2014—2018年山東省必測村莊環(huán)境空氣質(zhì)量特征

王 聰，孔 梅，孟祥亮，曹惠明，程 磊

（山東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 濟(jì)南 250101）

山東省是農(nóng)業(yè)大省，截至2017年底，全省農(nóng)業(yè)人口高達(dá)4 984萬。2018年，第一產(chǎn)業(yè)增加值4 950.5億元，占全省生產(chǎn)總值的6.5%[1]。當(dāng)前，農(nóng)村生態(tài)環(huán)境保護(hù)形勢十分嚴(yán)峻，農(nóng)村黑臭水體、生活垃圾污染、畜禽養(yǎng)殖污染、農(nóng)業(yè)面源污染及人居環(huán)境惡化等問題突出，嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展[2-6]。農(nóng)村環(huán)境空氣監(jiān)測作為農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測工作的重要組成部分，是農(nóng)村環(huán)境管理和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施提供重要支撐。本研究對2014—2018年必測村莊環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行了評價和分析，探究了山東省農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量的變化特征。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

對山東省17個必測村莊環(huán)境空氣質(zhì)量中SO2、NO2、PM103項監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)5 d的監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)為日均值，其中，采用手工采樣監(jiān)測和自動采樣監(jiān)測相結(jié)合的方法監(jiān)測，優(yōu)先使用自動監(jiān)測和環(huán)境質(zhì)量流動監(jiān)測車進(jìn)行監(jiān)測，手工采樣監(jiān)測為輔[7]。數(shù)據(jù)來源于17城市環(huán)境監(jiān)測站（中心）。山東省必測村莊分布見圖1。

1.2 評價方法和標(biāo)準(zhǔn)

采用單因子評價法，按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）和《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ 633—2012），計算環(huán)境空氣質(zhì)量分指數(shù)（IAQI）和空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI），并確定環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)所屬級別[8-10]。

2 監(jiān)測結(jié)果與分析

2.1 必測村莊環(huán)境空氣質(zhì)量總體狀況

2014—2018年間，對山東省17個必測村莊環(huán)境空氣中的SO2、NO2、PM10監(jiān)測了1 700 d，其中優(yōu)良天數(shù)為1 586 d，占比為93.3%；輕度污染天數(shù)為100 d，占比為5.9%；中度污染天數(shù)為14 d，占比為0.8%；無重度及以上污染情況。從3種污染物濃度情況來看，SO2濃度達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)的比例為99.8%，NO2濃度達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)的比例為99.6%，PM10達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)的比例為93.5%。

2.2 必測村莊環(huán)境空氣質(zhì)量變化規(guī)律

2.2.1 年度變化規(guī)律分析

對山東省必測村莊環(huán)境空氣質(zhì)量狀況按照年度進(jìn)行了時間維度的分析。山東省必測村莊2014—2018年，無重度及以上污染情況，各年度必測村莊環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)比例均在90%以上，表明農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量較城市而言相對穩(wěn)定且質(zhì)量狀況更好。5年間達(dá)標(biāo)天數(shù)比例呈波浪式變化，呈先降后升再降的趨勢，2015年達(dá)標(biāo)天數(shù)比例最低，2017年達(dá)標(biāo)天數(shù)比例最高。各年度空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)比例見圖2。

圖1 山東省必測村莊分布

圖2 2014—2018年山東省必測村莊環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)比例

必測村莊3項監(jiān)測指標(biāo)的年均值濃度變化趨勢如圖3所示，必測村莊SO2、NO2、PM103項污染物年均值濃度呈現(xiàn)“先升后降”的趨勢。其中，SO2年均值最高值出現(xiàn)在2015年（38μg/m3），最低值出現(xiàn)在2018年（21 μg/m3）；NO2年均值最高值出現(xiàn)在2015年、2016年和2017年（均為30 μg/m3），最低值出現(xiàn)在 2018 年（27 μg/m3）；PM10年均值最高值出現(xiàn)在 2016年 （101 μg/m3），最低值出現(xiàn)在 2018 年（83 μg/m3）。

2.2.2 季度變化規(guī)律分析

由2014—2018年必測村莊各季度均值濃度變化趨勢（圖4）可以看出，5年間必測村莊SO2、NO2、PM103項污染物平均濃度均呈現(xiàn)“一、四季度高，二、三季度低”的分布規(guī)律。這種分布規(guī)律在時間維度上與山東省采暖季（11月15日—3月15日）和非采暖季（3月16日—11月14日）存在一定的正相關(guān)關(guān)系。一、四季度平均達(dá)標(biāo)天數(shù)比例低于二、三季度5.8個百分點。5年間，一、四季度達(dá)標(biāo)天數(shù)比例范圍為86.5%～93.5%，二、三季度達(dá)標(biāo)天數(shù)比例范圍為94.7%～100% （見圖 5）。

圖3 2014—2018年山東省必測村莊3種污染物年均值濃度變化

對一、四季度和二、三季度必測村莊環(huán)境空氣中3項污染物濃度進(jìn)行比對（見圖6）可以看出，一、四季度SO2、NO2、PM103項污染物平均濃度分別比二、三季度高出5.6 μg/m3、5.4 μg/m3和 14.3 μg/m3。

圖4 2014—2018年山東省必測村莊3種污染物各季度均值濃度變化趨勢

圖5 2014—2018年山東省必測村莊不同季度達(dá)標(biāo)天數(shù)比例

圖6 2014—2018年山東省必測村莊3種污染物不同季度濃度變化

2.3 村莊生態(tài)類型與環(huán)境空氣質(zhì)量的關(guān)系

山東省17個必測村莊共劃分為5種生態(tài)類型，其中，種植型村莊8個，生態(tài)型村莊4個，工業(yè)型和養(yǎng)殖型村莊各2個，其他類型村莊1個。由不同生態(tài)類型村莊環(huán)境空氣SO2、NO2、PM103項污染物年度均值圖（圖7）可以看出，不同生態(tài)類型村莊污染物濃度差異較大，這與村莊內(nèi)部不同的生產(chǎn)、生活方式有一定的關(guān)系，其中 SO2濃度范圍在 12～40 μg/m3之間，NO2濃度范圍在 15～36 μg/m3之間，PM10濃度范圍在41～118 μg/m3之間，且 SO2、NO2、PM103 項污染物的最大年度均值均為工業(yè)型村莊，最小值均為其他類型村莊（威海市朱埠村）。

圖7 2014—2018年山東省不同生態(tài)類型村莊的3種污染物濃度

3 結(jié)論

2014—2018年，山東省17個必測村莊環(huán)境空氣質(zhì)量狀況良好，比城市空氣質(zhì)量相對更好。5年間，山東省必測村莊環(huán)境空氣中3項污染物濃度基本呈現(xiàn)降低趨勢，且呈現(xiàn)“春冬高，夏秋低”的變化規(guī)律，與山東省農(nóng)村春冬季的取暖有一定相關(guān)性。5年間，山東省必測村莊的優(yōu)良天數(shù)占比逐漸升高，與當(dāng)前村民生活需求相同。不同生態(tài)類型村莊3項污染物濃度存在一定差異，除威海市朱埠村地理優(yōu)勢明顯、空氣質(zhì)量最優(yōu)外，生態(tài)型村莊明顯優(yōu)于種植型、養(yǎng)殖型和工業(yè)型村莊，而工業(yè)型村莊相對最差。