鄭 瑤,邢夢林,申 劍,李 明
河南省環(huán)境監(jiān)測中心,河南 鄭州 450004
近年來,在中國經(jīng)濟社會快速發(fā)展的同時,大氣污染已經(jīng)從煤煙型污染演變?yōu)槊簾熜秃脱趸蛷秃衔廴?,區(qū)域性灰霾和臭氧污染不僅直接危害人體健康,而且造成大氣能見度下降,看不見藍天,公眾對大氣環(huán)境不滿[1-2]。2012年以前,中國的空氣質量評價指標僅包括二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)和可吸入顆粒物(PM10)3項污染物,尚不能完全反映大氣污染的實際狀況,使空氣質量評價結果與公眾直觀感受不一致[3-4]。隨著公眾環(huán)境意識的提高,將細顆粒物(PM2.5)等二次污染物納入環(huán)境空氣質量評價標準的呼聲日益高漲[5]。
2012年中國發(fā)布《環(huán)境空氣質量標準》(GB 3095—2012)(以下稱新標準),調整了環(huán)境空氣功能區(qū)分類方案,增加了PM2.5和O38 h平均濃度限值,收緊了PM10等的濃度限值,收嚴了監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計的有效性規(guī)定,同時更新了 SO2、NO2、O3與顆粒物等的分析方法標準,增加自動監(jiān)測分析方法[6-7]。環(huán)境保護部隨即印發(fā)了《關于實施〈環(huán)境空氣質量標準〉的通知》,明確國家將分為4個階段實施新標準:京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域以及直轄市和省會城市2012年實施;113個環(huán)境保護重點城市和國家環(huán)保模范城市2013年實施;2015年,所有地級以上城市實施;2016年1月1日新標準在全國實施。
根據(jù)環(huán)保部《空氣質量新標準第一階段監(jiān)測實施方案》和河南省鄭汴一體化的要求,河南省鄭州、開封作為第一批試點城市,于2012年完成了PM2.5建設,2013年1月1日起正式實施新標準,并發(fā)布空氣質量指數(shù)(AQI)。
以2013年度鄭州、開封市的環(huán)境空氣自動監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù),分別采用新標準(AQI)、老標準(API)進行評價,分析新標準對評價結果產(chǎn)生的影響。
監(jiān)測項目包括 SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3。監(jiān)測儀器型號見表1。
表1 鄭州、開封空氣自動監(jiān)測站儀器型號
2013年1月1日—12月31日,在鄭州市布設8個自動監(jiān)測點位(鄭州市監(jiān)測站、煙廠、醫(yī)學院、鄭紡機、銀行學校、供水公司、經(jīng)開區(qū)管委、四十七中),開封市布設4個自動監(jiān)測點位(河大一附院、婦幼保健院、腫瘤醫(yī)院、世紀星幼兒園)。
API對應日均值為前一天中午12:00到當天中午12:00共24 h平均濃度的算術平均值。AQI對應日均值為一個自然日24 h平均濃度的算術平均值。
根據(jù)老標準,2013年鄭州、開封的 SO2和NO2年均濃度均達到國家二級標準,鄭州市的PM10年均濃度超過二級濃度限值70%,開封市的PM10年均濃度超過二級濃度限值36%;根據(jù)新標準,鄭州、開封的SO2年均濃度達到國家二級標準,CO年均值與O3日最大小時濃度的年均值均較低,而鄭州的 NO2、PM10、PM2.5年均濃度分別超過新標準二級濃度污染限值30%、142%、208%,開封的PM10、PM2.5年均濃度分別超過新標準二級濃度限值94%、260%,見表2。
表2 2013年鄭州、開封主要大氣污染物濃度mg/m3
2.2.1 單項污染物達標率
2個城市主要大氣污染物的超標率情況見表3。
表3 2013年2市主要大氣污染物的超標率 %
由表3可見,2013年鄭州市的SO2和PM10按老標準和新標準評價日均濃度超標率變化不大,NO2超標率新標準比老標準提高了7個百分點,O3(1h)、CO、PM2.5均出現(xiàn)不同程度的超標,其中PM2.5超標率最高,達到58%。開封市SO2日均濃度變化不大,PM10超標率提高了6個百分點,NO2超標率提高3個百分點,PM2.5超標最嚴重,超標率為63%,O3(1h)超標率為8%,CO超標率為23%。
2.2.2 AQI與API達標率
2013年按照 API評價,鄭州的達標率為51%;按照AQI評價,達標率為35%,比API評價下降16個百分點。當對SO2、NO2、PM10老3項采用AQI評價達標率時,其結果與API評價基本一致,同為51%。在老3項的基礎上引入CO后,達標率上升1個百分點,變化幅度較小。在老3項的基礎上引入O3后,達標率下降3個百分點。而在老3項的基礎上引入 PM2.5后,達標率僅為38%,下降13個百分點。故NO2標準的收嚴和CO的引入未對鄭州市空氣質量評價結果造成影響,導致鄭州市達標率下降的主要原因是PM2.5的納入(圖1)。
圖1 2013年鄭州市空氣質量評價結果及變化情況
2013年按照 API評價,開封的達標率為71%;按照AQI評價,達標率為31%,比API評價下降40%。對SO2、NO2、PM10老3項采用 AQI評價后,開封的達標率下降為63%,受NO2標準收嚴影響較大。在老3項的基礎上引入CO后,達標率下降19個百分點。在老3項的基礎上引入O3后,達標率為62%。在老3項基礎上引入PM2.5后,開封的達標率顯著下降為34%,下降幅度高達37個百分點。故PM2.5的納入是開封市達標率下降的主要原因,NO2的收嚴、CO和O3的納入也是達標率下降的原因(圖2)。
圖2 2013年開封市空氣質量評價結果及變化情況
根據(jù)API,PM10是鄭州、開封2013年空氣質量的首要污染物。根據(jù)AQI對首要污染物進行評價,PM2.5成為最重要的首要污染物。鄭州市PM2.5作為首要污染物的比例為78%,其次為PM10和O3(1h),分別占12%和9%,見圖3;開封市PM2.5作為首要污染物的比例為86%,其次為CO和PM10,分別占6%和3%,見圖4。
圖3 2013年鄭州首要污染物構成(AQI)
圖4 2013年開封首要污染物構成(AQI)
將2013年鄭州、開封重要的首要污染物作為城市的主要污染物,對其月變化規(guī)律進行分析,見圖5。
圖5 2013年鄭州、開封主要污染物的月變化規(guī)律
2013年鄭州的主要污染物為 PM2.5、PM10和O3(1h),由圖5可見,PM10和PM2.5的變化規(guī)律基本一致,1月達到全年月均濃度的峰值,原因可能與冬季氣溫低、靜風頻率高,易形成逆溫天氣,以及采暖期燃煤用量較大有關,10月顆粒物高值可能與秸稈燃燒有關,而3—9月的月均濃度變化較為平緩,其中8月的月均值達到全年月均濃度谷值;而O3(1h)月均濃度在8月達到全年峰值,可能與此時段太陽輻射強烈有利于O3生成有關,1、2、11月濃度較低,1月達到全年月均濃度谷值。建議有針對性地采取措施,改善空氣質量。
開封的主要污染物為PM2.5、PM10和CO,由圖5可見,顆粒物變化規(guī)律與鄭州基本一致,1、10月濃度較高,原因與氣象條件及采暖期有關,10月達到全年月均濃度的峰值,可能與秸稈燃燒有關,2—9月的月均濃度變化較為平緩,其中8月的月均值達到全年月均濃度谷值;CO冬季污染較嚴重,月均濃度峰值出現(xiàn)在1月,原因可能是冬季溫度低,輻射減弱,光化學反應減弱,且冬季大氣穩(wěn)定度高,CO擴散能力低,從而濃度升高。
1)采用新標準,污染物年均濃度超標情況加重。采用老標準,鄭州和開封的SO2和NO2年均濃度值達到國家二級標準要求,PM10年均濃度超標;采用新標準鄭州、開封的PM10和PM2.5均超標,鄭州的NO2年均濃度也超過新標準二級標準的要求。
2)采用新標準,鄭州、開封的空氣質量達標率都出現(xiàn)了不同程度的下降,其中鄭州2013年達標率從51%下降到35%,開封從71%下降到31%,分別下降了16、40個百分點。
3)PM2.5是造成鄭州、開封達標率下降的最主要原因。將PM2.5納入評價指標的影響顯著大于NO2標準的收嚴和CO、O3納入評價指標的影響。
4)PM2.5取代PM10成為鄭州、開封最主要的首要污染物,作為首要污染物的比例超過70%,其他監(jiān)測因子成為首要污染物的情況較少出現(xiàn)。
5)鄭州、開封的大氣污染具有較明顯的月變化規(guī)律,秋冬季顆粒物均污染嚴重,峰值出現(xiàn)在1、10月,谷值出現(xiàn)在8月;此外鄭州的O3(1 h)在夏季污染較嚴重,峰值出現(xiàn)在8月;開封CO冬季污染較嚴重,峰值出現(xiàn)在1月。
[1]孟曉艷,王瑞斌,杜麗,等.我國空氣污染現(xiàn)狀及對空氣質量日報改進的思考[J].環(huán)境工程技術學報,2011,1(3):249-253.
[2]劉愛明,楊柳,吳亞玲,等.城市區(qū)域大氣顆粒物的健康效應研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2012,28(5):19-23.
[3]楊東平.中國環(huán)境發(fā)展報告[M].北京:社會科學文獻出版社,2012.
[4]萬本太.淺談國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)建設[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2011,27(6):1-4.
[5]岳玎利,謝敏,周炎,等.環(huán)境空氣質量新標準對珠三角區(qū)域站空氣質量評價的影響[J].中國環(huán)境監(jiān)測,2013,29(5):39-42.
[6]GB 3095—1996 環(huán)境空氣質量標準[S].
[7]GB 3095—2012 環(huán)境空氣質量標準[S].