成都市西北延線污染物濃度變化特征分析

夏波 李翔 王俊 段晶

摘要：為了解成都市西北延線大氣污染物濃度變化特征，結(jié)合成都市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)，選取沿線環(huán)境空氣連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)作為西北延線污染物濃度評(píng)判依據(jù)，分析了2016～2018年大氣常規(guī)監(jiān)測(cè)的6個(gè)參數(shù)月平均濃度的變化情況。結(jié)果表明：西北延線空氣質(zhì)量整體好轉(zhuǎn)，大氣污染物濃度基本呈下降趨勢(shì)，其中臭氧、氮氧化物、顆粒物均具有明顯變化特征。

關(guān)鍵詞：西北延線;污染物濃度;變化特征

中圖分類號(hào)：X51

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1674-9944（2020）14-0087-04

1?引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提升，環(huán)境問(wèn)題已愈發(fā)成為人類社會(huì)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來(lái)，全球人口的劇增以及人類生產(chǎn)活動(dòng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，已經(jīng)造成全球氣候變暖。過(guò)分追求經(jīng)濟(jì)利益以及缺乏對(duì)高度發(fā)達(dá)工業(yè)負(fù)面影響的準(zhǔn)確預(yù)判，致使嚴(yán)重的大氣污染對(duì)人類生存產(chǎn)生極大威脅。雖然在各級(jí)人民的共同努力下，全國(guó)環(huán)境空氣質(zhì)量總體改善，取得階段性成果，多項(xiàng)污染物濃度實(shí)現(xiàn)大幅下降，但是大氣污染形勢(shì)依然嚴(yán)峻。

成都市位于成都平原腹地，四川盆地西部，全市地勢(shì)差異顯著，西北高，東南低，以深丘和山地為主。早前被確定為西南地區(qū)的科技、商貿(mào)、金融中心和交通、通訊樞紐，并升格為國(guó)家重要的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地、商貿(mào)物流中心和綜合交通樞紐，西部地區(qū)重要的中心城市，曾獲得中國(guó)最具幸福感城市稱號(hào)。然而，頻繁的人類活動(dòng)和高端科技的不斷更新也給環(huán)境發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近幾年隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市各功能區(qū)之間大氣污染物的相互影響日益突出。截至2019年，成都市機(jī)動(dòng)車保有量已近600萬(wàn)輛，僅次于北京高居全國(guó)第二，由此產(chǎn)生大量含氮氧化物、一氧化碳和揮發(fā)性有機(jī)物的大氣，在較強(qiáng)太陽(yáng)輻射光強(qiáng)的照射下發(fā)生反應(yīng)，給城市區(qū)域帶來(lái)嚴(yán)重光化學(xué)煙霧。且持續(xù)增長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車尾氣排放對(duì)PM10和PM2.5綜合貢獻(xiàn)率已達(dá)30%左右。雖然成都市極力推出一系列諸如鐵腕治霾、夏季臭氧防控專項(xiàng)行動(dòng)及秋冬季節(jié)污染攻堅(jiān)行動(dòng)等措施后，大氣環(huán)境質(zhì)量得到持續(xù)性改善，但是當(dāng)前污染形勢(shì)依舊不容樂(lè)觀。

成都市西北與阿壩藏族羌族自治州接壤，西延線包括中心城區(qū)、郫都區(qū)和都江堰市，其中中心城區(qū)人類活動(dòng)規(guī)模較大，郫都區(qū)則是成都高新產(chǎn)業(yè)基地，而都江堰市為旅游集散中心。城市群規(guī)?；l(fā)展的差異，導(dǎo)致各地污染程度及形勢(shì)各不相同。本文通過(guò)對(duì)站點(diǎn)數(shù)據(jù)的分析，達(dá)到對(duì)西北延線污染物濃度變化特征的了解，以期為當(dāng)?shù)卮髿馕廴绢A(yù)判及防治提供一定的依據(jù)。

2?材料與方法

本次選取成都市西北延線國(guó)、省、市控3個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)作為對(duì)比點(diǎn)位，分別為君平街站點(diǎn)、郫都黨校站點(diǎn)和都江堰北街外實(shí)校站點(diǎn);1個(gè)國(guó)控靈巖寺站點(diǎn)作為背景監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。君平街站點(diǎn)位于成都市中心城區(qū)，周邊近距離無(wú)工業(yè)污染源，主要為人為生產(chǎn)生活;郫都黨校站點(diǎn)位于成都郫都縣城內(nèi)，距離成都市約25 km，工業(yè)、企業(yè)聚集;都江堰北街外實(shí)校站點(diǎn)位于都江堰市區(qū)內(nèi)，距離成都約60 km，全市以旅游業(yè)為主;城區(qū)背景站靈巖寺站點(diǎn)位于海拔1600 m靈巖山上，距離都江堰市區(qū)約10 km，周邊群山環(huán)繞、植被茂密，幾乎不受人為生產(chǎn)生活的干擾。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)段為 2016年1月1日至2018年12月31日。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為6參數(shù)： SO2、NO2、O3、CO、PM2.5 、PM10的監(jiān)測(cè)值，監(jiān)測(cè)方法依次為：紫外熒光法、化學(xué)發(fā)光法、紫外光度法、非分散紅外吸收法以及β射線法。剔除該時(shí)段內(nèi)因儀器校準(zhǔn)、故障、斷電等因素造成的空白及誤差值，即得有效數(shù)據(jù)，再對(duì)日、月有效數(shù)據(jù)進(jìn)行均值處理即獲得了試驗(yàn)所需的年、月均值。

3?結(jié)果與討論

3.1?總體概況

表1為西北沿線3個(gè)對(duì)比點(diǎn)位與1個(gè)背景點(diǎn)位6參數(shù)連續(xù)3年監(jiān)測(cè)值，圖1為4個(gè)點(diǎn)位6個(gè)參數(shù)3年均值變化趨勢(shì)圖。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)可知，4個(gè)站點(diǎn)中除背景站點(diǎn)臭氧濃度值逐年升高外，其余站點(diǎn)各項(xiàng)目濃度值基本處于下降趨勢(shì)。由圖可以看出，4個(gè)站點(diǎn)中都江堰北街外實(shí)校部分參數(shù)濃度值無(wú)明顯變化趨勢(shì)，以及靈巖寺站點(diǎn)臭氧數(shù)據(jù)呈逐年上升趨勢(shì)外，其余各參數(shù)濃度值均有不同程度的下降，6個(gè)參數(shù)中顆粒物濃度值變化幅度最大。結(jié)合表1與圖各參數(shù)濃度值變化情況可得，近3年來(lái)對(duì)比點(diǎn)位各參數(shù)濃度值均呈不同程度的下降狀況，由此可知西北延線空氣質(zhì)量狀況整體好轉(zhuǎn)。

3.2?污染變化特征

3.2.1?污染物濃度變化趨勢(shì)

圖2為對(duì)比站點(diǎn)連續(xù)3年6個(gè)參數(shù)監(jiān)測(cè)月均濃度值變化趨勢(shì)圖。

根據(jù)圖2可知，NO2、O3、PM2.5、PM10月均濃度值均具有明顯的峰值變化特征，SO2無(wú)明顯變化特征，CO變化特征不明顯。其中氮氧化物峰值主要出現(xiàn)在秋冬季節(jié)，與顆粒物變化趨勢(shì)基本一致，而臭氧峰值則出現(xiàn)在夏秋季節(jié)，與氮氧化物存在反相關(guān)的特性。PM10、PM2.5峰值主要出現(xiàn)在冬季，且變化幅度基本相同。

3.2.2?污染物濃度相關(guān)性

對(duì)比站點(diǎn)與背景站點(diǎn)處于同一延線，各參數(shù)濃度值存在一定的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)一般用字母r來(lái)表示，且相關(guān)系數(shù)r的絕對(duì)值越大，數(shù)據(jù)相關(guān)性越強(qiáng)。

相關(guān)系數(shù)r絕對(duì)值與相關(guān)程度關(guān)系如表2所示。

將比對(duì)站點(diǎn)與背景站點(diǎn)各污染物濃度值進(jìn)行相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表3。

將表3相關(guān)性系數(shù)與表2相關(guān)程度表對(duì)比可得，對(duì)比站點(diǎn)與背景站點(diǎn)各參數(shù)在濃度值上均存在中、高度相關(guān)。其相關(guān)程度從高到低依次為：顆粒物（PM10）、顆粒物（PM2.5）、氮氧化物、臭氧、一氧化碳、二氧化硫。

3.2.3?污染物濃度值變化

將比對(duì)站點(diǎn)年均值按照延線站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差值比較，郫都黨校數(shù)據(jù)-君平街?jǐn)?shù)據(jù)，都江堰北外實(shí)校數(shù)據(jù)-郫都黨校數(shù)據(jù)，作差值處理，結(jié)果詳見(jiàn)表4。

根據(jù)表4可知，顆粒物（PM10）、顆粒物（PM2.5）、氮氧化物、臭氧均具有較好的變化特征，結(jié)合表3相關(guān)特征發(fā)現(xiàn)，延線站點(diǎn)數(shù)據(jù)相關(guān)性越高，變化特征越明顯。

3.2.4?污染物濃度變化分析

隨著西北外延的伸長(zhǎng)，NO2濃度值逐漸減小， O3濃度值逐漸升高。其中氮氧化物峰值主要出現(xiàn)在冬季，因?yàn)榈趸飻?shù)據(jù)主要來(lái)源于機(jī)動(dòng)車尾氣排放和工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，而冬季大氣層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，光化學(xué)反應(yīng)較弱，污染物擴(kuò)散不利、易于堆積造成站點(diǎn)數(shù)據(jù)總體較高。臭氧峰值主要出現(xiàn)在夏季，太陽(yáng)輻射是影響臭氧濃度的最主要因素，城區(qū)人口密度較大，機(jī)動(dòng)車排放的大量一氧化氮能清除部分臭氧污染物，而隨著延線的伸長(zhǎng)，站點(diǎn)海拔升高，日照更充分，易造成臭氧污染物的積累，因此在污染物濃度對(duì)比中逐漸升高。PM10與PM2.5則變化趨勢(shì)一致，峰值出現(xiàn)在冬季，結(jié)合表4數(shù)據(jù)可知，延線站點(diǎn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)峰值變化特征，峰值為郫都黨校站點(diǎn)數(shù)據(jù)，且外延降低幅度高于內(nèi)延變化情況。

4?結(jié)論

（1）成都市西北延線空氣質(zhì)量逐漸好轉(zhuǎn)，污染物SO2、NO2、O3、CO、PM2.5 、PM10濃度值逐年下降。

（2）比對(duì)站點(diǎn)與背景站點(diǎn)各參數(shù)濃度值相關(guān)性均較好，由內(nèi)往外，除SO2、CO變化特征不明顯外，其余項(xiàng)目均具有明顯變化特征。

（3） NO2與O3存在反相關(guān)的變化特性，且濃度值上呈現(xiàn)單峰值變化特征。往西北外延中，NO2濃度值逐漸減小，O3濃度值逐漸升高。

（4）顆粒物在由內(nèi)往外延線中，呈現(xiàn)峰值變化特性，且外延降低幅度高于內(nèi)延減小幅度。

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