肇慶市大氣污染特征及污染源分析

趙玉芬

（廣東省肇慶生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，廣東 肇慶 526040）

0 引言

隨著中國城市化和工業(yè)化進程的加快，大氣污染已成為一個重大的環(huán)境問題，引起了廣泛關(guān)注。對大氣污染的研究主要集中在時空分布特征、氣象條件關(guān)系、污染源劃分、影響因素等方面[1]。然而，關(guān)于大氣污染特征與當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展之間關(guān)系的信息有限。

50 多年來，空氣污染與其對人類健康的相應(yīng)影響之間的關(guān)系一直是世界衛(wèi)生組織關(guān)注的問題。先前的許多研究已經(jīng)證實，接觸空氣污染物會危害公眾健康。為此，制定了許多準則和標準，以保護人類健康免受空氣污染物的不利影響[2]。例如，2012 年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)技術(shù)條例》已在全球范圍內(nèi)應(yīng)用，向公眾通報空氣污染狀況和相關(guān)的健康風險。然而，以往的一些研究只分析了單一污染物，從而忽略了各種空氣污染物對人體健康造成的損害[3]。相應(yīng)地，其他研究通過考慮不同區(qū)域空氣污染物的時空異質(zhì)性，提出了新的健康風險評估指標。研究應(yīng)采用綜合評價方法，以提供有關(guān)保護公眾健康所需措施的更詳細信息。目前，國內(nèi)關(guān)于大氣污染治理的實踐和學(xué)術(shù)研究多集中在京津冀及周邊地區(qū)，這是我國污染最嚴重的地區(qū)。在同樣受空氣污染影響的肇慶市，研究成果仍然有限，而且大多是從氣象角度進行的。

在本研究中，選擇了肇慶市作為個案研究。肇慶市大氣環(huán)境污染日益嚴重，為了解決這一問題，肇慶市政府根據(jù)國家政策和全市能效轉(zhuǎn)型采取了控制措施。經(jīng)過多年努力，主要污染物排放得到有效控制，空氣質(zhì)量明顯改善。但污染物特別是PM的濃度仍然很高。因此，探討空氣污染特征，評估相關(guān)的人類健康風險，確定肇慶市的主要驅(qū)動因素是有必要的，可以幫助提高公眾對平衡經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的必要性的認識。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

肇慶市地處廣東省中西部，是東南沿海通往西南各省的重要交通樞紐。全市下轄3 個市轄區(qū)（端州區(qū)、鼎湖區(qū)、高要區(qū)）、4 個縣（廣寧縣、德慶縣、封開縣、懷集縣），代管1 個縣級市（四會市），總面積約14 897.45 km2，常住人口數(shù)412.97 萬。

1.2 空氣污染物

對人類威脅最大的PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO 和O3是量化空氣污染水平的世界六大標準污染物。本研究對這些污染物進行了綜合評價。

1.3 總空氣質(zhì)量指數(shù)（AAQI）

由于中國的大氣污染通常由多種高濃度空氣污染物造成，而非單一污染物，因此AQI 系統(tǒng)可能取決于一種主要污染物的暴露風險。此外，研究應(yīng)用了不同的指數(shù)來評價空氣質(zhì)量，結(jié)果表明，空氣質(zhì)量指數(shù)在許多情況下可能低估了接觸各種空氣污染物的綜合健康風險，特別是在發(fā)生嚴重污染的情況下。相比之下，AAQI 可以更有效地評估暴露。因此，本研究采用AAQI 方法考慮所有標準污染物的綜合影響（下文中AAQI 數(shù)值由IAAQ表示），定義如式（1）：

式中：IAQi為各污染物i 的指標；ρ 為經(jīng)驗常數(shù)，在本研究中，取ρ=2。如表1 所示，空氣質(zhì)量指數(shù)被轉(zhuǎn)換為0～500 的相同量表和健康類別。

表1 總空氣質(zhì)量指數(shù)對應(yīng)的空氣質(zhì)量類別

2 結(jié)果與分析

2.1 肇慶市大氣污染特征分析

2021 年肇慶市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO 年平均質(zhì)量濃度分別為59、109、56、42、189、3.01 μg/m3（見表2），SO2、CO、NO2濃度低于或接近CAAQS 二級標準，PM2.5、PM10、O3濃度明顯超標。2021 年，端州區(qū)、高要區(qū)、廣寧縣、德慶縣和四會市是PM2.5和PM10污染最嚴重的地區(qū)，只有鼎湖區(qū)低于CAAQS PM2.5二級標準，并略高于PM10標準。PM2.5和PM10的最高質(zhì)量濃度分別為79 μg/m3和131 μg/m3，超標倍數(shù)分別接近1.26 和0.87。

2020 年，8 個區(qū)縣中只有2 個（鼎湖區(qū)和廣寧縣）達到SO2濃度標準，而2021 年只有2 個城市（懷集縣和四會市）超標，這意味著SO2濃度的顯著改善。除端州區(qū)和高要區(qū)外，其余地區(qū)NO2濃度保持較低或穩(wěn)定。除高要區(qū)外，其余地區(qū)O3濃度保持較低或穩(wěn)定。

圖1-1 顯示了每個區(qū)縣環(huán)境空氣質(zhì)量標準（即評價中包含的六種污染物的濃度達到空氣質(zhì)量標準）的天數(shù)。2021 年，鼎湖區(qū)、封開縣平均空氣質(zhì)量達標天數(shù)分別為301、242 d，高于全市平均水平。德慶縣、端州區(qū)和四會市的達標天數(shù)從2020 年的237、232、252 d大幅減少至166、176、161 d，遠低于平均水平，空氣質(zhì)量持續(xù)惡化。雖然四會市的空氣污染仍占主導(dǎo)地位，嚴重污染天數(shù)最大超過30 d，但各區(qū)縣的嚴重污染天數(shù)有所下降。如圖1-2 所示，2021 和2020 年鼎湖區(qū)嚴重污染天數(shù)分別為0、2 d。

圖1 2020 年和2021 年肇慶市8 個區(qū)縣空氣質(zhì)量達標（1-1）和重度污染天數(shù)（1-2）

2.2 健康風險評估

表3 為2020 年和2021 年肇慶市平均AAQI 類別的空間分布?？傮w而言，8 個區(qū)縣的所有人都暴露在“污染”空氣中（IAAQ＞100）。2020 年，只有鼎湖區(qū)被劃分為“敏感人群不健康”（100＜IAAQ＜150），其他城市大多屬于中度污染（150＜IAAQ＜200）。而四會市污染嚴重（200＜IAAQ＜300）。2021 年，所有城市的IAAQ都在100 以上，但相比2020 年，污染程度明顯好轉(zhuǎn)。8 個區(qū)縣的平均空氣質(zhì)量指數(shù)高于100，表明肇慶市所有人都暴露在污染的空氣中。然而，當?shù)卣呀?jīng)采取了典型的措施來改善空氣質(zhì)量，包括對重污染天氣調(diào)度命令，工業(yè)企業(yè)錯開生產(chǎn)，重污染企業(yè)搬遷等。結(jié)果表明，肇慶市空氣污染造成的高健康風險是多年積累的，不是一天就能解決的。

表3 2020 年和2021 年肇慶市平均AAQI 類別的空間分布

3 基于地方社會經(jīng)濟發(fā)展的來源分析

3.1 城市化

隨著肇慶市的發(fā)展，城市化進程加快，城鎮(zhèn)人口增長率從1996 年的30.41%提高到2021 年的67.34%，年均增長率為1.38%。與此同時，該市在交通運輸方面顯示出一致的需求趨勢。自1996 年以來，民用機動車保有量增長了近15 倍，從1996 年的1 800 多萬輛增加到2021 年的8 961 萬輛。此外，城市快速擴張與總體規(guī)劃節(jié)奏不一致，導(dǎo)致原本位于城市外圍的重污染區(qū)域（如工礦企業(yè)）向城市邊緣聚集，甚至被城市包圍。人口集聚和產(chǎn)業(yè)集聚也會造成環(huán)境危害。有研究發(fā)現(xiàn)，空氣污染物濃度最高的地區(qū)具有人口密度高、城市交通發(fā)達、經(jīng)濟增長、城市擴張迅速的地方特征。

3.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變

近年來，肇慶市GDP 持續(xù)大幅增長，第一產(chǎn)業(yè)的比重雖然略有下降，但保持穩(wěn)定。第二、三產(chǎn)業(yè)的年際變化呈現(xiàn)較大波動。但是，第二產(chǎn)業(yè)比第三產(chǎn)業(yè)更占優(yōu)勢。2002 年以后，兩個行業(yè)的差距不斷擴大，并在2011 年達到頂峰。在此期間，第二產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)效率主要受到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動。重點經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)集中在煤炭、電力、冶金、化工、機械、焦化等高耗能、高污染排放企業(yè)，因此，它們造成了巨大的環(huán)境壓力。隨后，第一產(chǎn)業(yè)比重下降，第三產(chǎn)業(yè)比重上升。到2015 年，第三產(chǎn)業(yè)比重首次超過第二產(chǎn)業(yè)比。2017 年，三次產(chǎn)業(yè)比重分別上升至4.6%、43.7%和51.7%，其中第三產(chǎn)業(yè)占主導(dǎo)地位。這一結(jié)果表明，肇慶市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在不斷升級，向高級化和合理化方向發(fā)展。然而，這種結(jié)構(gòu)并沒有達到最佳狀態(tài)，需要進一步的重組。

3.3 能源消費結(jié)構(gòu)

能源消耗涉及從工業(yè)到住宅生活的各個領(lǐng)域。肇慶市總能耗呈逐年急劇上升趨勢。能源的主要來源是電和焦炭。在使用方面，煤炭開采、冶金、化工、電力、石油和焦化等重工業(yè)是主要方向。肇慶市能源消費結(jié)構(gòu)以能源和原材料為主，對煤炭的依賴程度較高，具有典型的一次型和資源型特征。根據(jù)前文分析，這與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中重工業(yè)比重過大、高能耗等問題具有可比性。此外，自2010 年以來，隨著車輛數(shù)量的大幅增加，汽油和柴油在交通運輸中的消耗也在增加，并逐漸成為環(huán)境污染的關(guān)鍵因素。

4 結(jié)論

肇慶市六項標準空氣污染物的平均濃度處于較高水平。PM是濃度超標的主要污染物，需要進一步控制。雖然二氧化硫濃度已經(jīng)顯著下降，但必須防止它反彈。風險評價結(jié)果表明，肇慶市所有人都暴露在污染的空氣中。肇慶市快速城市化和重工業(yè)比重過大、高能耗結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，造成了資源利用效率低下和環(huán)境問題；高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和市場競爭的白熱化已呈趨勢。因此，肇慶市需要大力加快“新型”城鎮(zhèn)化進程，發(fā)展優(yōu)質(zhì)高效的清潔能源（如核電、風電）、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)，以滿足優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消費結(jié)構(gòu)的需要。研究結(jié)果還表明，大氣污染是工業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)、居民生活方式等因素綜合作用的結(jié)果。