山東省大氣污染物時空分布與氣象影響及健康風險分析

李艷琴

(山東環(huán)泰環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司 山東泰安 271000)

大氣污染不僅會對氣候產(chǎn)生嚴重的不良影響，還威脅著人們的身體健康，尤其是PM2.5，其對人們的身體健康有很大地威脅[1-2]。近年來，人們開始重視節(jié)能減排問題，國家也采取各類方式來治理空氣污染問題。對大氣污染物濃度的時空變化進行分析，不僅有利于讓群眾了解當?shù)乜諝馕廴厩闆r，還可以為制定有效的空氣污染防控措施提供參考[3-4]。本文以山東省作為研究對象，利用山東省空氣質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，分析山東省空氣污染物的空間分布規(guī)律及其與相關氣象要素的關系，并以此為基本條件計算空氣質(zhì)量綜合指數(shù)（AAQI）和基于健康風險的空氣質(zhì)量指數(shù)（HAQI），為山東省空氣污染防治措施的制定提供參考。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 檢測點位

研究所采用的空氣質(zhì)量、氣象數(shù)據(jù)均來源于山東省環(huán)境保護廳所發(fā)布的數(shù)據(jù)。目前，在山東省17個城市共計有164個國控、省控站點，研究選取17個城市各個站點的各項指標平均數(shù)據(jù)作為研究數(shù)據(jù)，氣象資料則選取當?shù)貒壹墯庀笥^測站公布的數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)分析

研究以常見的6 種空氣污染物（PM2.5、PM10、O3、NO、CO、SO2）作為觀察標準，統(tǒng)計山東省2021—2022年內(nèi)各類污染物分別作為首要污染物的天數(shù)，計算出造成山東省空氣污染的重要污染物。根據(jù)國家2012年開始實行的《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術規(guī)定（試行)》（HJ 633-2012）的規(guī)定，統(tǒng)計2021—2022年山東省空氣質(zhì)量等級分布，計算每日首要污染物占比。通過統(tǒng)計分析，計算空氣污染物質(zhì)量濃度年度、季度、月度、每周、每日的變化情況，進而分析出山東省空氣污染物時間變化規(guī)律[5]。

當AQI＞100 時，AAQI 和HAQI 均應＞AQI，即多種污染物作用下的健康風險要明顯高于一種污染物的健康風險。由此可知，當空氣污染嚴重時，AQI 應低于HAQI 和AAQI，且隨著污染等級的加大，HAQI 與AQI的差值要明顯大于AAQI與AQI的差值[6]。

2 結果與分析

2.1 空氣質(zhì)量

參考國家《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術規(guī)定（試行）》（HJ 633-2012）相關標準，結合山東省生態(tài)環(huán)境廳發(fā)布的相關數(shù)據(jù)可見，山東省2021年優(yōu)良水平天數(shù)占到了71.1%，而2022 年優(yōu)良天數(shù)占比則達到了73.7%，同比改善了2.6%，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 2021—2022年山東省各級別天數(shù)比例 （單位：%）

進一步分析山東省2021—2022 年全省污染物數(shù)據(jù)平均值，可見山東省每日首要污染物為PM2.5，2021年平均PM2.5濃度為39 μg/m3，環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)為4.38。2022 年PM2.5濃 度 為34 μg/m3，同 比 改 善8.1%，環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)均值為4.05，同比改善5.2%。

為了實現(xiàn)“十四五”良好開局，圍繞“還老百姓藍天白云、繁星閃爍”的主題，山東省統(tǒng)籌部署，開展大氣污染綜合治理攻堅，實施PM2.5和臭氧協(xié)調(diào)控制管理。通過嚴格的控制與治理，相較于2021年而言，2022年，山東省全省PM2.5濃度下降至為34 μg/m3，持續(xù)保持下降趨勢，尤其是重度污染天數(shù)由1.0%下降至0。

2.2 空氣污染空間分布特征

2.2.1 PM2.5的水平

為了能夠更加直觀地體現(xiàn)出山東省污染物分布情況，本研究將山東省劃分為魯西、魯中、魯南、魯北、膠東半島5 個區(qū)域。通過分析可見，山東省PM2.5水平較高的地區(qū)主要在魯西、魯北地區(qū)，而膠東半島的PM2.5水平最低。與2021年相比，2022年，魯西地區(qū)、魯北地區(qū)的PM2.5水平均有所下降，而魯中地區(qū)則略微升高。除膠東半島外，其他山東各地區(qū)的PM2.5水平均超過了國家二級標準，具體情況見圖1。

圖1 2021—2022山東各地區(qū)PM2.5水平分析

2.2.2 PM10的水平

通過對比可見，山東省PM10水平較高的地區(qū)主要集中在魯西和魯北地區(qū)，而膠東半島PM10水平較低。與2021年相比，魯中、魯南地區(qū)的PM10水平略有升高，而魯西、魯北則略有下降，膠東半島則保持持平狀態(tài)。5 個地區(qū)中，除了魯南、膠東半島外，其他各個地區(qū)的PM2.5水平均超過國家二級標準，如圖2所示。

圖2 2021—2022山東各地區(qū)PM10水平分析

2.2.3 SO2的水平

山東省5 個地區(qū)中，以魯北地區(qū)的SO2水平最高，以膠東半島的水平SO2最低，但所有地區(qū)SO2水平均低于國家二級標準。與2021年相比，2022年山東省各地SO2水平均有所下降，如圖3所示。

圖3 2021—2022山東各地區(qū)SO2水平

2.2.4 NO2的水平

山東省NO2水平較高地區(qū)主要集中在魯南、魯中、魯北等地區(qū)，相對而言膠東半島NO2水平較低。與2021 相比，2022 年魯西、魯南、魯北等地區(qū)的NO2水平有所下降，但魯中和膠東半島NO2水平則較2021 年有所升高，如圖4所示。

圖4 2021—2022山東各地區(qū)NO2水平分析

2.2.5 O3的水平

山東各地區(qū)中，魯西、魯北的O3水平較其他地區(qū)有所升高，而膠東半島的O3水平明顯低于其他地區(qū)。與2021 年相比，魯西、膠東半島的O3水平呈現(xiàn)下降趨勢，而魯中、魯南、魯北的O3水平則呈現(xiàn)出升高趨勢，如圖5所示。

圖5 2021—2022山東各地區(qū)O3水平分析

2.2.6 CO的水平

山東省5 個地區(qū)中，CO 水平較高的地區(qū)為魯南、魯北地區(qū)，膠東半島處于較低水平。與2021 年相比，2022 年除魯中地區(qū)CO 水平有所升高外，其他各地區(qū)都基本與上年CO水平持平，見圖6。

圖6 2021—2022山東各地區(qū)CO水平分析

通過分析可見，山東省膠東半島地區(qū)空氣質(zhì)量較好，其各項指標水平均居于全省最低點。相對而言，其他地區(qū)空氣質(zhì)量明顯下降，尤其是PM2.5和PM10，全省除膠東半島外其他地區(qū)均超過了國家二級標準，提示了山東要將PM2.5和PM10作為空氣污染工作治理的重點。

2.3 時間分布特點

將山東省2021 年和2022 年6 種污染物濃度按月份統(tǒng)計得到全省空氣質(zhì)量年變化圖，如圖7 所示。通過該圖可以看出，除了O3外，其他各項污染物月度變化均呈現(xiàn)出“U”型走勢，即每年1 月、11 月、12 月時濃度達到峰值，而在7—9月時濃度下降到最低點。導致這種情況發(fā)生的原因主要包括兩個方面：一方面，逆溫作用，由于冬季地面相對大氣而言是一種冷源，夜間低溫情況明顯，大氣層結構較為穩(wěn)定，空氣難以上下對流，導致污染物更加容易聚集而難以擴散。而夏季大氣垂直運動活躍，有利于污染物的擴散。山東冬季取暖會大量使用煤炭，產(chǎn)生的污染物相較于夏季要明顯增多；另一方面，冬季由于溫度較低，機動車的發(fā)動機容易出現(xiàn)不完全燃燒的情況，增加了尾氣的排放量，這些因素綜合作用導致山東省冬季污染水平明顯升高。

圖7 山東省污染物月度變化分析

2.4 健康風險

為了能夠更好地反映出大氣污染健康風險，AQI指數(shù)需要對已經(jīng)確定的各種污染物已知暴露-反應關系進行考慮，因此本研究引入了總體額外風險概念（ER）。將各種污染物指標利用ER 公式進行分析，將計算所得的AAQI 指數(shù)和HAIQ 指數(shù)基于AQI 值再進行劃分，即可得到不同的空氣等級。通過研究可以看出，山東省各個地區(qū)中，以威海的AAQI 水平最低，為101，而最高的是德州，為178，其他城市也均大于100。在冬季，山東省僅有28%左右人口處于無健康風險狀態(tài)，72%的人口均處于存在健康風險的空氣中，空氣質(zhì)量會對人體健康造成一定影響。山東省各個地區(qū)中，污染程度較低的區(qū)域為膠東半島，而其他地區(qū)則呈現(xiàn)出中度污染狀況。空氣質(zhì)量良好的城市為威海、煙臺、濱州、青島，其余城市均為輕度污染，提示了山東省目前需要高度重視空氣質(zhì)量問題，加強冬季空氣質(zhì)量管理。及時應用高等級的空氣質(zhì)量標準來防范空氣污染問題，尤其是對于魯西、魯中、魯北等地區(qū)，要重點加強冬季空氣質(zhì)量管理。

3 結語

雖然經(jīng)過多年的努力，山東省空氣質(zhì)量明顯改善，但目前個別月份的空氣質(zhì)量仍然與國家二級標準存在一定的差距。未來，政府應更加重視大氣環(huán)境的管控工作，加強環(huán)境專項執(zhí)法，倡導全民參與到環(huán)境保護工作中，提倡節(jié)能減排，打造綠色山東，鞏固擴大藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的成果。