太原市環(huán)境空氣污染變化趨勢對比分析

馬 翔 李建玲

（1.山西省太原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山西 太原 030002；2.山西威靈環(huán)境科技有限公司，山西 太原 030032）

煤煙型污染是太原市大氣的主要污染源。太原市在環(huán)境保護(hù)方面采取一系列措施，改善空氣質(zhì)量，但是污染仍然很嚴(yán)重。為了全面反映太原市環(huán)境空氣治理效果，采用單項指標(biāo)直接對比，多項指標(biāo)綜合對比和五年均值滾動對比的方法，對環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行對比，得出環(huán)境空氣質(zhì)量的變化趨勢。

1 環(huán)境空氣主要污染物單項對比分析

采用可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳日均值第95%位數(shù)濃度值和日最大臭氧8 小時均值第90%位數(shù)濃度值六項指標(biāo)對2011～2020 年環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行單項對比分析，重點以環(huán)境空氣主要污染物的5 年均值變化狀況進(jìn)行對比，同時對2 個五年期的一些特殊年份值，如末期年份值、最高年份值和最低年份值也做了比較。對比情況見表1。

從表1 中可以看出：可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物、二氧化氮、臭氧持續(xù)超標(biāo)，二氧化硫、一氧化碳穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。其中可吸入顆粒物和細(xì)顆粒物有所下降，仍然持續(xù)超標(biāo)：2016—2020 年與2011—2020 年相比，可吸入顆粒物年平均濃度值下降4.35%，仍超二級標(biāo)準(zhǔn)0.57 倍；細(xì)顆粒物年平均濃度值下降22.22%，超二級標(biāo)準(zhǔn)0.60 倍；二氧化氮有所上升，持續(xù)超標(biāo)：2016—2020 年與2011—2020 年相比，平均濃度值上升42.42%，超二級標(biāo)準(zhǔn)0.18 倍；臭氧有所上升，持續(xù)超標(biāo)：2016—2020年與2011—2020 年期間，年平均濃度值上升20.71%，超二級標(biāo)準(zhǔn)0.06 倍；二氧化硫、一氧化碳大幅下降，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)：2016—2020年與2011—2020年期間二氧化硫年平均濃度值下降47.83%，一氧化碳年平均濃度值下降26.67%。

表1 太原市環(huán)境空氣主要污染物濃度對比統(tǒng)計表（單位:μg/m3，CO:mg/m3）

2 環(huán)境空氣質(zhì)量綜合對比分析

采用可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳日均值第95%位數(shù)濃度值和日最大臭氧8 小時均值第90%位數(shù)濃度值六項指標(biāo)對2016～2020 年與2011～2020年期間環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行綜合對比分析。

根據(jù)GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中年平均值二級標(biāo)準(zhǔn)限值分別計算各項指標(biāo)，2 個5 年期間的污染分指數(shù)及其綜合指數(shù)，空氣綜合污染指數(shù)越高，空氣污染越嚴(yán)重，見表2。

從表2 中可知，2016—2020 年太原市環(huán)境空氣質(zhì)量的6 項指標(biāo)的綜合指數(shù)為6.56，與2011—2020 年的7.08 相比，下降7.34%，說明環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善。

表2 太原市環(huán)境空氣質(zhì)量綜合對比表

2016—2020 年與2011—2020 年相比，可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物、二氧化硫、一氧化碳分指數(shù)都不同程度地下降。其分指數(shù)分別下降了1.88%、18.78%、46.90%和24.66%，二氧化氮和臭氧分指數(shù)有所上升，分別上升了42.17%和29.27%。

從分指數(shù)分擔(dān)率來看，2016—2020 年與2011—2020年期間相比，可吸入顆粒物的分擔(dān)率上升了1.33%，占到23.93%；細(xì)顆粒物分擔(dān)率下降了3.43%，占24.39%；二氧化氮和臭氧的分擔(dān)率分別上升了6.27%和4.58%，分別占17.99%和16.16%；二氧化硫和一氧化碳的分擔(dān)率分別下降了6.81%和1.93%，分別占9.15%和8.38%，說明太原市環(huán)境空氣污染已經(jīng)從以煙塵污染和二氧化硫污染為主的煤煙型污染特征轉(zhuǎn)化為以顆粒物和揮發(fā)性有機污染為主的復(fù)合型污染特征。

3 太原市十年長期趨勢滾動分析

3.1 環(huán)境空氣主要污染物5年滾動均值分析

為消除氣象等偶然因素影響，采用5 年滾動均值進(jìn)行環(huán)境空氣污染物長期趨勢分析。十年間，經(jīng)滾動推算，每項污染物可得6 個連續(xù)五年均值，進(jìn)一步采用Spearman 秩相關(guān)定量分析，可得出各污染物更穩(wěn)定可靠的長期變化趨勢規(guī)律。計算結(jié)果見表3。

表3 太原市環(huán)境空氣主要污染物五年均值滾動分析表（單位：μg/m3，CO：mg/m3）

2011—2020 年，太原市環(huán)境空氣中各類污染物五年均值經(jīng)滾動分析，部分污染物指標(biāo)下降，部分污染物指標(biāo)上升，變化趨勢穩(wěn)中有降，如圖1 所示。

圖1 太原市環(huán)境空氣主要污染物五年均值滾動分析圖

計算結(jié)果表明：2011—2020 年，太原市環(huán)境空氣中可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物呈下降趨勢，但不顯著；二氧化硫和一氧化碳呈顯著下降趨勢；二氧化氮和臭氧呈顯著上升趨勢。

工業(yè)規(guī)模逐年擴大，但是工業(yè)污染指數(shù)有所下降，說明在工業(yè)污染物控制和減排方面取得了一定的成績。但太原市區(qū)為狹長形兩山夾一盆地中間由汾河一分為二的形狀，汽車尾氣是影響氮氧化物排放的主要因素，特別是上下班高峰期交通擁堵，汽車尾氣對NO濃度顯著影響。

3.2 太原市環(huán)境空氣主要污染物年際變化情況

GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》2013 年開始執(zhí)行，為統(tǒng)一項目和標(biāo)準(zhǔn)，選擇2013—2020 年主要污染物的年均值進(jìn)行年際變化分析。2013—2020 年，太原市環(huán)境空氣中主要污染物可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物、二氧化硫和一氧化碳的年均濃度值呈顯著下降趨勢；二氧化氮的年均濃度值呈上升趨勢，但不顯著；臭氧的年均濃度值呈顯著上升趨勢。太原市環(huán)境空氣污染年際變化情況見表4。太原市環(huán)境空氣污染年際變化如圖2 所示。

表4 太原市環(huán)境空氣污染年際變化表（單位：μg/m3，CO：mg/m3）

從圖2 可以看出，2020 年與2013 年相比，可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物、一氧化碳和二氧化硫的年均濃度值明顯呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢，二氧化氮的年均濃度值分別上升了4.65%，可以說是略微上升，總體處于穩(wěn)中有降的水平。

圖2 2013—2020 年環(huán)境空氣污染年際變化圖

4 綜合分析

由于幾項主要的環(huán)境空氣污染物其環(huán)境濃度不同程度地降低，環(huán)境空氣質(zhì)量綜合水平逐年提升；然而，應(yīng)關(guān)注個別監(jiān)測點出現(xiàn)NO和O的增長勢頭，因為它們是影響環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)比例的主要污染因子。其原因，主要包括以下幾個方面。

4.1 在污染排放方面

工業(yè)污染占有相當(dāng)大的比重，規(guī)模以上工業(yè)增加值呈持續(xù)上升態(tài)勢；在采暖方面，冬季為每年采暖需求最高時段，集中供暖和民用采暖負(fù)荷處于高位，加上環(huán)境空氣擴散條件較差，因此每年冬季是環(huán)境空氣污染的高發(fā)期。

4.2 在物理條件方面

物理條件主要指氣象條件，其決定了一個區(qū)域有多大的環(huán)境容量。包括太原市在內(nèi)的京津冀及周邊地區(qū)受弱氣壓場控制，風(fēng)速較小，特別是太原及周邊地區(qū)近地面以及1000m左右逆溫強度較高時，將嚴(yán)重限制污染物的擴散。如太原及周邊區(qū)域出現(xiàn)降雨雪過程，過程前后相對濕度長時間接近飽和，加速氣態(tài)污染物向顆粒物二次組分的轉(zhuǎn)化以及顆粒物的吸濕增長，既提升了細(xì)顆粒物濃度，也導(dǎo)致大氣能見度下降。另外，降塵和揚塵污染也使環(huán)境空氣質(zhì)量下降。

4.3 在化學(xué)轉(zhuǎn)化方面

在化學(xué)轉(zhuǎn)化方面，太原市細(xì)顆粒物組分構(gòu)成二次無機離子占比總體在50%以上，表明NOx 的二次轉(zhuǎn)化對細(xì)顆粒物污染起主要貢獻(xiàn)；隨著有機物、元素碳濃度增加，表明燃煤排放的SO的二次轉(zhuǎn)化對細(xì)顆粒物污染的貢獻(xiàn)相對突出。從源頭上，工業(yè)企業(yè)二氧化硫、VOCs 的排放，以及煤煙型和汽車尾氣型NO二者綜合型排放特征是太原市光化學(xué)煙霧容易發(fā)生的重要原因。

臭氧年均濃度值上升了25.68%，已成為主要的污染因子。天氣因素中夏秋季持續(xù)高溫和強日照天氣會加劇大氣光化學(xué)反應(yīng)，近地面氮氧化物（NO）和揮發(fā)性有機物 （VOCs）參與高溫、強光照條件下的光化學(xué)反應(yīng)過程，極有利于臭氧生產(chǎn)而造成臭氧濃度明顯升高。

5 總結(jié)

通過對比可以看出，2011—2020年，太原市環(huán)境空氣主要污染物可吸入顆粒物、細(xì)顆粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭氧6 項指標(biāo)的綜合指數(shù)下降7.34%，說明太原市環(huán)境質(zhì)量有所改善。但受區(qū)位條件、地理氣象、資源條件、經(jīng)濟實力、污染排放、管理水平等多種因素的影響和制約，空氣污染防治形勢仍然嚴(yán)峻，任重道遠(yuǎn)。

針對太原市環(huán)境空氣質(zhì)量存在的問題，提出如下對策：充分利用環(huán)境政策，使重污染企業(yè)轉(zhuǎn)型；加快形成綠色生產(chǎn)方式，推動重污染企業(yè)搬遷改造，嚴(yán)格控制總量與濃度，對涉及VOCs 排放的場所進(jìn)行管控，鞏固揚塵污染管控成果，持續(xù)開展降塵攻堅；強化“1+30”區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控機制，積極應(yīng)對重污染天氣；推進(jìn)油煙、加油站和油庫油氣回收、主要道路機動車尾氣遙感在線監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，繼續(xù)采用重型柴油車加裝遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)，通過“車”、“油”、“路”三個環(huán)節(jié)治理交通污染；在國控點周邊開展生活源片區(qū)集中治理試點工程，有效改善周邊環(huán)境，建設(shè)一流現(xiàn)代生態(tài)宜居城市。