大理市2013～2020年空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)分析

趙崇志，所映梅

(1.大理州生態(tài)環(huán)境局大理分局生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南 大理 532901； 2.大理市下關(guān)第六中學(xué)，云南 大理 532901)

1 引言

隨著我國工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市排放引起的大氣污染已成為影響城市環(huán)境質(zhì)量、制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境持續(xù)發(fā)展的重要問題[1，2]，環(huán)境空氣污染也成為衡量城市可持續(xù)發(fā)展能力和宜居程度的重要指標(biāo)[3]。

大理市位于云南省西部，地處低緯高原，屬北亞熱帶高原季風(fēng)氣候類型，年平均氣溫15 ℃，降水量1056 mm,在低緯度高海拔地理?xiàng)l件綜合影響下，形成了低緯高原季風(fēng)氣候特點(diǎn)：四季溫差小，冬干夏雨，赤道低氣壓移來時(shí)(11月份至次年4月份)為干季雨量僅占全年降雨量的5%～15%，信風(fēng)移來時(shí)(5～10月份)為雨季降雨量占全年的85%～95%，垂直差異顯著。

2 數(shù)據(jù)與方法

大理市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)始建于2003年，由下關(guān)子站、大理古城子站和中心站組成。該系統(tǒng)可對(duì)大理市環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行24 h自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有SO2、NO2、PM10等。本文選取大理市2個(gè)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(下關(guān)城和大理古城)的SO2、NO2、PM10監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為主要分析數(shù)據(jù)，以2013～2020年的環(huán)境空氣主要污染物濃度值和AQI(環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù))為研究對(duì)象，分析比較了不同年份、城區(qū)與季度的主要污染物的變化趨勢(shì)，為大理市大氣環(huán)境治理和管理提供理論依據(jù)。

3 結(jié)果

3.1 大理市環(huán)境空氣質(zhì)量變化情況分析

環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)是最簡單而直觀的評(píng)價(jià)大氣環(huán)境質(zhì)量的指標(biāo)，描述了空氣清潔或者污染的程度[4]。運(yùn)用空氣主要污染物污染系數(shù)分析AQI值，2013～2020年大理市AQI值都小于40，空氣質(zhì)量達(dá)到優(yōu)，2013～2016年AQI呈下降趨勢(shì)，2017年開始呈上升趨勢(shì)，在2018年達(dá)到頂值后，2019年開始呈明顯下降趨勢(shì)，并在2020年達(dá)到最低點(diǎn)，8年間大理市環(huán)境空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)為下降-上升-下降(圖1)。

圖1 大理市2013～2020年AQI年均值變化

3.2 主要污染物濃度變化分析

比較了SO2、NO2、PM10濃度的年均值的變化，結(jié)果顯示：大理市環(huán)境空氣中SO2濃度呈逐年下降趨勢(shì)，于2018年逐步趨于平穩(wěn)， 其中2013年為歷年最高值，2019年濃度最低；PM10濃度2013～2020年間呈先下降再上升后下降的變化，2013～2016年呈下降趨勢(shì)，2017～2018年呈上升趨勢(shì)，2019年開始快速下降，并在2020年達(dá)到最低值，其中PM10濃度值2018年最高，2020年最低；NO2濃度在2013～2020年間呈上下波動(dòng)，變化趨勢(shì)不明顯，其中NO2濃度值2013年最高，2016年最低(圖2)。

圖2 大理市2013～2020年主要污染物年均值變化

3.3 大理市空氣主要污染物濃度隨季度變化情況分析

比較了不同季度SO2、NO2、PM10濃度的均值。結(jié)果顯示大理市環(huán)境空氣中SO2、PM10隨季節(jié)變化明顯，均在第三季度出現(xiàn)污染物濃度最低值，SO2在第四季度最高、PM10最高值出現(xiàn)在第一季度，趙佳倫等也發(fā)現(xiàn)PM10質(zhì)量濃度變化具有明顯的季節(jié)性特征,冬季其質(zhì)量濃度最高,春季和秋季次之[5]。NO2總體變化趨勢(shì)不明顯，NO2濃度最高值集中出現(xiàn)在第四季度或者第一季度，其中最高值在第四季度(4個(gè)年度)、最高值在第一季度(2個(gè)年度)，NO2濃度最低值出現(xiàn)在第一季度和第三季度，第一季度(5個(gè)年度)、第三季度(2個(gè)年度)(圖3)，比較3中大氣主要污染濃度環(huán)境空氣質(zhì)量可見：以第四季度或者第一季度(春冬季節(jié))最差，第三季度最優(yōu)。單獨(dú)考察大理、下關(guān)2個(gè)城區(qū)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)空氣主要污染物濃度值某一年份不同季度主要污染物濃度，上述變化趨勢(shì)同樣存在，SO2，PM10濃度第三季度濃度值最低，第一季度或第四季度為最高，NO2濃度古城站點(diǎn)最高值在第四季度，最低值集中在一季度和三季度。

圖3 大理市2013～2020年主SO2、PM10、NO2季度均值變化

3.4 兩城區(qū)空氣質(zhì)量及變化情況分析

分析比較了下關(guān)城區(qū)和大理古城自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)SO2、NO2、PM10監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示：大理古城城區(qū)的SO2在2013～2017年間明顯低于下關(guān)城區(qū)，而兩城區(qū)都呈逐年下降趨勢(shì)，其中下關(guān)城區(qū)SO2濃度下降趨勢(shì)較明顯；NO2在2013年時(shí)下關(guān)城區(qū)和古城城區(qū)基本相近，在2014年下關(guān)城區(qū)稍低于古城城區(qū)，而2015～2020年，古城城區(qū)NO2濃度值都低于下關(guān)城區(qū)；PM10大理古城城區(qū)在7個(gè)年度(13～19年)是高于或者略高于下關(guān)城區(qū)，統(tǒng)計(jì)多年數(shù)據(jù)而言，SO2，NO2的年均濃度值古城區(qū)低于下關(guān)城區(qū)，而PM10的年均濃度值總體下關(guān)城區(qū)稍低于古城區(qū)(圖4)，單獨(dú)考察某一年份不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要污染物濃度，上述變化趨勢(shì)同樣存在。此外下關(guān)城區(qū)8年間的AQI值均小于大理古城，在2014～2016年間下關(guān)城區(qū)AQI值明顯小于大理古城區(qū)，其余年份2城區(qū)基本接近，一定程度說明下關(guān)城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量稍優(yōu)于大理古城。

圖4 大理市兩城區(qū)2012～2015年SO2、NO2、PM10濃度值變化

4 討論

(1)空氣質(zhì)量是各種影響因素綜合作用的結(jié)果，當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、氣象條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等都會(huì)直接影響空氣質(zhì)量[6]。2013～2020年大理市AQI值均在40以下，空氣質(zhì)量保持優(yōu)良水平，總體呈下降的趨勢(shì)，尤其是在2019年開始出現(xiàn)較大幅度的下降，這與大理市以洱海保護(hù)為中心的流域整治工作緊密相關(guān)，加快城市建成區(qū)重污染企業(yè)搬遷改造或關(guān)閉退出(2019年開始，將云南紅塔滇西水泥股份有限公司等5家高排放企業(yè)進(jìn)行全面關(guān)停和搬遷)，強(qiáng)化“散亂污”企業(yè)綜合整治并取得實(shí)效。其中2017～2018年AQI值升高的過程，可能與大理市在2016年開始的以大力推進(jìn)舊城改造和棚戶區(qū)改造為中心的基礎(chǔ)建設(shè)工程項(xiàng)目集中建設(shè)有一定的關(guān)聯(lián)。

(2)大理市環(huán)境空氣中SO2在整體上呈下降趨勢(shì)。近8年來，大理市政府加快實(shí)施節(jié)能減排重點(diǎn)工程，嚴(yán)格控制高耗能、高排放和產(chǎn)能過剩行業(yè)上新項(xiàng)目，開展燃煤鍋爐和燃煤機(jī)組綜合整治，加快發(fā)展清潔能源和新能源，據(jù)統(tǒng)計(jì)完成淘汰燃煤鍋爐40臺(tái)，共計(jì)淘汰131.52蒸t。這些措施使得大理市SO2污染物排放總量得到有效控制，排放量逐年下降，環(huán)境空氣中SO2濃度在整體上也呈下降的趨勢(shì)。

(3)2013～2020年大理市環(huán)境空氣NO2年平均值均小于0.04 mg/m3了，達(dá)到環(huán)境空氣質(zhì)量的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，濃度有一定波動(dòng)，但變化趨勢(shì)不甚明顯，可能與大理市逐漸增加的汽車保有量有關(guān)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，機(jī)動(dòng)車數(shù)量快速增長，城市出現(xiàn)了工業(yè)與交通污染交叉的復(fù)合型空氣污染現(xiàn)象[7,8]。利淑芬[9]也分析了城區(qū)空氣NO2的濃度變化與機(jī)動(dòng)車尾氣排放、露天焚燒秸稈、垃圾、施工揚(yáng)塵和道路揚(yáng)塵等密切相關(guān)，大理市2020年機(jī)動(dòng)車保有量在2013年的基數(shù)呈急劇上升的趨勢(shì)，也針對(duì)性推出了黃標(biāo)車淘汰、柴油貨車專項(xiàng)整治工作等大氣污染防控措施，據(jù)交通部門統(tǒng)計(jì)從18年開始先后淘汰營運(yùn)黃標(biāo)車209輛，黃標(biāo)車3759輛，綜合以上因素，2013～2020年NO2濃度雖有波動(dòng)，但幅度較小，呈現(xiàn)輕微下降的趨勢(shì)。

(4)PM10來源復(fù)雜，除燃煤、工業(yè)廢氣等有組織的排放源之外，還來化工、冶金、建材行業(yè)和機(jī)動(dòng)車自機(jī)動(dòng)車尾氣及施工、土壤風(fēng)沙二次揚(yáng)塵等組織排放源[10]。2017年大理市開始舊城改造、健康醫(yī)療中心項(xiàng)目等以住房建筑為重點(diǎn)的工程建設(shè)，也可能是引起大理市PM10濃度連續(xù)2年上升的原因之一，2018年大理市加快發(fā)展清潔能源和新能源、落實(shí)建筑施工場(chǎng)地?fù)P塵整治、強(qiáng)化交通道路的降塵措施,強(qiáng)化了對(duì)工業(yè)煙塵和粉塵的污染治理措施，使大理市PM10濃度在2019年后開始快速下降。

(5)大理市城市環(huán)境空氣中SO2和PM10濃度存在明顯的季節(jié)性變化，其中第三季度2項(xiàng)污染物濃度為最低，第一季度或第四季度最高，這與解德艷等[11]報(bào)道的文山城區(qū)空氣中PM10等空氣污染物在每年的冬季至次年的春季濃度含量較其他兩季高的結(jié)果一致。Jacob等[12]認(rèn)為空氣質(zhì)量對(duì)天氣條件有較強(qiáng)的依賴性，對(duì)氣候變化也十分敏感。蔣蕓蕓[13]報(bào)道降雨對(duì)顆粒物有沖刷作用，因此PM10還與降雨量有關(guān)，徐鵬等也分析得出降雨對(duì)大氣污染物具有較強(qiáng)的去除能力[14]，分析這種趨勢(shì)變化也受到氣象因素,地理位置、地形特點(diǎn)的影響，大理市位于云貴高原，亞熱帶季風(fēng)氣候，干濕季節(jié)較分明，近年雨季集中在6～9月份(三季度)，降雨對(duì)空氣中PM10、SO2等空氣污染物有一定的吸收和沉降作用，有利于減少空氣污染。

(6)2013～2020年下關(guān)城區(qū)AQI值總體稍低于大理古城區(qū)，下關(guān)城區(qū)PM10稍低于大理古城區(qū)，SO2濃度大理古城區(qū)低于下關(guān)城區(qū)，而PM10在三項(xiàng)主要空氣污染物中濃度最高，也直接決定了AQI值的大小。鄭美秀等報(bào)道風(fēng)速、氣溫、降水量、相對(duì)濕度和水汽壓對(duì)空氣污染指數(shù)均有顯著負(fù)效應(yīng)作用，氣壓起顯著正效應(yīng)作用[15]。這種現(xiàn)象也跟兩城區(qū)氣象因素和地面條件、建筑施工場(chǎng)地環(huán)境、汽車保有量、秸稈焚燒等因素有重要關(guān)系，劉可欣等[16]提出天氣條件是影響大氣污染過程形成、發(fā)展和演變的重要因素，下關(guān)城區(qū)地處大理市的風(fēng)口位置，下關(guān)城區(qū)常年平均風(fēng)速大于大理古城，且主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，對(duì)空氣污染物濃度有一定稀釋作用，可能是下關(guān)城區(qū)PM10濃度值低于大理城區(qū)的主要原因。