聊城市2020年空氣質(zhì)量特征分析

趙修敏 王緒新 王 莉

（山東省聊城生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 山東聊城 252000）

引言

聊城市位于山東省西部，地處冀魯豫三省交界處，是京津冀大氣污染傳輸通道“2+26”城市，保障生態(tài)環(huán)境安全特別是環(huán)境空氣質(zhì)量尤為重要。

針對聊城大氣特征的分析研究較少。王成祥[1]等利用2006-2014 年大氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了聊城市大氣質(zhì)量年變化、季節(jié)變化和日變化特征。張敬巧[2]等對聊城市2016 年一次重污染過程開展PM2.5 樣品采集并分析了其中水溶性離子、碳成分及無機(jī)金屬元素這三種化學(xué)組分，并對污染特征及成因進(jìn)行了分析。龐博[3]對聊城市2016 年環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。紀(jì)凡華[4]等采用氣候傾向趨勢法、皮爾遜相關(guān)系數(shù)法對2009-2017 年聊城空氣污染日數(shù)據(jù)和靜穩(wěn)天氣的氣候特征進(jìn)行分析，探究聊城市空氣質(zhì)量狀況和相關(guān)大氣污染事件的發(fā)展規(guī)律。

1 研究方法

本文以2020 年聊城市5 個國家空氣自動監(jiān)測站（華潤紡織、區(qū)政府、九州社區(qū)、監(jiān)控中心、聊大東校）PM10、PM2.5、O3、SO2、NO2、CO 等6 項(xiàng)空氣污染物的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對環(huán)境空氣質(zhì)量變化特征進(jìn)行分析。在計算空氣污染物日均質(zhì)量濃度時，以臭氧最大8小時滑動平均（O3-8h）代表O3的日均質(zhì)量濃度。

圖1 聊城市國控空氣站點(diǎn)分布圖

2 結(jié)果與討論

2.1 統(tǒng)計特征

對2020 年聊城市SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3-8h和CO 的日均質(zhì)量濃度進(jìn)行統(tǒng)計，見表1。結(jié)果顯示：日濃度變化范圍分別為3～39、9～93、14～288、7～288、6～320μg/m3和0.3～3.0mg/m3。全年污染物質(zhì)量濃度變化區(qū)間較大，其中顆粒物的差異最為明顯，PM10 和PM2.5 濃度最高值分別是最低值的21 倍和33 倍。各項(xiàng)污染物的中位數(shù)濃度均低于平均值，說明平均值中污染天氣值的貢獻(xiàn)較大。

表1 聊城市主要空氣污染物統(tǒng)計特征

統(tǒng)計分析2020 年聊城市空氣污染物日質(zhì)量濃度超標(biāo)情況，結(jié)果見表2，其中輕中重度污染分別為101 天、18 天和16 天，共計135 天。首要污染物次數(shù)最多的是O3-8h，達(dá)到63 次，其次為PM2.5，達(dá)到55次，其它因子（SO2、NO2和CO）均未出現(xiàn)超標(biāo)情況。說明O3和PM2.5 是聊城市空氣污染面臨的主要問題。輕度污染中O3天數(shù)最多，為49 天，重度污染天氣中PM2.5 的天數(shù)最多，為15 天。說明做好O3污染的防治可以減少輕度污染，從而提高優(yōu)良天數(shù)比例。做好PM2.5 的防治可以減少重污染天氣的發(fā)生。

表2 聊城市首要污染物統(tǒng)計特征

2.2 空氣質(zhì)量狀況

聊城市PM10、PM2.5、SO2和NO2在2020 年的年均質(zhì)量濃度分別為94、53、12、33μg/m3，CO 95%分位濃度、O3-8h 90%分位濃度分別為1.6mg/m3和174μg/m3。PM10 和PM2.5 年均質(zhì)量濃度和O3-8h 90%分位濃度都超過了國家空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)。山東省2020 年P(guān)M2.5 和PM10 的平均濃度為分別為46μg/m3和80μg/m3；山 東 省 內(nèi)7 個 傳 輸 通 道 城 市PM2.5 和PM10 的平均濃度為分別為52μg/m3和88μg/m3，都比聊城市的值低。從城市排名情況來看，聊城市在168 個重點(diǎn)城市中居倒19 位，在山東省內(nèi)16 城市中排名倒4 位。

2018-2020 年聊城市空氣三種主要超標(biāo)因子PM10、PM2.5 和O3-8h 的年度變化趨勢圖見圖2?？梢娊觊_展的污染治理取得成效，三種污染物的質(zhì)量濃度都在逐年降低[5]。

圖2 2018—2020 年聊城市主要污染物年均質(zhì)量濃度變化

2.3 月均質(zhì)量濃度變化趨勢

分析聊城市主要超標(biāo)因子PM10、PM2.5 和O3-8h的月度變化。其在2020 年1～12 月份的變化趨勢如圖3 所示。三種因子表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化特征。顆粒物（PM10、PM2.5）月均濃度在夏季（6～8 月）相對較低，在冬季（1～2 月、10～12 月）較高[6]；O3月均濃度的時間變化趨勢與之相反，表現(xiàn)為夏秋季明顯高于冬春季的特征，其中，5～9 月為O3高濃度階段，最高峰出現(xiàn)在6 月[7]。

圖3 聊城市2020年P(guān)M10、PM2.5和O3-8h月度變化

2.4 綜合指數(shù)分擔(dān)率

定義某項(xiàng)污染物的分擔(dān)指數(shù)為其年平均濃度與國家空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)要求年均濃度的比值，各項(xiàng)分擔(dān)指數(shù)相加得到綜合指數(shù)，分指數(shù)與綜合指數(shù)之比即為該污染物的分擔(dān)率。各項(xiàng)污染物分指數(shù)分擔(dān)率可定量表現(xiàn)各項(xiàng)污染物對空氣質(zhì)量的貢獻(xiàn)[8]。

圖4 是聊城市各項(xiàng)污染因子在綜合指數(shù)中的分擔(dān)情況。由圖4 可見，PM10 和PM2.5 是在聊城市2020 年空氣污染中綜合指數(shù)分擔(dān)率最高的因子，分別為25%和28%；O3分擔(dān)率為20%；最低為SO2，僅為4%。整體而言，氣態(tài)污染物（NO2、SO2、O3和CO）和顆粒物（PM10 和PM2.5）在分擔(dān)率比重中各占一半。

圖4 聊城市2020年綜合指數(shù)分擔(dān)率

2.5 相關(guān)性分析

對聊城市在2020 年各月份NO2與SO2濃度比值進(jìn)行分析（見圖5），1 月和10～12 月份相對較高，這一方面是因?yàn)殡S著氣溫的降低，機(jī)動車出行的概率增高，移動源排放增大；另一方面也與近幾年推動的“煤改氣”有關(guān)，使用天燃?xì)馊∨募彝ゴ罅吭黾?。在二月份有個明顯的低谷值，這與疫情期間限制人員流動導(dǎo)致的車輛使用減少有關(guān)。

圖5 NO2/SO2月度變化圖

3 結(jié)論

（1）全年污染物質(zhì)量濃度變化區(qū)間較大，PM10和PM2.5 濃度最高值分別是最低值的21 倍和33 倍。（2）影響聊城市空氣質(zhì)量最主要污染因子是PM10、PM2.5 和臭氧。污染物在一年中隨季節(jié)變化明顯，冬季主要的超標(biāo)因子是顆粒物（PM10 和PM2.5），夏季主要的超標(biāo)因子是臭氧。（3）顆粒物和氣態(tài)污染物在綜合指數(shù)分擔(dān)率中各占約一半。受移動源和 “煤改氣”影響，在采暖季NO2和SO2比值顯著升高。

結(jié)語

大氣中的PM10、PM2.5 和臭氧污染是由多種因素共同造成的[9][10]，包括污染源排放、大氣化學(xué)反應(yīng)和氣象擴(kuò)散條件等。所以要進(jìn)一步提高空氣質(zhì)量，還需要改進(jìn)治理模式，推動區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控從而減少來自多種源的多種前體物排放。同時，在污染治理過程中，必須把顆粒物和臭氧的控制有機(jī)結(jié)合起來，才能更加精準(zhǔn)高效地改善生態(tài)環(huán)境[11]。