張汝波

(眉山市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，四川 眉山 620010)

2016年彭山城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量及分布特征分析

張汝波

(眉山市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，四川 眉山 620010)

基于彭山城區(qū)2016年空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)對(duì)各污染物進(jìn)行評(píng)價(jià)。分析了彭山城區(qū)空氣質(zhì)量狀況，以及污染物濃度分布特征，并做了相關(guān)性分析。結(jié)果表明：空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率為62%，首要特征污染物為PM2.5。SO2、NO2、PM10、PM2.5和CO的季平均濃度夏季低，冬季高，月均濃度變化趨勢(shì)總體呈V型。O3為夏季首要污染物。各污染物之間相關(guān)性極顯著，O3與其他5種污染物呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

彭山城區(qū)；環(huán)境空氣質(zhì)量；分布特征；分析

近年來(lái)對(duì)中小城市空氣質(zhì)量變化的研究將逐漸成為重點(diǎn)和熱點(diǎn)[1]。眉山市彭山區(qū)位于四川盆地西部，地處岷江中游，北接成都，是四川天府新區(qū)建設(shè)的一部分。根據(jù)2016年1月1日正式實(shí)施的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)，本文對(duì)2016年彭山城區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量及分布特征進(jìn)行了分析，用空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)替代原來(lái)的空氣污染指數(shù)(API)，參與評(píng)價(jià)的主要污染物由原來(lái)的SO2、NO2、PM10三項(xiàng)，變?yōu)镾O2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3六項(xiàng)，評(píng)價(jià)結(jié)果更加全面客觀。通過(guò)分析空氣質(zhì)量及分布特征，掌握空氣質(zhì)量變化規(guī)律，在大氣污染防治和制定污染預(yù)防措施方面具有重要意義[2]。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于眉山市彭山區(qū)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站。該站位于彭山區(qū)鳳鳴鎮(zhèn)一環(huán)北路24號(hào)，區(qū)環(huán)保局樓頂(103.87°E，30.20°N)，樓高5層15米，周?chē)薪值?、體育場(chǎng)、民房及商鋪等，屬城市商業(yè)、文化及住宅混合區(qū)。由于此空氣自動(dòng)站地處彭山區(qū)中心城區(qū)，因此該站采集的數(shù)據(jù)能夠客觀反映彭山城區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量狀況。監(jiān)測(cè)參數(shù)為SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO和O3，數(shù)據(jù)收集時(shí)段為2016年1月1日至2016年12月31日。設(shè)備廠家及型號(hào)、監(jiān)測(cè)頻率和監(jiān)測(cè)方法見(jiàn)表1。

表1 監(jiān)測(cè)設(shè)備、監(jiān)測(cè)頻率及監(jiān)測(cè)方法

1.2 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)環(huán)境空氣功能區(qū)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，彭山區(qū)屬于二類(lèi)區(qū)，執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》( GB3095-2012) 中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?？諝赓|(zhì)量等級(jí)和首要污染物按照空氣質(zhì)量指數(shù)( AQI) 進(jìn)行評(píng)價(jià)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法參照《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》(HJ633—2012)。空氣污染指數(shù)劃分為0～50、51～100、101～150、151～200、201～300和大于300六檔，對(duì)應(yīng)于空氣質(zhì)量的六個(gè)級(jí)別?？諝赓|(zhì)量指數(shù)類(lèi)別分為優(yōu)、良、輕度污染、中度污染、重度污染和嚴(yán)重污染六級(jí)，對(duì)應(yīng)空氣質(zhì)量指數(shù)級(jí)別的一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)和六級(jí)。本文采用Excel軟件繪圖，SPSS軟件做相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 空氣質(zhì)量狀況

2.1.1 空氣質(zhì)量等級(jí)

空氣質(zhì)量等級(jí)分布比例見(jiàn)圖1。全年有效天數(shù)362天，按空氣質(zhì)量等級(jí)排列為：良>輕度污染>中度污染>優(yōu)>重度污染>嚴(yán)重污染。全年環(huán)境空氣優(yōu)良天數(shù)224天，達(dá)標(biāo)率為62%；輕度污染及以上天數(shù)138天，超標(biāo)率為38%。優(yōu)級(jí)天數(shù)7月出現(xiàn)最多。良級(jí)主要出現(xiàn)在4～10月。輕度污染主要集中在1～3月、11月和12月。中度污染主要集中在12月。重度污染集中在1月、11月和12月。全年只出現(xiàn)1次嚴(yán)重污染，發(fā)生在2月8日，系春節(jié)集中燃放煙花爆竹所致。其中，9月達(dá)標(biāo)天數(shù)比例占到96.6%，為全年空氣質(zhì)量最好月份。這是因?yàn)橄那镏坏?月，雨水充足，天高氣爽，污染物易擴(kuò)散。12月污染最嚴(yán)重，主要是由于氣溫降低使得逆溫頻率增加和機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放增加。

圖1 空氣質(zhì)量等級(jí)分布比例

2.1.2 首要污染物

單日首要污染物主要有PM10、PM2.5和O3。當(dāng)空氣質(zhì)量等級(jí)達(dá)到優(yōu)級(jí)，即AQI≤50時(shí)，當(dāng)日無(wú)首要污染物。2016年彭山城區(qū)首要特征污染物為PM2.5，共計(jì)149天，比例41%。其次是O3和PM10，分別占到27%和25%，無(wú)首要污染物天數(shù)最少，只有25天，占全年7%。首要污染物中，PM2.5每月出現(xiàn)天數(shù)呈W分布，全年集中出現(xiàn)在1～3月和10～12月。PM10和O3呈M分布，PM10在3～5月和9～10月出現(xiàn)天數(shù)較多，O3在6～8月出現(xiàn)天數(shù)最多。首要污染物月際變化見(jiàn)圖2。

圖2 首要污染物月際變化圖

2.2 污染物濃度分布特征

2.2.1 污染物濃度水平

各污染物濃度水平見(jiàn)表2(CO年平均計(jì)算日平均第95百分位數(shù)，O3年平均計(jì)算日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值的第90百分位數(shù))。參照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(CO和O3無(wú)年平均濃度限值)，PM2.5年平均濃度超標(biāo)率80%，日最高濃度超標(biāo)倍數(shù)約2.5倍。PM10年平均濃度超標(biāo)率60%，日最高濃度超標(biāo)倍數(shù)約1.4倍。PM2.5、PM10全年超標(biāo)110天和83天，污染貢獻(xiàn)率分別達(dá)到30%和28%。這與當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?、工業(yè)排放、揚(yáng)塵、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣等因素有關(guān)。SO2和NO2年均濃度低于標(biāo)準(zhǔn)值，濃度變化范圍不顯著。這是由于近年來(lái)當(dāng)?shù)貙?shí)行煤改氣和總量控制等措施，空氣污染已表現(xiàn)為復(fù)合型污染特征。與彭山周邊地區(qū)眉山[3]、成都[4]、樂(lè)山[5]相比，城區(qū)大氣污染特征相似。顆粒物污染將是未來(lái)一段時(shí)間彭山大氣污染治理的重點(diǎn)方向。

表2 污染物濃度水平(單位：mg/m3)

2.2.2 濃度季節(jié)分布特征

每個(gè)城市由于所處地理位置及氣候條件的差異，空氣污染特征也表現(xiàn)出明顯的差異性，以天文季節(jié)與氣候季節(jié)相結(jié)合來(lái)劃分彭山的四季。即3 月、4 月、5 月為春季，6 月、7 月、8 月為夏季，9月、10 月、11 月為秋季，12 月、1 月、2 月為冬季[6]。各污染物季平均濃度見(jiàn)表3。

表3 污染物濃度季節(jié)分布(單位：mg/m3)

由表3可知，各污染物濃度表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化規(guī)律。SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO季平均濃度夏季低，冬季高。這是受四川盆地氣候條件影響，冬季干燥少雨、氣溫偏低，逆溫天氣出現(xiàn)頻繁，這種下冷上熱的逆溫層結(jié)一旦形成，空氣無(wú)法上下對(duì)流，污染物積聚在低空很難擴(kuò)散，導(dǎo)致污染物濃度升高。而夏季大氣對(duì)流作用加劇，不易出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象。同時(shí)，夏季頻繁的降雨及大風(fēng)天氣，有利于污染物的擴(kuò)散和清除。O3季平均濃度夏季高，冬季低。這是由于空氣中的O3不是直接排放出來(lái)的，而是一種二次污染物。夏季陽(yáng)光照射強(qiáng)烈、氣溫升高，易將汽車(chē)尾氣和工業(yè)排放物釋放出的氮氧化物氣體(NOX)和揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)合成O3。與此同時(shí)，隨著夏季PM10和PM2.5濃度下降，O3濃度偏高的頻率增加，O3逐漸成為夏季首要污染物。

2.2.3 濃度月分布特征

各污染物月均濃度變化特征見(jiàn)圖3。SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO月均濃度變化趨勢(shì)總體呈V型。SO2和NO2月均濃度變化范圍較小，7～ 9月最低，1月最高；PM10和PM2.5月均濃度7月最低，12月最高；CO月均濃度5月最低，12月最高。而O3月均濃度12月最低，5月最高。PM2.5和PM10的月均濃度變化趨勢(shì)基本一致，主要是受當(dāng)?shù)貧夂蛞蛩赜绊懀襊M2.5和PM10是一種包含關(guān)系，PM2.5一般占PM10的0.5～0.8之間[7]。O3濃度月均變化特征與其他5種污染物的變化趨勢(shì)剛好相反，呈負(fù)相關(guān)性關(guān)系。

圖3 污染物濃度逐月分布

3 污染物相關(guān)性分析

通過(guò)SPSS軟件對(duì)2016年彭山城區(qū)大氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO和O3的濃度變化進(jìn)行相關(guān)性分析，分析結(jié)果見(jiàn)表4。PM10和PM2.5相關(guān)系數(shù)為0.918，相關(guān)性極顯著，說(shuō)明兩者具有相同污染來(lái)源。SO2與NO2之間相關(guān)系數(shù)為0.767，相關(guān)性極顯著，說(shuō)明兩者可能有相同的污染源，或者二者經(jīng)歷了相同的擴(kuò)散過(guò)程或物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。SO2與PM10、PM2.5之間相關(guān)性極顯著，這是由于PM10、PM2.5是顆粒相，可作為SO2、NO2的載體，為硫酸和硝酸的形成提供了反應(yīng)界面，并且顆粒物所攜帶的部分金屬元素能催化這個(gè)反應(yīng)過(guò)程[8]。NO2與PM10、PM2.5之間相關(guān)性極顯著，說(shuō)明他們之間可能存在一定的相似性和相同的變化原因。CO與NO2、 PM10、PM2.5之間相關(guān)性極顯著，表明它們可能具有相同污染源，如汽車(chē)尾氣，或以一定的方式組合而存在。O3與SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性顯著。說(shuō)明O3濃度變化除了受氣象條件影響外，與汽車(chē)尾氣、工業(yè)排放等釋放的污染物濃度也有很大關(guān)系。

表4 相關(guān)性分析結(jié)果

注：**表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

4 結(jié) 論

(1)2016年彭山城區(qū)環(huán)境空氣優(yōu)良天數(shù)224天，達(dá)標(biāo)率為62%。污染天數(shù)138天，超標(biāo)率為38%。9月空氣質(zhì)量最好，12月污染最嚴(yán)重。全年首要特征污染物為PM2.5，共計(jì)149天，比例41%。

(2)PM2.5和PM10年均濃度超標(biāo)，全年超標(biāo)110天和83天，污染貢獻(xiàn)率分別為30%和28%。SO2、NO2、PM10、PM2.5和CO的季平均濃度夏季低，冬季高，O3為夏季首要污染物。SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO月均濃度變化趨勢(shì)總體呈V型，O3濃度變化趨勢(shì)與之相反。

(3)各污染物之間相關(guān)性極顯著，O3與其他5種污染物呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

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Analysis of Environmental Air Quality and Distribution Characteristics of Pengshan UrbanArea in 2016

ZHANG Rubo

(Environmental Monitoring Center Station of Meishan，Meishan Sichuan 620010)

Based on the air quality monitoring data of Pengshan urbanarea in 2016，the air quality index (AQI) is used to evaluate the pollutants. The air quality and pollutant concentration distribution are analyzed，and correlation analysis is done.

Pengshan urbanarea；environmental air quality；distribution characteristics；analysis

張汝波，碩士，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作

X831

A

1673-288X(2017)02-0173-03

引用文獻(xiàn)格式：張汝波.2016年彭山城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量及分布特征分析[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(2)：173-175.