馬詩院，李橋，李愛霞，張艷青

(1.濟(jì)源市環(huán)境科學(xué)研究所，河南 濟(jì)源 459000;2.河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開封 475000)

?

濟(jì)源市“十二五”期間城市大氣環(huán)境質(zhì)量狀況變化分析

馬詩院1，李橋2，李愛霞1，張艷青1

(1.濟(jì)源市環(huán)境科學(xué)研究所，河南 濟(jì)源 459000;2.河南大學(xué) 環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開封 475000)

根據(jù)濟(jì)源市“十二五”期間大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用綜合污染評(píng)價(jià)法和多時(shí)段趨勢(shì)分析法對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行了分析.結(jié)果顯示，“十二五”期間，濟(jì)源市大氣環(huán)境質(zhì)量有所下降，二氧化硫、二氧化氮和可吸入顆粒物三項(xiàng)污染濃度總體呈上升趨勢(shì)，首要污染物為可吸入顆粒物.這與濟(jì)源市“十二五”期間城市化進(jìn)程的加快和工業(yè)企業(yè)污染物的排放有很大關(guān)系，針對(duì)這些特征提出了改善大氣環(huán)境質(zhì)量的建議.

“十二五”；濟(jì)源市；大氣環(huán)境質(zhì)量；綜合污染指數(shù)；Spearman秩相關(guān)系數(shù)

0 引 言

濟(jì)源市位于黃河北岸，北隔太行山與山西晉城相接，西臨王屋山，南臨洛陽，東接焦作，是個(gè)新興工業(yè)城市.2015年全市生產(chǎn)總值為494.41億元，其中第二生產(chǎn)總值為330.93億元，占總量的66.93%，與2010年相比生產(chǎn)總值增加了44.78%[1].“十二五”期間濟(jì)源市不斷加大污染治理力度，濟(jì)源市城市環(huán)境空氣質(zhì)量與“十一五”相比略有下降，二氧化硫年均值均超二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；可吸入顆粒物2012年年均值達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，2011年、2013年、2014年、2015年年均值均超二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，污染水平有上升趨勢(shì)，但上升幅度較小，二氧化氮年均值達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但濃度值有上升趨勢(shì).本文通過分析“十二五”期間濟(jì)源市城市大氣環(huán)境質(zhì)量狀況及特征，以期為“十三五”濟(jì)源市大氣污染防治工程提供指導(dǎo)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

濟(jì)源市城市大氣環(huán)境在線監(jiān)測(cè)站有3個(gè)，分別是百貨大樓、新行政區(qū)和污水處理廠，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目2014年前為SO2、NO2和PM10，2015年開始新增加了PM2.5、CO和O3三項(xiàng).本文數(shù)據(jù)來源于《濟(jì)源市環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書》(2011-2015年度).

1.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

由于《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)[2]在2016年1月1日起在全國(guó)開始實(shí)施，所以本文對(duì)濟(jì)源市“十二五”期間空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)仍使用《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-1996)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，城鎮(zhèn)居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)為二類區(qū)，執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn).各項(xiàng)污染因子的具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的年平均值分別為：二氧化硫?yàn)?.06 mg/m3，二氧化氮為0.08 mg/m3，可吸入顆粒物為0.10 mg/m3.因2015年才開始監(jiān)測(cè)PM2.5、CO和O3三項(xiàng)污染物，故本文不對(duì)這三項(xiàng)污染物進(jìn)行分析.

1.3 評(píng)價(jià)方法

1.3.1 綜合污染評(píng)價(jià)法

在大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)中，常用的方法有綜合指數(shù)法[3-6]、模糊數(shù)學(xué)法[7-9]、主成分分析法[10]、灰色聚類法[11，12]等，這些方法在大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)中發(fā)揮了重要的作用.綜合指數(shù)法因其簡(jiǎn)單易懂，且直觀便捷而受到管理部門的青睞，本文運(yùn)用綜合指數(shù)對(duì)濟(jì)源市“十二五”期間的大氣環(huán)境質(zhì)量狀況進(jìn)行評(píng)價(jià).其計(jì)算公式[13]如下：

式中，Pi為第i種污染物的污染分指數(shù)，Ci為第i種污染物的年均值，Si為第i種污染物的年均評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，P為大氣綜合污染指數(shù)，n為評(píng)價(jià)因子個(gè)數(shù).大氣綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1.

表1 大氣綜合污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.2 多時(shí)段趨勢(shì)分析法

多時(shí)段趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)分析采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法，計(jì)算公式[3]如下：

式中，Rs為秩相關(guān)系數(shù)，di為變量xi與yi的差值，xi為周期1到N按濃度值從小到大排列的序號(hào)，yi為按時(shí)間排列的序號(hào).

如果秩相關(guān)系數(shù)Rs大于零，表示為上升趨勢(shì)；如果Rs小于零，表示下降趨勢(shì)；將Rs的絕對(duì)值與Spearman相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表中的臨界值Wp進(jìn)行比較，大于臨界值Wp時(shí)，表示變化趨勢(shì)具有顯著意義.

2 結(jié)果與討論

2.1 大氣污染物年均濃度變化

根據(jù)濟(jì)源市3個(gè)大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)濟(jì)源市“十二五”期間城市大氣污染物年均濃度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(表2).三種污染物的濃度都呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，其中二氧化硫年均濃度有小波動(dòng)，總體呈上升趨勢(shì)，2011年的年均濃度為0.062 mg/m3，2015年的年均濃度為0.069 mg/m3，上升11.3%；二氧化氮的年均濃度逐年上升，從2011年的年均濃度為0.032 mg/m3上升到2015年的年均濃度為0.039 mg/m3，上升21.9%；而可吸入顆粒物相對(duì)其他兩種污染物，波動(dòng)較大，從2011年的年均濃度為0.104 mg/m3上升到2015年的0.125 mg/m3，上升20.2%.

表2 濟(jì)源市“十二五”期間城市大氣污染物年均濃度統(tǒng)計(jì)表 單位：mg/m3

2.2 大氣環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

利用綜合指數(shù)法對(duì)城市大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，大氣污染綜合指數(shù)如表3所示.綜合污染指數(shù)是各項(xiàng)大氣污染物單項(xiàng)分指數(shù)之和，首要污染物是單項(xiàng)大氣污染物的分指數(shù)在綜合指數(shù)中所占比例(即負(fù)荷系數(shù))最大者[13].濟(jì)源市“十二五”期間，大氣環(huán)境質(zhì)量屬于輕污染，其中2012年的大氣環(huán)境質(zhì)量最好，2015年最差，總體上呈現(xiàn)變差的趨勢(shì)；其中二氧化硫和可吸入顆粒物所占的污染負(fù)荷份額較大，首要的污染物是可吸入顆粒物，其次是二氧化硫；二氧化硫占污染負(fù)荷份額呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，而二氧化氮和可吸入顆粒物占污染負(fù)荷份額有所波動(dòng).

表3 濟(jì)源市“十二五”期間城市大氣污染綜合指數(shù)

2.3 城市大氣環(huán)境質(zhì)量變化趨勢(shì)

根據(jù)Spearman秩相關(guān)系數(shù)法，取顯著水平為0.05的W0.05=0.90為判別標(biāo)準(zhǔn)，各污染物分析結(jié)果見表4.從表4中可以看出，“十二五”期間二氧化硫、可吸入顆粒物有上升趨勢(shì)，但上升幅度較小，為不顯著上升；二氧化氮呈顯著上升趨勢(shì).這說明“十二五”期間，濟(jì)源市大氣環(huán)境質(zhì)量總體呈現(xiàn)變差趨勢(shì).

表4 Rs與Wp的比較結(jié)果

2.4 “十二五”末與“十一五”末大氣環(huán)境質(zhì)量對(duì)比

“十二五”末與“十一五”末大氣環(huán)境質(zhì)量相比，二氧化硫和可吸入顆粒物年均濃度有所上升，其中可吸入顆粒物年均濃度上升17.9%，上升明顯；二氧化氮年均濃度有所下降，下降2.5%(圖1).

圖1 “十二五”末與“十一五”末大氣污染物濃度對(duì)比

從圖1可見,“十二五”期間，二氧化氮呈上升趨勢(shì)，但與“十一五”期間相比有所下降，這與濟(jì)源市“十二五”期間電力等行業(yè)實(shí)施的脫硝治理工程有關(guān)，減排效果明顯；二氧化硫無明顯變化，但有稍微上升趨勢(shì)；可吸入顆粒物2012年濃度最低，2013年至2015年基本持平，但比2011年有所上升.“十二五”期間，首要污染物為可吸入顆粒物，其次是二氧化硫.究其原因主要是“十二五”期間，濟(jì)源市城市化進(jìn)程加快，大量人口向城市聚集，城市建設(shè)和城市范圍不斷擴(kuò)張，機(jī)動(dòng)車數(shù)量急劇增加，導(dǎo)致“十二五”期間環(huán)保投入社會(huì)效益不明顯.加之近幾年氣象條件變化，靜風(fēng)頻率增加，霧霾天氣頻發(fā)，導(dǎo)致環(huán)境空氣質(zhì)量形式依然嚴(yán)峻.

3 結(jié)論與建議

綜合以上分析，濟(jì)源市“十二五”期間二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物總體呈上升趨勢(shì)，其中二氧化硫和可吸入顆粒物波動(dòng)上升，二氧化氮?jiǎng)t逐年上升；相比于“十一五”，“十二五”期間的大氣環(huán)境質(zhì)量有所下降，二氧化硫和可吸入顆粒物都有所上升，但是二氧化氮卻有所下降，這與濟(jì)源市“十二五”期間電力等行業(yè)實(shí)施的脫硝治理工程有關(guān)，減排效果明顯；由于2015年開始新增加了PM2.5、CO和O3三項(xiàng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)也于2016年1月1日起在全國(guó)實(shí)施，“十三五”期間大氣環(huán)境質(zhì)量改善的壓力將進(jìn)一步增大.

對(duì)于改善濟(jì)源市城市大氣環(huán)境質(zhì)量，有以下幾點(diǎn)建議：(1)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，濟(jì)源市是個(gè)新興的工業(yè)城市，第二產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值在全市生產(chǎn)總值中占有很大的比重，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，要逐漸向第三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，減少工業(yè)能源的消耗，從而減輕環(huán)境的污染；(2)加大科技投入，提升能源利用效率，既能節(jié)約資源，又能減少污染物的排放；(3)加強(qiáng)對(duì)工業(yè)企業(yè)的監(jiān)管執(zhí)法力度，確保企業(yè)的污染防治設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行，各項(xiàng)污染物穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放；(4)加大對(duì)各類揚(yáng)塵和工業(yè)企業(yè)排放的煙粉塵的治理力度，減少可吸入顆粒物和細(xì)顆粒物的濃度；(5)鼓勵(lì)市民乘坐公共交通工具出行，減少機(jī)動(dòng)車污染物的排放，全面供應(yīng)符合國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)汽油和柴油，加大對(duì)不符合排放標(biāo)準(zhǔn)汽車的強(qiáng)制淘汰力度；(6)政府要重視城市綠化，加強(qiáng)對(duì)城市現(xiàn)有綠地的保護(hù)，同時(shí)要積極行動(dòng)，不斷提高城市的綠化覆蓋率.

[1]河南·濟(jì)源統(tǒng)計(jì)局. 2015年濟(jì)源市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[EB/OL]. http://www.jystjj.gov.cn/readinfo.asp?id=23527,2016-03-14/2016-05-08.

[2]國(guó)家環(huán)境保護(hù)部,國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3095-2012) [EB /OL ]. http://kjs.mep.gov.cn/hjbhbz/bzwb/dqhjbh/dqhjzlbz/ 201203/t20120302_224165.htm,2013-03-02/2016-05-08.

[3]馬詩院. 濟(jì)源市”十一五”期間大氣環(huán)境變化分析[J]. 氣象與環(huán)境科學(xué),2015,35(2):21-24.

[4]李悅. 大氣環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)計(jì)算方法的研究及其應(yīng)用探討[J].青島大學(xué)學(xué)報(bào),1996,11(4): 57-60.

[5]普映娟,王琳邦. 環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)評(píng)價(jià)方法探討[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2010,29(2): 93-94.

[6]武麗敏,錢振華. 大氣質(zhì)量評(píng)價(jià)綜合指數(shù)法的研究[J]. 環(huán)境科學(xué),1995(3):58-60.

[7]鄭健. 2001—2011年烏魯木齊市大氣環(huán)境質(zhì)量模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)[J]. 環(huán)境污染與防治,2014,36(1):28-34.

[8]馬媛媛,孫世群. 模糊綜合評(píng)價(jià)在合肥市大氣環(huán)境評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2012,37(5):188-191.

[9]張春娜,李良玉. 唐山市大氣環(huán)境質(zhì)量的模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2012,28(35):192-196.

[10]卜鵬,呂惠進(jìn),黃秋香,等. 基于主成分分析法的南通市區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[J]. 科技通報(bào),2016,32(2):214-217.

[11]徐衛(wèi)國(guó),張清宇,陳英. 空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)灰色聚類修正模型的建立與應(yīng)用[J]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,40(6):989-992.

[12]張?jiān)坪?馬雁軍,孫財(cái)濤,等. 灰色聚類評(píng)價(jià)在經(jīng)濟(jì)區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2010,33(6E): 426-428.

[13]向亞芳,任順省,張曉飛,等. 云陽縣城區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀分析及評(píng)價(jià)[J]. 環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2016(2):78-81.

[責(zé)任編輯：徐明忠]

Study on urban atmospheric environmental quality and characteristics during the period of 12th Five-Year in Jiyuan City

MA Shiyuan1,LI Qiao2,LI Aixia1,ZHANG Yanqing1

(1.Jiyuan Institute of Environmental Sciences,Jiyuan 459000,China;2.The College of Environment and Planning of Henan University,Kaifeng 475000,China)

Based on the data of atmospheric environmental quality monitoring during the period of “12th Five-Year Plan” in Jiyuan,the atmospheric environmental quality was analyzed by the method of comprehensive pollution assessment and the trend of multi period.Results showed that during the “12th Five-Year Plan” period,Jiyuan City atmospheric environment quality has declined,SO2,NO2and PM10matter three pollution concentration overall assumes the trend of escalation,the primary pollutant is PM10.It has a great relationship with the city of Jiyuan accelerated the process of urbanization and industrial emissions of pollutants during the “12th Five-Year Plan”,according to these characteristics,we put forward some suggestions to improve the quality of atmospheric environment.

the “12th Five-Year Plan”;Jiyuan;atmospheric environmental quality;integrated pollution index;Spearman rank correlation coefficient

2016-05-30

馬詩院(1978-)，男，河南商丘人，工程師，碩士研究生，主要從事環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、環(huán)境污染防治等方面的研究.

X823

A

1672-3600(2016)12-0072-04