2014-2017年保定市環(huán)境空氣質(zhì)量及污染物 濃度變化特征分析

韓金保，于 潔

（1.河北大學(xué)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督學(xué)院，河北 保定 071002；2.天津工業(yè)大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院，天津 300387）

近年來，我國空氣質(zhì)量整體惡化趨勢明顯。為改善這種狀況，政府出臺了大氣污染防治行動計劃。大量學(xué)者的研究表明，環(huán)保政策和措施有利于改善環(huán)境空氣質(zhì)量[1-2]。2017年，中央決定設(shè)立河北雄安新區(qū)。該新區(qū)的設(shè)立勢必帶動保定市相關(guān)產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式發(fā)展。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展及環(huán)保措施并行時，其空氣質(zhì)量是否得到改善，需要進(jìn)行深入科學(xué)的分析。

因此，本文以2014-2017年保定市環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了自“大氣十條”政策及地方政府各種環(huán)保措施實施以來的環(huán)境空氣質(zhì)量及主要污染物濃度變化趨勢，以期為保定市空氣質(zhì)量的科學(xué)治理、有效防控提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源

本研究所使用的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于中國空氣質(zhì)量在線監(jiān)測分析平臺。平臺收錄的保定市空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來自6 個國控空氣質(zhì)量自動監(jiān)測點。研究所涉及的污染物包括PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2和O3。

2 結(jié)果與討論

2.1 保定市環(huán)境空氣質(zhì)量分析

以環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）為基礎(chǔ)對保定市環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行分析，如表1所示。結(jié)果顯示，保定市2014-2017年AQI 均值為146.2，空氣質(zhì)量主要以污染為主，輕度污染及以上天數(shù)為936 d，污染率達(dá)64.1%。而污染多以輕度污染為主（416 d，占總污染天數(shù)的44.4%）。中度污染、重度污染及嚴(yán)重污染天數(shù)分別占總污染天數(shù)的24.4%、21.0%和10.1%。優(yōu)良天數(shù)占比僅有35.9%。然而，相比2014年，2017年優(yōu)良天數(shù)從84 d 增加到154 d，上升了83.3%；污染天數(shù)從281 d 減少到211 d，下降了24.9%。其中嚴(yán)重污染天數(shù)和重度污染天數(shù)下降較大，分別下降了55.6%和36.9%。表明近四年來，保定市環(huán)境空氣質(zhì)量有所好轉(zhuǎn)。

2.2 保定市環(huán)境空氣污染物特征

表2為保定市空氣污染物濃度水平統(tǒng)計。對比國家環(huán)境空氣污染物年均濃度二級限值，SO2、CO 和O3均達(dá)標(biāo)，而PM2.5、PM10以及NO2分別超出標(biāo)準(zhǔn)1.92倍、1.42 倍和0.37 倍，四年均不達(dá)標(biāo)。說明保定市環(huán)境空氣以顆粒物和二氧化氮污染為主。PM2.5、PM10、SO2、CO 的年均濃度均逐年降低，說明保定市對燃煤燃料排放的管控措施取得了一定的效果。因為顆粒物、SO2和CO 的主要人為源來自煤炭燃燒[3]。2014年以來，保定市下大力度治理燃煤污染，淘汰了分散燃煤鍋爐，致使煤炭燃燒相關(guān)污染物濃度有所下降。

表1 2014-2017年保定市AQI 等級天數(shù)統(tǒng)計

表2 保定市主要大氣污染物濃度范圍

保定市空氣PM2.5、PM10、SO2、CO 和NO2的濃度季節(jié)變化均呈“U”型特征，即冬季＞秋季＞春季＞夏季（見圖1）。

圖1 保定市2014-2017年環(huán)境空氣污染物濃度季節(jié)變化特征

這種特征屬于冬季煤煙型污染，主要受保定市11月中旬到次年3月中旬集中供暖的影響[4]。保定市空氣中O3的季節(jié)變化與其他污染物相反，是由于O3除了源直接排放外，還在一定氣象條件下由前體物反應(yīng)生成[4]。夏季太陽輻射強(qiáng)烈，光化學(xué)反應(yīng)速率加快，導(dǎo)致反應(yīng)生成物O3的增加；而秋季過后太陽輻射減弱，生成O3的光化學(xué)反應(yīng)速率減緩[5]。此外，夏季植被覆蓋度高，生長旺盛，能產(chǎn)生大量的作為O3前體物的揮發(fā)性有機(jī)物。

2.3 不同空氣污染物濃度相關(guān)性

對污染物日均濃度進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)（見表3），PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2呈兩兩正相關(guān)，且相關(guān)性極顯著（P＜0.01）。這是由于一方面這5種污染物具有相似的來源；另一方面，顆粒物可作為SO2、CO、NO2的載體，形成硫酸鹽、硝酸鹽等二次顆粒物，并且顆粒物上可能攜帶部分金屬元素，其對二次顆粒物生成具有催化作用[6]。

O3與其他污染物均呈負(fù)相關(guān)，且相關(guān)性極顯著 （P＜0.01），但其相關(guān)系數(shù)均不高。顯著負(fù)相關(guān)可能是由于城市近地面環(huán)境空氣O3主要是由其前體物在一定的氣象條件下反應(yīng)生成而非污染源直接排放。另外，白天NOx、CO 等污染物在太陽光照射下不斷被消耗，導(dǎo)致其濃度下降，而O3濃度上升；夜間NOx、CO 等不斷累積并消耗O3，導(dǎo)致O3濃度下降，從而造成了負(fù)相關(guān)。而相關(guān)性水平不高，一方面是由于其他污染物濃度統(tǒng)計的是一整天的日均值，而O3的濃度值是統(tǒng)計的是一天中最大的連續(xù)8 h 濃度均值，所以濃度統(tǒng)計的通常是白天。

表3 2014-2017年保定市環(huán)境空氣污染物日均濃度之間的相關(guān)性分析

3 結(jié)論

近四年保定市空氣質(zhì)量有所下降，但總體仍以污染為主，仍需進(jìn)一步加強(qiáng)大氣污染防控。保定市空氣以顆粒物和二氧化氮污染為主，但顆粒物及SO2、CO的年均濃度均逐年降低，說明保定市近幾年來對化石燃料排放的管控措施取得了一定的效果。保定市空氣PM2.5、PM10、SO2、CO 和NO2濃度的季節(jié)變化趨勢相似，且日均濃度間均呈兩兩極顯著正相關(guān)，說明該五種污染物具有相似的來源。O3的濃度夏季最高，冬季最低，且與其他污染物均呈極顯著負(fù)相關(guān)，但其相關(guān)系數(shù)均不高，說明O3除由污染源直接排放外，主要由其前體物在一定的氣象條件下反應(yīng)生成。