西充縣2018年大氣污染物SO2、NO2、PM10變化趨勢(shì)研究

董磊磊 都雯 謝霖湘 李丹毓 鐘杰 錢一凡

（1南充市西充生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 四川西充 637200 2川北幼兒師范高等?？茖W(xué)校 四川廣元 628017 3南充市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 四川南充 637000 4西華師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 四川南充 637009）

大氣污染是目前全世界所公認(rèn)的環(huán)境問(wèn)題之一，被社會(huì)各階層的民眾所關(guān)注[1]。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水平的提高，我國(guó)在大氣污染防治方面的投入越來(lái)越大。SO2、NO2和PM10等大氣污染物與人類的生產(chǎn)和生活息息相關(guān)，大部分是由人類的生產(chǎn)和生活過(guò)程中直接排放到大氣環(huán)境中[2]。其中，大氣環(huán)境中的SO2主要是含硫的化石燃料燃燒生成的，可形成酸雨，或通過(guò)氧化生成硫酸鹽氣溶膠同顆粒物形成硫酸煙霧。對(duì)于經(jīng)常接觸到酸雨或暴露于硫酸煙霧的動(dòng)植物，其皮膚和生理功能會(huì)遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致死亡[3]。而城市環(huán)境空氣中的NO2主要是機(jī)動(dòng)車排放的[4]，NO2對(duì)于大氣加熱過(guò)程有著顯著的效果[5]。NO2作為O3的一種重要前體物，可參與光化學(xué)反應(yīng)生成光化學(xué)煙霧[6]，NO2還可以生成硝酸鹽氣溶膠，對(duì)人體健康造成影響[7]。PM10是一類粒徑小于10 μm的顆粒物，其來(lái)源相對(duì)較廣，建筑施工揚(yáng)塵、道路揚(yáng)塵、燃煤塵、土壤風(fēng)沙塵、二次粒子塵、工業(yè)粉塵和生物質(zhì)燃燒塵等[8]，由于其較大比表面從而具有較強(qiáng)的吸附性，可吸附金屬粉塵、致病菌、致癌物等，并通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體使人患呼吸道疾病，沉積在肺中甚至透過(guò)肺壁導(dǎo)致其他疾病的產(chǎn)生[9-10]。

西充縣作南充市的農(nóng)業(yè)大縣，全縣人口約60萬(wàn)人，近年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度較快，城鎮(zhèn)化速度加快，機(jī)動(dòng)車保有量逐年增加，環(huán)境污染問(wèn)題（尤其是城市環(huán)境空氣污染）與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾也日益突出，環(huán)境空氣污染也越來(lái)越為縣域內(nèi)居民所關(guān)注，而相關(guān)的大氣污染方面的研究相對(duì)較少。因此，本研究運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的相關(guān)分析方法對(duì)西充縣環(huán)境空氣中的SO2、NO2、PM10進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，比較分析各項(xiàng)污染物的小時(shí)濃度及季節(jié)間的差異，并找出污染形成的原因，以期減少和降低環(huán)境空氣污染對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民財(cái)產(chǎn)、身體健康造成的損失（或損害），并為西充縣今后的大氣污染防治工作提供理論基礎(chǔ)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

1.1 研究區(qū)域概況

西充縣（105°36′45″～106°4′7″E，30°52′4″～31°15′7″N）位于四川盆地東北部、南充市西南部，東鄰順慶區(qū)，南接嘉陵區(qū)，西連綿陽(yáng)市鹽亭縣、遂寧市蓬溪縣、射洪縣，北接南部縣，總面積1 108 km2，縣城北距南充市區(qū)直線距離25 km。西充的氣候?yàn)閬啛釒駶?rùn)季風(fēng)，年降雨量980.8 mm，年平均氣溫16.9℃，氣候溫和，四季分明。

1.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源及方法

1.2.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)來(lái)源于南充市西充縣環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)，該站點(diǎn)位于西充縣環(huán)境保護(hù)局辦公樓頂（105°52′45″E、30°59′09″N），距地 25 m 左右。

1.2.2 監(jiān)測(cè)儀器與監(jiān)測(cè)方法

環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器均為安徽藍(lán)盾光電子股份有限公司生產(chǎn)。PM10的監(jiān)測(cè)方法為β射線法，SO2和NO2的監(jiān)測(cè)方法為差分吸收光譜分析法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 19.0對(duì)西充縣環(huán)境空氣污染物數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用Spearman相關(guān)系數(shù)法對(duì)環(huán)境空氣中PM10、SO2和NO2進(jìn)行相關(guān)性分析，繪圖采用OriginPro9.0軟件。

2 結(jié)果與討論

2.1 SO2變化特征

2.1.1 SO2季節(jié)間差異

2018 年，西充縣的 SO2日濃度范圍 2.0～31.0 μg/m3，日濃度最高值出現(xiàn)在春季，全年SO2日濃度均無(wú)超過(guò)環(huán)境空氣污染物日濃度限值國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（150.0 μg/m3）[11]，日濃度最低值出現(xiàn)在春季和秋季。2018年西充縣的SO2年平均濃度為12.3 μg/m3，達(dá)到環(huán)境空氣污染物年濃度限值國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) （60.0 μg/m3）[11]。 四個(gè)季節(jié)的 SO2平均濃度大小依次為春季（16.6 μg/m3）>冬季（13.1 μg/m3）>夏季（10.6 μg/m3）>秋季（9.1 μg/m3）（見(jiàn)圖1），季節(jié)間的平均濃度差異顯著（P<0.01）。

2.1.2 SO2日變化特征

2018年，西充縣四個(gè)季節(jié)的SO2日變化曲線變化規(guī)律不一致，各個(gè)季節(jié)的SO2出現(xiàn)小幅波動(dòng)的時(shí)間有差異（見(jiàn)圖2）。其中，西充縣四個(gè)季節(jié)夜間的SO2小時(shí)濃度高于白天，特別是凌晨時(shí)段1∶00～5∶00之間，表明縣城周邊夜間有穩(wěn)定的SO2排放源，可能是由對(duì)化石燃料有需求的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放；春季、夏季和秋季三個(gè)季節(jié)上午 6∶00～8∶00時(shí)段內(nèi)以及冬季的7∶00～11∶00時(shí)段內(nèi)SO2小時(shí)濃度出現(xiàn)小幅波動(dòng)可能為縣城區(qū)域內(nèi)居民餐飲或者生活取暖排放所致；四個(gè)季節(jié)白天下午部分時(shí)段SO2小時(shí)濃度出現(xiàn)小幅上升可能由工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)排放所致。由此可知：西充縣2018年城區(qū)環(huán)境空氣中SO2的來(lái)源主要為工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)及城區(qū)居民散煤燃燒排放所致。西充縣的 SO2日變化曲線北京[12]、武漢[13]、南京[14]等國(guó)內(nèi)其它城市不同，武漢和南京的SO2日變化曲線主要呈現(xiàn)“單峰”模式，峰值出現(xiàn)在上午9∶00～10∶00之間，而北京市城區(qū)SO2日變化曲線則呈“雙峰”型，第一個(gè)峰值出現(xiàn)在上午8∶00左右，第二個(gè)峰值出現(xiàn)在晚上22∶00左右，采暖季SO2日變化曲線較非采暖季波動(dòng)更大。由此可知，西充縣的SO2主要來(lái)源為城區(qū)周邊的工業(yè)企業(yè)排放以及城區(qū)的散煤燃燒排放。

2.2 NO2變化特征

2.2.1 NO2季節(jié)間差異

2018 年，西充縣的 NO2日濃度范圍 6.0～83.0 μg/m3，日濃度最高值出現(xiàn)在春季，全年僅1天超過(guò)環(huán)境空氣污染物日濃度限值國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（80.0 μg/m3）[11]，日濃度最低值出現(xiàn)在秋季。2018年西充縣的NO2年平均濃度為27.9 μg/m3，達(dá)到環(huán)境空氣污染物年濃度限值國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（40.0 μg/m3）[11]。 四個(gè)季節(jié)的 NO2平均濃度大小依次為春季 （34.9 μg/m3）>冬季（33.6 μg/m3）>秋季（24.7 μg/m3）>夏季（18.9 μg/m3）（見(jiàn)圖 3），季節(jié)間的平均濃度差異顯著（P<0.01）。

2.2.2 NO2日變化特征

2018年，西充縣四個(gè)季節(jié)的NO2日變化曲線變化規(guī)律基本一致，呈現(xiàn)出“雙峰雙谷”型（見(jiàn)圖4），NO2小時(shí)濃度最高值出現(xiàn)在晚上 20∶00～22∶00， 次高值出現(xiàn)在上午 8∶00～11∶00；NO2小時(shí)濃度最低值出現(xiàn)在下午14∶00～17∶00，次低值出現(xiàn)在凌晨4∶00～7∶00。西充縣作為南充市的農(nóng)業(yè)大縣，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，工業(yè)企業(yè)較少，工業(yè)生產(chǎn)排放的NO2也相對(duì)較少，西充縣環(huán)境空氣中的NO2小時(shí)濃度峰值出現(xiàn)早晚交通高峰之后，表明城區(qū)環(huán)境空氣中的NO2主要來(lái)源為機(jī)動(dòng)車尾氣。此外，南京[14]、沈陽(yáng)[15]和鹽城[16]等國(guó)內(nèi)其它城市的 NO2濃度日變化趨勢(shì)與西充縣的相同：其環(huán)境空氣中的NO2主要受交通早高峰和晚高峰的影響，呈“雙峰雙谷”型。

此外，西充縣各個(gè)季節(jié)中NO2小時(shí)濃度的高值出現(xiàn)時(shí)間也略有不同，秋季和冬季的NO2小時(shí)濃度最高值較夏季和春季早1 h，而次高值則恰好相反，秋季和冬季的NO2小時(shí)濃度次高值較夏季和春季晚1～2 h；各個(gè)季節(jié)的NO2小時(shí)濃度最低值和次低值出現(xiàn)時(shí)間基本一致。分析造成此種差異的主要原因可能為各個(gè)季節(jié)城區(qū)居民出行活動(dòng)時(shí)間的差異所造成的，春季和夏季的日出時(shí)間較秋季和冬季早，氣溫也高于秋季和冬季，城區(qū)居民春季和夏季上午外出活動(dòng)的時(shí)間早于秋、冬季節(jié)，而春季和夏季的日落時(shí)間較秋、冬季節(jié)略晚，白天的活動(dòng)時(shí)間略有延長(zhǎng)，造成交通早高峰提前出現(xiàn)，晚高峰延后，進(jìn)而造成了NO2峰值出現(xiàn)的時(shí)間的差異。

西充縣四個(gè)季節(jié)的NO2日變化曲線的波動(dòng)幅度也有所不同（見(jiàn)圖4），因而四個(gè)季節(jié)的NO2小時(shí)濃度“峰谷比”也有所不同，秋季的波動(dòng)幅度最大，“峰谷比”最大（2.08），其次為春季（1.93）和冬季（1.91），夏季的波動(dòng)幅度最小，“峰谷比”最?。?.46）。分析造成此種差異的原因可能是由于季節(jié)間溫度等氣象因素的不同，夏季的溫度高，降雨量多，風(fēng)速大，造成夏季的NO2被吸收、擴(kuò)散和轉(zhuǎn)化為二次污染物的速率高于其他季節(jié)，因而夏季的NO2小時(shí)峰值總體較低。

2.3 PM10變化特征

2.3.1 PM10季節(jié)間差異

2018 年，西充縣的 PM10日濃度范圍 10.0～274.0 μg/m3，日濃度最高值和最低值均出現(xiàn)在冬季，全年有11天的PM10日濃度超過(guò)環(huán)境空氣污染物日濃度限值國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) （150.0 μg/m3）[11]，而PM10日濃度最高值出現(xiàn)在2月16日 （農(nóng)歷正月初一）（274.0 μg/m3），超過(guò)環(huán)境空氣污染物日濃度限值國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（150.0 μg/m3）[11]0.83 倍，造成當(dāng)天 PM10日濃度超標(biāo)的原因?yàn)槌σ篃熁ū袢挤拧?018年西充縣的PM10年平均濃度為67.1 μg/m3，達(dá)到環(huán)境空氣污染物年濃度限值國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（70.0 μg/m3）[11]。 四季的 PM10平均濃度大小依次為冬季（87.5 μg/m3）>春季（80.1 μg/m3）>秋季（52.2μg/m3）>夏季（49.1 μg/m3）（見(jiàn)圖5），季節(jié)間的平均濃度差異顯著（P<0.01）。

2.3.2 PM10日變化特征

2018年，西充縣四個(gè)季節(jié)的PM10日變化曲線變化規(guī)律基本一致，呈現(xiàn)出“雙峰雙谷”型（見(jiàn)圖6），PM10小時(shí)濃度最高值出現(xiàn)在晚上 21∶00～23∶00， 次高值出現(xiàn)在上午 9∶00～12∶00；春季、秋季和冬季PM10小時(shí)濃度最低值出現(xiàn)在凌晨6∶00～7∶00，次低值出現(xiàn)在下午 16∶00～17∶00，夏季最低值出現(xiàn)在下午 17∶00～18∶00，次低值出現(xiàn)在凌晨6∶00左右。環(huán)境空氣中PM10的主要來(lái)源為：建筑施工揚(yáng)塵、道路揚(yáng)塵、燃煤塵、土壤風(fēng)沙塵、二次粒子塵、工業(yè)粉塵和生物質(zhì)燃燒塵等[8]，西充縣經(jīng)濟(jì)活動(dòng)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，工業(yè)生產(chǎn)排放粉塵相對(duì)較少。此外，南充市政府自2000年起頒布實(shí)施的“煤改氣”政策[17]，對(duì)化石燃料的需求量較小，燃煤塵較少。近年來(lái)，西充縣城鎮(zhèn)化速度加快，建筑施工場(chǎng)地較多，因而西充縣環(huán)境空氣中的PM10的主要來(lái)源為建筑施工揚(yáng)塵、道路揚(yáng)塵和生物質(zhì)燃燒塵[18]等。NO2日變化曲線和PM10日變化曲線均為 “雙峰雙谷”型，四個(gè)季節(jié)的NO2和PM10相關(guān)性均為極顯著正相關(guān)（P<0.01），然而PM10小時(shí)濃度峰值出現(xiàn)時(shí)間較NO2晚1～2 h，進(jìn)一步表明PM10的來(lái)源為道路揚(yáng)塵、建筑施工揚(yáng)塵和生物質(zhì)燃燒塵等。

此外，西充縣各個(gè)季節(jié)中PM10小時(shí)濃度的高值出現(xiàn)時(shí)間也略有不同，秋季和冬季的PM10小時(shí)濃度最高值較夏季和春季早1 h，夏季PM10小時(shí)濃度次高值則較春季、秋季和冬季晚1～2 h；各個(gè)季節(jié)的PM10小時(shí)濃度最低值和次低值出現(xiàn)時(shí)間基本一致。分析造成此種差異的主要原因可能為各個(gè)季節(jié)城區(qū)居民出行活動(dòng)時(shí)間的差異所造成的，春季和夏季的日出時(shí)間較秋季和冬季早，氣溫也高于秋季和冬季，城區(qū)居民春季和夏季上午外出活動(dòng)的時(shí)間早于秋、冬季節(jié)，而春季和夏季的日落時(shí)間較秋、冬季節(jié)略晚，白天的活動(dòng)時(shí)間略有延長(zhǎng)，造成交通早高峰提前出現(xiàn)，晚高峰延后，進(jìn)而產(chǎn)生了PM10峰值出現(xiàn)的時(shí)間的差異。

西充縣四個(gè)季節(jié)的PM10日變化曲線的波動(dòng)幅度雖有所不同，但四個(gè)季節(jié)的PM10小時(shí)濃度“峰谷比”差異總體較小，四個(gè)季節(jié)的“峰谷比”分別為：1.49、1.42、1.38 和 1.41，與 NO2的“峰谷比”不同，分析原因可能為西充縣環(huán)境空氣中的NO2和PM10大部分為由污染源直接排放而來(lái)，但是夏季中NO2被轉(zhuǎn)化二次污染物的速率較高，而PM10無(wú)法通過(guò)轉(zhuǎn)化被清除，只能通過(guò)沉降作用和擴(kuò)散作用被清除，因而造成四個(gè)季節(jié)的PM10小時(shí)濃度“峰谷比”差異較小。

3 結(jié)論

3.1 SO2變化特征

西充縣城區(qū)環(huán)境空氣中SO2季節(jié)平均濃度大小依次為春季>冬季>夏季>秋季，季節(jié)間的平均濃度差異顯著。西充縣四個(gè)季節(jié)的SO2日變化曲線變化規(guī)律不一致，主要是由城區(qū)周邊的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)排放及城區(qū)散煤燃燒導(dǎo)致。

3.2 NO2變化特征

西充縣城環(huán)境空氣中NO2季節(jié)平均濃度大小依次為春季>冬季>秋季>夏季，季節(jié)間的平均濃度差異顯著。西充縣四個(gè)季節(jié)的NO2日變化曲線變化規(guī)律基本一致，呈“雙峰雙谷”模式，NO2的主要主要來(lái)源為城區(qū)機(jī)動(dòng)車尾氣。

3.3 PM10變化特征

西充縣城環(huán)境空氣中PM10季節(jié)平均濃度大小依次為冬季>春季>秋季>夏季，季節(jié)間的平均濃度差異顯著。西充縣四個(gè)季節(jié)的PM10日變化曲線變化規(guī)律基本一致，呈“雙峰雙谷”模式，PM10的主要主要來(lái)源為道路揚(yáng)塵、建筑工地施工揚(yáng)塵及生物質(zhì)燃燒塵等。

4 對(duì)策與建議

4.1 加大揚(yáng)塵污染整治工作

道路揚(yáng)塵和建筑工地施工揚(yáng)塵是目前西充縣環(huán)境空氣PM10的最大貢獻(xiàn)源。治理?yè)P(yáng)塵，首先是相關(guān)單位要加強(qiáng)對(duì)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督和管理，責(zé)成施工方對(duì)現(xiàn)場(chǎng)封閉式施工、增加必要的噴淋設(shè)施、渣土封閉運(yùn)輸、禁止重型卡車進(jìn)城等施工規(guī)范和防塵措施，覆蓋溢出的土方工程，并及時(shí)清理，減少建筑施工揚(yáng)塵的產(chǎn)生；其次，改進(jìn)城區(qū)及周邊的街道的保潔方式，將保潔范圍擴(kuò)大到城鄉(xiāng)結(jié)合部，減少和防治泥漿、揚(yáng)塵入城，同時(shí)增加城市道路的清掃和灑水頻率，盡可能減少道路揚(yáng)塵。

4.2 加大對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣污染防治工作

一是加強(qiáng)城市交通管理，大力發(fā)展公共交通；二是大力推廣新能源汽車，減少機(jī)動(dòng)車尾氣排放量；三是嚴(yán)格執(zhí)行新車排放和油品供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；四是加大“黃標(biāo)車”淘汰的工作力度，加大和落實(shí)黃標(biāo)車提前淘汰補(bǔ)助優(yōu)惠政策。

4.3 加強(qiáng)對(duì)生物質(zhì)燃燒的管控力度

西充縣是農(nóng)業(yè)大縣，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量秸稈很大一部分是通過(guò)焚燒途徑處理的，這樣會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境空氣污染。因而，政府部門應(yīng)加大在秸稈處理方面的資金和技術(shù)投入，通過(guò)引進(jìn)相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行秸稈堆肥使秸稈還田、或者引進(jìn)相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)回收秸稈生產(chǎn)板材、發(fā)電、造紙等，既能增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)收入，又能保護(hù)環(huán)境。

4.4 調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，合理布局工業(yè)企業(yè)，降低污染排放

在城區(qū)及周邊開(kāi)展三產(chǎn)業(yè)用煤及居民生活燃煤專項(xiàng)整治工作，加大散煤燃燒的排查和整治力度；對(duì)縣域內(nèi)燃煤企業(yè)加強(qiáng)監(jiān)管，對(duì)重點(diǎn)污染企業(yè)的廢氣處理設(shè)施進(jìn)行升級(jí)和改造，按照行業(yè)要求安裝在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)排放的污染物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；鼓勵(lì)企業(yè)開(kāi)發(fā)新發(fā)節(jié)能技術(shù)，大量使用燃?xì)?，減少燃油燃煤的使用量，工業(yè)發(fā)展逐漸淘汰或減緩對(duì)燃煤的使用；依法逐步關(guān)閉和取締能耗高且產(chǎn)值低的企業(yè)，通過(guò)企業(yè)合并轉(zhuǎn)型等方式，維持企業(yè)的生存，建立環(huán)境友好型工業(yè)體系。

4.5 其它措施

政府部門要加大環(huán)境空氣污染的危害及污染防治的宣傳力度，引導(dǎo)群眾學(xué)習(xí)各項(xiàng)大氣污染防治政策、法律法規(guī)，提高公眾的環(huán)保意識(shí)，自覺(jué)減少和抵制春節(jié)期間煙花爆竹的燃放、冬季熏制臘肉制品、中元節(jié)燃燒紙錢等現(xiàn)象，將污染降低到最低，營(yíng)造一個(gè)健康、環(huán)保的生活環(huán)境。