莊莉嵐，毛俊雯

（湖州師范學(xué)院 理學(xué)院，浙江 湖州313000）

我國環(huán)境空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)及配套空氣質(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，AQI）評價(jià)規(guī)范于2012年發(fā)布，其突破性在于新增了PM2.5等污染項(xiàng)目的監(jiān)測，并于同年2月啟動(dòng)各城市監(jiān)測及網(wǎng)絡(luò)的階段建設(shè).空氣質(zhì)量分為六級，指數(shù)越大對應(yīng)的級別越高，污染情況越嚴(yán)重，對人體的健康危害就越大.新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施第一階段于2013年1月對京津冀、長三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域及直轄市和省會(huì)城市共74個(gè)城市進(jìn)行監(jiān)測，并陸續(xù)在國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)實(shí)時(shí)發(fā)布監(jiān)測信息［1］.本文選取多個(gè)典型城市，通過環(huán)保部獲取的信息與數(shù)據(jù)，對近年來PM2.5的特點(diǎn)及與環(huán)境氣象因素的相關(guān)性進(jìn)行了定量分析，并結(jié)合我國PM2.5的治理目標(biāo)和區(qū)域性特點(diǎn)提出了相關(guān)的意見和建議.

1 我國近年來多個(gè)城市空氣質(zhì)量變化及其特點(diǎn)

隨著對環(huán)境空氣關(guān)注度的不斷提高，作為環(huán)境空氣質(zhì)量指標(biāo)的空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）成為人們關(guān)心的重點(diǎn).2012年新《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》發(fā)布前，空氣質(zhì)量指數(shù)在中國被稱為API，未統(tǒng)計(jì)包括PM2.5、臭氧等在內(nèi)的污染物.圖1是2000－2012年北京和杭州的空氣質(zhì)量指數(shù)（API）數(shù)據(jù)分析.

依據(jù)舊標(biāo)準(zhǔn)，2000－2012年我國空氣質(zhì)量處于一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài).北京大多數(shù)年份空氣質(zhì)量指數(shù)在51～100之間，顯示為第二級，即良；杭州空氣質(zhì)量均優(yōu)于北京，全部年份空氣質(zhì)量等級均為良.

2013年發(fā)布的中國環(huán)境公報(bào)［2］顯示，我國新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施第一階段，依據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)對6項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，74個(gè)城市中僅?？?、舟山和拉薩3個(gè)城市空氣質(zhì)量為良或優(yōu)于良，即達(dá)標(biāo)比例為4.1%.與2012年中國環(huán)境公報(bào)發(fā)布的實(shí)施舊標(biāo)準(zhǔn)的地級以上城市中，環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)城市比例為91.4%形成鮮明對比.

2013年74個(gè)城市監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，SO2、NO2、PM10、PM2.5的達(dá)標(biāo)城市比例依次為86.5%、39.2%、14.9%、4.1%.圖2是2014年我國多個(gè)城市的空氣質(zhì)量情況.以北京為例，2014年1月至12月有效天數(shù)為347天，良及以上天數(shù)（即空氣質(zhì)量非“優(yōu)”的天數(shù)）為322天，其中首要污染物為PM2.5的天數(shù)為131天；另如鄭州，2014年1月至11月初有效天數(shù)為351 天，良及以上天數(shù)為346 天，其中首要污染物為PM2.5的天數(shù)為199天.可見，影響我國環(huán)境空氣質(zhì)量的主要污染之一是PM2.5.

2 PM2.5的污染特點(diǎn)及其與環(huán)境氣象因素的相關(guān)性

PM2.5是環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5μm 固體顆?；蛞旱蔚目偡Q，主要成分為硫酸鹽、硝酸鹽、含碳顆粒、金屬顆粒和礦物質(zhì)等［3］，主要來源于燃料的燃燒、機(jī)動(dòng)車尾氣排放和相關(guān)污染物的二次轉(zhuǎn)化等.隨著中國城市機(jī)動(dòng)車數(shù)量的增長，工業(yè)生產(chǎn)引發(fā)的污染問題日益突出.2007年廣州等地曾爆發(fā)嚴(yán)重的污染天氣；2011年前，上海、天津、深圳等城市的灰霾天數(shù)占全年總天數(shù)的三至五成［4］，而當(dāng)時(shí)大多數(shù)市民認(rèn)為這只是霧.

灰霾天氣是PM2.5污染的具體表現(xiàn).因?yàn)榭諝赓|(zhì)量惡化，灰霾天氣現(xiàn)象增多，我國多數(shù)天氣預(yù)報(bào)把灰霾天氣現(xiàn)象并入霧作為災(zāi)害性天氣預(yù)警，統(tǒng)稱為“霧霾天氣”.霧和霾是兩種不同的天氣現(xiàn)象.霾與霧的區(qū)別在于發(fā)生的濕度［5］，發(fā)生霾時(shí)濕度相對不大，且霾較厚，與晴空區(qū)沒有明顯的界限，又由于霾是由粉塵、硫酸鹽等組成的，因此看起來會(huì)呈黃色或橙灰色.我國PM2.5污染具有區(qū)域性、季節(jié)性等特點(diǎn)，并與氣象因素緊密關(guān)聯(lián).

2.1 區(qū)域性

2013年中國環(huán)境公報(bào)關(guān)于全國霾天氣日數(shù)及相關(guān)檢測數(shù)據(jù)顯示，首要污染物均為PM2.5.圖3為我國PM2.5污染的主要區(qū)域分布圖.從圖3可以看出，2013年我國PM2.5污染分布區(qū)域性明顯，長三角、珠三角、京津冀三個(gè)區(qū)域的污染問題尤為突出，山東、山西、河南中北部、新疆烏魯木齊、四川成都等多個(gè)“群”的灰霾問題日益嚴(yán)重.這些地區(qū)均具有城市人口集中、能源消費(fèi)大、產(chǎn)業(yè)密集、經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)等特點(diǎn)，因此新標(biāo)準(zhǔn)最先實(shí)施的是這三大重點(diǎn)區(qū)域等地，說明我國第一階段按照新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測的工作部署是正確的.

由于各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及能源結(jié)構(gòu)不同，生產(chǎn)及管理方式各有差異，PM2.5的主要來源也具有區(qū)域性.以污染最重的京津冀地區(qū)為例，根據(jù)王躍思等［6］近年來的研究，北京市PM2.5的主要來源是汽車尾氣和工業(yè)排放等，貢獻(xiàn)率超過50%；河北以鋼鐵為支柱產(chǎn)業(yè)，能源消耗以燃煤為最大來源；柯釗躍等［7］在廣州某小學(xué)采樣分析得出，該區(qū)域PM2.5的主要來源為燃煤排放及生物質(zhì)燃燒，其次是固態(tài)的海洋鹽粒和機(jī)動(dòng)車尾氣；上海環(huán)保部門解讀2012年來本地PM2.5的主要來源中，機(jī)動(dòng)車船等移動(dòng)源占1/4［8］.可見，我國PM2.5的來源眾多，且不同地區(qū)PM2.5的來源有一定差異.一線城市因日常能源使用相對清潔，而機(jī)動(dòng)車的保有量基數(shù)大且其數(shù)量仍在快速增加，機(jī)動(dòng)車尾氣排放對PM2.5貢獻(xiàn)率大且將繼續(xù)增長；二三線城市能源結(jié)構(gòu)多為煤煙型，因此燃煤排放的貢獻(xiàn)率更大些.

2.2 季節(jié)性

PM2.5的質(zhì)量濃度并非是保持不變的.圖4為中國多個(gè)城市2013年11月至2014年10月的平均PM2.5質(zhì)量濃度變化情況.多個(gè)城市的空氣質(zhì)量指數(shù)在一年中隨著時(shí)間呈起伏變化，且變化趨勢基本一致.其中4月至9月PM2.5質(zhì)量濃度普遍較低，12月至次年2月達(dá)到峰值，表現(xiàn)出季節(jié)性變化的特點(diǎn).

以烏魯木齊為例，該城市屬溫帶大陸性沙漠氣候，年溫差大［9］.PM2.5質(zhì)量濃度在春夏季（4月至10月）和冬季（11月至次年3月）具有明顯季節(jié)性特點(diǎn).春夏季PM2.5質(zhì)量濃度集中在30～60μg/m3，冬季集中在60～130μg/m3.這主要是因?yàn)樘栞椛湓诖合募鞠鄬Ω鼜?qiáng)烈，地表溫度較高，空氣對流強(qiáng)烈，能促進(jìn)污染物的有效擴(kuò)散；冬季氣溫相對較低，降水量稀少，逆溫天氣頻繁出現(xiàn)且持續(xù)時(shí)間長，因此PM2.5質(zhì)量濃度相對較高.

2.3 與其它氣象因素的相關(guān)性

我國幅員遼闊，地形氣候各異.本文選取杭州和北京兩個(gè)典型城市進(jìn)行PM2.5相關(guān)性分析.兩城市氣候特征四季分明.為了進(jìn)一步量化研究氣象因素與PM2.5質(zhì)量濃度的關(guān)系，采用SPSS18.0軟件對兩個(gè)城市春夏秋冬PM 2.5質(zhì)量濃度，以及相應(yīng)的風(fēng)級、溫度、相對濕度的4 000多個(gè)小時(shí)均值樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出皮爾遜相關(guān)系數(shù)（Pearson correlation coefficient）.本方法適用探究服從二元正態(tài)分布的兩個(gè)變量間的直接或間接的相互影響，并不排除第三方其它變量的影響.顯著性表示是否相關(guān)，數(shù)值小于0.05為顯著相關(guān)；相關(guān)系數(shù)的大小為－1至1，負(fù)數(shù)表示負(fù)相關(guān)，正數(shù)表示正相關(guān)；相關(guān)系數(shù)絕對值小于0.3時(shí)，表示兩者間存在弱相關(guān)性，0.3～0.5表示中度相關(guān)，大于0.5表示較強(qiáng)相關(guān).

表1 2014年杭州四季PM2.5與風(fēng)級、溫度、濕度的相關(guān)系數(shù)Table 1 Pearson correlation coefficient of PM2.5with wind scale，temperature and humidity in Hangzhou for the four seasons in 2014

表2 2014年北京四季PM2.5與風(fēng)級、溫度、濕度的相關(guān)系數(shù)Table 2 Pearson correlation coefficient of PM2.5with wind scale，temperature and humidity in Beijing for the four seasons in 2014

由表1和表2可知，杭州與北京四季的PM2.5質(zhì)量濃度與風(fēng)級均呈負(fù)相關(guān)，即風(fēng)力越大，PM2.5質(zhì)量濃度越小，且在冬季體現(xiàn)出相對較高的相關(guān)性.與溫度的相關(guān)性較弱，在冬季與溫度的相關(guān)性相對較高.北京冬季相對濕度與PM2.5質(zhì)量濃度相關(guān)性達(dá)0.615，說明濕度對其影響很大；杭州相對濕度與PM2.5質(zhì)量濃度有正相關(guān)亦有負(fù)相關(guān)，且相關(guān)性在正負(fù)0.1左右，四季表現(xiàn)影響不大，這可能與杭州相對濕潤且雨水較多的氣候特點(diǎn)有關(guān).

為進(jìn)一步了解氣象因素對PM2.5質(zhì)量濃度的影響，根據(jù)以上相關(guān)系數(shù)有針對性地選擇相關(guān)性較大的時(shí)段作進(jìn)一步分析.選擇2014年冬季北京風(fēng)力變化較大的2月2日（其中1、7、19、23時(shí)數(shù)據(jù)缺失）作圖5.從圖5可以看出，在8時(shí)至12時(shí)風(fēng)力增大時(shí)，PM2.5質(zhì)量濃度持續(xù)降低，在風(fēng)力達(dá)到4級并持續(xù)的幾個(gè)小時(shí)中，其質(zhì)量濃度維持在20μg/m3以下.風(fēng)級越大空氣水平流動(dòng)越快，污染物的稀釋和擴(kuò)散越容易.如果風(fēng)速較小或無風(fēng)靜止，污染物的擴(kuò)散就會(huì)受到抑制，在近地面不斷聚集，導(dǎo)致濃度逐漸升高.

選取2014年1月29日至2月3日杭州無突變天氣每天0時(shí)、6時(shí)、12時(shí)及18時(shí)的小時(shí)平均數(shù)據(jù)，繪制PM2.5質(zhì)量濃度與溫度間的關(guān)系圖（見圖6）.從圖6可以看出，溫度明顯呈周期性變化，而PM2.5質(zhì)量濃度變化并非如此.說明溫度對PM2.5質(zhì)量濃度對空氣污染程度有一定影響，但不能說明氣溫的高低就能直接反映PM2.5空氣質(zhì)量的好壞.垂直方向上的氣溫變化對空氣質(zhì)量的影響較明顯［10］，一般條件下，氣溫是隨著高度的增加而降低的，但當(dāng)出現(xiàn)逆溫時(shí)，大氣處于較穩(wěn)固的狀態(tài)，空氣流動(dòng)緩慢，PM2.5等污染物不能隨氣流向上擴(kuò)散，使大氣污染加重.一般冬季的逆溫層較強(qiáng)較厚，夏季相對偏弱.

選取2014年北京1月29日至2月6日無降水天氣的每天8時(shí)與16時(shí)（如數(shù)據(jù)缺失則選取時(shí)間點(diǎn)左右1h）相對濕度與PM2.5質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)作圖7.從圖7可以看出，兩者呈明顯的正相關(guān)性.這是因?yàn)橄鄬穸仍酱笤接欣陬w粒物凝結(jié)核，促使氣態(tài)污染物成分轉(zhuǎn)化為液態(tài)顆粒物，迅速形成污染物.而杭州由于冬季雨水多而導(dǎo)致相對濕度發(fā)生變化，從而呈現(xiàn)相對濕度越大，PM2.5質(zhì)量濃度越低的負(fù)相關(guān)情況.

3 城市環(huán)境空氣污染的防治對策

近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展帶來的能源消耗快速增長，加劇了多個(gè)城市遭遇不同程度的霧霾天氣.對城市空氣質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過收集的數(shù)據(jù)定量分析霧霾的成因及其影響因素，是現(xiàn)階段治理城市霧霾的重要出發(fā)點(diǎn).從目前情況看，煤炭在能源耗費(fèi)中占有較高比重，以細(xì)顆粒物PM2.5為特征的污染日益突出.如浙江省的一些二三線城市，雖然沒有很大的汽車保有量，也沒有重工業(yè)污染物的大量排放，但仍有包括電站爐窯、農(nóng)業(yè)及生活源等污染源影響環(huán)境空氣質(zhì)量.據(jù)調(diào)查，湖州市城區(qū)餐飲業(yè)的油煙、建筑拆造施工和礦山開采粉塵、農(nóng)村秸稈焚燒等都是本地污染物PM2.5的主要來源.

我國政府陸續(xù)推出多項(xiàng)政策防治大氣污染.2012年9月國務(wù)院批復(fù)的《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》［11］明確要求各地方部門根據(jù)各地具體情況，制定5～20年的達(dá)標(biāo)時(shí)間表.通過設(shè)立環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、約束指標(biāo)及能源價(jià)格改革，促使能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)創(chuàng)新、提升廢物回收利用率等，從而有效引導(dǎo)對常規(guī)能源的替代和增強(qiáng)清潔能源技術(shù)的競爭力.

對于一些規(guī)范政策無實(shí)效的問題，政府應(yīng)考慮健全相關(guān)法律的制定與修訂，嚴(yán)格管理手段，堅(jiān)決取締高污染、高耗能的技術(shù)和產(chǎn)品；我國空氣質(zhì)量狀況監(jiān)測處于成長階段，加強(qiáng)相關(guān)信息與環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的公開，有利于政策的實(shí)施，有利于公民對我國現(xiàn)階段空氣狀況的認(rèn)識；加強(qiáng)對各地方監(jiān)測儀器進(jìn)行定期測評，加強(qiáng)第三方網(wǎng)絡(luò)發(fā)布平臺、手機(jī)軟件平臺的監(jiān)管，有利于增加公民信息獲取渠道，增加對信息與數(shù)據(jù)的信任；我國環(huán)保部網(wǎng)站建設(shè)可增加相關(guān)科普板塊，如關(guān)于空氣顆粒物與健康、污染項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)、對公眾的建議等.

對于公民個(gè)體而言，在城市可以多選用綠色出行方式，如乘坐公交或使用公共自行車、購車時(shí)考慮選用節(jié)能環(huán)保車型；在農(nóng)村盡量減少農(nóng)作物廢料的燃燒處理等；在節(jié)日期間減少煙花爆竹的燃放，取暖加熱盡量用清潔能源；關(guān)注室外空氣質(zhì)量的同時(shí)，也不要忘記室內(nèi)；關(guān)注政府的政策動(dòng)態(tài)并積極響應(yīng)，關(guān)注我國空氣質(zhì)量監(jiān)測報(bào)告，多使用社會(huì)監(jiān)督的權(quán)利，為政府工作提建議.

我國大氣環(huán)境治理正循著規(guī)劃朝著目標(biāo)邁進(jìn)，但要真正解決PM2.5污染的問題，改善大氣污染程度，需要各級地方政府投入更多的財(cái)力、人力，借鑒國內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)，面對現(xiàn)階段空氣質(zhì)量狀況與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾，尋求可持續(xù)發(fā)展的良方.

［1］環(huán)境保護(hù)部.關(guān)于實(shí)施《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095－2012）的通知［EB/OL］.（2012－02－29）.http：//www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bwj/201203/t20120302＿224147.htm.

［2］環(huán)境保護(hù)部.2013 中國環(huán)境狀況公報(bào)［EB/OL］.（2014－06－04）.http：//www.gzhjbh.gov.cn/dtyw/tt/gndttt/69402.shtml.

［3］賈海紅，王祖武，張瑞榮.關(guān)于PM2.5的綜述［J］.污染防治技術(shù)，2003，16（4）：135.

［4］上海、天津等城市灰霾天數(shù)已占全年的30%至50%［N］.燕趙都市報(bào)，2011－10－26（26）.

［5］楊科，呂校華，黎芳，等.基于相對濕度的霾與輕霧區(qū)別方法［J］.農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2013，3（21）：42.

［6］楊新興，尉鵬，馮麗華.大氣顆粒物PM2.5及其源解析［J］.前沿科學(xué)，2013，7（2）：12－19.

［7］柯釗躍.廣州市天河區(qū)PM2.5的化學(xué)組成分析［J］.廣東化工，2013，40（12）：174－175.

［8］東方早報(bào).上海公布PM2.5八大來源［EB/OL］.（2012－02－29）.http：//sh.sina.com.cn/news/s/2012－02－29/0830209683.html.

［9］毛煒嶧，南慶紅，史紅政.新疆氣候變化特征及氣候分區(qū)研究［J］.氣象，2008，34（10）：69－73.

［10］趙景聯(lián).環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［11］環(huán)境保護(hù)部.重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃［EB/OL］.（2012－10－29）.http：//www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/gwy/201212/t20121205＿243271.htm.