晉城市環(huán)境空氣質(zhì)量主要影響因素解析

文_李廣池 晉城市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站

近年來(lái)，晉城市環(huán)境空氣質(zhì)量不斷改善，但是距離環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)仍存在較大差距。

本文利用大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究本地的污染特征，分析主要影響因素，為環(huán)境決策和空氣質(zhì)量改善提供數(shù)據(jù)支撐。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

1.1 研究區(qū)域

晉城市位于山西省東南部，市境總面積9490km2，其中市區(qū)面積149km2。晉城市作為京津冀大氣污染傳輸通道城市之一，全境位于晉城盆地之中，整個(gè)地區(qū)的地勢(shì)呈北高，中、南部低的簸箕狀，周邊地形不利于污染物擴(kuò)散，本地排放的污染物容易在當(dāng)?shù)鼐奂?，造成污染加劇?/p>

1.2 研究方法

采用高密度網(wǎng)格點(diǎn)布設(shè)實(shí)測(cè)的方法，實(shí)現(xiàn)整個(gè)區(qū)域高時(shí)間分辨率、高空間分辨率和多參數(shù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；反應(yīng)整個(gè)城市、背景、邊界、傳輸通道等區(qū)域的空氣質(zhì)量整體狀況和變化趨勢(shì)。在現(xiàn)有空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，以市區(qū)5個(gè)環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)點(diǎn)（不含白馬寺背景點(diǎn)）為中心，對(duì)其周邊500m范圍內(nèi)的東、南、西、北等4個(gè)方向，及1km范圍內(nèi)的東北、東南、西北、西南等4個(gè)方向分別進(jìn)行空氣質(zhì)量監(jiān)控，以及市區(qū)可能傳輸通道上布設(shè)若干網(wǎng)格化微型站，以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位周邊區(qū)域的全覆蓋式網(wǎng)格精準(zhǔn)監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握環(huán)境污染分布狀況，探究空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

本次研究所用數(shù)據(jù)主要有以下3個(gè)來(lái)源：

①晉城市現(xiàn)有的6個(gè)國(guó)控點(diǎn)位，自來(lái)水公司、技術(shù)學(xué)院、市環(huán)保局、白云商貿(mào)、澤州一中、白馬寺（清潔對(duì)照點(diǎn)位），各點(diǎn)位主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為六項(xiàng)污染物（PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3），以及氣象“五參數(shù)”（溫度、濕度、大氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向）。

②晉城市大氣污染防治網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)控系統(tǒng)，包括142個(gè)微型點(diǎn)位（其中六參數(shù)微型站105個(gè)，顆粒物微型站37個(gè)）和31個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)站。

③使用北京艾沃思科技有限公司顆粒物激光雷達(dá)儀器（PMTrace型）在晉城市及周邊走航監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)；使用河北先河六參數(shù)走航車在晉城北部走航監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 第一季度空氣質(zhì)量概況

2018年第一季度晉城市綜合質(zhì)量指數(shù)為8.531，同比下降3.64%。各項(xiàng)污染物濃度同比呈“三升三降”，晉城市第一季度各項(xiàng)污染物概況如表1所示。

表1 晉城市第一季度各項(xiàng)污染物概況

2018年第一季度晉城市綜合指數(shù)在山西省和“2+26”城市中排名均靠后，且主要考核指標(biāo)PM2.5同比上升嚴(yán)重，導(dǎo)致完成2018年全年P(guān)M2.5目標(biāo)難度加大。以下重點(diǎn)分析2018年第一季度數(shù)據(jù)情況。

2.2 主要污染物日變化規(guī)律情況及國(guó)控點(diǎn)主要污染物分析

通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，PM10、PM2.5、SO2、CO濃度日變化規(guī)律基本相近，均為“單峰”，且峰值均出現(xiàn)在上午。

從圖1可以看出，晉城市各國(guó)控點(diǎn)位污染物濃度日變化一致性較好，但個(gè)別污染物國(guó)控點(diǎn)之間存在“分層”現(xiàn)象，其中比較突出的主要為自來(lái)水公司PM2.5、SO2、CO。

分析自來(lái)水公司偏高污染物之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)PM2.5、SO2、CO呈顯著正相關(guān)（Person相關(guān)性分析），表明以上污染物中部分濃度均來(lái)自同一污染源，且為燃煤源。

通過(guò)分析自來(lái)水公司SO2、CO、PM2.5與當(dāng)時(shí)風(fēng)向之間的相關(guān)性，可以發(fā)現(xiàn)3種污染物中大部分高值來(lái)源方向主要為西北和東北方向。結(jié)合晉城市北部為工業(yè)園區(qū)的污染源分布情況來(lái)看，推斷受市區(qū)北部工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)污染排放影響較大。

2.3 多次污染過(guò)程CO變化情況分析及走航監(jiān)測(cè)分析

結(jié)合以上分析，晉城市多次污染過(guò)程中CO污染物濃度變化最為明顯，所以可依據(jù)CO進(jìn)行溯源分析。從國(guó)控點(diǎn)CO濃度突升情況和微型站典型CO污染傳輸過(guò)程來(lái)看，在偏北風(fēng)的作用下，晉城市區(qū)北部工業(yè)企業(yè)CO污染物向市區(qū)傳輸。

為了進(jìn)一步研究北部工業(yè)園區(qū)對(duì)市區(qū)的影響，使用顆粒物激光雷達(dá)儀器（PMTrace型）在晉城市及周邊進(jìn)行了走航監(jiān)測(cè)。晉城市早晨污染傳輸過(guò)程非常明顯，污染源主要集中在市區(qū)北部工業(yè)園區(qū)，該污染聚集區(qū)形成的污染，在近地面弱北風(fēng)的作用下，沿近地面（300m以下）向晉城市區(qū)方向沉降嚴(yán)重，且濃度非常高（雷達(dá)擬合PM10濃度達(dá)300μg/m3左右）。同時(shí)，該區(qū)域在300～400m高度亦形成了向北擴(kuò)散的趨勢(shì)。南北輸送的差異在于向北輸送主要為高架源輸送，這主要是受風(fēng)場(chǎng)因素影響。

使用六參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備重點(diǎn)對(duì)市區(qū)北部進(jìn)行走航監(jiān)測(cè)?？梢钥闯?，自南向北CO濃度呈緩慢升高趨勢(shì)。巴公工業(yè)園區(qū)內(nèi)CO濃度持續(xù)偏高，其中CO濃度峰值為9.1mg/m3。另外，巴公工業(yè)園區(qū)下風(fēng)向處CO濃度明顯高于上風(fēng)向處。在偏北風(fēng)作用下，CO呈明顯自北向南傳輸態(tài)勢(shì)。

進(jìn)一步分析可知，當(dāng)高空和近地面主導(dǎo)風(fēng)向均為北風(fēng)時(shí)，污染源產(chǎn)生的顆粒物和CO（高架源排放和近地面無(wú)組織排放）將全部向晉城市區(qū)傳輸，直接影響市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量。

3 結(jié)論

利用多種監(jiān)測(cè)手段對(duì)晉城市第一季度空氣情況進(jìn)行分析研究，通過(guò)變化規(guī)律、相關(guān)性分析、實(shí)地監(jiān)測(cè)等方法探究了污染成因和主要來(lái)源，得出以下結(jié)論：

①第一季度晉城市綜合指數(shù)相對(duì)于山西省、“2+26”城市均較高，環(huán)境空氣質(zhì)量偏差。

②第一季度晉城市自來(lái)水公司國(guó)控點(diǎn)主要污染物濃度明顯高于其他國(guó)控點(diǎn)，分析其受燃煤源污染影響較大。

③晉城市第一季度天氣系統(tǒng)較弱，凌晨出現(xiàn)弱偏北風(fēng)氣象情況較多。

④市區(qū)北部企業(yè)眾多且集中，北部企業(yè)僅顆粒物排放就占全市排放總量的50%以上；受弱偏北風(fēng)影響，晉城市區(qū)北部工業(yè)企業(yè)排放的污染物向市區(qū)傳輸，直接導(dǎo)致市區(qū)相關(guān)污染物（顆粒物、SO2、CO等）濃度迅速升高，環(huán)境空氣質(zhì)量相對(duì)較差。

⑤因市區(qū)北部企業(yè)眾多，工業(yè)生產(chǎn)物料運(yùn)輸量也較大，目前以公路運(yùn)輸為主，交通運(yùn)輸揚(yáng)塵和汽車尾氣污染問(wèn)題也比較突出，在大氣擴(kuò)散條件較差時(shí)段或弱偏北風(fēng)時(shí)段，對(duì)市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量影響也較大。

結(jié)合晉城市第一季度國(guó)控點(diǎn)、微型站主要污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及走航監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行日變化規(guī)律、相關(guān)性等分析，提出如下建議：

①因市區(qū)北部企業(yè)眾多且集中，顆粒物等污染物排放較大，建議采取以下有效措施減少污染物的排放：一是減少燃煤量來(lái)減少污染物的排放；二是引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)工藝從生產(chǎn)過(guò)程中減少污染物的產(chǎn)排量；三是通過(guò)節(jié)能降耗清潔生產(chǎn)審核進(jìn)行技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)污染物減排；四是采取有效的集塵和除塵措施減少污染物的排放。

②市區(qū)北部企業(yè)建設(shè)鐵路運(yùn)輸專線，減少大眾物料公路運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸，從而減少公路運(yùn)輸產(chǎn)生的揚(yáng)塵污染和汽車尾氣污染。

③積極推動(dòng)工業(yè)企業(yè)安裝有組織和無(wú)組織排放監(jiān)測(cè)在線設(shè)備，與生態(tài)環(huán)境管理部門聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、科學(xué)化的企業(yè)自我管控和管理部門監(jiān)督相結(jié)合的模式，促進(jìn)工業(yè)企業(yè)健康發(fā)展，為污染物有效減排提供科學(xué)依據(jù)。

④市區(qū)北部企業(yè)眾多且集中，存在布局不合理的問(wèn)題，對(duì)污染貢獻(xiàn)大的企業(yè)，應(yīng)進(jìn)行規(guī)劃搬遷，減少市區(qū)北部企業(yè)體量大的問(wèn)題。