貴陽(yáng)市二氧化硫濃度變化分析

葉輝，李存雄，張勇

（1.貴陽(yáng)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550001；2.貴州師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550018；3.貴州省山地環(huán)境信息系統(tǒng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（貴州師范大學(xué)），貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，人和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)刺激了對(duì)資源的需求，同時(shí)也誘發(fā)了對(duì)資源的不合理的開(kāi)發(fā)和利用，從而導(dǎo)致了環(huán)境的破壞.尤其是工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)迅速發(fā)展以及化石燃料的大量使用，將粉塵、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、臭氧等物質(zhì)排入大氣層，使大氣層質(zhì)量嚴(yán)重惡化.近十年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示城市地區(qū)呼吸道疾病和肺癌的發(fā)病率居高不下，使得人們不得不對(duì)城市的大氣環(huán)境質(zhì)量倍加關(guān)注［1].研究表明，大氣污染與心血管疾病的關(guān)系密切，可導(dǎo)致心律失常、心肌缺血、心衰等疾?。?]，尤其是大氣顆粒物可導(dǎo)致心血管疾?。?].隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，貴陽(yáng)市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷加快，人口不斷增長(zhǎng)，能源的利用量不斷增加，貴陽(yáng)市大氣污染依然是人們關(guān)心的主要問(wèn)題.本文中以貴陽(yáng)市大氣中SO2為研究對(duì)象，分析貴陽(yáng)市的SO2濃度變化特征，為貴陽(yáng)市大氣污染的預(yù)防提供依據(jù).

1 研究區(qū)概況

貴陽(yáng)市是貴州的省會(huì)，位于貴州省中部，是全省的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，土地總面積8 034 km2，占全省面積的4.56%.貴陽(yáng)市海拔高度在1 100m左右，地處黔中山原丘陵中部，長(zhǎng)江與珠江分水嶺地帶.總地勢(shì)西南高、東北低.處于費(fèi)德?tīng)柇h(huán)流圈，常年受西風(fēng)帶控制，屬于亞熱帶濕潤(rùn)溫和型氣候.年平均氣溫為15.3℃，年極端最高溫度為35.1℃，年極端最低溫度為-7.3℃，年平均相對(duì)濕度為77%，年平均總降水量為1 129.5mm.貴陽(yáng)夏無(wú)酷暑，夏季平均溫度為23.2℃，最高溫度平均在25～28℃之間，在最熱的七月下旬，平均氣溫也僅為23.7℃［4]，被中國(guó)氣象學(xué)會(huì)授予“中國(guó)避暑之都”稱(chēng)號(hào).

因?yàn)橘F陽(yáng)市分為一市三縣，城區(qū)面積較大，所以分析一個(gè)大氣污染監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能客觀(guān)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)出貴陽(yáng)市的大氣環(huán)境質(zhì)量情況，故選擇了6個(gè)有代表性的點(diǎn)作為大氣采樣點(diǎn).我們主要選定了貴陽(yáng)市的白云區(qū)和觀(guān)山湖區(qū)作為主要的大氣監(jiān)測(cè)點(diǎn).白云區(qū)作為貴陽(yáng)市主要轄區(qū)之一，因其擁有全國(guó)最大的鋁工業(yè)基地，還有很多的工廠(chǎng)企業(yè).2012年，實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值（GDP）102億元，同比增長(zhǎng)18.1%，高于全市增速2.2個(gè)百分點(diǎn)，增速全市第一［5].但是也是大氣污染比較嚴(yán)重的轄區(qū)之一，而與之相鄰的是貴陽(yáng)市新劃分的觀(guān)山湖區(qū)，該區(qū)主要以辦公、居住為主，工業(yè)不發(fā)達(dá)，人口不多.

2 材料與方法

2.1 儀器與試劑采樣器為武漢天虹智能儀表廠(chǎng)TH-150C型智能中流量顆粒物采樣器.測(cè)定儀器為721型分光光度計(jì).利用甲醛緩沖溶液作為吸收劑，按照國(guó)標(biāo)方法HJ482-2009測(cè)定大氣中的二氧化硫.

2.2 樣品的采集于2012年的4月、8月、10月、12月的一天進(jìn)行采樣，每次采樣前天氣為多云或者晴天3 d以上，以10mL的U型棕色吸收管為采樣器，氣體流量為0.5 L/min，采集時(shí)間為2 h，并記錄當(dāng)時(shí)的氣溫和壓力.

2.3 采樣點(diǎn)布設(shè)遵照優(yōu)化布點(diǎn)的原則，采樣點(diǎn)都設(shè)置在居民房的樓頂.一共設(shè)6個(gè)采樣點(diǎn)，其中白云區(qū)4個(gè)，包括DJ廠(chǎng)、YS公園、QY醫(yī)院、BY酒店；觀(guān)山湖新區(qū)2個(gè)，包括CLB路和BSD中學(xué).用GPS定位系統(tǒng)測(cè)得經(jīng)緯度，CLB路（S1），N 26°39.373′，E 106°39.029′；DJ廠(chǎng)（S2），N 26°40.325′，E 106°39.689′；YS公園（S3），N 26°41.190′，E 106°39.069′；BSD中學(xué)（S4），N 26°39.014′，E 106°37.793′；QY醫(yī)院（S5），N 26°40.508′，E 106°37.894′；BY酒店（S6），N 26°41.082′，E 106°37.869′.每條線(xiàn)路均呈南北布設(shè).

2.4 樣品的分析樣品采集完之后，3 d內(nèi)分析完畢.以二氧化硫標(biāo)準(zhǔn)溶液作標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，在波長(zhǎng)為577 nm下，用1 cm比色皿，以蒸餾水凋零，測(cè)定吸光度值.以標(biāo)準(zhǔn)系列管吸光度值對(duì)二氧化硫含量繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，最后測(cè)得樣品的吸光度值，查標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，即得二氧化硫含量.

2.5 數(shù)據(jù)分析用Excel2007對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并使用SPSS18軟件和Origin7.5軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和作圖.

表1 SO 2污染物的濃度限值 mg/m3

3 結(jié)果與分析

3.1 二氧化硫的季節(jié)變化特征由圖1可見(jiàn)SO2濃度的季節(jié)變化極為顯著.只有春季和冬季的濃度值超過(guò)國(guó)家質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（0.071mg/m3），分別為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的1.70和1.42倍.夏季和秋季的濃度均未超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1）.SO2濃度的季節(jié)變化規(guī)律是春季＞冬季＞秋季＞夏季，這與吳楊等［6]研究的結(jié)果有類(lèi)似之處，也有點(diǎn)不同.其中夏秋兩季差距較小，這與貴陽(yáng)市白云區(qū)有許多的工礦企業(yè)有關(guān)系，也與其地理環(huán)境及氣候有關(guān).冬季除工業(yè)污染源外，居民燃煤鍋爐的低煙囪排放是SO2污染的主要原因.在冬季貴陽(yáng)市空氣經(jīng)常出現(xiàn)高頻靜風(fēng)和逆溫層存在時(shí)間長(zhǎng)的氣象因素，加之貴陽(yáng)屬多山地帶，空氣中的二氧化硫容易蓄積，風(fēng)速減小，不利于SO2的擴(kuò)散，造成SO2在低層大氣中大量積累，出現(xiàn)了整體的上升.由于貴陽(yáng)的濕度很大，即使溫度不像北方那么低，但是依然還是很冷的，居民燃煤鍋爐的使用依然較多，這也是初春季節(jié)SO2濃度也比較高的原因，所以整個(gè)冬季和春季污染都比較重.但是隨著溫度的上升，到4 5月以后，受季風(fēng)的影響，溫度升高以后容易形成對(duì)流和降水，并且植被茂盛，有利于SO2的擴(kuò)散和清除，夏季和秋季SO2的濃度明顯降低，污染也就不那么嚴(yán)重.

圖1 SO2四季平均濃度變化

圖2 SO2濃度在采暖期、非采暖期和全年的變化

由圖2可見(jiàn)：采暖期SO2濃度明顯大于非采暖期，采暖期SO2濃度為非采暖期的2.2倍，是全年的1.4倍.說(shuō)明采暖期燃煤使用使SO2濃度上升，也說(shuō)明了貴陽(yáng)市SO2污染受到了燃煤使用的影響［7].

3.2 二氧化硫的空間變化特性如圖3所示是四個(gè)季節(jié)SO2濃度隨采樣點(diǎn)濃度的變化情況.由圖可以看出，SO2的濃度空間變化為兩條逐漸降低的變化曲線(xiàn)：第一條，BY酒店＞QY醫(yī)院＞BSD中學(xué)；第二條，YS公園＞DJ廠(chǎng)＞CLB北路，四個(gè)季節(jié)當(dāng)中，都有大致如上規(guī)律.此種情況也說(shuō)明，貴陽(yáng)市在不同的地點(diǎn)SO2濃度有很大的區(qū)別，區(qū)域分布呈現(xiàn)明顯的特征.在貴陽(yáng)市白云區(qū)SO2的年平均濃度為0.100mg/m3，而在觀(guān)山湖區(qū)SO2的年平均濃度僅為0.043mg/m3（國(guó)家大氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的年平均濃度為0.06mg/m3），白云區(qū)的SO2濃度是觀(guān)山湖區(qū)的2.3倍.這主要是由于白云區(qū)有很多的工礦企業(yè)，而且在白云區(qū)，采樣的地點(diǎn)都在居民區(qū)，房屋相對(duì)是比較密集的.而在觀(guān)山湖區(qū)，污染企業(yè)相對(duì)較少，居民人數(shù)相對(duì)較少，減少了人為對(duì)空氣污染的影響，所以觀(guān)山湖區(qū)的SO2污染要優(yōu)于白云區(qū).

圖3 各季節(jié)二氧化硫濃度隨采樣點(diǎn)變化

由圖4可見(jiàn)，采用SPSS進(jìn)行分析，從歐氏距離=12處可以看出6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)劃分為3大類(lèi)：第一類(lèi)為較嚴(yán)重的BY酒店和YS公園，兩地區(qū)的SO2均值均超過(guò)國(guó)家環(huán)境大氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別達(dá)到0.113mg/m3和0.134mg/m3；第二類(lèi)為SO2污染較輕區(qū)域，包括QY醫(yī)院和DJ廠(chǎng)，分別達(dá)到0.087mg/m3和0.067mg/m3；第三類(lèi)為空氣質(zhì)量較好的區(qū)域，包括CLB路和BSD中學(xué)，SO2均值介于國(guó)家大氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)之間.由此可以得出在相同的緯度上，SO2的濃度呈現(xiàn)明顯的相關(guān)性，再次證明，因大氣擴(kuò)散和風(fēng)向的原因，白云區(qū)工礦企業(yè)的污染影響了觀(guān)山湖區(qū)的二氧化硫濃度.

圖4 二氧化硫濃度空間變化聚類(lèi)分析樹(shù)狀圖

4 結(jié)論

貴陽(yáng)市SO2濃度的季節(jié)變化規(guī)律是春季＞冬季＞秋季＞夏季，夏秋兩季的濃度低于國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，春季和冬季的二氧化硫污染都比較嚴(yán)重，采暖期SO2濃度為非采暖期的2.2倍，說(shuō)明二氧化硫的污染是受到燃煤使用的影響.

SO2濃度的空間變化規(guī)律是白云區(qū)的SO2濃度為觀(guān)山湖區(qū)的2.3倍，二氧化硫濃度隨空間有明顯的規(guī)律性，說(shuō)明觀(guān)山湖區(qū)的二氧化硫濃度是受到了白云區(qū)的工礦企業(yè)一定程度的污染.

［1]魏復(fù)盛，Chapman RS.空氣污染對(duì)呼吸健康影響研究［M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2001.

［2]周穎，徐興祥，閔凌峰.大氣污染對(duì)心血管疾病的影響研究進(jìn)展［J].實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志，2014，30（3）：337-338.

［3]任艷軍，李秀央，金明娟，等.大氣顆粒物污染與心血管疾病死亡的病例交叉研究［J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2007，27（5）:657-

660.

［4]貴陽(yáng)市白云區(qū)人們政府.白云區(qū)2012年GDP增速首次居全市第一［EB/OL].2013-03-01.http://www.gzbaiyun.gov.cn/newsfile/MEQ9X1H7/130301/092630537_9084.html.

［5]貴陽(yáng)市地方志編纂委員會(huì)辦公室.貴陽(yáng)概況［EB/OL].2008-12-11.http://jjzd.gygov.gov.cn/zb/3172222987529093120/20081211/149071.htm l.

［6]吳楊，付國(guó)臣，楊韞.呼和浩特市二氧化硫濃度變化分析［J].北方環(huán)境，2013，29（4）：150-151.

［7]寶玉.簡(jiǎn)析呼和浩特市煤煙型大氣污染變化［J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2005，20:3-4.