江蘇省典型區(qū)域大氣污染特征分析及對(duì)策措施淺析

焦 濤 陸 姍 闞 慧

(南京大學(xué)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份公司，江蘇 南京 210093)

隨著工業(yè)化和城市化的不斷發(fā)展，江蘇省已成為我國(guó)人口密集、能源消耗和污染排放重點(diǎn)區(qū)域之一，同時(shí)也是強(qiáng)度高和區(qū)域性復(fù)合型大氣污染較為突出的地區(qū)之一[1]。大氣環(huán)境質(zhì)量提升正逐步成為江蘇省乃至長(zhǎng)三角區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容之一，堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)主要污染物排放量大幅減少、生態(tài)經(jīng)濟(jì)環(huán)境信息質(zhì)量管理總體改善，仍將是未來(lái)工作的重點(diǎn)。本文以江蘇省南部、中部、北部三個(gè)代表性城市為調(diào)查對(duì)象，分析各地區(qū)大氣污染的特征、主要污染物的組成和來(lái)源以及大氣污染的影響因素，并提出相應(yīng)的對(duì)策。

1 引言

研究大氣污染的形成機(jī)制及影響因素一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)，近年來(lái)多位學(xué)者從多角度分析探索大氣污染特征。鄧愛(ài)萍等對(duì)2013至2017年江蘇省大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示江蘇省空氣中的污染物主要有 PM2.5、PM10、NO2和 O3等，其中首要污染物所占的天數(shù)表現(xiàn)為：PM2.5>O3>NO2，從時(shí)間變化來(lái)看，秋冬季主要為顆粒物污染，春夏季則以O(shè)3污染為主[1]。孟曉艷[2]等研究了2013年-2016年74個(gè)城市O3濃度的時(shí)空分布和變化趨勢(shì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)O3污染具有明顯的日變化和季節(jié)變化特征，全天 14：00-17：00 改為“時(shí)間段內(nèi)濃度最高，5-10 月為全年最高濃度；O3濃度在長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲和京津冀及其周邊地區(qū)均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，在北京、上海和廣州的年增長(zhǎng)率分別為1.9%、1.1%和0.8%；各城市O3濃度超標(biāo)天數(shù)平均每年增加 3 天，且O3對(duì)環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)的貢獻(xiàn)逐年增加。由于地形、地貌、人類活動(dòng)等差異，導(dǎo)致大氣污染物在空間分布上呈現(xiàn)一定的差異性。李名升[3]等運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS方法對(duì)我國(guó)近10年來(lái)PM10污染時(shí)空格局演變進(jìn)行分析，結(jié)果顯示北方地區(qū) PM10污染高于南方地區(qū)，兩者之間的差異主要體現(xiàn)在北方采暖期。Jiang等研究了京津冀地區(qū) PM2.5污染的時(shí)空特征與趨同化趨勢(shì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)從每年的污染重心轉(zhuǎn)移模式來(lái)看，PM2.5污染總體上是由東向西南方向轉(zhuǎn)移，從季節(jié)性污染重心轉(zhuǎn)移模式來(lái)看，春夏季向西北方向轉(zhuǎn)移，秋冬季向西南方向轉(zhuǎn)移[4]。趙輝[5]等對(duì)我國(guó)部分城市 2010 年 O3污染的分布特征進(jìn)行分析，結(jié)果顯示我國(guó) O3污染在空間分布上呈現(xiàn)南高北低趨勢(shì)。龍凌波等對(duì)我國(guó)沿海地區(qū)開展了大氣污染聚類分析研究，結(jié)果表明我國(guó)沿海地區(qū)顆粒物污染嚴(yán)重，山東省西部、江蘇省北部與京津冀地區(qū)南部呈較為相似的污染特征[6]。

2 研究方法

本文選取昆山、泰州和鹽城三座城市作為蘇南、蘇中和蘇北研究區(qū)域，首先利用2018-2020年三個(gè)城市大氣污染物濃度觀測(cè)資料，從時(shí)間變化和空間分布兩個(gè)方面進(jìn)行分析，系統(tǒng)地研究三個(gè)城市大氣污染物濃度的分布和變化特征。

此次研究采用的方法為文獻(xiàn)綜述和數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，文獻(xiàn)主要來(lái)自中國(guó)知網(wǎng)，研究中用到的污染物數(shù)據(jù)，來(lái)源于城市空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái)，時(shí)段為2018年至2020年全年的日均值污染物濃度(SO2、NO2、PM2.5、PM10、O3和CO)。

3 時(shí)間污染特征差異分析

3.1 月度變化特征

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分別分析昆山市、泰州市和鹽城市2018年到2020年的大氣污染程度，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)三市大氣污染月度變化特征基本一致：大氣污染物SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO的月均濃度基本呈現(xiàn)為“中間低、兩端高”的月變化特征，高濃度月份主要集中在12月和1月，7、8和9月濃度較低；而O3的月均濃度則呈現(xiàn)為“中間高、兩端低”的特征，且呈雙峰變化，5月濃度最高，而后逐漸降低，8月后又開始逐漸升高。

圖1 昆山、泰州和鹽城代表站點(diǎn)及空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分布圖

圖2 蘇南、蘇中、蘇北典型城市5項(xiàng)污染物月均濃度變化情況

圖3 蘇南、蘇中、蘇北典型城市6項(xiàng)污染物季節(jié)濃度污染百分比分布情況(注：數(shù)據(jù)來(lái)源于城市空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái))

3.2 季度變化特征

(1)NO2、CO、PM10、PM2.5

如圖3所示，三個(gè)典型城市主要污染物(NO2、CO、PM10、PM2.5)濃度的季節(jié)變化大致為冬高夏低，春秋次之。這是由于冬季氣溫較低，大氣層結(jié)穩(wěn)定，且江蘇及周邊地區(qū)秸稈燃燒產(chǎn)生大量顆粒物，導(dǎo)致大氣污染物在區(qū)域范圍內(nèi)劇增；夏季空氣有較強(qiáng)的對(duì)流現(xiàn)象，降雨量大，對(duì)污染物的沉降和擴(kuò)散有好的影響。同時(shí)氣象條件也是形成這種季節(jié)變化特征的主要因素，夏季、秋季多為海洋清潔氣團(tuán)，降水多，且混合層高度較高，有利的擴(kuò)散條件致使污染物濃度較低；春、冬季，江蘇省域易受北方污染氣團(tuán)的影響，且混合層高度較低，容易積聚污染物，因此春冬季容易出現(xiàn)霧霾。

(2)O3

三市O3濃度的季節(jié)變化呈現(xiàn)為夏高冬低，春秋次之。O3是典型的光化學(xué)污染物，夏季的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較大，易發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，致使O3濃度高于其他季節(jié)；此外，有研究提出中緯度區(qū)域易在春季發(fā)生對(duì)流層頂折疊現(xiàn)象，該現(xiàn)象使平流層O3進(jìn)入對(duì)流層，造成春季O3濃度較高[9]；江蘇地區(qū)秋季降雨較多，相對(duì)濕度的增加抑制了光化學(xué)反應(yīng)速率，造成秋季O3濃度較低。

(3)SO2

蘇北地區(qū)SO2濃度季節(jié)變化呈現(xiàn)為冬>春>秋>夏；蘇中地區(qū)呈現(xiàn)為春>冬>秋>夏；蘇南地區(qū)呈現(xiàn)為春>秋>冬>夏。

SO2的主要污染來(lái)源為各類燃煤源。蘇北地SO2冬、夏濃度差值為 2.99 μg/m3，蘇中和蘇南地區(qū)SO2春、夏濃度差值分別為3.65 μg/m3、0.84 μg/m3。蘇南地區(qū)SO2季節(jié)濃度最高值和最低值之間相差不大，區(qū)別于蘇北和蘇中地區(qū)季節(jié)分明的濃度變化特征，可見蘇南地區(qū)SO2濃度受季節(jié)變化影響較小。三個(gè)地區(qū)SO2夏季濃度最低，這主要是受夏季高濕及強(qiáng)降水清除與轉(zhuǎn)化作用的影響。

4 空間污染特征差異分析

三個(gè)地區(qū)的大氣污染特征在空間上呈現(xiàn)一定的相似性和差異性。2018年-2020年，三市主要大氣污染物濃度均呈逐年下降趨勢(shì)，可以反映出我省各區(qū)域大氣污染控制成效顯著。

圖4 蘇南、蘇中、蘇北典型城市6項(xiàng)污染物年度污染濃度變化情況(μg/m3，CO*10μg/m3)(注：數(shù)據(jù)來(lái)源于城市空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái))

(1)SO2、NO2和CO

三種污染物的濃度空間分布相似，呈現(xiàn)由北向南逐漸遞增的趨勢(shì)，最大值區(qū)位于蘇南地區(qū)。SO2的首要來(lái)源為各類燃煤，NO2的首要來(lái)源為電廠、鍋爐等燃煤源和機(jī)動(dòng)車尾氣等源類排放的NO的大氣氧化，CO的首要來(lái)源為燃燒源中碳的不完全燃燒。作為全國(guó)發(fā)展工業(yè)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，江蘇省擁有著密集的交通網(wǎng)絡(luò)，聚集著大量的工業(yè)園區(qū)及高煤耗企業(yè)。如何治理鋼鐵、水泥、建材等非發(fā)電行業(yè)的煤污染是當(dāng)前工作的重點(diǎn)。

(2)PM10、PM2.5和O3

蘇北、蘇中地區(qū)可吸入顆粒物(PM10)濃度總體大于蘇南地區(qū)[1]，三市細(xì)顆粒物(PM2.5)濃度差距并不明顯。O3濃度的空間分布表現(xiàn)為蘇北>蘇中>蘇南，其高濃度區(qū)域位于蘇北，且遠(yuǎn)高于蘇中、蘇南地區(qū)。

江蘇省地區(qū)在降幅空間不大的情況下，存在顆粒物(PM10、PM2.5)和O3濃度“北高南低”空間分布特征，這與其重污染天氣“北高南低”的特征重合，這種特征的形成，與污染物輸送路徑的影響有關(guān)，蘇北、蘇中地區(qū)由于特殊的地理位置，更容易受到北方沙塵或者污染天氣影響。

(3)PM2.5/PM10比值

粗細(xì)顆粒物濃度的比值一定程度上能表明污染的類型和污染物來(lái)源。2018-2020年，除蘇南外，蘇北和蘇中地區(qū)的PM2.5/PM10比例均有所上升[1]，蘇中PM2.5/PM10比例遠(yuǎn)高于另兩地區(qū)，高達(dá)0.62～0.66，在三區(qū)細(xì)顆粒物(PM2.5)濃度差距不明顯的前提下，說(shuō)明蘇中細(xì)顆粒物的濃度比例較高，污染來(lái)源主要以本地和附近地區(qū)污染物輸送為主。

圖5 蘇南、蘇中、蘇北典型城市PM2.5/PM10對(duì)比情況(注：數(shù)據(jù)來(lái)源于城市空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái))

5 對(duì)策措施及建議

通過(guò)對(duì)江蘇省蘇南、蘇中、蘇北典型城市的大氣污染特征的深入分析，剖析了各區(qū)域大氣污染的主要影響因素。本文分別對(duì)各區(qū)域的大氣污染治理提出針對(duì)性措施建議，有利于提升我省各區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量。

(1)蘇南地區(qū)

強(qiáng)化燃燒源長(zhǎng)效管控。嚴(yán)格落實(shí)煤炭消費(fèi)總量和強(qiáng)度“雙控”機(jī)制，持續(xù)推動(dòng)使用電能替代燃煤和燃油等不清潔能源，提升電力能源消費(fèi)占全社會(huì)總能源消費(fèi)的比重。深化機(jī)動(dòng)車污染防治工作，加快淘汰國(guó)三及以下排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油貨車、采用稀薄燃燒技術(shù)或“油改氣”的老舊燃?xì)廛囕v，推行公共交通、自行車或步行等低碳城市交通模式。

強(qiáng)化氮氧化物排放控制力度。蘇南地區(qū)大氣中的NOx主要來(lái)自于電力、鋼鐵以及機(jī)動(dòng)車。①固定源方面，煤氣化電廠要實(shí)施低氮燃燒技術(shù)改造，加快完成所有燒結(jié)機(jī)的脫硝改造。加強(qiáng)管控工業(yè)爐窯生產(chǎn)過(guò)程中的無(wú)組織排放。②移動(dòng)源方面，深化機(jī)動(dòng)車污染防治，加強(qiáng)油品供應(yīng)和質(zhì)量保障，優(yōu)化調(diào)整貨物運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，加快推進(jìn)非道路移動(dòng)機(jī)械精準(zhǔn)管控。

(2)蘇中地區(qū)

深化細(xì)顆粒物污染防治。PM2.5主要來(lái)自一次排放和二次轉(zhuǎn)化生成[12]，全面深化揚(yáng)塵面源污染管控，盡可能減少PM2.5一次排放；加強(qiáng)城市道路清潔，提高道路清潔水平；實(shí)施工地運(yùn)輸車輛規(guī)范化管理，逐步推進(jìn)揚(yáng)塵治理。二次轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的組分主要由工業(yè)生產(chǎn)排放的二氧化硫、氮氧化物等污染物通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化形成。加大力度控制工業(yè)企業(yè)污染物排放，以進(jìn)一步降低二次組分濃度。

(3)蘇北地區(qū)

探索臭氧污染控制路徑。臭氧污染屬于二次污染，通過(guò)控制其前體物 VOCs和NOx的濃度可減緩臭氧污染[11]。在短期內(nèi)，更嚴(yán)格地控制VOCs排放可以相對(duì)較快地降低O3污染水平。在4～10月臭氧污染高發(fā)期間，可制定區(qū)域臭氧污染強(qiáng)化管控企業(yè)清單，以化工、涂裝、電子、包裝印刷、家具制造、塑料制品等VOCs排放重點(diǎn)行業(yè)，制定企業(yè)臭氧管控“一廠一策”，引導(dǎo)企業(yè)開展生產(chǎn)工藝和治理設(shè)施升級(jí)改造。定期開展一輪VOCs專項(xiàng)檢查和監(jiān)督性抽測(cè)，同時(shí)開展VOCs污染源清單與來(lái)源解析，協(xié)同控制NOx排放，緩解臭氧污染態(tài)勢(shì)。