武勝縣2017—2019年P(guān)M10與PM2.5污染變化特征研究

幸奠芳 錢一凡

（1.武勝縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站，四川武勝 638400；2.四川省南充生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，四川南充 637000）

1 引言

2016年，新的GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施［1］，許多城市面臨的大氣環(huán)境壓力陡增［2-3］，特別是小的地級(jí)市和縣級(jí)城市，既要突破經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，又要面對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中出現(xiàn)的一系列環(huán)境問題［4-5］。而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，城市居民對(duì)居住環(huán)境的空氣質(zhì)量要求越來越高，對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量保護(hù)的關(guān)注度和參與度逐年提升［6-7］。各地政府也根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況出臺(tái)一系列的大氣污染防治規(guī)章制度來保護(hù)環(huán)境，并投入大量的人力和物力來治理環(huán)境［5］，取得了不錯(cuò)的成效，國(guó)內(nèi)大部分城市的環(huán)境空氣質(zhì)量逐年好轉(zhuǎn)［8］。

由于我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜多變，各城市間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，環(huán)境空氣污染程度也不盡相同，各地的環(huán)境空氣污染防治重點(diǎn)和防治策略也有所差異。目前，國(guó)內(nèi)大部分城市環(huán)境空氣污染防治的重點(diǎn)仍以顆粒態(tài)污染物為主［8］，特別是一些城鎮(zhèn)化速率過快、人口和機(jī)動(dòng)車保有量大幅增長(zhǎng)的縣級(jí)城市，在顆粒態(tài)污染物防治方面的壓力更大［9］。本文以四川盆地邊緣縣城——廣安市武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣污染物可吸入顆粒物（PM10）和細(xì)顆粒物（PM2.5）為研究對(duì)象，以探究武勝縣城區(qū)的PM10和PM2.5濃度變化趨勢(shì)與特征，進(jìn)而分析PM10和PM2.5的污染來源，為今后武勝縣的大氣污染治理以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境和諧發(fā)展提供參考依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)資料來源

2.1 研究區(qū)域概況

武勝縣地處四川盆地東部，嘉陵江中游，廣安市西南部，四川、重慶兩省市接合部，東臨岳池縣，西連蓬溪縣，南接重慶市合川區(qū)，北交南充市。地理坐標(biāo)為105°56′39″-106°26′50″E，30°10′46″-30°32′36″N，地形由西北向東南傾斜，形成典型的方山丘陵地貌。受亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候影響，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，日照充足，年均氣溫17.6℃，年均降雨量1 037.9mm，年均日照時(shí)數(shù)1 280.8 h，年均相對(duì)濕度82.0%，年均風(fēng)速1.5 m/s，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹E。

2.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來源與方法

2.2.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于2017—2019年廣安市武勝縣環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，該站點(diǎn)位于武勝縣某辦公樓頂（106.285 3°E，30.348 6°N），距地面20 m左右。

2.2.2 監(jiān)測(cè)儀器與監(jiān)測(cè)方法

PM10自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器為河北先河環(huán)?？萍脊煞萦邢薰旧a(chǎn)，PM2.5自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器為聚光科技（杭州）股份有限公司生產(chǎn)，監(jiān)測(cè)方法均為β射線法。

2.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS 19.0對(duì)武勝縣環(huán)境空氣PM10與PM2.5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與PM2.5進(jìn)行相關(guān)性分析，并用OriginPro9.0軟件進(jìn)行繪圖。

3 結(jié)果與討論

3.1 PM10污染特征分析

3.1.1 PM10月均濃度變化特征分析

2017—2019年，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM10年均濃度呈先降后升趨勢(shì)（見圖1），2017年的PM10年均濃度為70.6μg/m3，超過環(huán)境空氣污染物年濃度限值國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（70.0μg/m3）0.9%［1］，2018年和2019年的PM10年均濃度則較2017年分別下降了5.49%和3.25%，變化幅度不顯著（p=0.082）。環(huán)境空氣PM10的來源主要為建筑施工揚(yáng)塵、道路揚(yáng)塵、化石燃料燃燒、機(jī)動(dòng)車尾氣、生物質(zhì)燃燒和工業(yè)生產(chǎn)排放等［10-12］，其中，建筑施工揚(yáng)塵和道路揚(yáng)塵是環(huán)境空氣PM10的最主要貢獻(xiàn)來源，貢獻(xiàn)度可高達(dá)60%左右［10］。

圖1 2017—2019年武勝縣城區(qū)PM10年均濃度變化

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年武勝縣三大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的比例為19.5∶31.1∶49.4，第二產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)并不明顯，而建筑業(yè)對(duì)第二產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)度高達(dá)10%以上，表明武勝縣環(huán)境空氣PM10受建筑施工揚(yáng)塵的影響較大，2017—2019年武勝縣建筑施工場(chǎng)地面積呈逐年增加趨勢(shì)（見表1），特別是2019年的建筑工地開工面積較2018年增加幅度較大，高達(dá)9.9%，因此造成2019年的PM10年均濃度較2018年有所反彈。

表1 2017—2019年武勝縣建筑工地開工面積m2

2017—2019年，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM10月均濃度均呈“V”字型，冬季的PM10平均濃度最高，春季次之，夏、秋季最低（見圖2），4個(gè)季節(jié)間的平均濃度差異極其顯著（p＜0.01），這與廣安市主城區(qū)［13］及周邊其他部分縣（市）的PM10月變化趨勢(shì)相同［14-16］。造成此種變化趨勢(shì)主要是因?yàn)槎镜纳镔|(zhì)燃燒較多以及煙花爆竹燃放，部分遠(yuǎn)距離輸送而來的沙塵也對(duì)PM10產(chǎn)生貢獻(xiàn)［17］，而武勝縣雖地處四川盆地的邊緣，但是污染物氣象擴(kuò)散條件與盆地其他城市類似［13，18］。冬季降雨量較少，風(fēng)速較小，靜風(fēng)頻率較高，逆溫現(xiàn)象頻發(fā)且逆溫層高度較低，相對(duì)濕度較大，易造成PM10累積，使得武勝縣城區(qū)冬季的PM10平均濃度高于其他季節(jié)。此外，武勝縣城區(qū)在4—5月和8—9月的PM10月平均濃度出現(xiàn)反彈主要是農(nóng)作物成熟后大量的秸稈被焚燒所造成的［10，19］。

3.1.2 PM10日均濃度變化特征分析

2017—2019年，武勝縣城區(qū)的PM10濃度日變化曲線均呈“雙峰雙谷”型（見圖3），PM10小時(shí)濃度最高值出現(xiàn)在22：00左右，次高值出現(xiàn)在10：00左右；PM10小時(shí)濃度最低值出現(xiàn)在16：00左右，次低值出現(xiàn)在06：00左右，這與其他盆地城市的環(huán)境空氣PM10日變化曲線基本一致［16，18］。受城區(qū)居民生產(chǎn)和出行的影響，PM10小時(shí)濃度最高值和次高值出現(xiàn)在早晚交通高峰后，由于白天的污染物氣象擴(kuò)散條件優(yōu)于夜間，因而夜間時(shí)段PM10小時(shí)濃度總體高于白天時(shí)段。雖然夜間的污染來源較少，但PM10小時(shí)濃度最低值出現(xiàn)在16：00左右，次低值出現(xiàn)在06：00左右，這與南充市城區(qū)環(huán)境空氣PM10小時(shí)濃度最低值和次低值出現(xiàn)時(shí)間剛好相反［18］，主要原因可能是武勝縣城區(qū)周邊夜間存在PM10污染源。此外，武勝縣城區(qū)夏季環(huán)境空氣PM10小時(shí)濃度次高值出現(xiàn)略晚于其他季節(jié)，而夏季的PM10小時(shí)濃度最高值卻早于其他季節(jié)，主要是由于夏季晝長(zhǎng)夜短，白天城區(qū)居民生產(chǎn)和生活的時(shí)間較冬季略有提前且活動(dòng)時(shí)間有所延長(zhǎng)，因而PM10小時(shí)濃度出現(xiàn)最高值和次高值的時(shí)間略有差異。

圖3 2017—2019年武勝縣城區(qū)PM10日均濃度變化

3.2 PM2.5污染特征分析

3.2.1 PM2.5月均濃度變化特征分析

2017—2019年，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM2.5年均濃度呈逐年降低趨勢(shì)（見圖4），2017年的PM2.5年均濃度為47.5μg/m3，超過環(huán)境空氣污染物年濃度限值國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（35.0μg/m3）35.7%，與2017年相比，2018年和2019年的下降幅度分別為29.26%和31.33%，下降幅度極其顯著（p＝0.000）。

圖4 2017—2019年武勝縣城區(qū)PM2.5年均濃度變化

2017—2019年，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM2.5月均濃度變化趨勢(shì)與PM10相同，均呈“V”字型，4—5月和8—9月的P M2.5月均濃度出現(xiàn)反彈主要是農(nóng)作物成熟后秸稈焚燒所致。4個(gè)季節(jié)間的PM2.5平均濃度差異極其顯著（p＜0.01），季節(jié)間的PM2.5平均濃度變化趨勢(shì)為冬季最高，春、秋季次之，夏季最低（見圖5）。武勝縣城區(qū)冬季PM2.5濃度高于其他季節(jié)的原因可能是冬季的污染源（生物質(zhì)燃燒、煙花爆竹燃放等）多于其他季節(jié)［12，20-22］，加上不利的污染物氣象擴(kuò)散條件（降雨量較少，風(fēng)速較小，靜風(fēng)頻率較高，逆溫現(xiàn)象頻發(fā)且逆溫層高度較低）對(duì)PM2.5的清除和擴(kuò)散作用較小，從而造成PM2.5累積，而較大的相對(duì)濕度則有利于PM2.5的生成［13，18］。

圖5 2017—2019年武勝縣城區(qū)PM2.5月均濃度變化

3.2.2 PM2.5日均濃度變化特征分析

2017—2019年，武勝縣城區(qū)的PM2.5濃度日變化曲線均呈“雙峰雙谷”型（見圖6），PM2.5小時(shí)濃度最高值出現(xiàn)在22：00—00：00，次高值出現(xiàn)在09：00—12：00；PM2.5小時(shí)濃度最低值一般出現(xiàn)在17：00—18：00，次低值出現(xiàn)在07：00左右。武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM2.5小時(shí)濃度峰值出現(xiàn)在早晚交通高峰后，表明武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM2.5主要受城區(qū)居民的出行影響。武勝縣城區(qū)夜間PM2.5濃度總體高于白天，且PM2.5小時(shí)最高值出現(xiàn)在夜間（即污染物擴(kuò)散條件較差時(shí)段），而PM2.5小時(shí)濃度最低值則出現(xiàn)在白天下午（即污染物氣象擴(kuò)散條件較好時(shí)段），這與盆地內(nèi)其他城市情況類似，污染物氣象擴(kuò)散條件能對(duì)城區(qū)環(huán)境空氣PM2.5濃度產(chǎn)生較大影響［13］。此外，不同季節(jié)中PM2.5小時(shí)濃度極值出現(xiàn)時(shí)間略有不同，夏季的PM2.5小時(shí)濃度最高值出現(xiàn)時(shí)間略晚于其他季節(jié)，次高值出現(xiàn)時(shí)間則略早于其他季節(jié)，這和城區(qū)居民的日常生活習(xí)慣有關(guān)。

圖6 2017—2019年武勝縣城區(qū)PM2.5日均濃度變化

3.3 PM 2.5/PM10值分析

3.3.1 PM2.5/PM10月均值變化分析

2017—2019年，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM2.5/PM10年均值呈逐年下降趨勢(shì)（見圖7），下降幅度達(dá)到極顯著水平（p＜0.01）。

圖7 2017—2019年武勝縣城區(qū)PM2.5/PM10年均值變化

由圖8可知，4個(gè)季節(jié)間的PM2.5/PM10值差異顯著（p＜0.01），3年的PM2.5/PM10值季節(jié)變化趨勢(shì)略有不同，2017年和2019年冬季的PM2.5/PM10值明顯高于其他3個(gè)季節(jié)，2018年則呈夏季最高，冬季次之，秋、春季最低的趨勢(shì)。相較于其他3個(gè)季節(jié)，盆地城市由于冬季的風(fēng)速較小，靜風(fēng)頻率較大，降雨量較小，相對(duì)濕度較大，空氣中粒徑較大的顆粒物易通過重力沉降被清除，粒徑較小的顆粒物則能長(zhǎng)期漂浮于空中，從而造成冬季的PM2.5/PM10值較高［8］。2018年武勝縣城區(qū)夏季環(huán)境空氣中的PM2.5/PM10值高于冬季，此種變化的原因可能為污染物氣象擴(kuò)散條件的差異。四川盆地東北部受亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候影響，全年的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹E-NNE［12］，而廣安市雖地處盆地邊緣，但與盆地東北部其他城市的主導(dǎo)風(fēng)向相同，此外，廣安市夏季還受到偏南風(fēng)的影響，武勝縣位于四川盆地的邊緣，高空遠(yuǎn)距離輸送而來的顆粒物在此下沉造成PM2.5的濃度略有上升，雖然夏季的PM2.5和PM10的濃度均較低，但PM2.5在PM10中占比升高。

圖8 2017—2019年武勝縣城區(qū)PM2.5/PM10月均值變化

3.3.2 PM2.5/PM10日均值變化分析

2017—2019年，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM2.5/PM10日均值變化曲線總體呈“雙峰雙谷”型，部分時(shí)段出現(xiàn)波動(dòng)（見圖9），PM2.5/PM10最高值出現(xiàn)在13：00—15：00，次高值出現(xiàn)在23：00—00：00；PM2.5/PM10最低值出現(xiàn)在18：00—20：00，次低值出現(xiàn)在08：00—10：00。白天時(shí)段的PM2.5/PM10小時(shí)值總體高于夜間，且波動(dòng)幅度較大，夜間的PM2.5/PM10值變化趨勢(shì)較為平緩，表明PM2.5/PM10值受人為活動(dòng)的影響較大。

圖9 2017—2019年武勝縣城區(qū)PM2.5/PM10日均值變化

4 結(jié)論

4.1 PM10污染特征

2017—2019年，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM10年均濃度呈總體下降趨勢(shì)，2019年的PM10年均濃度較2018年有所反彈；3年的PM10月均濃度變化趨勢(shì)均呈“V”字型，受秸稈焚燒的影響，4—5月和8—9月的PM10月濃度出現(xiàn)反彈；武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM10季節(jié)間濃度差異極其顯著，總體呈冬季最高，春季次之，夏、秋季最低的趨勢(shì)；受城區(qū)居民生產(chǎn)和出行活動(dòng)規(guī)律的影響，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM10日均濃度變化曲線呈“雙峰雙谷”型，且夏季環(huán)境空氣PM10小時(shí)濃度次高值出現(xiàn)略晚于其他季節(jié)，而夏季的PM10小時(shí)濃度最高值卻早于其他季節(jié)。

4.2 PM 2.5污染特征

2017—2019年，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM2.5年均濃度呈逐年下降趨勢(shì)；3年的PM2.5月濃度變化趨勢(shì)均呈“V”字型，受秸稈焚燒的影響，4—5月和8—9月的PM2.5月均濃度出現(xiàn)反彈；武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM2.5的季節(jié)間濃度差異極其顯著，呈冬季最高，春、秋季次之，夏季最低的趨勢(shì)；受早晚交通高峰的影響，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM2.5日均濃度變化曲線呈“雙峰雙谷”型。

4.3 PM2.5/PM10值變化特征

2017—2019年，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣中PM2.5/PM10年均值呈逐年下降趨勢(shì)；3年的月均值變化趨勢(shì)不一致，2017年和2019年冬季的PM2.5/PM10值高于其他3個(gè)季節(jié)，2018年的夏、冬季的PM2.5/PM10值高于秋、春季；武勝縣環(huán)境空氣中PM2.5/PM10日均值變化曲線呈“雙峰雙谷”模式，夜間的PM2.5/PM10值波動(dòng)幅度小于白天。

5 對(duì)策與建議

5.1 加大建筑施工揚(yáng)塵和道路揚(yáng)塵整治力度

2017—2019年，武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM10濃度雖總體呈下降趨勢(shì)，但下降幅度較小，且2019年的PM10年均濃度較2018年有所反彈，PM2.5/PM10值呈逐年下降趨勢(shì)，表明粒徑較大的顆粒物的污染較重，而近年來武勝縣的建筑工地施工面積呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)。因此，武勝縣需進(jìn)一步加大建筑工地的管控力度，要求施工方對(duì)施工工地實(shí)行封閉式施工，覆蓋挖掘的土方，工地四周增加噴淋設(shè)施，對(duì)渣土運(yùn)輸車輛進(jìn)行嚴(yán)管，對(duì)運(yùn)輸?shù)脑吝M(jìn)行覆蓋以防渣土灑落，對(duì)散落的渣土進(jìn)行及時(shí)清理等，以減少建筑施工揚(yáng)塵的產(chǎn)生；其次，加大城區(qū)的保潔范圍，將城區(qū)的保潔范圍擴(kuò)展至城鄉(xiāng)接合部，同時(shí)需要改進(jìn)保潔方式，增加街道的清掃和灑水頻次，減少揚(yáng)塵污染。

5.2 加大機(jī)動(dòng)車尾氣治理工作

機(jī)動(dòng)車尾氣對(duì)武勝縣城區(qū)環(huán)境空氣PM2.5的貢獻(xiàn)很大，需大力控制和減少機(jī)動(dòng)車尾氣的排放。首先，需加強(qiáng)城市交通管理，大力發(fā)展公共交通，推廣新能源汽車、共享單車，方便城鄉(xiāng)居民出行，減少機(jī)動(dòng)車尾氣排放量；其次，加大宣傳力度，倡導(dǎo)綠色出行，減少日常生活中的機(jī)動(dòng)車尾氣排放；最后，嚴(yán)格執(zhí)行新車排放和油品供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格落實(shí)“黃標(biāo)車”淘汰工作，大力推行“黃標(biāo)車”淘汰補(bǔ)助政策，減少機(jī)動(dòng)車尾氣排放。

5.3 禁止生物質(zhì)焚燒，倡導(dǎo)秸稈還田

武勝縣農(nóng)業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)較大，高達(dá)20%左右。而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的秸稈，焚燒是農(nóng)民處理秸稈最直接、最經(jīng)濟(jì)的方法，但是秸稈焚燒會(huì)造成空氣污染。因而，武勝縣相關(guān)部門應(yīng)大力引進(jìn)秸稈處理的企業(yè)和先進(jìn)技術(shù)，加大秸稈處理的資金投入，鼓勵(lì)農(nóng)民收集秸稈并用于發(fā)電、造紙和生產(chǎn)新型板材等，或者進(jìn)行秸稈堆肥還田等。

5.4 其他措施

政府部門應(yīng)積極出臺(tái)各項(xiàng)大氣污染防治措施，減少污染物的排放。同時(shí)要大力宣傳環(huán)境空氣污染的危害及污染防治方法，認(rèn)真引導(dǎo)居民學(xué)習(xí)各項(xiàng)法律法規(guī)、環(huán)保小常識(shí)，提高公眾的環(huán)保意識(shí)，倡導(dǎo)健康、環(huán)保的生活方式，共同抵制各種破壞生態(tài)環(huán)境的行為。