(dāng)對(duì)SO2、NO2、PM10老3項(xiàng)采用AQI評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)率時(shí)，其結(jié)果與API評(píng)價(jià)基本一致，同為51%。在老3項(xiàng)的基礎(chǔ)上引入CO后，達(dá)標(biāo)率上升1個(gè)百分點(diǎn)，變化幅度較小。在老3項(xiàng)的基礎(chǔ)上引入O3后，達(dá)標(biāo)率下降3個(gè)百分點(diǎn)。而在老3項(xiàng)的基礎(chǔ)上引入 PM2.5后，達(dá)標(biāo)率僅為38%，下降13個(gè)百分點(diǎn)。故NO2標(biāo)準(zhǔn)的收嚴(yán)和CO的引入未對(duì)鄭州市空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果造成影響，導(dǎo)致鄭州市達(dá)標(biāo)率下降的主要原因是PM2.5的納入(圖1)。

圖1 2013年鄭州市空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果及變化情況

2013年按照 API評(píng)價(jià)，開(kāi)封的達(dá)標(biāo)率為71%;按照AQI評(píng)價(jià)，達(dá)標(biāo)率為31%，比API評(píng)價(jià)下降40%。對(duì)SO2、NO2、PM10老3項(xiàng)采用 AQI評(píng)價(jià)后，開(kāi)封的達(dá)標(biāo)率下降為63%，受NO2標(biāo)準(zhǔn)收嚴(yán)影響較大。在老3項(xiàng)的基礎(chǔ)上引入CO后，達(dá)標(biāo)率下降19個(gè)百分點(diǎn)。在老3項(xiàng)的基礎(chǔ)上引入O3后，達(dá)標(biāo)率為62%。在老3項(xiàng)基礎(chǔ)上引入PM2.5后，開(kāi)封的達(dá)標(biāo)率顯著下降為34%，下降幅度高達(dá)37個(gè)百分點(diǎn)。故PM2.5的納入是開(kāi)封市達(dá)標(biāo)率下降的主要原因，NO2的收嚴(yán)、CO和O3的納入也是達(dá)標(biāo)率下降的原因(圖2)。

圖2 2013年開(kāi)封市空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果及變化情況

2.3 首要污染物變化

根據(jù)API，PM10是鄭州、開(kāi)封2013年空氣質(zhì)量的首要污染物。根據(jù)AQI對(duì)首要污染物進(jìn)行評(píng)價(jià)，PM2.5成為最重要的首要污染物。鄭州市PM2.5作為首要污染物的比例為78%，其次為PM10和O3(1h)，分別占12%和9%，見(jiàn)圖3;開(kāi)封市PM2.5作為首要污染物的比例為86%，其次為CO和PM10，分別占6%和3%，見(jiàn)圖4。

圖3 2013年鄭州首要污染物構(gòu)成(AQI)

圖4 2013年開(kāi)封首要污染物構(gòu)成(AQI)

2.4 主要污染物的月變化規(guī)律

將2013年鄭州、開(kāi)封重要的首要污染物作為城市的主要污染物，對(duì)其月變化規(guī)律進(jìn)行分析，見(jiàn)圖5。

圖5 2013年鄭州、開(kāi)封主要污染物的月變化規(guī)律

2013年鄭州的主要污染物為 PM2.5、PM10和O3(1h)，由圖5可見(jiàn)，PM10和PM2.5的變化規(guī)律基本一致，1月達(dá)到全年月均濃度的峰值，原因可能與冬季氣溫低、靜風(fēng)頻率高，易形成逆溫天氣，以及采暖期燃煤用量較大有關(guān)，10月顆粒物高值可能與秸稈燃燒有關(guān)，而3—9月的月均濃度變化較為平緩，其中8月的月均值達(dá)到全年月均濃度谷值;而O3(1h)月均濃度在8月達(dá)到全年峰值，可能與此時(shí)段太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈有利于O3生成有關(guān)，1、2、11月濃度較低，1月達(dá)到全年月均濃度谷值。建議有針對(duì)性地采取措施，改善空氣質(zhì)量。

開(kāi)封的主要污染物為PM2.5、PM10和CO，由圖5可見(jiàn)，顆粒物變化規(guī)律與鄭州基本一致，1、10月濃度較高，原因與氣象條件及采暖期有關(guān)，10月達(dá)到全年月均濃度的峰值，可能與秸稈燃燒有關(guān)，2—9月的月均濃度變化較為平緩，其中8月的月均值達(dá)到全年月均濃度谷值;CO冬季污染較嚴(yán)重，月均濃度峰值出現(xiàn)在1月，原因可能是冬季溫度低，輻射減弱，光化學(xué)反應(yīng)減弱，且冬季大氣穩(wěn)定度高，CO擴(kuò)散能力低，從而濃度升高。

3 結(jié)論

1)采用新標(biāo)準(zhǔn)，污染物年均濃度超標(biāo)情況加重。采用老標(biāo)準(zhǔn)，鄭州和開(kāi)封的SO2和NO2年均濃度值達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，PM10年均濃度超標(biāo);采用新標(biāo)準(zhǔn)鄭州、開(kāi)封的PM10和PM2.5均超標(biāo)，鄭州的NO2年均濃度也超過(guò)新標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2)采用新標(biāo)準(zhǔn)，鄭州、開(kāi)封的空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率都出現(xiàn)了不同程度的下降，其中鄭州2013年達(dá)標(biāo)率從51%下降到35%，開(kāi)封從71%下降到31%，分別下降了16、40個(gè)百分點(diǎn)。

3)PM2.5是造成鄭州、開(kāi)封達(dá)標(biāo)率下降的最主要原因。將PM2.5納入評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響顯著大于NO2標(biāo)準(zhǔn)的收嚴(yán)和CO、O3納入評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響。

4)PM2.5取代PM10成為鄭州、開(kāi)封最主要的首要污染物，作為首要污染物的比例超過(guò)70%，其他監(jiān)測(cè)因子成為首要污染物的情況較少出現(xiàn)。

5)鄭州、開(kāi)封的大氣污染具有較明顯的月變化規(guī)律，秋冬季顆粒物均污染嚴(yán)重，峰值出現(xiàn)在1、10月，谷值出現(xiàn)在8月;此外鄭州的O3(1 h)在夏季污染較嚴(yán)重，峰值出現(xiàn)在8月;開(kāi)封CO冬季污染較嚴(yán)重，峰值出現(xiàn)在1月。

［1］孟曉艷，王瑞斌，杜麗，等．我國(guó)空氣污染現(xiàn)狀及對(duì)空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)改進(jìn)的思考［J］．環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2011，1(3):249-253．

［2］劉愛(ài)明，楊柳，吳亞玲，等．城市區(qū)域大氣顆粒物的健康效應(yīng)研究［J］．中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2012，28(5):19-23．

［3］楊東平．中國(guó)環(huán)境發(fā)展報(bào)告［M］．北京:社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社，2012．

［4］萬(wàn)本太．淺談國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)建設(shè)［J］．中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2011，27(6):1-4．

［5］岳玎利，謝敏，周炎，等．環(huán)境空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)珠三角區(qū)域站空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的影響［J］．中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2013，29(5):39-42．

［6］GB 3095—1996 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［7］GB 3095—2012 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)［S］．