商細彬 ,包景嶺 ,王元剛 ,李偉芳 ,盧志強 ,翟增秀 ,張 君
(1.天津市環(huán)境保護科學研究院,天津 300191;2.國家環(huán)境保護惡臭污染控制重點實驗室,天津 300191;3.天津市環(huán)境保護局,天津 300191)
采用功能區(qū)策略布點法,并且進行優(yōu)化布點研究,選擇代表性功能區(qū)域包括居住區(qū)、交通區(qū)、商業(yè)區(qū)、文教區(qū)、混合區(qū)、工業(yè)區(qū)等,分別進行環(huán)境惡臭背景調查。各個點位的情況見表1。
表1 功能區(qū)點位分布情況
采樣時間為夏、秋、冬、春4個季節(jié),根據氣候條件影響情況,在每個季度中旬進行采樣。選取惡臭氣體真空采樣瓶采集樣品,并且在每個點位連續(xù)采樣3次。采集方法參照HT/T 194—2005執(zhí)行,采樣的同時記錄氣溫、氣壓、風向、風速等氣象條件以及周圍的環(huán)境狀況和臭氣強度。
本項目臭氣濃度的實驗測定過程和計算方法完全依照GB 14675—1993規(guī)定的三點比較式臭袋法。
本研究計算所得臭氣濃度均采取四舍五入法取整,且每個點位上3次實驗中臭氣濃度的最大值與最小值相差在10倍以上,將其歸為異常值去除。
功能區(qū)內監(jiān)測點的布設采用網格法,采樣點周圍環(huán)境變化比較穩(wěn)定,不易受瞬時污染的影響,能反映客觀環(huán)境的真實性和代表性,點位的數(shù)量根據數(shù)理統(tǒng)計方法和人口密度計算,以能確保調查的代表性和真實性為標準、以具有最基本的統(tǒng)計意義為前提,選擇的采樣點不受周圍樹木、建筑物影響,一般應存在270°自由空間,且避開近地其他惡臭污染物的影響。每個采樣點采樣3次,每次采樣前用樣品氣體將采樣袋清洗,以減少本底的干擾,所有樣品在采集后24 h內進行分析。
根據GB 3095—2012,環(huán)境空氣功能區(qū)分為2類:①自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)和其他需要特殊保護的區(qū)域;②居民區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、交通區(qū)、文化區(qū)和工業(yè)區(qū)。本研究參照惡臭污染物排放標準中的廠界排放標準,二類區(qū)廠界臭氣濃度標準限值為20。
臭氣濃度數(shù)據分成3個濃度區(qū)間:小于10(三點比較式臭袋法的檢出限為10,10以下數(shù)據不能具體量化),10~20,大于20。
2.1.1 夏季分布
夏季各功能區(qū)臭氣濃度的分布如圖1所示。
圖1 夏季臭氣濃度功能區(qū)分布
觀測期間,交通區(qū)和混合區(qū)約50%樣品的臭氣濃度大于20,最大值出現(xiàn)在交通密度較大的9#點天津市總工會,達45;而居住區(qū)、商業(yè)區(qū)和文教區(qū)并不是很嚴重,其超過限制20的臭氣濃度范圍分別在20~27、20~28、20~33;工業(yè)區(qū)中臭氣濃度最大值為36,與其他功能區(qū)相比并不是最大的。
交通區(qū)和混合區(qū)臭氣濃度大于20出現(xiàn)的頻率較高,分別為50%和44%,說明在交通區(qū)惡臭的主要來源就是汽車的尾氣,由于夏季氣溫較高,且在采樣期間幾乎是靜風,所以尾氣在空氣中不能進行很好地擴散;而文教區(qū)臭氣濃度小于10的百分比最大,達到60%。文教區(qū)大于20的頻率為16%;工業(yè)區(qū)中臭氣濃度值大于限值20,約占33.33%,與居住區(qū)所占的百分比一樣。
2.1.2 秋季分布
秋季各功能區(qū)臭氣濃度的分布如圖2所示。
圖2 秋季臭氣濃度功能區(qū)分布
觀測期間,秋季臭氣濃度的最大值也是出現(xiàn)在交通區(qū)的9#點位天津總工會,達182,從各個功能區(qū)來看,文教區(qū)在整個秋季觀測期間,臭氣濃度值均超過現(xiàn)有參考限值20(參考廠界標準),超過限值20的濃度為27~66;其次是交通密集區(qū),約有89%的樣品超過限值20。相對其他功能區(qū),居住區(qū)和工業(yè)區(qū)中臭氣濃度小于20的樣品居多。
在所有功能區(qū)中,臭氣濃度大于限值20的,文教區(qū)所占的概率最大,達100%,其次是交通密集區(qū)和混合區(qū);而臭氣濃度小于10在工業(yè)區(qū)所占比例最大,為37.5%,居住區(qū)和文教區(qū)所占比例最小。
2.1.3 冬季分布
冬季各功能區(qū)臭氣濃度的分布見圖3。
圖3 冬季功能區(qū)臭氣濃度分布
觀測期間,冬季臭氣濃度的最大值出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)16#點位大港石化區(qū),達到了84;臭氣濃度在工業(yè)區(qū)和交通區(qū)相對較大,只有工業(yè)區(qū)中的15#漢沽其第2次采樣的臭氣濃度小于10。在整個冬季采樣中,居住區(qū)臭氣濃度小于20的所占的比例最大,約占78%,其次是商業(yè)區(qū)。
在所有功能區(qū)中,工業(yè)區(qū)超過限值20的樣品數(shù)最多,約占樣品總數(shù)的78%,商業(yè)區(qū)最小,約占16%;而臭氣濃度小于10在工業(yè)區(qū)和混合區(qū)所占比例最小,均為11.1%。出現(xiàn)這種情況可能與冬季的氣候情況有關,同其他季節(jié)相比,冬季的風速略大,更易于空氣中物質的擴散和氣體的對流稀釋。
2.1.4 春季分布
春季各功能區(qū)臭氣濃度的分布見圖4。
圖4 春季功能區(qū)臭氣濃度分布
觀測期間,春季臭氣濃度最大值出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)大港16#點位,臭氣濃度值在文教區(qū)和混合區(qū)相對較小,但幾乎全部超過限值20(參考廠界標準),在整個春季采樣中,臭氣濃度超過限值20接近于100%。只有工業(yè)區(qū)和交通密集區(qū)出現(xiàn)臭氣濃度小于10的情況。
在所有功能區(qū)中,居住區(qū)和商業(yè)區(qū)的臭氣濃度均大于限值20,其次是工業(yè)區(qū),占89%;文教區(qū)最小,占66%;僅在功能區(qū)中的交通區(qū)和工業(yè)區(qū)中有1次臭氣濃度小于10。這與天津市的工業(yè)布局以及氣候條件、能源使用情況有關。劉詠等[1]發(fā)現(xiàn)天津市內一景觀河道受污染嚴重,當水體含氧量逐漸降低時,河道內厭氧菌大量繁殖,使水中有機物等發(fā)生生物化學反應,生成了很多惡臭氣體,如H2S、氨、硫醇類化合物等。在春季,溫度逐漸上升,北方城市的河道解凍,經歷長時間厭氧繁殖,易產生臭味。另外,春季鮮花綻放,各類花香味混雜在一起。因此居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、文教區(qū)和混合區(qū)可能臭氣濃度超標率尤為明顯。
以廠界臭氣濃度限值20為標準,對各功能區(qū)超過限值的樣品出現(xiàn)的頻數(shù)進行統(tǒng)計,見表2。春季,各功能區(qū)臭氣濃度大于20的樣品都超過65%,居住區(qū)和商業(yè)區(qū)所有樣品均超過限值20,其中文教區(qū)最小,占66%;其次是秋季,夏季所占比例最少,在秋季商業(yè)區(qū)、文教區(qū)、交通密集區(qū)和混合區(qū)平均占80%左右,而夏季在商業(yè)區(qū)和文教區(qū)僅占16.67%;冬季,工業(yè)區(qū)超過限值20的樣品最多,占77%,其次是文教區(qū),商業(yè)區(qū)最小,占16%。
表2 4個季節(jié)超限率對比 %
從整體數(shù)據來看,天津市春、秋季各個功能區(qū)的超過限值20的樣品率均要大于夏、冬季節(jié)的功能區(qū)的超限率。這與曹文文等[2]研究結果一致。在2008—2009年,對天津市在大氣中VOCs的組成及其濃度分布特征進行了分析,從4個季節(jié)進行了比較表明:春秋季的揮發(fā)性有機污染物明顯高于夏冬季,而臭氣樣品中的主要成分就有VOCs。另外,從氣候影響情況來看,春季本是萬物復蘇、百花綻放的季節(jié),超限樣品率在居住區(qū)、商業(yè)區(qū)最為明顯,達100%;北方地區(qū)的秋天較為短暫,很多植物的樹葉凋落在地,在經過秋雨的沉淀更容易產生異味,這在文教區(qū)、混合區(qū)表現(xiàn)的尤為明顯。
1)以《惡臭污染物排放標準》廠界臭氣濃度限值20作為參照,夏季交通區(qū)和混合區(qū)臭氣濃度大于20出現(xiàn)的頻率較高;秋季文教區(qū)出現(xiàn)的頻率較高;冬季工業(yè)區(qū)最嚴重;春季居住區(qū)和商業(yè)區(qū)較高。
2)各個功能區(qū)中,在春季和秋季惡臭的頻發(fā)較高,尤其在春季的居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū),秋季的文教區(qū)、混合區(qū);夏季和冬季相對來說較低。在4個季節(jié)中,春季和冬季工業(yè)區(qū)超過限值的概率較高,分別為88.89%和77.78%。
3)通過對天津市功能區(qū)中臭氣濃度的分布研究,間接反映出天津市工業(yè)布局較為合理,城市的發(fā)展規(guī)劃尚需優(yōu)化布局,優(yōu)化交通網絡,完善城市基礎設施和公共設施的載體能力與服務水平,提高環(huán)境質量,建設宜居生態(tài)城市。
[1]劉詠,石磊,徐金鳳.我國城市景觀河道惡臭污染監(jiān)測及治理方法的初步研究[C].第二屆全國惡臭污染測試及控制技術研討會論文集,2005.
[2]曹文文,史建武,韓斌,等.我國北方典型城市大氣中VOCs的組成及分布特征[J].中國環(huán)境科學,2012,32(2):200-206.