2017～2020年珠海市金灣區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量變化特征分析

范燦鵬，熊 杰

(珠海市西部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，廣東 珠海 519040)

0 引言

隨著社會的進步和發(fā)展，人們對環(huán)境空氣質(zhì)量越來越關(guān)注，環(huán)境空氣污染危害人體健康，影響民眾日常生活，因此環(huán)境空氣質(zhì)量是衡量和評價城市可持續(xù)發(fā)展能力及宜居程度的重要指標(biāo)[1]。金灣區(qū)是珠海市三大行政區(qū)之一，位于珠海市西南部，地處珠江出?？谀サ堕T與崖門之間的南海之濱，屬典型的南亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候，常年氣溫高。境內(nèi)有規(guī)模以上企業(yè)300多家，重點發(fā)展航空、生物醫(yī)藥、新能源、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)等產(chǎn)業(yè)，是中國工業(yè)百強區(qū)。為了解金灣區(qū)近年來環(huán)境空氣質(zhì)量變化特征，本文對2017～2020年金灣區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量進行了統(tǒng)計分析和評價，為提高金灣區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量、打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

金灣區(qū)環(huán)境空氣自動監(jiān)測站點位2015年建于三灶鎮(zhèn)金海岸大道西三灶科技工業(yè)園管委會大樓樓頂，自2017年起實行全指標(biāo)監(jiān)測，監(jiān)測項目包括二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、可吸入顆粒物(PM2.5)、細顆粒物(PM10)、臭氧(O3)和一氧化碳(CO)，本文所用數(shù)據(jù)為該自動站2017～2020年自動監(jiān)測數(shù)據(jù)及年統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

1.2 評價標(biāo)準

空氣質(zhì)量評價依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準》(GB 3095—2012)、《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》(HJ 633—2012)和《環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ 663—2013)進行。其中，在評價年度空氣質(zhì)量狀況時，O3以日O3-8 h濃度的第90%分位數(shù)為評價值，CO以日均濃度的第95%分位數(shù)為評價值，其余4項污染物均取日濃度的均值。

1.3 評價方法

空氣質(zhì)量指數(shù)評價采用《城市環(huán)境空氣質(zhì)量排名技術(shù)規(guī)定》(環(huán)辦〔2018〕19號)[2]中空氣質(zhì)量最大指數(shù)法、綜合指數(shù)法和單項指數(shù)法對污染物進行分析評價，計算公式為：

空氣質(zhì)量最大指數(shù)：Imax=MAX(Ii)

(1)

(2)

單項指數(shù)：

Ii=Ci/Si

(3)

式中，Ci——污染物i的評價濃度值，i包括全部六項指標(biāo)，即PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3；

Si——污染物i的年均濃度二級標(biāo)準限值(當(dāng)i為O3時，Si為日最大8小時平均的二級標(biāo)準限值；當(dāng)i為CO時，Si為日均濃度二級標(biāo)準限值)。

2 結(jié)果與分析

2.1 2017～2020年環(huán)境空氣優(yōu)良率及污染物濃度年變化趨勢

由表1可得，2017～2020年金灣區(qū)除2017年O3-8 h 90%分位數(shù)超出GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準》二級標(biāo)準的0.13倍外，其他年份和其他污染物因子濃度均達標(biāo)。另外，表1顯示PM10年均濃度持續(xù)下降，SO2年均濃度均遠遠低于二級標(biāo)準，無明顯變化，CO日均第95百分位數(shù)范圍為1.0～1.2 mg/m3，差異性不大，NO2年均濃度總體呈下降趨勢，但2018年有所上升，O3-8 h濃度總體呈下降趨勢，2018年均濃度達到最低值，PM2.5年均值無明顯變化趨勢，2020年均濃度達到最低值。

表1 金灣區(qū)2017～2020年環(huán)境空氣各項污染物年平均濃度統(tǒng)計表及優(yōu)良達標(biāo)率

2017～2020年全部年份環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良率均保持在80%以上，優(yōu)良率總體呈上升趨勢，上升趨勢相對較為平穩(wěn)，2018年優(yōu)良率達到94.6%，為歷年最高水平，這可能與金灣區(qū)為保證2018年航展時期的空氣質(zhì)量，從產(chǎn)業(yè)、交通、建設(shè)和社會生活等幾個方面全面施行的多項治污減排措施有關(guān)，且取得了顯著效果。

2.2 2017～2020年環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)評價

從表2數(shù)據(jù)可看出，各項污染物單標(biāo)指數(shù)均呈下降趨勢，環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)(Isum)由高到低依次為2020年<2018年<2019年<2017年，表明近4年2017年金灣區(qū)空氣環(huán)境質(zhì)量最差，2020年空氣質(zhì)量相對最好。2017～2020年空氣質(zhì)量最大指數(shù)(Imax)均為O3，O3對綜合指數(shù)貢獻率持續(xù)最高，其次是PM2.5和PM10，提示2017～2020年O3是影響金灣區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量的主要污染物，這可能與金灣區(qū)地處沿海地區(qū)，紫外線照射強烈，太陽光直射時間長、常年溫度高有關(guān)，且最近幾年金灣區(qū)化學(xué)產(chǎn)業(yè)有所增加、VOCs排放增多，對O3濃度也有一定影響。

表2 金灣區(qū)2017～2020年環(huán)境空氣質(zhì)量評價統(tǒng)計表

2.3 各項污染物因子月均濃度變化

本文依照氣象學(xué)將年度的季節(jié)做出劃分：3～5月為春季，6～8月為夏季，9～11月為秋季，12月至次年2月為冬季[3]。圖1～圖6分別為2017至2020年期間NO2、SO2、PM2.5、PM10、O3和CO的月均濃度變化。

圖1 NO2濃度變化

圖2 SO2濃度變化

圖3 PM2.5濃度變化

圖4 PM10濃度變化

圖5 O3濃度變化

圖6 CO濃度變化

從圖1、圖3和圖4可看出，NO2、PM10和PM2.5的月均濃度變化規(guī)律基本一致，均呈現(xiàn)兩邊高中間低的“U”型分布，具有明顯的冬季高、夏季低的季節(jié)變化特征，峰值大都出現(xiàn)在1月份和12月份，谷值一般出現(xiàn)在6月份和7月份，這與珠海其他相關(guān)研究一致[4-5]。在冬季受東北氣流控制，以北風(fēng)、西北風(fēng)為主，北方地區(qū)輸送現(xiàn)象明顯，且冬季大氣環(huán)境穩(wěn)定度高，逆溫現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，污染物不易稀釋擴散，導(dǎo)致PM10和PM2.5質(zhì)量濃度提高[6]。金灣區(qū)每年從3月份開始，降水量開始增多，5月份進入雨季，7月份進入臺風(fēng)季，至10月份降水量才逐漸減少，高氣溫、高濕度和降水量對顆粒物的去除作用顯著，NO2被吸收、擴散和轉(zhuǎn)化為二次污染物的速率高于其他季節(jié)，因此夏季的NO2、PM10和PM2.5月均濃度均處于低水平[4]。已有研究表明，NO2主要來源于各種礦物燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)排出的廢氣和機動車尾氣，PM10受燃煤、機動車尾氣和塵局地揚塵影響較大，PM2.5的來源包括工業(yè)源、機動車、揚塵和生物質(zhì)燃燒等[7-9]。說明大氣污染物之間具有同源性，且擴散條件的好壞同時影響污染物濃度的高低。

從圖2看出，2017～2020年的1～7月份，SO2月均濃度沒有明顯規(guī)律性變化，但大都從8月份后濃度又開始逐漸上升，除2018年最高值出現(xiàn)在11月份，2017、2019和2020年月均濃度都在冬季達到最高值，這也可能與秋冬季污染物不易稀釋擴散有關(guān)。

O3并非由污染源直接排放，而是由氧氣、氮氧化物及揮發(fā)性有機化合物在陽光作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成[10]。從圖5看出，O3在秋季濃度均處于較高水平，2018～2020年最高值均出現(xiàn)在秋季(9～11月)，這種情況在?？谑袇^(qū)臭氧濃度變化研究也出現(xiàn)[11]；2017年峰值出現(xiàn)在5月份，該年度珠海氣候變化較大，5月份經(jīng)常出現(xiàn)突發(fā)雷電暴雨然后晴熱情況，特大臺風(fēng)“天鴿”也出現(xiàn)在該年度，是由自然氣候條件造成的O3濃度突然變高。2017年O3濃度在6月份達到最低值，2018～2020年月均濃度均在7月份達到年度最低值。金灣區(qū)秋季空氣干燥，整體氣溫高，光化學(xué)反應(yīng)條件良好，有利于O3的反應(yīng)生成，至12月氣溫開始下降，濃度才有所下降。

CO濃度水平無明顯季節(jié)及年份差異性變化，濃度大概在0.7～1.3 mg/m3范圍之間，2017～2019年均在7月份濃度達到最低值，2020年最低值出現(xiàn)在6月份。

3 結(jié)論

(1)2017～2020年，SO2和CO 95%分位濃度差異性不大，PM2.5年均值無明顯變化趨勢，其余3項污染物濃度總體呈下降趨勢。除了2017年O3-8 h 90%分位超出國家二級標(biāo)準0.13倍外，其他年份及其他污染物因子均達標(biāo)，環(huán)境空氣優(yōu)良率均保持在80%以上。

(3)2017～2020年期間，2017年金灣區(qū)空氣環(huán)境質(zhì)量最差，2020年空氣質(zhì)量相對最好，O3是影響金灣區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量的主要污染物，其次是PM10和PM2.5。

(4)2017～2020年，6項污染物濃度最大值均出現(xiàn)在秋冬季，最低值出現(xiàn)在春夏季，表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性。