陳美如，張文婧，王 爽，劉雅婷，韓亞潔， 劉小丹，魯勖琳，張志偉*，宋愛君*

(1 河北科技師范學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，河北 秦皇島，066600;2 河北環(huán)境工程學(xué)院生態(tài)學(xué)系)

秦皇島市位于河北省東北部，南臨渤海。秦皇島市的氣候類型屬于暖溫帶，地處半濕潤區(qū)，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候[1]，同時(shí)受海洋影響大，具有陽光充足、四季分明、溫度適中和雨熱同季的氣候特征[2]。秦皇島市以生態(tài)環(huán)境立市，空氣質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響城市的生態(tài)環(huán)境，同時(shí)空氣質(zhì)量的優(yōu)劣與城市的發(fā)展也有密切的聯(lián)系。秦皇島空氣環(huán)境污染主要源于工業(yè)廢氣、港口煤塵、機(jī)動(dòng)車尾氣、施工及道路揚(yáng)塵、鍋爐煙塵和餐飲油煙等，是典型的復(fù)合型污染[4]。秦皇島市在空氣污染防治方面，通過實(shí)施一系列的空氣環(huán)境治理措施，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，在一定程度上改善空氣環(huán)境狀況，但仍然存在些許問題[3]。

秦皇島市處于空氣環(huán)境污染相對(duì)比較嚴(yán)重的京津冀地區(qū)[4]，空氣環(huán)境問題帶來環(huán)境惡化，空氣中有害物質(zhì)對(duì)人體的危害也越來越引起人們的重視，促使人們的環(huán)保素質(zhì)和環(huán)保意識(shí)不斷提高。為此，筆者根據(jù)秦皇島市2015～2019年空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析近5年來秦皇島市環(huán)境空氣狀況。參照國家所發(fā)布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)[5]里所規(guī)定的PM2.5，PM10，SO2，NO2，CO，O3這6種主要污染物，污染物排放執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)表1中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[6]，分析秦皇島環(huán)境空氣質(zhì)量主要污染物的來源和變化趨勢，并提出相應(yīng)的防治措施，以期為秦皇島市有針對(duì)性地進(jìn)行空氣污染防治工作提供依據(jù)。

1 秦皇島市空氣質(zhì)量綜合指數(shù)現(xiàn)狀分析

2015～2019年，秦皇島市環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)(AQI)變化情況顯示，AQI整體上呈現(xiàn)下降趨勢，空氣質(zhì)量上升(圖1)。2019年秦皇島市AQI為5.36，與2015年的5.84相比下降8.22%，下降比較明顯。2017～2018年，秦皇島市的 AQI大幅度下降，空氣質(zhì)量顯著好轉(zhuǎn)。特別是在2018年，秦皇島市空氣質(zhì)量位列京津冀地區(qū)前列，季節(jié)性霧霾天氣得到良好改善。但是，在2019年存在地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量下降和污染物忽增的狀況。在全球氣候變暖和極端天氣事件頻發(fā)的背景下，厄爾尼諾會(huì)加劇氣候變化，造成巨大影響,同時(shí)對(duì)秦皇島市空氣質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影響[7]。2018～2019年，秦皇島市AQI有所回升，空氣質(zhì)量略微下降，其重要原因之一為厄爾尼諾帶來的特殊氣象襲擊，加劇污染物累積，致使污染物濃度增加。

2 秦皇島市環(huán)境空氣中氣態(tài)污染物變化趨勢

根據(jù)2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，對(duì)秦皇島市環(huán)境空氣中氣態(tài)污染物SO2，NO2，CO和O3進(jìn)行相關(guān)分析。結(jié)果表明：2015～2019年，SO2和CO年均值均達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，NO2年均值未達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。O3年均值在2015～2016年時(shí)達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但在2017～2019年其年均值未達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。SO2，NO2和CO質(zhì)量濃度整體呈現(xiàn)下降趨勢，O3質(zhì)量濃度呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢。

2.1 SO2質(zhì)量濃度及變化趨勢

2015～2019年，秦皇島市環(huán)境空氣中SO2質(zhì)量濃度平均值范圍為19～38 μg/m3(圖2)，由2015年的38 μg/m3下降到2019年的19 μg/m3，且呈現(xiàn)逐年下降的趨勢。2015～2019年，年均質(zhì)量濃度均達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)濃度限值(SO2質(zhì)量濃度≤60 μg/m3)。2019年，SO2年均質(zhì)量濃度較2015年同期相比下降50%，降幅較大。根據(jù)《秦皇島市大氣污染物排放源清單研究報(bào)告》可知，SO2排放源中工業(yè)源占89%，主要排放行業(yè)為鋼鐵、造紙、塑料行業(yè)、電力熱力行業(yè)、玻璃行業(yè)和食品及相關(guān)行業(yè)。

圖1 2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)年均變化趨勢

圖2 2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣中SO2質(zhì)量濃度年均變化趨勢

2.2 NO2質(zhì)量濃度及變化趨勢

2015～2019年，秦皇島市環(huán)境空氣中NO2質(zhì)量濃度平均值范圍為42～49 μg/m3(圖3)，5年時(shí)間里呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢。2015～2019年，年均質(zhì)量濃度均未達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)濃度限值(NO2質(zhì)量濃度≤40 μg/m3)，分別超標(biāo)0.15，0.20，0.22，0.13和0.05倍。2019年NO2年均質(zhì)量濃度為42 μg/m3，較2015年同期的46 μg/m3相比有較明顯下降，下降了8.70%。

2.3 CO質(zhì)量濃度及變化趨勢

2015～2019年，秦皇島市環(huán)境空氣中CO質(zhì)量濃度平均值范圍為2.5～2.9 mg/m3(圖4)，CO的年均質(zhì)量濃度在5年間均達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)濃度限值(CO質(zhì)量濃度≤4 mg/m3)，2017～2018年明顯下降，2018年以后有波動(dòng)。2019年，CO年均質(zhì)量濃度為2.6 mg/m3，較2015年同期的2.8 mg/m3相比下降7.14%，前期無明顯起伏，后期降幅較明顯。

2.4 O3質(zhì)量濃度及變化趨勢

2015～2019年，秦皇島市環(huán)境空氣中O3質(zhì)量濃度平均值范圍為92～181 μg/m3(圖5)。2017～2019年，年均質(zhì)量濃度未達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)濃度限值(O3質(zhì)量濃度≤160 μg/m3)，分別超標(biāo)0.06，0.03和0.13倍，整體呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，變化起伏較大。2019年，O3年均質(zhì)量濃度為181 μg/m3，較2015年同期的92 μg/m3相比上升96.74%，升幅較大。顆粒物主要來源于燃煤、建筑塵、揚(yáng)塵、機(jī)動(dòng)車排放、二次硫酸鹽和硝酸鹽等，臭氧的形成主要是與機(jī)動(dòng)車尾氣的排放有關(guān)[8]。

2.5 氣態(tài)污染物質(zhì)量濃度及變化趨勢

2015～2019年，秦皇島市環(huán)境空氣質(zhì)量氣態(tài)污染物SO2，NO2，CO的質(zhì)量濃度整體呈現(xiàn)下降趨勢，O3污染物濃度整體呈現(xiàn)大幅上升趨勢(圖6)。主要原因?yàn)殇X制品生產(chǎn)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物的高排放量和夏季異常高溫，使得秦皇島市空氣環(huán)境氣態(tài)污染物中O3增加。

圖3 2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣中NO2質(zhì)量濃度年均變化趨勢

圖4 2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣中CO質(zhì)量濃度年均變化趨勢

圖5 2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣中O3質(zhì)量濃度年均變化趨勢

圖6 2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣中氣態(tài)污染物質(zhì)量濃度變化趨勢

3 秦皇島環(huán)境空氣中非氣態(tài)污染物變化趨勢

依據(jù)2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，對(duì)秦皇島市環(huán)境空氣中非氣態(tài)污染物PM2.5和PM10進(jìn)行相關(guān)分析。結(jié)果表明，2015～2019年P(guān)M2.5和PM10的年平均質(zhì)量濃度均未達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度限值，但2015～2019年P(guān)M2.5和PM10的質(zhì)量濃度整體呈現(xiàn)下降趨勢。

3.1 PM2.5質(zhì)量濃度變化及變化趨勢

細(xì)顆粒物(PM2.5)的粒徑小，單位體積中細(xì)顆粒物的“合計(jì)表面積”大，使得大部分有害元素和化合物都富集在細(xì)粒子上[9]。非氣態(tài)污染物PM2.5的主要來源是燃煤和機(jī)動(dòng)車的污染[10]。2015～2019年，秦皇島市環(huán)境空氣中PM2.5質(zhì)量濃度平均值范圍為38～48 μg/m3(圖7)。2015～2019年，年均質(zhì)量濃度均未達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)濃度限值(PM2.5質(zhì)量濃度≤35 μg/m3)，分別超標(biāo)0.37，0.31，0.26，0.09和0.17倍，基本上呈現(xiàn)下降的趨勢。2019年，PM2.5年均質(zhì)量濃度為41 μg/m3，與2015年同期的48 μg/m3相比下降了14.58%，降幅較小。其中，2015～2018年大幅度下降，得益于市政府的相關(guān)污染控制措施的嚴(yán)格實(shí)施，特別是在2018年，秦皇島市環(huán)境空氣中細(xì)顆粒物平均濃度同比下降13.6%，超額完成省政府下達(dá)的目標(biāo)任務(wù)，獲得了2018年年度“大氣污染綜合治理先進(jìn)市”的稱號(hào)。然而，在2019年，由于受到特殊的氣候影響，空氣污染物不易擴(kuò)散，致使霧或霾天氣過程生成和持續(xù)，秦皇島市的空氣質(zhì)量急轉(zhuǎn)直下，多項(xiàng)污染物質(zhì)量濃度升高，PM2.5質(zhì)量濃度也有所升高。

3.2 PM10質(zhì)量濃度及變化趨勢

2015～2019年間，秦皇島市環(huán)境空氣中PM10質(zhì)量濃度平均值范圍為73～99 μg/m3(圖8)，年均質(zhì)量濃度均未達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)濃度限值(PM10質(zhì)量濃度≤70 μg/m3)，分別超標(biāo)0.41，0.24，0.17，0.10和0.04倍，整體呈現(xiàn)逐年下降的變化趨勢。2019年，PM10年均質(zhì)量濃度為73 μg/m3，較2015年同期的99 μg/m3相比下降26.26%，降幅較為明顯。

圖7 2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣中PM2.5濃度年均變化趨勢

圖8 2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣中PM10質(zhì)量濃度年均變化趨勢

圖9 2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣中非氣態(tài)污染物質(zhì)量濃度變化趨勢

3.3 非氣態(tài)污染物質(zhì)量濃度及變化趨勢

2015～2019年，秦皇島市空氣環(huán)境中的非氣態(tài)污染物，PM10污染物質(zhì)量濃度整體呈現(xiàn)下降趨勢，PM2.5污染物質(zhì)量濃度整體呈現(xiàn)上升趨勢(圖9)。隨著秦皇島市城市化進(jìn)程加快，城市開發(fā)不斷深入，污染物排放強(qiáng)度增大。其中，以散煤或生物質(zhì)燃燒排放的一次顆粒物貢獻(xiàn)最高，如化石燃燒中的機(jī)動(dòng)車尾氣、燃煤和揮發(fā)性有機(jī)物等，加之秦皇島市的高濕氣象條件，導(dǎo)致污染物快速累積，且不易擴(kuò)散，進(jìn)而使污染物的濃度增大，導(dǎo)致秦皇島市長時(shí)間內(nèi)的PM2.5數(shù)值過高，尚未達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)濃度限值。

總體而言，近年來突出的PM2.5和O3問題拉低了秦皇島市的環(huán)境空氣質(zhì)量水平，應(yīng)成為該市空氣環(huán)境治理的重點(diǎn)。

4 秦皇島市空氣污染的防治對(duì)策

4.1 加強(qiáng)污染源頭控制，推進(jìn)城市綠化建設(shè)

防治空氣污染的關(guān)鍵就是控制污染源。首先，城市規(guī)劃部門在城市建設(shè)規(guī)劃過程中應(yīng)根據(jù)城市發(fā)展的特點(diǎn)對(duì)工業(yè)企業(yè)的布局進(jìn)行合理的安排。其次，相關(guān)部門還應(yīng)對(duì)不用區(qū)域進(jìn)行合理管控，將每個(gè)地區(qū)的污染排放量控制在一定的范圍之內(nèi)。漂浮在空氣中的污染物絕大部分來自于揚(yáng)塵污染和尾氣污染，做好污染防治工作就需對(duì)揚(yáng)塵和尾氣污染進(jìn)行控制，不同的區(qū)域采取不同的管控措施。例如，在施工揚(yáng)塵治理作業(yè)中，除了對(duì)施工區(qū)進(jìn)行清掃和灑水，還應(yīng)在施工現(xiàn)場出入口設(shè)置洗車平臺(tái)，將帶泥土車輪清洗干凈，以確保施工區(qū)內(nèi)的塵土不隨車輛帶出工地，從而一定程度上在源頭控制了施工揚(yáng)塵污染；為降低機(jī)動(dòng)車的污染排放量，秦皇島需制定秦皇島市機(jī)動(dòng)車尾氣污染管理辦法，加大機(jī)動(dòng)車尾氣抽檢和路檢力度[13]。同時(shí)，積極發(fā)展新能源車，推廣使用無鉛汽油，優(yōu)化交通結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展公共交通，從而有效減少機(jī)動(dòng)車排放，促進(jìn)空氣環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善。

為防治空氣污染，政府和環(huán)保部門還應(yīng)大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，調(diào)整城市的能源結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)各種清潔能源的開發(fā)與利用，發(fā)展綠色城市建設(shè)。利用綠色植物的天然凈化功能，可以有效地防治空氣污染。植物本身具有較強(qiáng)的滯塵、殺菌、吸毒的功效，加強(qiáng)城市綠化工作建設(shè)能夠改善城市空氣質(zhì)量，是預(yù)防城市空氣污染的關(guān)鍵性措施[11]。相關(guān)部門可通過調(diào)查研究，并依據(jù)本地的實(shí)際情況在城市建設(shè)過程中，選取適合本地生長的植物，同時(shí)可大力推進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)與生態(tài)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)循環(huán)健康發(fā)展，切實(shí)保障空氣污染防治工作的開展。

4.2 完善管理制度，強(qiáng)化監(jiān)管體系

為了有效防治空氣污染，政府和環(huán)保部門需制定環(huán)境保護(hù)相關(guān)的地方法律法規(guī)，同時(shí)強(qiáng)化監(jiān)管體系。政府和環(huán)保部門應(yīng)加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)、機(jī)動(dòng)車、生物質(zhì)燃燒、建筑施工工地等排放源的環(huán)境執(zhí)法監(jiān)察，尤其是對(duì)重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)企業(yè)的排污狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、監(jiān)察，最大限度降低空氣污染造成的危害，保障人民群眾身體健康[12]。首先，相關(guān)部門開展空氣污染物排放專項(xiàng)檢查，倡導(dǎo)企業(yè)自檢的同時(shí)，環(huán)保部門還要進(jìn)行現(xiàn)場督查，保障污染物達(dá)標(biāo)排放。其次，提高對(duì)環(huán)境監(jiān)測機(jī)構(gòu)的監(jiān)管力度，嚴(yán)懲第三方弄虛作假的行為。最后，及時(shí)修訂空氣污染方面的法律法規(guī)，法律法規(guī)必須應(yīng)時(shí)而變，并在發(fā)展中逐步健全城市空氣污染防治體系。

4.3 加強(qiáng)宣傳力度，迎接5G時(shí)代

宣傳環(huán)保理念是秦皇島市改善空氣質(zhì)量的重要策略之一。環(huán)保部門應(yīng)當(dāng)大力宣傳環(huán)境保護(hù)相關(guān)的法律法規(guī)，提升民眾的環(huán)保意識(shí)。同時(shí)，倡導(dǎo)民眾使用清潔能源，例如太陽能、風(fēng)能和水能等清潔可再生能源均可運(yùn)用到民眾日常生活生產(chǎn)中?？傊瑸榇_保城市污染防治工作的深入落實(shí)，群眾的參與必不可少。

隨著移動(dòng)通信和智能設(shè)備的迅速發(fā)展，我們迎來了5G時(shí)代。同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，也催生了環(huán)保智能時(shí)代的降臨。環(huán)保部門應(yīng)將5G融入到環(huán)保理念當(dāng)中，使其成為城市空氣污染防治對(duì)策中的重要一環(huán)。秦皇島市可從以下幾個(gè)方面利用5G技術(shù)改善空氣環(huán)境：利用先進(jìn)的教學(xué)資源及投影儀等設(shè)備，將環(huán)保教育帶進(jìn)小學(xué)課堂，環(huán)境保護(hù)工作，從娃娃抓起；順應(yīng)短視頻的發(fā)展潮流，借助5G網(wǎng)絡(luò)在各大社交平臺(tái)發(fā)布環(huán)保宣傳視頻，如利用抖音、快手和皮皮蝦等，使更多的人關(guān)注環(huán)境保護(hù)，喚醒更多人的環(huán)保意識(shí)；利用5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開通微信、微博公眾號(hào)，發(fā)布環(huán)保政策、普及環(huán)保知識(shí)和傳播綠色理念，并邀請(qǐng)環(huán)保著名人士開公益直播課，助推環(huán)保宣傳教育工作；將5G融入VR/AR技術(shù)，讓民眾切身體驗(yàn)山清水秀、氣候宜人、無污染和無灰塵的世外桃源般的理想世界，切身體驗(yàn)后，必將促使民眾朝向往的生活努力奮進(jìn)。

4.4 環(huán)保中的大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)

通過運(yùn)用科技前沿的大數(shù)據(jù)技術(shù)，環(huán)保部門可以科學(xué)的預(yù)測和分析空氣質(zhì)量發(fā)展的變化趨勢，同時(shí)利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可全面提升環(huán)境監(jiān)管的精細(xì)化水平，實(shí)時(shí)監(jiān)測空氣質(zhì)量的變化趨勢，對(duì)收集到的環(huán)境數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合、分析和處理，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，做好空氣污染防控策略。同時(shí)，人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，為空氣防治帶來革命性的變革。人工智能技術(shù)賦予機(jī)器人類的智慧，不斷演化，使其具有環(huán)境監(jiān)測、治理及預(yù)測等能力，例如，裝載空氣監(jiān)測設(shè)備的無人機(jī)，無論何時(shí)何地均可完成常態(tài)化巡查及監(jiān)測空氣質(zhì)量狀況的工作。將大數(shù)據(jù)與人工智能融合并應(yīng)用于環(huán)境治理中，不但能夠大大提升空氣污染防控的工作效率，還能全面提高污染防治工作走向系統(tǒng)化、智能化。

5 結(jié)論與討論

依據(jù)2015～2019年秦皇島市環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，對(duì)秦皇島市環(huán)境空氣中主要污染物PM2.5，PM10，SO2，NO2，CO和O3進(jìn)行了相關(guān)分析。結(jié)果表明：2015～2019年，SO2和CO年均質(zhì)量濃度均達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度限值，PM2.5，PM10，NO2年均質(zhì)量濃度未達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度限值。O3年均質(zhì)量濃度在2015～2016年時(shí)達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度限值，但在2017～2019年其年均質(zhì)量濃度未達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度限值。PM2.5，PM10，SO2，NO2和CO的質(zhì)量濃度整體呈現(xiàn)下降趨勢，O3的質(zhì)量濃度呈現(xiàn)大幅上升趨勢。根據(jù)秦皇島市空氣中主要污染物變化趨勢可知，近年來秦皇島市空氣污染總體水平有了一定的改變，但是形勢依然嚴(yán)峻，現(xiàn)階段秦皇島市空氣環(huán)境污染物以PM2.5和O3最為突出。政府管理部門應(yīng)從協(xié)調(diào)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保護(hù)環(huán)境之間的關(guān)系出發(fā)，制定相關(guān)的政策措施，切實(shí)強(qiáng)化空氣污染綜合防治，全面規(guī)劃，合理布局；嚴(yán)格控制污染源；深入開展城市空氣環(huán)境綜合防治，強(qiáng)化污染防治的法律法規(guī)、監(jiān)測；加大科技投入，將大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)應(yīng)用到空氣污染防治工作中。環(huán)境保護(hù)、監(jiān)管部門應(yīng)大力加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的執(zhí)行力度，有效降低污染物排放量，扭轉(zhuǎn)空氣質(zhì)量不利局面。公共傳媒、宣傳部門增加投入，積極宣傳，并順應(yīng)時(shí)代需求，將5G技術(shù)運(yùn)用到環(huán)保工作中來，增強(qiáng)市民環(huán)保意識(shí)，使全社會(huì)共同參與環(huán)境保護(hù)。