史鵬英，劉引鴿，張　妍，趙阿玲，王　艷

(寶雞文理學院地理與環(huán)境工程學院，陜西省災害監(jiān)測與機理模擬重點實驗室，陜西 寶雞 721013)

2007
—2013年寶雞市大氣環(huán)境空氣質(zhì)量評價及治理措施

史鵬英，劉引鴿，張妍，趙阿玲，王艷

(寶雞文理學院地理與環(huán)境工程學院，陜西省災害監(jiān)測與機理模擬重點實驗室，陜西 寶雞 721013)

摘要：利用環(huán)境空氣監(jiān)測資料，采用Daniel趨勢檢驗的Spearmam秩相關系數(shù)和綜合污染指數(shù)等方法進行分析評價，確定寶雞市空氣中的主要污染物，研究了寶雞市2007—2013年間大氣環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢。結果表明：2007—2013年寶雞市滿足二級空氣質(zhì)量的優(yōu)良率均達到了85%以上；寶雞市大氣中的PM10污染物指數(shù)最高，其次是SO2，最后是NO2； 2007—2013年，寶雞市NO2、SO2的濃度分別呈現(xiàn)緩慢的上升趨勢，但變化效果不顯著，污染指數(shù)最高的PM10呈現(xiàn)下降趨勢，變化顯著。

關鍵詞：空氣質(zhì)量；Spearmam秩相關系數(shù)；趨勢分析；寶雞

隨著我國城市化進程的加快、工業(yè)化的迅速發(fā)展和機動車輛的快速增加，大量污染物的排放，導致城市環(huán)境空氣質(zhì)量越來越差。環(huán)境空氣污染己經(jīng)成為我國面臨的較為嚴重的環(huán)境問題之一。城市環(huán)境空氣質(zhì)量既是一個城市的環(huán)境指標，也是直接反映人民群眾生活質(zhì)量的一個重要的健康指標。綜合污染系數(shù)法、Daniel趨勢檢驗法( Spearman法)等是分析空氣環(huán)境質(zhì)量變化趨勢的常見方法。本研究根據(jù)《GB3095-1996環(huán)境空氣質(zhì)量》二級標準[1]，以寶雞市環(huán)境監(jiān)測站提供的數(shù)據(jù)為依據(jù)，以大氣環(huán)境現(xiàn)狀為基礎，利用Daniel趨勢檢驗法，對寶雞市2007—2013年的環(huán)境空氣質(zhì)量變化趨勢進行定量分析，以期更好地保護寶雞市的環(huán)境質(zhì)量。

1研究區(qū)概況

寶雞位于陜西省關中西部，東連咸陽，南接漢中，西北與甘肅省的天水和平?jīng)雠彙Ｈ衅骄０?18m。該市是陜西省第二大城市，也是國家正在規(guī)劃建設的關中—天水經(jīng)濟區(qū)副中心城市。由于自然和人為的影響，寶雞的空氣質(zhì)量發(fā)生了很大的變化。

2數(shù)據(jù)來源與方法

2.1監(jiān)測點位、項目

寶雞市環(huán)境監(jiān)測站在1#竹園溝、2#技校、3#環(huán)境監(jiān)測站、4#三陸醫(yī)院設立了4個環(huán)境空氣常規(guī)檢測點。對寶雞市的SO2、NO2、PM10采用24h全自動監(jiān)測。SO2、 NO2、PM10為主要監(jiān)測項目。

2.2評價標準

根據(jù)《GB3095-1996環(huán)境空氣質(zhì)量標準》[2]一級標準表2進行評價。

2.3評價方法

環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評價采用綜合污染指數(shù)法[3-4]，以二氧化硫、二氧化氮和可吸入顆粒物作為評價參數(shù)。

根據(jù)實際情況，采用Daniel趨勢檢驗的spearman秩相關系數(shù)法[5]，對2007—2013年寶雞市的環(huán)境空氣質(zhì)量變化趨勢進行定量分析研究?？諝饩C合污染指數(shù)是空氣受污染程度的綜合性指標，是反映和評價空氣質(zhì)量的重要指標。污染物負荷系數(shù)是用來評價空氣中主要、次要污染物的指標，各評價方法如下：

各污染物污染分指數(shù)計算公式：

Pi=Ai/Bi

(1)

綜合污染指數(shù)計算公式：

P=ΣPi

(2)

污染負荷計算公式：

Ci= Pi/P

(3)

其中：Ai為i項環(huán)境空氣污染物濃度的年均值(mg/m3)；pi為i項環(huán)境空氣污染物的分指數(shù)；Bi為i項環(huán)境空氣污染物的環(huán)境質(zhì)量標準限值(mg/m3)；P為環(huán)境空氣綜合污染指數(shù)；Ci為i項環(huán)境空氣污染物的污染負荷系數(shù)。

表1　寶雞市2007—2013年大氣環(huán)境質(zhì)量狀況

表2　大氣環(huán)境質(zhì)量評價污染物濃度標準　(mg/m3)

Daniel檢驗法是對環(huán)境污染變化趨勢進行定量分析最常用的方法[6-7]，環(huán)保部推薦使用pearman秩相關系數(shù)法，它是用于單因素小樣本數(shù)的相關性檢驗，方法簡單但是精確度高，樣本數(shù)要求基本應>4。rs>0表示空氣污染物濃度增加，表明有上升趨勢，rs<0表示空氣污染物濃度減少，表明有下降趨勢[8-11]。rs絕對值的大小表示空氣污染物濃度變化的強度。如果∣rs∣≥Wp，則表明空氣污染變化趨勢有顯著意義；否則，無顯著意義。

rs=1-[6*Σdi2]/[Y3-Y],di=xi-Yi，

(4)

其中：Y是時間周期總數(shù)大小；rs是秩相關系數(shù)； Xi是空氣污染物排列的序數(shù)；Yi是時間排列序數(shù)；di是變量Xi與Yi的差值。

表3　秩相關系數(shù)的臨界值和顯著性水平(單測檢驗)

3結果與分析

3.1寶雞市環(huán)境空氣的優(yōu)良天數(shù)和優(yōu)良率變化

寶雞市2007—2013年環(huán)境空氣的優(yōu)良天數(shù)和優(yōu)良率見表4。環(huán)境空氣質(zhì)量2011年達到二級以上天數(shù)最多，為317d；2007年達到二級以上天數(shù)最少，為311d。寶雞市這7年的環(huán)境空氣優(yōu)良率都超過了85%，環(huán)境空氣質(zhì)量保持良好。

表4　2007—2013年寶雞市環(huán)境空氣的優(yōu)良天數(shù)和優(yōu)良率監(jiān)測結果

3.2寶雞市環(huán)境空氣質(zhì)量污染綜合評價分析

從表1和表2可以看出：2007—2013年，SO2均值為0.023mg/m3，最大年均值為0.024mg/m3，出現(xiàn)在2007年、2009年、2010年、2011年和2012年，最小值為0.023mg/m3，出現(xiàn)在2008年和2013年，7年均達到國家二級標準；NO2均值為0.026mg/m3，最大年均值為0.027mg/m3，出現(xiàn)在2010年，最小值為0.025mg/m3，出現(xiàn)在2013年，達到國家二級標準；PM10均值為0.1024mg/m3，年最大年均值為0.110mg/m3，出現(xiàn)在2007年和2009年，超過國家二級標準，最小值為0.095mg/m3，出現(xiàn)在2013年，沒有超過國家二級標準。

由圖1可知，PM10是寶雞市主要污染物。2007—2009年的PM10年均濃度值均超過了國家二級指標，污染嚴重。2009—2013年的PM10基本呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢，表明寶雞市環(huán)保部門意識到了該環(huán)境問題的重要性，采取了一些治理的措施。SO2和NO2的年均濃度值相對穩(wěn)定。

由圖2可以看出，PM10的污染指標高于SO2和NO2。SO2和NO2的污染指標逐年呈現(xiàn)不穩(wěn)定的上下波動變化。2007—2009年PM10污染指數(shù)基本呈下降趨勢。SO2和NO2的污染指數(shù)基本相當，但在相對穩(wěn)定的基礎上呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢。2008年NO2的污染指數(shù)高于SO2的污染指數(shù)，其它年份都是NO2污染指數(shù)高于SO2的污染指數(shù)。說明SO2的污染指數(shù)總體高于NO2的污染指數(shù)。

由圖3可以看出，寶雞市空氣綜合污染指數(shù)2007—2013年波動幅度較大，呈現(xiàn)不穩(wěn)定的變化趨勢。2011年的綜合污染指數(shù)最小，2009年的綜合污染指數(shù)最高。根據(jù)發(fā)展趨勢，如果不加以重視，預計寶雞市的空氣綜合污染指數(shù)會有上升的趨勢，空氣污染程度會逐年上升。因此應該加強保護治理寶雞市的空氣環(huán)境質(zhì)量，改善其環(huán)境。

3.3寶雞市環(huán)境空氣質(zhì)量污染指數(shù)分析

根據(jù)(3)式得出2007—2013年寶雞市大氣中SO2、NO2、PM10污染物污染分指數(shù)和負荷系數(shù)(表5)?？梢钥闯鯬M10的污染負荷系數(shù)最高，其次為SO2，最后為NO2，表明寶雞市仍然是以燃煤為主的重工業(yè)城市。隨著機動車輛的快速增加，寶雞市機動車尾氣污染日趨嚴重，NO2污染負荷系數(shù)呈現(xiàn)穩(wěn)中有升的變化趨勢。

表5　寶雞市2007—2013年環(huán)境空氣污染負荷系數(shù)

3.4環(huán)境空氣質(zhì)量秩相關系數(shù)分析

由表3可知，顯著性水平為0.05時，當Y=7，r的臨界值WP=0.7140，與計算所得rs值相比較，SO2的秩相關系數(shù)為正值，NO2的秩相關系數(shù)為正值，PM10的秩相關系數(shù)為負值。表明寶雞市SO2和NO2變化呈緩慢上升趨勢，PM10變化呈下降趨勢。說明近年來寶雞市在可吸入顆粒物方面找到了合理的治理措施，還需要在SO2和NO2方面找到更合理的措施來減少對環(huán)境的破壞，改善大氣環(huán)境質(zhì)量。

表6　秩相關系數(shù)計算

表7　秩相關系數(shù)結果分析

4環(huán)境空氣質(zhì)量變化的影響因素分析

4.1自然因素

寶雞市冬季寒冷，常出現(xiàn)大霧、逆溫等不利天氣，冬季采暖期長，造成冬季污染物濃度升高。寶雞南、西、北三面環(huán)山，以渭河為中軸向東拓展，受地形影響，污染物不易擴散。甘肅、內(nèi)蒙地區(qū)是中國沙塵暴的主要發(fā)源地，寶雞市處在甘肅和內(nèi)蒙的下方向，受天氣系統(tǒng)的影響沙塵暴會吹向?qū)氹u市，從而使寶雞市能見度嚴重下降、空氣混濁，形成浮塵天氣。造成環(huán)境空氣質(zhì)量嚴重下降。

4.2人為因素

寶雞市是一個重工業(yè)城市，能源結構主要以煤炭為主；冬季采暖期，城市主要以燃燒煤炭為主：使寶雞市的SO2含量持續(xù)增加。寶雞市的大型工廠比較多，工廠排放的污染物也對環(huán)境造成了嚴重的影響。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市人民生活水平的提高，擁有汽車的人數(shù)越來越多，機動車保有量迅速增加，汽車尾氣的主要污染物為PM10和NO2，尾氣污染逐年加重，尾氣排放成為寶雞市空氣污染物的重要來源。

5空氣污染綜合治理措施

(1)環(huán)境保護工作人員應該提升環(huán)境監(jiān)管工作，努力做好環(huán)境保護工作，實施有效的措施，加強環(huán)境保護的能力。發(fā)揮自己環(huán)保的責任，制定合理的環(huán)保條例，對違反環(huán)保條例的人予以法律處分，同時要積極倡導人人保護環(huán)境，增強環(huán)境保護意識。

(2)重點治理冬季的空氣污染，冬季取暖采用集中供暖的方法，城市中禁止燃燒煤炭。實行天然氣燃燒集中供暖；抓好重點企業(yè)治理，保護環(huán)境的清潔度。

(3)林業(yè)局應當強化城市綠化建設，增加綠地面積、園林面積和植被覆蓋率，以提高環(huán)境的自凈能力。

(4)重點發(fā)展無污染和服務性的產(chǎn)業(yè)，對污染大的產(chǎn)業(yè)結構進行調(diào)整；加強科研力度，積極研究生產(chǎn)清潔能源，鼓勵大家使用無污染、少污染的產(chǎn)品。

(5)在交通管理方面，對機動車輛加強管理，控制汽車數(shù)量，實行機動車尾號限行等措施，加快公共交通發(fā)展，對車輛進行嚴格的年檢或路檢，對尾氣排放不達標的車輛禁止行駛。

6結論

(1)寶雞市在2007—2013年空氣質(zhì)量基本良好，環(huán)境空氣的優(yōu)良天數(shù)均超過了300d，優(yōu)良率均達到了85%以上。

(2)寶雞市在2007—2013年，SO2、NO2年均濃度值全部低于國家規(guī)定的二級標準。2007—2009年PM10的年均濃度值超出國家二級指標。SO2、NO2質(zhì)量濃度有緩慢上升趨勢，PM10污染有逐年減少趨勢。

(3) 寶雞市大氣中的PM10污染物指數(shù)最高，其次是SO2，最后是NO2。 2007—2013年，寶雞市NO2、SO2的污染負荷系數(shù)分別呈現(xiàn)緩慢的上升趨勢，但變化效果不顯著；污染負荷系數(shù)最高的PM10呈現(xiàn)下降趨勢，變化顯著。這表明寶雞市的煤炭燃燒仍然沒有得到有效的控制，機動車尾氣污染也日趨嚴重，可吸入顆粒物得到一定治理。對于NO2和SO2污染，應當采取合理的措施予以治理。

(4)相關系數(shù)分析表明，寶雞市NO2、SO2呈緩慢上升趨勢，但變化不顯著；PM10呈下降趨勢，變化顯著。這表明寶雞市在可吸入顆粒物的方面采取了一些合理的措施，初見成效。在治理NO2和SO2的污染方面還沒有找到合理的治理措施。

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Air Quality Assessment and Countermeasures from 2007 to 2013 in Baoji City

SHI Peng-ying, LIU Yin-ge, ZHANG Yan, ZHAO A-ling, WANG Yan

(Department of Geography and Environmental Engineering of Baoji Liberal Arts College, Shanxi Key Laboratory of Disasters Monitoring & Mechanism Simulation, Baoji Shanxi 721013 China)

Abstract：The dominant air pollutants in Baoji were identified using comprehensive pollution index and Daniel trend test Spearman rank correlation coefficient analysis and evaluation methods on the basis of monitoring data of ambient air. The change trend of environmental air quality between 2007 and 2013 was studied as well. The results showed that the excellent rate of the air quality that met the second class national standard in 2007-2013 was more than 85%. The pollutant index of PM10was highest, the second highest was SO2, followed by NO2. The concentration of SO2 and NO2 kept slowly increasing. However, their changes were not distinctive. PM10demonstrated a distinctively decreasing trend.

Key words：air quality; Spearman rank correlation coefficient; trend analysis; Baoji

收稿日期：2015-12-10

基金項目：國家社會科學基金項目(15XZZ012)，陜西省重點實驗項目(13JS010)，寶雞文理學院重點項目(ZK16061)。

作者簡介：史鵬英(1992-)，女，漢，陜西渭南人，寶雞文理學院，碩士，主要從事資源環(huán)境、氣象與環(huán)境以及氣候變化方面的研究。 通信作者：劉引鴿(1965-)，女，漢，陜西興平人，博士，教授，主要從事資源環(huán)境、生態(tài)風險以及氣候變化和災害學方面研究。

中圖分類號：X823

文獻標志碼：A

文章編號：1673-9655(2016)04-0042-05