杭州市霾成因和防治對策的驗證性探討

馮自松朱海燕

（1杭州聯(lián)強(qiáng)環(huán)境工程技術(shù)有限公司 浙江杭州 311202 2杭州市農(nóng)業(yè)教育培訓(xùn)中心 浙江杭州 310019）

杭州市霾成因和防治對策的驗證性探討

馮自松1朱海燕2

（1杭州聯(lián)強(qiáng)環(huán)境工程技術(shù)有限公司 浙江杭州 311202 2杭州市農(nóng)業(yè)教育培訓(xùn)中心 浙江杭州 310019）

《杭州市大氣灰霾成因及關(guān)鍵污染因子預(yù)防控制研究》經(jīng)研究認(rèn)為機(jī)動車尾氣是杭州PM2.5的主要來源。這個結(jié)論到底在多大程度上是正確的，尚有待實踐證實。不過，學(xué)術(shù)界和社會輿情對此多有不同意見。為此，本文結(jié)合杭州市實施限牌政策這一契機(jī)對杭州市霾的成因和防治對策進(jìn)行驗證性研究，以期能獲得更加客觀、科學(xué)的結(jié)論，并為制定霧霾天氣專項整治措施提供參考依據(jù)。

霾成因；防治對策；驗證

根據(jù)《杭州市灰霾天氣基本特征及成因分析》[1]，1960-2000年浙江省灰霾天數(shù)年均值為7天，2000-2008年，灰霾天氣發(fā)生頻率迅速增長，灰霾天數(shù)年均值增加到40天。據(jù)公開報道，近幾年的灰霾天氣都達(dá)到100天以上，甚至達(dá)到200天。霾的出現(xiàn)使能見度變差，影響交通運輸，還導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降，誘發(fā)呼吸道疾病[2]。

灰霾天氣下空氣主要污染物PM2.5的來源包括機(jī)動車尾氣、燃煤、揚(yáng)塵和其他，但是在諸多影響因素中孰輕孰重卻一直頗有爭議。杭州市環(huán)境監(jiān)測站等在《杭州市大氣灰霾成因及關(guān)鍵污染因子預(yù)防控制研究》中采用化學(xué)質(zhì)量平衡（CMB）受體模型解析后認(rèn)為機(jī)動車尾氣對杭州PM2.5貢獻(xiàn)最大。這個結(jié)論到底在多大程度上是正確的，尚有待實踐證實。

2014年3月25日19：00杭州市宣布自3月26日開始限牌。按照3月25日發(fā)布的《杭州市人民政府關(guān)于實行小客車總量調(diào)控管理的通告》規(guī)定，自2014年3月26日零時起至2014年4月25日24時止，全市（杭州）暫停辦理小客車的注冊、轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)入本市的變更登記?！逗贾菔行】蛙嚳偭空{(diào)控管理暫行規(guī)定》明確首次競價日：5月26日首次搖號日：5月27日。那么，也就是說，3月26日至5月25日之間增加的車主要是3月25日晚新購買的7萬輛車，相比于截止2014年2月底杭州市主城區(qū)的機(jī)動車保有量約120萬輛來講，新增量所占比例小于5.83%。為此，本文旨在結(jié)合杭州市限牌政策實施這一契機(jī)，對比限牌前后杭州市PM2.5濃度水平的年內(nèi)和年際變化特征，對機(jī)動車尾氣是否構(gòu)成PM2.5的最大污染源進(jìn)行驗證性研究，以期能獲得更加客觀、科學(xué)的結(jié)論，并為限牌政策實效性分析提供參考依據(jù)。

1 研究地點與方案

1.1 選擇對比地點

選取杭州市云棲 (風(fēng)景名勝區(qū)，一類功能區(qū)，經(jīng)度為120° 120′，緯度為30°312′)和朝暉(居民商業(yè)混合區(qū)，二類功能區(qū)，經(jīng)度為120°89′，緯度30°232′)兩個有代表性的點位。

朝暉五區(qū)臨近居民區(qū)和商業(yè)中心，為居住、商業(yè)、交通混合區(qū)代表點；云棲為風(fēng)景區(qū)代表點。這兩個點都是杭州市的環(huán)境空氣國控監(jiān)測點。此采樣點空氣流通自然，且沒有特殊污染物干擾，能很好代表杭州市空氣質(zhì)量水平。朝暉五區(qū)、云棲環(huán)境空氣自動采樣點分別高約20m、5m，進(jìn)行24h連續(xù)自動分析。采樣儀器均經(jīng)過美國環(huán)境保護(hù)署認(rèn)可。每2周作一次標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)，所用標(biāo)準(zhǔn)氣體由國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心生產(chǎn)。

實際上，《杭州市大氣顆粒物消光組分的粒徑分布特征研究》[3]研究杭州市空氣中顆粒物對空氣質(zhì)量的影響時也選擇了朝暉五區(qū)和云棲作為研究點位?！逗贾菔写髿釶M2.5中碳分布特征及來源分析》[4]也選擇了朝暉五區(qū)和云棲作為研究點位。

圖1 采樣點位置示意圖

1.2 選擇比較時段

限牌政策于2014年3月26日凌晨實施，因此限牌前后的年內(nèi)比較時段選作2014年2月26日～5月25日，年際比較時段選作2013年2月26日～5月25日與2014年2月26日～5月25日。

《杭州主城區(qū)懸浮細(xì)顆粒PM2.5濃度變化及其組分分析》[5]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，杭州市PM2.5濃度存在雙峰型日變化，以9：00和18：00為峰值，與城市機(jī)動車早晚高峰相吻合，為此，本課題對朝暉五區(qū)和云棲在比較時段內(nèi)9：00和18：00的PM2.5也進(jìn)行了比較。

1.3 評價標(biāo)準(zhǔn)

評價標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 環(huán)境空氣質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)

1.4 評價方法

本次評價采用《環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范 (試行)》(HJ663-2013)確定的方法對評價區(qū)域內(nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行評價。依據(jù)HJ663-2013，達(dá)標(biāo)率計算方法如下：

上式中：Di—評價項目i的達(dá)標(biāo)率；Ai—評價時段內(nèi)評價項目i的達(dá)標(biāo)天(小時)數(shù)；Bi—評價時段內(nèi)評價項目i的有效監(jiān)測天(小時)數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2013年和2014年2月26日～3月25日、3月26日～2013年4月25日、4月26日～2013年5月25日朝暉和云棲PM2.524小時平均值的達(dá)標(biāo)率統(tǒng)計分別如表2、表3、表4所示。

表2 2月26日～3月25日云棲和朝暉五區(qū)PM2.524小時平均值監(jiān)測值統(tǒng)計表

表3 3月26日～4月25日云棲和朝暉五區(qū)PM2.524小時平均值監(jiān)測值統(tǒng)計表

表4 4月26日～5月25日云棲和朝暉五區(qū)PM2.524小時平均值監(jiān)測值統(tǒng)計表

由表2得，從2013年和2014年2月26日～3月25日朝暉和云棲PM2.524小時平均值的達(dá)標(biāo)率來看，杭州市朝暉五區(qū)和云棲的2014年環(huán)境空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)；由表3 3得，從2013年和2014年3月26日～2013年4月25日朝暉和云棲PM2.524小時平均值的達(dá)標(biāo)率來看，作為對照點的云棲2014年環(huán)境空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)，作為實驗點的朝暉五區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量有所惡化；由表4得，從2013年和2014年4月26日～2013年5月25日朝暉和云棲PM2.524小時平均值的達(dá)標(biāo)率來看，作為對照點的云棲2014年環(huán)境空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)，作為實驗點的朝暉五區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量有所惡化。

2013年和2014年2月26日～3月25日、3月26日～2013年4月25日、4月26日～2013年5月25日朝暉和云棲PM2.524小時平均值的月平均值變化如圖5所示。

圖2 2013.2.26～5.25與2014.2.26～5.25日云棲和朝暉24小時平均值的平均值變化圖

由圖2可知，經(jīng)縱向比較，云棲和朝暉監(jiān)測值2013年的平均值變化趨勢較相似，一致降低；2014年的也較為相似，但先增后減。同時，云棲2013年各時段平均值均高于2014年相應(yīng)時段平均值。朝暉表現(xiàn)出的特征為2月26日～3月25日期間也就是限牌前，2013年該階段平均值均高于2014年平均值；但限牌后，3月26日～4月25日和4月26日～5月25日期間，2013年相應(yīng)階段平均值均低于2014年同階段平均值。

總之，無論是2013年還是2014年，各年內(nèi)實驗點和對照點的變化規(guī)律一致，這說明各年內(nèi)同一季節(jié)中形成PM2.5的污染源、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、雨水和光照等局地氣象因素變化是基本一致的，這與已有報道一致[5]。但與2013年相比，2014年限牌政策出臺后實驗點和對照點的變化規(guī)律都不同。這與諸多文獻(xiàn)報道的，在沒有特別條件下，PM2.5濃度年際變化趨勢應(yīng)基本一致[6,9]不符，由此說明2014年的限牌政策抑或是工業(yè)污染源因素還是影響了PM2.5的變化規(guī)律。

事實上，2014年2月26日～5月25日9：00和18:00兩個時間段的PM2.5濃度變化如圖3和圖4所示。

圖3 2014年2月26日～5月25日朝暉和云棲PM2.59：00濃度變化圖

圖4 2014年2月26日～5月25日朝暉和云棲PM2.518：00濃度變化圖

由圖2-4可得如下結(jié)論。

（1）限牌后一個月（2014年3月26日-4月25日），云棲和朝暉兩個監(jiān)測點位各評價階段（9時、18時、全天），PM2.5呈上升趨勢，且同時段朝暉的增加量均高于云棲的增加量，其中朝暉9:00時的PM2.5增量最大，為15μg/m3，云棲18:00時和24小時平均值增量最小，為7μg/m3，這應(yīng)該主要是因為3月25日晚新購買的7萬輛新車突增排放污染物導(dǎo)致的影響。

這與《杭州市大氣灰霾成因及關(guān)鍵污染因子預(yù)防控制研究》的結(jié)論基本一致，特別是3月26日-4月25日，機(jī)動車輛突然暴增的情況下，PM2.5濃度趨勢與往年相反，剛好上升。這與諸多文獻(xiàn)報道的，在沒有特別條件下，PM2.5濃度年際變化趨勢應(yīng)基本一致[6,9]不符。考慮比較時段內(nèi)杭州市PM2.5濃度影響因素的最大區(qū)別就體現(xiàn)在限牌政策實施上，尤其是限牌政策實施前夜杭州車市大賣。機(jī)動車輛暴增體現(xiàn)在2014年P(guān)M2.5濃度在比較時段內(nèi)的變化趨勢與2013年不一致，2013年降低，而2014年增加。由此不難推斷，相對于工業(yè)污染源而言，機(jī)動車尾氣很可能對杭州市PM2.5濃度水平影響更大。

根據(jù)浙江省環(huán)保廳官網(wǎng)公布的主要工業(yè)污染源污染物排放情況可知，與2月26日-3月25日相比，3月26日-4月25日工業(yè)污染源降低幅度約5.61%，機(jī)動車輛增加幅度最多為5.19%。那么，即使機(jī)動車尾氣貢獻(xiàn)率與工業(yè)污染源一樣，根據(jù)2013年P(guān)M2.5濃度水平變化規(guī)律，2014年3月26日-4月25日的濃度水平也應(yīng)該比2月26日-3月25日低。然而事實并非如此。因此可以推斷，機(jī)動車尾氣對PM2.5濃度水平的貢獻(xiàn)要大于工業(yè)污染源。

（2）限行后第二個月（4月26日-5月25日），云棲和朝暉兩個監(jiān)測點位各評價階段（9時、18時、全天），除朝暉點位18時外，PM2.5整體呈下降趨勢且同時段云棲的減少量均高于朝暉的減少量，其中云棲9:00時減少量最大，為4μg/m3，朝暉18:00時與限牌前保持一致，這說明新購買的7萬輛新車突增排放污染物已不會明顯體現(xiàn)在污染物增加量上。

4月26日-5月25日，經(jīng)過3月26日-4月25日消化暴增新車上路的影響后，PM2.5濃度趨勢受暴增新車影響逐漸減少，變化趨勢與2013年相近。尤其是交通高峰時9：00、18：00的趨勢與24小時平均值的變化趨勢一致，這更是說明機(jī)動車尾氣對24小時平均PM2.5濃度趨勢貢獻(xiàn)較大。

經(jīng)計算，2014年2月26日-5月25日24小時平均PM2.5濃度變化趨勢與能體現(xiàn)機(jī)動車尾氣貢獻(xiàn)水平的9：00 PM2.5濃度變化趨勢相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.998，與能體現(xiàn)機(jī)動車尾氣貢獻(xiàn)水平的18：00的PM2.5濃度變化趨勢相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.995，與機(jī)動車輛增加量變化趨勢相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.995。

與2014年2月26日-3月25日的工業(yè)污染源煙塵排放強(qiáng)度相比，2014年3月26日-4月25日、4月26日-5月25日的工業(yè)污染源煙塵排放強(qiáng)度有所下降，這與PM2.5濃度在2014年3月26日-4月25日有所增加的趨勢不符。實際上，經(jīng)計算，2014年2月26日-5月25日24小時平均PM2.5濃度變化趨勢與煙塵濃度變化趨勢相關(guān)系數(shù)為0.555?？傊?，這表明工業(yè)污染源不對PM2.5濃度貢獻(xiàn)起第一位的主要作用。

綜合前文對比較時段內(nèi)杭州市PM2.5濃度變化趨勢年內(nèi)變化和年際變化比較分析的結(jié)果可知，機(jī)動車尾氣對杭州市PM2.5濃度水平的貢獻(xiàn)大于工業(yè)污染源。

這與文獻(xiàn)報道也是一致的?！逗贾轃o車日大氣細(xì)顆粒物化學(xué)組成形成機(jī)制及光學(xué)特性》[8]在世界無車日期間選擇朝暉五區(qū)對PM2.5化學(xué)組分、光學(xué)參數(shù)及氣態(tài)污染物進(jìn)行同步監(jiān)測研究，結(jié)果表明：杭州市PM2.5主要來自機(jī)動車排放的碳質(zhì)組分的貢獻(xiàn)。

3 總結(jié)與展望

3.1 杭州市機(jī)動車尾氣對24小時平均PM2.5濃度趨勢貢獻(xiàn)較大，《杭州市大氣灰霾成因及關(guān)鍵污染因子預(yù)防控制研究》的研究結(jié)果進(jìn)一步得到了實證性證實。

3.2 既然機(jī)動車尾氣是霾污染物貢獻(xiàn)的主要來源，那么，杭州加強(qiáng)汽車尾氣達(dá)標(biāo)管理、加快淘汰“黃標(biāo)車”、限牌限行的政策也將是很有實效的政策。

實際上，經(jīng)LEAP2011模型預(yù)測[9]，若不采取限牌政策，杭州市機(jī)動車輛的增速仍將維持在13.02%的高位。由2014年2月26日至3月25日PM2.5濃度水平比較結(jié)果可知，經(jīng)采取綜合措施，機(jī)動車尾氣的影響可以得到抵消。但從2014年3月26日至4月25日PM2.5濃度水平比較結(jié)果可知，其它措施抵扣機(jī)動車尾氣貢獻(xiàn)的難度將越來越大。為此，杭州市及時實施限牌現(xiàn)行政策是很有遠(yuǎn)見的。

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馮自松（1984—）男,安徽宿松人，碩士,工程師，主要從事環(huán)境工程方面研究。