東北遼中南基地城市群PM2.5污染特征研究

王海峰

(太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024)

東北遼中南基地城市群PM2.5污染特征研究

王海峰

(太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024)

基于中國環(huán)境監(jiān)測總站“全國城市空氣質(zhì)量實時發(fā)布平臺”2014年和2015年的PM2.5數(shù)據(jù)，探討分析東北遼中南基地城市群PM2.5污染特征。結(jié)果表明：研究期間鞍山和沈陽兩市的PM2.5污染最為嚴重，2014年和2015年的超標率分別為31.8%、35.6%和26%、34.5%；城市群PM2.5濃度呈現(xiàn)出顯著的冬高夏低、春秋平穩(wěn)的基本特征，冬季均值高達70.4μg/m3，是一級濃度限值的2倍，而夏季均值低為31.6μg/m3；因人類活動對PM2.5的影響，周末濃度高于工作日；2015年較2014年相比，PM2.5在可吸入顆粒物中比重增加，對大氣污染物的貢獻顯著，但從整體來看遼中南基地城市群的空氣質(zhì)量出現(xiàn)了明顯好轉(zhuǎn)。

顆粒物污染；污染特征；相關(guān)性分析

引言

PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物?？蓪粑到y(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成傷害，導(dǎo)致咳嗽、呼吸困難乃至心肺病患者的過早死等[1-2]。

我國東北區(qū)的工業(yè)經(jīng)過幾十年的建設(shè)，已基本形成了一個以鋼鐵、機械、石油化工等重工業(yè)為主的工業(yè)體系，被稱為遼中南工業(yè)基地(含沈陽、撫順、鞍山、本溪、大連、丹東、盤錦、營口)。隨著該區(qū)的快速發(fā)展，大氣污染問題頻發(fā)，嚴重影響了當?shù)鼐用竦纳硇慕】?。為此，本文通過收集中國環(huán)境監(jiān)測總站發(fā)布的數(shù)據(jù)，進行該工業(yè)基地PM2.5的時空變化規(guī)律研究，探討其影響原因，以期為當?shù)丨h(huán)保治理提供相關(guān)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源

本文遼中南工業(yè)基地8個城市2014年和2015年的PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3的數(shù)據(jù)均來自中國環(huán)境監(jiān)測總站“全國城市空氣質(zhì)量實時發(fā)布平臺”。文章中所用PM2.5質(zhì)量濃度限值為一級濃度限值35μg/m3和二級濃度限值75μg/m3(GB3095-2012)。

2 PM2.5 污染特征分析

2.1 PM2.5污染特征

從圖1可以看出，在以二級濃度限值為標準的情況下，2014年有87.5%的城市達標率集中在65%-85%的區(qū)間，且達標率在80%以下的城市有6個，高達75%；2015年有87.5%的城市達標率在75%-90%區(qū)間，而達標率在80%以下的城市有3個，僅占了37.5%。說明2014年-2015年間，城市空氣質(zhì)量出現(xiàn)了明顯好轉(zhuǎn)。研究期間鞍山市和沈陽市的污染最為嚴重，其超標天數(shù)在2014年分別為116天和130天，超標率高達31.8%和35.6%，2015年則降低為95天和124天，超標率為26%和34.5%。沈陽市是我國重工業(yè)城市之一[3]，市內(nèi)重工業(yè)較多，同時近年市內(nèi)加大了城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，汽車數(shù)量也顯著增加，工業(yè)粉塵、建筑揚塵及汽車尾氣等多方面的疊加導(dǎo)致了其顆粒物濃度居高不下。鞍山市是東北地區(qū)最大的鋼鐵工業(yè)城市，素有“鋼都”盛名，鋼鐵冶煉和露天礦石開采等造成的粉塵污染，導(dǎo)致PM2.5濃度值的增加[4]。

圖1 2014年和2015年日均質(zhì)量濃度達標率區(qū)間(%)

2.2 PM2.5季節(jié)變化規(guī)律

本文所指春季為3-5月，夏季為6-8月，秋季為9-11月，冬季為12月至次年的2月。從圖2可以看出遼中南工業(yè)基地城市群中PM2.5的濃度呈現(xiàn)出顯著的冬高夏低、春秋平穩(wěn)的變化規(guī)律。城市群冬季PM2.5均值最高為70.4μg/m3，夏季均值最低為31.6μg/m3。由于夏季降水量較多，會將大顆粒物沖刷至地面[5]，且夏季屬于多風季節(jié)，擴散條件較好，有稀釋作用，因此減少了空氣中PM2.5濃度。而在冬季大氣層結(jié)比較穩(wěn)定，逆溫頻繁，混合層高度較低，大氣垂直擴散不好。且供暖季煤碳的大量使用，導(dǎo)致顆粒物大量排放[6]，所以在冬季PM2.5濃度值較高。由于沈陽市供暖從11月開始，所以秋季有一個月存在燃煤供暖。且在此期間，遼中南地區(qū)存在嚴重的秸稈焚燒問題[7]，這也導(dǎo)致了該地區(qū)的部分城市如沈陽市、鞍山市等出現(xiàn)了秋季PM2.5高于冬季的這一反常現(xiàn)象。

圖2 2014年和2015年四季濃度值分布圖

2015年春夏秋季三個季節(jié)PM2.5濃度值較2014年顯著降低，而冬季PM2.5濃度值卻仍居高不下。主要是由于冬季的PM2.5大部分來自于燃煤供暖[6]，因燃煤供暖這一格局短期內(nèi)尚不可改變，因此期間排放的顆粒物量總體變化較小。而在春夏秋季節(jié)當?shù)卣扇×讼鄳?yīng)的管控措施后[8]，PM2.5污染略有減輕。

2.3 PM2.5工作日和周末變化規(guī)律

一般認為，由于工作日的人為活動和工作強度增加，工作日顆粒物濃度往往高于周末[9]。研究期間遼中南工業(yè)基地PM2.5工作日和周末的濃度變化見圖3。從圖3中可以看出2年間一周PM2.5濃度變化未呈現(xiàn)出“周末效應(yīng)”，甚至還出現(xiàn)了“逆周末效應(yīng)”。周一和周

末的PM2.5濃度值較高，在2015年的變化趨勢圖中此現(xiàn)象更為明顯，周一最高達61.6μg/m3，周末達65.8μg/m3。周末人類的戶外活動諸如購物、出游逐漸增強，導(dǎo)致顆粒物濃度上升，達到一周濃度最高值[10-11]。而周一開始，人類活動和工作強度均加強，導(dǎo)致顆粒物增加，且因PM2.5污染物的擴散沉降需要一定的緩沖時間[12-13]，所以出現(xiàn)短暫性的高濃度現(xiàn)象。

圖3 PM2.5濃度周變化趨勢

2.4 PM2.5和污染因子的相關(guān)性分析

從圖4可以看出，研究期間PM2.5與PM10及NO2、CO和SO2均存在顯著正相關(guān)，與O3存在顯著的負相關(guān)，說明遼中南基地城市群中PM2.5仍是以燃煤和汽車尾氣等產(chǎn)生的復(fù)合型污染為主。其中，PM2.5與SO2、CO、NO2及O3四種污染因子的相關(guān)性2015年均高于2014年，而與PM10的相關(guān)性則出現(xiàn)了降低，說明大氣污染物中二次顆粒物所占比重增加[14]。兩年間PM2.5/PM10值也呈增加趨勢(見表1)，這也證實PM2.5的比重在增加，復(fù)合型污染比例升高。

*在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；**在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)圖4 PM2.5和PM10、SO2、CO、NO2、O3的相關(guān)系數(shù)圖

PM2.5/PM10鞍山本溪沈陽盤錦撫順大連丹東營口2014年比值0.580.590.60.660.600.610.580.562015年比值0.620.590.630.640.680.590.610.62

3 結(jié) 論

對遼中南基地2014年和2015年大氣顆粒物PM2.5的質(zhì)量濃度進行分析，得出如下結(jié)論：(1)研究期間鞍山市和沈陽市的污染最為嚴重，其超標天數(shù)在2014年分別為116天和130天，超標率高達31.8%和35.6%，2015年則降低為95天和124天，超標率為26%和34.5%。(2)遼中南工業(yè)基地城市中PM2.5的整體濃度狀況呈現(xiàn)顯著的冬高夏低、春秋居中的季節(jié)變化特征。在2年間春夏秋三季好轉(zhuǎn)現(xiàn)象較明顯，而冬季濃度值仍居高不下。(3)2年間一周PM2.5濃度變化未呈現(xiàn)出“周末效應(yīng)”，甚至還出現(xiàn)了“逆周末效應(yīng)”。周一和周末PM2.5濃度值較高，同時2015年變化趨勢圖中此現(xiàn)象更為明顯。(4)2015年較2014年相比，PM2.5的比重在增加，細顆粒對大氣污染物的貢獻顯著。

[1]張凡，蘇德奇.PM2.5對人體健康的影響研究進展[J].疾病預(yù)防控制通報，2016，(4)：88-91.

[2]張少紅，于少華.PM2.5的來源、危害及防治措施研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2014，39(7)：92-94.

[3]國務(wù)院關(guān)于沈陽市城市總體規(guī)劃的批復(fù)，2000.

[4]欒孟孝，姬亞芹，王偉，等.鞍山市秋季大氣PM2.5中元素污染特征和來源分析[J].環(huán)境化學(xué)，2016，35(10)：2197-2203.

[5]李芳，張承中.西安市大氣顆粒物PM2.5與降水關(guān)系的探討[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2013，29(6)：22 - 28.

[6]張媛，耿紅，張東鵬，等.生物質(zhì)燃燒和采暖燃煤對太原市大氣PM2.5的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44(5)：109-112.

[7]李鵬輝，王亞京.秋冬季進入秸稈焚燒多發(fā)期“秸稈禁燒”困局如何破?[J].世界環(huán)境，2015，(6)：72-73.

[8]陳罡，張霄，魏忠平，等.沈陽市PM2.5濃度變化規(guī)律及治理措施[J].遼寧林業(yè)科技，2015，(5)：15-18.

[9]李建東，鐵學(xué)煕，曹軍驥.城市地區(qū)PM2.5周末效應(yīng)的初步探究[J].地球環(huán)境學(xué)報，2015，6(4)：224 - 230.

[10]劉新春，陳紅娜，趙克蕾，等.烏魯木齊氣溶膠粒徑分布及細顆粒物(PM2.5)濃度變化分析[C].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2016，25(4)：605- 613.

[11]王琪，鄧啟紅，唐猛，等.長沙市郊區(qū)環(huán)境大氣中顆粒物PM10的質(zhì)量濃度及其變化特性[J].中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2010，41(6)：2419-2423.

[12]王勇，劉嚴萍，李江波，等.水汽和風速對霧霾中PM2.5/PM10變化的影響[J].災(zāi)害學(xué)，2015，30(1)：5-7.

[13]湯羹，馬憲國.上海氣象因素對PM2.5等大氣污染物濃度的影響[J].能源研究與信息，2016，32(2)：71-74.

[14]崔淑華，倪艷姝.城市主要氣體污染物與PM2.5相關(guān)性建模分析[J].森林工程，2016，32(2)：65-68.

《環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展》2016年學(xué)術(shù)影響因子位列全國收錄68種環(huán)境科學(xué)類期刊第九名

據(jù)知網(wǎng)2016年9月發(fā)布的《中國學(xué)術(shù)期刊影響因子年報(自然科學(xué)與工程技術(shù)(2016版)》，我刊期刊綜合影響因子為1.339，位列全國環(huán)境科學(xué)類期刊第9名，復(fù)合影響引子為 1.626，位于全國環(huán)境科學(xué)類期刊第11名。另據(jù)知網(wǎng)發(fā)布的《2015年發(fā)行與傳播統(tǒng)計報告》：我刊機構(gòu)用戶總計近5000個，遍布于11個國家和地區(qū)，如美國國會圖書館、代頓ITS公司、美國海軍軍事學(xué)院、法國國防部、牛津大學(xué)、韓國最高法院、韓國最高檢察院、日本國會圖書館、新加坡國家圖書館、伊士曼化學(xué)公司、陶氏化學(xué)、NSD生物技術(shù)咨詢、南澳大利亞大學(xué)等國外機構(gòu)，我刊已成為國際平臺上展示我國環(huán)保成就和研究成果的重要窗口。

CharacteristicsofMassConcentrationVariationsofPM2.5intheUrbanAgglomerationofLiaoningCentralSouth

WANG Haifeng

(College of Environmental Sciences and Engineering，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China)

Based on the PM2.5data of 2014 and 2015 of China National Environmental Monitoring Station，the National Urban Air Quality Real-time Platform，the PM2.5pollution characteristics of urban agglomeration of Liaoning central south are analyzed.The results showed that PM2.5pollution was the most serious in Anshan and Shenyang city during the study period，and the superstandard rates were 31.8%，35.6% and 26%，34.5% in 2014 and 2015 respectively.The PM2.5of turban agglomeration of seasonal concentration variation exhibited?an essential feature?which was high in?winter and low in summer with steady change in spring and autumn .Winter average of up 70.4μg/m3，is the first concentration limit of 2 times，while the summer average is low 31.6μg/m3.Because of the effect of human activities on PM2.5concentration，the weekend concentration is higher than the working day concentration；2015 compared to 2014，PM2.5in the proportion of respirable particulate matter increased，the contribution of significant air pollutants.But on the whole，the air quality of turban agglomeration of Liaoning central south has improved markedly.

particulate matter pollution；pollution characteristics；correlation analysis

X51

A

1673-288X(2017)05-0147-03

王海峰，學(xué)士，環(huán)境工程專業(yè)

文獻格式：王海峰.東北遼中南基地城市群PM2.5污染特征研究[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(5)：147-149.