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        保定市區(qū)2013年環(huán)境空氣質(zhì)量狀況及污染原因分析

        2014-04-26 01:20:14陳海嬰佟霽坤
        山東工業(yè)技術(shù) 2014年14期
        關(guān)鍵詞:采暖期市區(qū)保定市

        陳海嬰,佟霽坤,姜 婧

        (保定市環(huán)境保護監(jiān)測站,河北 保定 071000)

        保定市區(qū)2013年環(huán)境空氣質(zhì)量狀況及污染原因分析

        陳海嬰,佟霽坤,姜 婧

        (保定市環(huán)境保護監(jiān)測站,河北 保定 071000)

        對保定市6個環(huán)境監(jiān)測國控點2013年的SO2、NO2、PM10、PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù),按時間段進行了統(tǒng)計分析,結(jié)果表明:4種空氣污染物季節(jié)性污染特征明顯,月均濃度在采暖期比非采暖期有顯著增加;由于受到燃煤及不利氣象條件影響,SO2、NO2月濃度變化曲線呈現(xiàn)冬季高、夏季低的“U”字型分布,采暖期SO2濃度約為非采暖期的3倍。PM10、PM2.5濃度全年波動比較頻繁,較大濃度值出現(xiàn)在冬季采暖期。沙塵、揚塵天氣和秸稈焚燒對春秋季PM10、PM2.5濃度有貢獻。

        環(huán)境空氣質(zhì)量;濃度變化;原因分析

        1 保定市區(qū)概況

        保定市位于太行山北部東麓,冀中平原西部,北緯38°10′-40°00′,東經(jīng)113°40′-116°20′之間,屬暖溫帶半干旱季風氣候區(qū)。一年中海陸熱量的差異引起氣流的變化,影響保定地區(qū)的四季氣候。春季干旱多風,夏季炎熱多雨,秋季氣候涼爽,冬季寒冷少雪,四季分明。保定市市區(qū)年平均氣溫13.8℃,以六、七月份為最熱,1月份最冷;年平均降水量485.7毫米,主要集中在6、7、8月份,約占全年降水量的54.5~81.5%[3]。

        2 市區(qū)環(huán)境質(zhì)量狀況

        2.1 監(jiān)測點位設(shè)置

        保定市區(qū)自2002年第一個環(huán)境空氣質(zhì)量自動加測點位投入運行以來,至今共建成六個環(huán)境空氣自動監(jiān)測子站。分別為監(jiān)測站、膠片廠、接待中心、地表水廠、華電二校區(qū)和游泳館。監(jiān)測指標包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、PM10、PM2.5六項污染因子。

        2013年1月1日新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)正式實施后,保定市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測子站的各項數(shù)據(jù)直接上傳至國家環(huán)境監(jiān)測總站、省環(huán)境監(jiān)測中心站和市環(huán)境監(jiān)測站平臺,并在網(wǎng)站上對公眾實時發(fā)布。

        2.2 市區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量概況

        根據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總站發(fā)布的2013年1-12月《74個城市空氣質(zhì)量狀況報告》,按照污染程度由重到輕排序,保定市在全國74個地市排名一直居前幾位。城市空氣質(zhì)量狀況總體相對較差。

        6.正確處理主體骨干工程與配套工程的關(guān)系。除規(guī)劃好電廠本身的總體布置外,應(yīng)特別重視建廠的外部條件(煤、灰、水、運輸、出線環(huán)保、生活服務(wù)設(shè)施等)的規(guī)劃,使主體骨干工程與配套工程同步進行規(guī)劃和設(shè)計。

        2013年保定市市區(qū)環(huán)境空氣污染物PM2.5年均濃度為135ug/m3,PM10年均濃度為220ug/m3,二氧化硫年均濃度為69ug/m3,二氧化氮年均濃度為56ug/m3[4],分別超《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)年均值二級標準2.86倍、2.14倍、0.15倍和0.4倍。

        3 空氣質(zhì)量季節(jié)性變化規(guī)律

        城市空氣污染變化特征是由污染源排放規(guī)律和氣象變化規(guī)律所決定的。保定市冬季最低氣溫在-10℃以下,在11月15日至次年3月15日期間為采暖期,大量使用燃煤取暖,因此,受不同時段的氣象條件及燃煤使用量影響,采暖期和非采暖期的空氣污染狀況存在較大差異。本文對保定市區(qū)六個環(huán)境空氣自動監(jiān)測子站2013年的SO2、NO2、PM10、PM2.5的監(jiān)測數(shù)據(jù)按時間段進行統(tǒng)計分析,對4項污染物在采暖期、非采暖期的季節(jié)性變化規(guī)律進行探討。

        3.1 各項污染物季變化特征分析

        保定市2013年SO2、NO2、PM10、PM2.5季均值變化見圖1。

        從圖1可知,保定市空氣質(zhì)量隨季節(jié)變化幅度較大,呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化。SO2、NO2、PM10、PM2.5均為第一季度、第四季度污染較重,第二季度、第三季度污染較輕。SO2、NO2濃度出現(xiàn)這樣的變化主要是因為秋冬兩個季節(jié)降雨量偏少,采暖期燃煤量增大,加重了空氣污染;PM10、PM2.5濃度第一季度、第四季度偏高,主要是因為春季風沙揚塵天氣較多、市區(qū)周邊焚燒秸稈以及冬季燃煤影響。

        圖1 保定市2013年SO2、NO2、PM10、PM2.5季均值變化

        我市冬季取暖以燃煤為主,使用量大,產(chǎn)生大量的SO2、NO2、PM10、PM2.5等污染物。由于市區(qū)集中供熱率僅為30%(遠低于石家莊、唐山、邢臺80%以上的水平,也低于全省50%的平均水平)只能依靠大量分散燃煤鍋爐采暖,分散燃煤鍋爐污染治理水平低,污染物排放量大,成為我市冬季空氣污染的最主要因素。

        全市第三季度空氣質(zhì)量相對較好,各項污染物均為最低值,主要是夏季大氣對流發(fā)展強烈,易于污染物的擴散,且夏季多降雨過程,對污染物起到?jīng)_刷作用,而且夏季燃煤少,污染源少[5]。故幾種污染物濃度均以夏季最低。

        3.2 各項污染物月變化特征分析

        3.2.1 SO2月變化特征分析

        2013年保定市市區(qū)主要污染物SO2的月變化特征,見圖2。

        圖2 2013年SO2月均濃度值變化

        由圖2可以看出,SO2月濃度變化呈現(xiàn)兩頭高中間低的“U”字型分布[6],即2013年保定市區(qū)SO2的污染主要集中在冬季采暖期,采暖期月均濃度最高值出現(xiàn)在1月份,月均濃度最低值在3月份。采暖期SO2最大日均值達到412 ug/m3,超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)日均值二級標準1.75倍。在非采暖期,SO2濃度相對較低。根據(jù)SO2監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn):采暖期(1、2、3、11、12月)SO2濃度大約為非采暖期的3倍。

        造成這種現(xiàn)象的原因是我們屬北方內(nèi)陸城市,冬季采暖期受燃煤影響污染嚴重,高峰值特別明顯,在非采暖期,由于當前市區(qū)居民普遍使用天然氣、電等清潔能源,污染小;其次,秋冬季氣候干燥少雨,逆溫天氣出現(xiàn)頻繁,保定市秋冬季夜間到早晨出現(xiàn)逆溫的頻率高達70%以上,冬季1月可達80%以上。逆溫就像蓋子一樣罩在城市的上空,阻擋了污染物的垂直擴散,使其沉積在近地面層,導致污染物濃度增高[7]。

        3.2.2 NO2月變化特征分析

        2013年保定市市區(qū)主要污染物NO2的月變化特征,見圖3。

        圖3 2013年NO2月均濃度值變化

        由圖3可以看出,NO2濃度變化趨勢與SO2濃度的月變化曲線有相似的規(guī)律,亦呈“U”字型,不同的是NO2濃度相對較小,變化趨勢相對較平緩。采暖期月均濃度最高值出現(xiàn)在1月份。NO2最大日均值達到176 ug/m3,超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)日均值二級標準1.2倍。月均濃度最低值在非采暖期的7月份。

        造成這種差異的主要原因是采暖期污染物排放增加。NO2秋季增高,與郊區(qū)大量焚燒秸稈有關(guān)。此外,汽車尾氣的排放是城市空氣中NO2的重要來源。保定市區(qū)建成區(qū)面積較小而機動車保有量大,路窄車多,造成市區(qū)早晚高峰期較為擁堵,致使市區(qū)汽車尾氣污染較為嚴重。由于機動車輛的增加,機動車排放尾氣中的NO2在總的NO2污染物中所占的比例不斷增大,使NO2濃度季節(jié)變化差異有所減小[8]。

        3.2.3 PM10月變化特征分析

        2013年保定市市區(qū)主要污染物PM10的月變化特征,見圖4。

        圖4 2013年P(guān)M10月均濃度值變化

        由圖4可以看出, PM10月濃度變化基本呈“W”型分布,全年波動比較頻繁。2013年采暖期,保定市區(qū)的PM10月均濃度最高值出現(xiàn)在1月份,月均濃度最低值在3月份。采暖期PM10最大日均值達到695 ug/m3,超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)日均值二級標準3.63倍。根據(jù)PM10監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn):PM10超標現(xiàn)象嚴重,全年有200多天的PM10日均值超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)日均值二級標準。非采暖期PM10的濃度略低于采暖期PM10的濃度。PM10的來源比較復雜,地面揚塵、煤炭燃燒、尾氣排放、工業(yè)排放等都可增加空氣中的PM10含量。采暖期PM10主要來自燃煤供熱鍋爐的燃燒,加上逆溫等不利于大氣擴散輸送的氣象條件,導致空氣中PM10

        的濃度增加。而非采暖期則由于春秋兩季風力較大,刮風時容易將裸露的地面塵土和微塵卷起,多揚沙浮塵天氣,使顆粒物質(zhì)量濃度值處于較高的污染水平[5],從實際情況看,我市建筑施工工地、道路運輸和道路清掃等揚塵管理整體水平較低,城市周邊環(huán)境衛(wèi)生、道路狀況較差,大風天氣時,使得道路揚塵等開放源成為PM10的重要來源;此外,機動車輛增加引起的道路顆粒物的增加對PM10的增加也有重要貢獻。

        3.2.4 PM2.5月變化特征分析

        2013年保定市市區(qū)主要污染物PM2.5的月變化特征,見圖5。

        圖5 2013年P(guān)M2.5月均濃度值變化

        由圖5可以看出,2013年采暖期,保定市區(qū)的PM2.5月均濃度最高值出現(xiàn)在1月份,月均濃度最低值在3月份。采暖期PM2.5最大日均值達到693ug/m3,超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)日均值二級標準9.24倍。非采暖期與采暖期月平均的最高值相差2倍左右。

        在采暖期,除持續(xù)的機動車作為PM2.5排放源外,燃煤是一個重要的季節(jié)性排放源,導致PM2.5濃度的升高。在非采暖期,一般在每年6月中上旬的冬小麥收獲期和秋季農(nóng)業(yè)收獲期,農(nóng)民對秸稈進行焚燒,增加了PM2.5的濃度;除持續(xù)的機動車排放外,工業(yè)企業(yè)燃料燃燒和生產(chǎn)過程中排放的污染物也對PM2.5濃度有重要貢獻。此外,沙塵、揚塵天氣及直接排放到大氣環(huán)境的餐飲業(yè)油煙也對PM2.5月變化有影響。

        4 結(jié)論

        保定市市區(qū)SO2、NO2、PM10、PM2.5污染隨季節(jié)變化幅度較大,呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化。均為第一季度、第四季度污染較重,第二季度、第三季度污染較輕。

        保定市市區(qū)SO2、NO2、PM10、PM2.5月均濃度在采暖期比非采暖期有顯著增加。

        由于受到燃煤及不利氣象條件影響, SO2、NO2月濃度變化曲線呈現(xiàn)冬季高、夏季低的“U”字型分布,采暖期SO2濃度約為非采暖期的3倍。

        PM10、PM2.5濃度全年波動比較頻繁,污染物月均濃度變化趨勢明顯,較大濃度值出現(xiàn)在冬季采暖期。沙塵、揚塵天氣和秸稈焚燒對春秋季PM10、PM2.5濃度有貢獻。

        [1]趙穎,李婷婷.連云港市空氣質(zhì)量變化趨勢分析[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2014(01):66-69.

        [2]姚從容,陳魁.城市環(huán)境空氣質(zhì)量變化規(guī)律及污染特征分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2007(05):50-52.

        [3]保定市環(huán)境質(zhì)量報告書(2006-2010年度)[M],保定市環(huán)境保護局,2011(03).

        [4]保定市環(huán)境質(zhì)量年報(2013年度簡本)[R],保定市環(huán)境保護局,2014(02).

        [5]曹宇,姜志立等.榆林市城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量污染特征及原因分析[J].環(huán)境保護科學,2012(03):9-13.

        [6]吉東生,王躍思等.北京大氣中二氧化硫濃度變化特征[J].氣候與環(huán)境研究,2009(01):5-9.

        [7]大氣污染的氣象因素[N].保定日報,2013-12-12(02).

        [8]胡琳,曹紅利等.西安市環(huán)境質(zhì)量變化特征及其氣象條件的關(guān)系[J].氣象與環(huán)境學報,2013(06):150-153.

        項目來源:保定市科學技術(shù)協(xié)會2014年春季自然科學課題(課題編號;KX2014C04)。

        陳海嬰(1971—),女,高級工程師。

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