城市內部PM2.5濃度的統(tǒng)計分析與來源研究

韋國慶 李彭源

摘 要：當前我國環(huán)境污染嚴重，全國各大城市霧霾問題不容樂觀，有毒有害氣體、懸浮顆粒物污染多種多樣，已經嚴重的影響了人的正常生活和身體健康。該文以重慶地區(qū)為研究對象，著重對城市內部污染顆粒物PM2.5濃度的變化規(guī)律、來源以及污染擴散途徑進行分析，讓霧霾不再迷霧重重，并從技術、國家、社會層面尋求改善城市中心PM2.5污染的有效解決方法。

關鍵詞：城市內部 PM2.5 汽車尾氣 建筑揚塵 污染傳播途徑

中圖分類號：X513 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（b）-0012-02

近年來，我國的經濟發(fā)展迅猛，工業(yè)化進程加快，人們在物質財富逐漸積累的過程中，卻面臨著由于過快發(fā)展而帶來的超出環(huán)境承載力的后果，導致了包括水環(huán)境、大氣環(huán)境、土壤環(huán)境等等在內的自然生態(tài)環(huán)境的各種污染破壞。新聞聯(lián)播曾多次報道長江、黃河沿岸的工廠直接向江中排放污水；燃煤、重工企業(yè)直接將未經處理的廢氣排放到大氣中；含有重金屬的廢渣直接埋藏在地下，污染地下水源。著名媒體人柴靜的“蒼穹之下”更是深刻揭露了我國環(huán)境污染，尤其是大氣污染的現(xiàn)狀。與此同時，越來越多的人也意識到，快速的工業(yè)化進程造成的環(huán)境污染問題亟待解決。PM2.5濃度作為表征空氣環(huán)境質量的一個參數(shù)，也引起了人們的廣泛關注。PM2.5是指空氣動力學當量直徑小于或等于2.5 mm（1 mm等于1 m的百萬分之一）的懸浮顆粒物[1]。它在大氣中滯留時間長，傳輸距離遠，含多種有毒有害物質，嚴重危害人體健康。大量研究證明[2]，PM2.5主要來自工業(yè)廢氣、汽車尾氣、建筑揚塵和工業(yè)揚塵。

1 現(xiàn)狀

PM2.5近幾年肆虐的情況，就是由于快速發(fā)展與環(huán)境保護法律體系不協(xié)調導致的大氣環(huán)境快速惡化。北方地區(qū)植被的大量減少和發(fā)電、供暖燃煤的使用排放的大量廢氣廢渣，全國的重工業(yè)廢氣排放包括機車數(shù)量的猛增，使得全國范圍內的霧霾污染大肆蔓延，全國范圍內山東、河北、四川等地污染嚴重，越來越多的人罹患呼吸道疾病，甚至危及生命[3]，全國大氣環(huán)境迫切需要改善。重慶地區(qū)也在進行各種環(huán)境保護手段，如城市規(guī)劃中把重工企業(yè)逐漸遷離主城區(qū)，同時也在進行環(huán)境方面的治理，而且由于三峽大壩發(fā)電站的建成，重慶不會面對北方因為燃煤發(fā)電帶來的顆粒物污染環(huán)境的問題。

2 PM2.5的分析研究

2.1 PM2.5的數(shù)據(jù)來源

研究對象是重慶地區(qū)。由于重慶地區(qū)也是PM2.5污染較為嚴重的地區(qū)，且其地形特點具有典型性。重慶市是我國最大的一個城市，市中心包括好幾個區(qū)，所以各區(qū)之間的環(huán)境有一定的差異，且重慶地處四川盆地的邊緣，受山谷地形的影響自然風會促進污染的擴散。數(shù)據(jù)來源于重慶市環(huán)保局發(fā)布的實時數(shù)據(jù)，PM2.5的顆粒物濃度的測量方法是國標的重量法[4]，根據(jù)稱量空氣采集器中采樣前后濾膜的質量差和空氣采樣的體積求得濃度。采樣地點分別是重慶市的虎溪、白市驛、高家花園、南坪、解放碑、縉云山、天生。

2.2 PM2.5的數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

圖1是一天內重慶市郊區(qū)的縉云山和市區(qū)的解放碑PM2.5的濃度變化對比圖。可見市區(qū)解放碑的PM2.5的濃度明顯低于郊區(qū)縉云山的濃度，那么影響城市中心的PM2.5濃度的主要因素到底有哪些，污染擴散的途徑又有哪些，如何根據(jù)污染源和污染途徑提出對應有效的改善措施，值得進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2.2.1 時間區(qū)間分析

圖2所示是重慶市的幾個監(jiān)測點一天內的PM2.5的濃度變化，其中解放碑、南坪、白市驛、高加花園屬于市區(qū)，縉云山、南坪、虎溪屬于郊區(qū)?？偟膩砜?，各地區(qū)的PM2.5濃度不是特別高，均未達到重度污染。且各監(jiān)測點在全天內的PM2.5的濃度有著近似的波動趨勢，在19～24時，均有一個PM2.5的濃度峰值區(qū)間?？偟膩碚f，縉云山和南坪的PM2.5的含量較低，規(guī)律性變化不明顯，解放碑、南坪、白市驛、高家花園的變化規(guī)律較明顯突出。

圖中上午10時以后PM2.5濃度有升高趨勢，而此時正是上班高峰期，由于城市內部車輛的增多，尾氣的排放量增加，大量的相關研究證明[2]，汽車尾氣中含有很多的顆粒污染物（包括PM2.5），直接污染城市內部空氣，成為主要的污染源之一。

而在19～24時也就是在晚上至深夜的時間段，PM2.5的濃度達到峰值，持續(xù)時間較長，且這一變化在其他監(jiān)測點還具有普遍性，值得探討。城市內部的重工業(yè)已遷離至郊區(qū)或者州縣，所以工業(yè)污染被排除。PM2.5高峰區(qū)段存在于晚上，而車輛的使用高峰卻在白天的上下班期間，晚上至深夜車輛的使用正在減少，可見汽車尾氣不是主要影響因素，那么PM2.5在夜間悄然升高的原因到底是什么，影響城市中心的PM2.5濃度可能來源除了道路揚塵、汽車尾氣，還有建筑揚塵。重慶市目前正在進行大開發(fā)建設，房地產火爆的同時，建筑施工造成的污染很嚴重，這是由建筑工地的施工特點決定。建筑的土方開挖、泥土運輸、建筑材料砂石水泥是主要的顆粒物污染源，在施工的過程中會擴散到城市空氣中。然而不只是這些，不適當?shù)氖┕す芾硪矔斐深w粒物的大面積擴散。很多施工單位都會選擇在晚上進行建筑垃圾的除雜，考慮到運渣的經濟效益，很多工地工人直接將各種渣狀建筑垃圾從多層、高層建筑的電梯井中傾倒，大量的粉塵污染物擴散到城市上空，工地沒有采取措施控制污染的擴散，導致發(fā)生“煙囪效應”造成大量粉塵擴散污染市區(qū)，形成規(guī)律性的夜晚PM2.5等各種顆粒污染物濃度升高的現(xiàn)象。

2.2.2 地區(qū)對比分析

圖3是白市驛和南坪的PM2.5濃度的對比，從總量上看白市驛的污染物要多于南坪，而在19～24時PM2.5的增加量也要多于南坪，且兩地PM2.5濃度均在此時間段達到峰值。白市驛屬于新城區(qū)規(guī)劃，正在進行大規(guī)模的城市道路和房地產建設。而作為建筑飽和的商業(yè)中心，南坪在建的建筑很少。兩地都在夜間21～24時左右PM2.5濃度達到峰值，可以確定夜間PM2.5濃度的升高因素是建筑揚塵（建筑工程的不合理除渣，建筑垃圾的外運），這也再一次印證了建筑揚塵是對城市中心PM2.5濃度的重要影響因素。

3 污染擴散途徑分析

3.1 污染的隨機擴散

城市中心存在汽車尾氣、建筑揚塵、道路揚塵等污染源，隨著汽車人流的運動、局部的風壓、太陽輻射帶來的氣壓變化而擴散，這種擴散是小范圍的，而且因為城市中心內部高樓林立，其中風的運動傳播影響的面積也比較小，所以會存在不同地區(qū)PM2.5的濃度不同甚至差異很大，這時就要針對性的分析污染來源。

3.2 城市熱島效應

由于城市內部下墊面大部分被混凝土覆蓋，導致城市中心夏季地面蓄熱能力嚴重下降，市中心地面和空氣溫度升高快，與郊區(qū)較大的溫差形成空氣的對流循環(huán)。風循環(huán)帶動著污染物顆粒的擴散，雖然這種風循環(huán)緩慢不易察覺，卻一直在加大污染的擴散。再加上重慶地處四川盆地邊緣，不像平原地區(qū)有規(guī)律性的海陸風，污染物并不能得到有效稀釋轉移，得不到清除的顆粒污染物只會不斷增加，并隨著氣流風壓而擴散，不斷地加重污染。

4 改善措施

4.1 國家舉措

大氣環(huán)境的惡劣已經引起了國家足夠的重視，我國國家環(huán)保局不只是完善了環(huán)境法，規(guī)定了各種污染物排放要求及標準，還在全國設置了很多大氣污染物的監(jiān)測點，把各污染物濃度的實時數(shù)據(jù)向人民公開，隨時隨地了解污染物狀況。但是立法只是一方面，真正地達到保護環(huán)境的效果還要看法律的實施。很多污染問題（不只是PM2.5的污染）其實是地區(qū)環(huán)保局監(jiān)管環(huán)節(jié)的缺失、環(huán)保局官員的無作為造成的。所以環(huán)境污染國家除了立法的完善，還應完善各地區(qū)環(huán)保局職責，對重點工業(yè)城市，大型工廠進行更嚴密的監(jiān)管，嚴禁工廠違法排污。環(huán)境法的落實卻一直存在很多問題，而歐美各國在治理污染方面已經積累了一定的管理經驗，所以借鑒歐美的防控PM2.5的經驗來進行環(huán)境區(qū)域的協(xié)調系統(tǒng)構建[5]，通過不斷地立法來逐步加強各區(qū)域的環(huán)境污染的治理，也是可行的。

4.2 源頭治理

在國家出臺很多限排政策的同時[6]，針對城市內部造成PM2.5濃度升高的主要原因，應該對建筑揚塵和道路揚塵進行控制。

建筑的修建不可避免，但是可以通過加強施工管理，文明施工來進行污染的控制，避免高層傾倒垃圾的現(xiàn)象。此外根據(jù)建筑揚塵的擴散途徑，還可以在建筑工地運用合理的方法沉降灰塵，控制污染擴散的范圍。霧森系統(tǒng)在很早就已經運用于道路降塵，新型的霧森系統(tǒng)可以和建筑結合，通過高空噴灑霧化水顆粒達到即時降塵的效果。

道路揚塵一般使用傳統(tǒng)的灑水車在夏季進行降塵、降溫和清潔路面。由于灑水車的體量小，需要不斷地充水，且無法隨時噴水，降塵降溫的效果有限。新的設備構想是把霧森系統(tǒng)和路邊的電線桿，樹木結合起來，形成新型的道路霧森系統(tǒng)，隨時可控進行噴霧，降塵的同時提高效率，增加經濟效益。

4.3 前景分析

雖然目前很多人在盲目的關注PM2.5，但并未重視到城市內部PM2.5的源頭及污染途徑，建筑行業(yè)粉塵污染的問題一直被規(guī)避開來。但隨著污染的日益加重，建筑行業(yè)本身應該進行施工機制改革，控制污染范圍，盡量減少污染擴散，這才是針對城市內部PM2.5等霧霾污染的有效解決方法。

該文是針對城市內部的建筑揚塵的污染源進行分析研究，相應的措施會對城市內顆粒物污染問題取得比較快捷有效的改善，但是大的整體環(huán)境下，空氣顆粒物污染的改善治理仍然是一個很嚴峻且亟待解決的問題。污染物在工業(yè)廢氣、汽車尾氣和建筑揚塵的主要來源下不斷增加，不斷擴散，所以不只是減排，把污染轉移那么簡單，整個環(huán)境是屬于大家的，要治理就必須要有全局的眼光。要做的是減少污染的排放，更應該是從技術手段和組織管理方面降低大氣中污染物基數(shù)（如吸附顆粒物使其從空氣中脫離出來），不只是延緩惡化，而是要更新空氣。這是一個長久宏大的設想，需要技術的支持，最終目的就是為了那片藍天。

參考文獻

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[2] 王同桂.重慶市大氣PM2.5污染特征及來源解析[D].重慶：重慶大學，2006.

[3] 陳巧婷.淺談PM2.5的危害及防護[J].城市建設理論研究，2012（11）.

[4] GB 3095—2012，環(huán)境空氣質量標準[S].2012.

[5] 劉超，應悅.PM2.5標準和環(huán)境法完善[J].黑龍江省政法管理干部學院學報，2012（6）.

[6] 杜佩軒，馬智民，韓永明，等.城市灰塵污染及治理[J].城市問題，2004（2）：46-49.