河北省2013～2014年環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀對(duì)比分析

陸雅靜，王 輝，倪爽英，趙樹慈，張煥坤 (．河北省環(huán)境科學(xué)研究院，河北石家莊 05007;2．河北正奇環(huán)境科技有限公司，河北石家莊 05007;．河北省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，河北石家莊 05007)

隨著工業(yè)化進(jìn)程和城鎮(zhèn)化建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，各類大氣污染物排放不斷增加，河北省的大氣環(huán)境質(zhì)量正呈現(xiàn)惡化趨勢(shì)，是當(dāng)前我國(guó)空氣污染最嚴(yán)重的地區(qū)［1－5］。根據(jù)2013年全國(guó)74個(gè)重點(diǎn)城市的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，我國(guó)細(xì)顆粒物(PM2．5)年均濃度最高的10個(gè)城市中，河北省占據(jù)7個(gè)，其年均濃度值均高于110 μg/m3，超過環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(35 μg/m3)2倍以上。全省范圍內(nèi)以高濃度PM2．5為特征的復(fù)合型污染日益突出，大氣環(huán)境質(zhì)量改善刻不容緩。筆者依據(jù)2013～2014年河北省11個(gè)設(shè)區(qū)市的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)資料，采用綜合污染指數(shù)、空氣污染指數(shù)(AQI)等評(píng)價(jià)和分析方法，對(duì)河北省近兩年的環(huán)境空氣質(zhì)量變化情況及影響因素進(jìn)行分析與研究，為河北省大氣污染防治工作提供決策依據(jù)。

1 研究方法

1．1 數(shù)據(jù)來源 采用2013～2014年河北省11個(gè)設(shè)區(qū)市環(huán)境空氣質(zhì)量長(zhǎng)期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以 SO2、NO2、PM2．5、PM10、CO、O3濃度等主要項(xiàng)目的均值進(jìn)行年際和年內(nèi)污染分析。所用數(shù)據(jù)來自2013～2014年河北省環(huán)境空氣質(zhì)量公報(bào)、河北省空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)及發(fā)布系統(tǒng)。

1．2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，SO2、NO2、PM2．5、PM10日均限值分別為 150、80、75、150 μg/m3，年均限值分別為 60、40、35、70 μg/m3;CO日均限值為4 mg/m3，O3日最大8 h平均值為160 μg/m3。

1．3 評(píng)價(jià)方法 環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)采用綜合污染指數(shù)法［6］，用空氣綜合污染指數(shù)反映空氣污染的年際變化特征，用污染負(fù)荷系數(shù)表征主要污染物對(duì)環(huán)境空氣整體污染水平的貢獻(xiàn)率。綜合污染指數(shù)計(jì)算公式為

式中，P為空氣質(zhì)量綜合指數(shù);Pi為第i項(xiàng)污染物的分指數(shù);Fi為第i項(xiàng)污染物對(duì)空氣質(zhì)量綜合指數(shù)的貢獻(xiàn)率，即污染負(fù)荷;n為污染物數(shù)目;Ci為第i項(xiàng)污染物濃度的年均值/月均值，mg/m3;Si為第i項(xiàng)空氣污染物的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，mg/m3。

空氣質(zhì)量指數(shù)AQI為定量描述空氣質(zhì)量狀況的無量綱指數(shù)，將常規(guī)監(jiān)測(cè)的幾種空氣污染物的濃度簡(jiǎn)化成為單一的概念性數(shù)值形式，并分級(jí)表征空氣質(zhì)量狀況與空氣污染的程度。采用文獻(xiàn)［7］方法對(duì)AQI進(jìn)行計(jì)算和分級(jí)。

2 結(jié)果與分析

2．1 空氣污染特征

2．1．1 污染物平均濃度。根據(jù)2013～2014年河北省11個(gè)設(shè)區(qū)市 SO2、NO2、PM2．5、PM10、CO 和 O3監(jiān)測(cè)結(jié)果(表 1)，2013年，SO2全省年均濃度為 74 μg/m3，超標(biāo) 0．2 倍，張家口、承德、秦皇島、滄州和廊坊等5市達(dá)標(biāo)，其余6市均超標(biāo);NO2全省年均濃度為 51 μg/m3，超標(biāo) 0．3 倍，張家口、承德和滄州等3市達(dá)標(biāo)，其余8市均超標(biāo);PM2．5全省年均濃度為108 μg/m3，超標(biāo)2．1倍，11個(gè)設(shè)區(qū)市的年均值均超標(biāo);PM10全省年均濃度為190 μg/m3，超標(biāo)1．7倍，11個(gè)設(shè)區(qū)市的年均值均超標(biāo);CO全省平均濃度為1．8 mg/m3，O3全省平均濃度為102 μg/m3。2014 年，SO2全省年均濃度為55 μg/m3，較2013年下降了25．7%，除石家莊、唐山、邢臺(tái)、保定超標(biāo)外，其余7市達(dá)標(biāo);NO2全省年均濃度為48 μg/m3，較2013年下降了5．9%，超標(biāo)0．2倍，仍是張家口、承德和滄州等3市達(dá)標(biāo)，其余8 市均超標(biāo);PM2．5全省年均濃度為95 μg/m3，較2013 年下降12．0%，超標(biāo)1．7倍，11個(gè)設(shè)區(qū)市的年均值均超標(biāo);PM10全省年均濃度為 165 μg/m3，較 2013 年下降 13．2%，超標(biāo)1．5倍，11個(gè)設(shè)區(qū)市的年均值均超標(biāo);CO全省平均濃度為1．5 mg/m3，較2013年下降了16．7%;O3全省平均濃度為88 μg/m3，較2013年下降13．7%。說明河北省大氣污染2014年總體較2013年相比有降低的趨勢(shì)，但仍處在較高的水平。

2．1．2 空氣污染綜合指數(shù)。由表2和3可知，空氣污染綜合指數(shù)較高的主要有河北省中南部區(qū)域的石家莊、邢臺(tái)、邯鄲、保定、衡水等城市，主要是由于燕山與太行山系對(duì)該區(qū)域的主導(dǎo)風(fēng)向產(chǎn)生了屏障作用，使得該區(qū)域全年各季節(jié)都處在風(fēng)速較小的區(qū)域，不利于大氣污染物的擴(kuò)散和稀釋［8］;位于東部沿海的唐山市由于是重工業(yè)城市，鋼鐵、電力及焦化等高污染企業(yè)造成污染物排放量高，其空氣污染綜合指數(shù)也在較高的水平;北部地區(qū)的張家口、承德和秦皇島等市擴(kuò)散條件相對(duì)較好，空氣污染綜合指數(shù)較低。各市均以PM2．5的污染負(fù)荷系數(shù)最高，除污染相對(duì)較輕的張家口、承德和秦皇島外，其他均在30%以上;其次為 PM10，各市 PM2．5、PM10兩項(xiàng)指標(biāo)污染負(fù)荷系數(shù)之和均達(dá)50%～60%以上。影響河北空氣質(zhì)量的污染物依次為 PM2．5、PM10、NO2和 SO2，呈現(xiàn)以塵污染為主的復(fù)合型污染特征。

表1 2013～2014年河北省各項(xiàng)污染物年均濃度

表2 2013年河北省空氣污染綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果

表3 2014年河北省空氣污染綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果

2．1．3 空氣質(zhì)量指數(shù)。以空氣質(zhì)量指數(shù)AQI統(tǒng)計(jì)2013、 2014年河北省11個(gè)設(shè)區(qū)市達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)天數(shù)，以及重度以上污染天數(shù)(表4)。2014年全省空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)比2013年增加23 d，重度污染及以上天數(shù)比2013年減少14 d。與2013年相比，2014年各設(shè)區(qū)市達(dá)標(biāo)天數(shù)均有所增加，重度污染及以上天數(shù)減少。說明與2013年相比，2014年河北省空氣質(zhì)量整體有所好轉(zhuǎn)，但全省平均達(dá)標(biāo)天數(shù)僅占41．6%，污染形勢(shì)仍然嚴(yán)峻。

表4 2013～2014年達(dá)標(biāo)、重度污染天數(shù)及占全年比例

2．1．4 污染物濃度月均值。2013～2014年河北省SO2、NO2、PM2．5、PM10、CO 和 O3月均值變化見圖1。由圖1 可知，除臭氧外，其余5項(xiàng)污染物濃度總體變化趨勢(shì)一致，表現(xiàn)為夏、秋季＜春季＜冬季，主要是由于冬季采暖，燃煤量較其他季節(jié)有較大增加，加之冬季靜風(fēng)和小風(fēng)頻率高、穩(wěn)定性層結(jié)幾率高以及降水少等氣象因素的影響，造成冬季污染明顯重于其他季節(jié)。臭氧濃度表現(xiàn)為冬季低、夏季高，主要是由于臭氧主要是由空氣中的NOx、非甲烷總烴和CO等污染物經(jīng)過一系列光化學(xué)反應(yīng)形成的，當(dāng)太陽光照充分、氣溫較高時(shí)易生成。

2．2 空氣污染變化特征分析

2．2．1 空氣污染綜合指數(shù)變化。2013～2014年河北省各城市空氣污染綜合指數(shù)同比變化情況見圖2。除承德基本保持不變，其他城市空氣污染綜合指數(shù)均同比下降，其中石家莊、邯鄲、邢臺(tái)和唐山等市空氣污染綜合指數(shù)同比下降15%以上。

2．2．2 污染物濃度變化。由圖 3 可知，2014 年，PM2．5、PM10、NO2和 SO2平均濃度分別同比下降11．4%、14．6%、3．7%和22．6%。PM2．5濃度除保定和承德外均同比下降，其中，邢臺(tái)和張家口 PM2．5下降超過15%，其他城市 PM2．5下降10% ～15%;PM10濃度除承德外均同比下降，其中石家莊、邢臺(tái)和張家口PM10下降超過20%，保定、滄州下降小于10%，其他城市PM10下降10% ～20%;NO2濃度除石家莊市同比下降超過20%，邢臺(tái)、邯鄲、張家口等5市有小幅降低，其他秦皇島、廊坊、保定等5市NO2濃度同比增加;SO2濃度除保定、承德、張家口外均同比下降，其中秦皇島、廊坊下降比例小于20%，其他城市下降均超過20%?？傮w來看，各項(xiàng)污染物下降幅度較大的城市主要有石家莊、邢臺(tái)、唐山、張家口等，排放強(qiáng)度下降是主導(dǎo)因素。承德市污染物濃度底數(shù)小，同比變化波動(dòng)不確定度大。

3 環(huán)境空氣質(zhì)量影響因素分析

2013年，國(guó)務(wù)院頒布了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(簡(jiǎn)稱“行動(dòng)計(jì)劃”)，對(duì)河北地區(qū)的空氣質(zhì)量改善目標(biāo)提出了“到2017年P(guān)M2．5年均濃度下降25%”的明確要求。河北省也隨之出臺(tái)相應(yīng)的實(shí)施細(xì)則，即《河北省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案》(簡(jiǎn)稱“省50條”)，并與環(huán)保部簽署了《河北省大氣污染防治工作目標(biāo)責(zé)任書》，各地市也分別與省政府簽署了大氣污染防治目標(biāo)責(zé)任書。之后，又陸續(xù)發(fā)布并實(shí)施了《河北省鋼鐵水泥電力玻璃行業(yè)大氣污染治理攻堅(jiān)行動(dòng)方案》、《河北省治理淘汰黃標(biāo)車工作方案》、《河北省油氣回收治理和提升燃油品質(zhì)工作實(shí)施方案》和《河北省采礦采砂粉塵揚(yáng)塵綜合治理實(shí)施方案》等專項(xiàng)方案，開展能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、污染源綜合整治等多項(xiàng)工作，對(duì)減輕河北省空氣污染、改善環(huán)境空氣質(zhì)量起了重要的作用。

3．1 能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 截至2014年10月底，河北省累計(jì)壓減煉鐵產(chǎn)能1 202萬t、粗鋼產(chǎn)能977萬t、水泥產(chǎn)能2 813萬 t、玻璃2 176．5萬重量箱;實(shí)現(xiàn)燃煤鍋爐淘汰3 532臺(tái)，建成53家潔凈煤生產(chǎn)配送中心，完成集中供熱鍋爐煤氣改造0．389億m2，既有建筑節(jié)能改造400多萬m2，燃煤消費(fèi)量比2013年減少1 875萬t。

3．2 污染源綜合整治 河北省大氣中污染物主要來自燃煤產(chǎn)生的煙氣、工業(yè)廢氣和機(jī)動(dòng)車尾氣，其中工業(yè)污染源排放量最大、種類多、污染危害嚴(yán)重。此外，工地和道路交通揚(yáng)塵污染，煤場(chǎng)、露天礦山、采砂場(chǎng)、水泥攪拌站等揚(yáng)塵污染，以及農(nóng)村日常生活及冬季采暖的原煤散燒等排放的污染物也不容小覷。自“省五十條”實(shí)施以來，截至2014年10月底，完成電力、鋼鐵、水泥、玻璃四大行業(yè)脫硫、脫硝、除塵改造和鋼鐵燒結(jié)機(jī)、火電旁路設(shè)施拆除等502個(gè)重點(diǎn)減排工程，推進(jìn)2 445個(gè)建筑工地標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，淘汰黃標(biāo)車85萬輛，完成儲(chǔ)油庫治理72個(gè)、油罐車治理1 730輛、加油站治理7 158個(gè)。與2013年相比，2014年河北省 PM2．5、PM10和 SO2平均濃度均降低10%以上，說明SO2、煙(粉)塵治理和壓減燃煤等措施取得了一定的成效，NO2平均濃度降低了3．7%，甚至秦皇島、廊坊、承德、保定、滄州等5市NO2濃度同比有所增加。一方面是由于減排力度不足，部分行業(yè)NOx減排缺乏有效的技術(shù)支撐，另一方面可能是由于機(jī)動(dòng)車保有量的快速增加。

3．3 氣象因素 與2013年相比，2014年全省平均溫度同比升高10%，相對(duì)濕度同比降低4%，風(fēng)速同比降低4%，降水量同比降低11%，氣象條件對(duì)PM2．5濃度下降總體有利，特別是2014年冬季(1月、2月、12月)相對(duì)濕度較低，抑制了氣溶膠表面的非均相反應(yīng)，從而大幅減少了二次氣溶膠的生成。

4 結(jié)論

(1)2013 年，河北省 SO2、NO2、PM2．5、PM10濃度年均值均超標(biāo)，2014年各項(xiàng)污染物年均濃度同比均有所降低，但仍處在較高的水平;影響河北空氣質(zhì)量的污染物依次為PM2．5、PM10、NO2和SO2，呈現(xiàn)以塵污染為主的復(fù)合型污染特征;2014年全省平均達(dá)標(biāo)天數(shù)比2013年增加23 d，重度污染及以上天數(shù)減少14 d，但全省平均達(dá)標(biāo)天數(shù)僅占全年的41．6%，污染形勢(shì)仍然嚴(yán)峻。

(2)2013 ～ 2014 年河北省 SO2、NO2、PM2．5、PM10、CO 濃度月均值總體變化趨勢(shì)一致，表現(xiàn)為夏、秋季＜春季＜冬季;O3濃度則表現(xiàn)為冬季低、夏季高。

(3)2014年河北省各城市空氣污染綜合指數(shù)除承德基本保持不變，其他城市空氣污染綜合指數(shù)較2013年均同比下降。PM2．5、PM10、NO2和 SO2濃度下降幅度較大的城市主要有石家莊、邢臺(tái)、唐山、張家口等，排放強(qiáng)度下降是主導(dǎo)因素。承德市污染物濃度底數(shù)小，同比變化波動(dòng)不確定度大。

(4)2013年9月以來，河北省采取的各項(xiàng)能源、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和污染源綜合整治措施對(duì)減輕環(huán)境空氣污染起到重要的作用，2014年氣象條件對(duì)PM2．5濃度下降總體有利。

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