（福建省環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)院有限公司 福建福州 350012）

0 引言

隨著城市化和中國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的飛快發(fā)展，我國(guó)的大氣污染情況日益嚴(yán)峻，其主要原因在于目前我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)仍然以煤炭為主，而太陽(yáng)能、核能、風(fēng)能等清潔能源的占比較小。此外，城市化進(jìn)程加快和汽車尾氣排放增加，加劇了城市熱島效應(yīng)，限制了大氣污染物的擴(kuò)散[1]。

二氧化硫（Sulfur Dioxide，SO2）是一種無(wú)色有刺激性的氣體，廣泛分布在大氣中，是影響人類生活的主要污染物之一[2]，同時(shí)也是酸雨形成的重要來(lái)源。學(xué)者研究表明，過(guò)量排放SO2會(huì)加劇酸雨污染，危害人類健康，破壞生態(tài)系統(tǒng)，造成國(guó)家和人民的經(jīng)濟(jì)發(fā)展損失[3-4]。徐曉華等[5]表明人類活動(dòng)的影響使SO2在中國(guó)具有明顯的地區(qū)性和季節(jié)性。晏彩霞等[6]研究表明，環(huán)境空氣污染與人們出行習(xí)慣和氣候等影響因素有關(guān)。李震宇等[7]研究表明，福建省整體空氣質(zhì)量位居全國(guó)前列，但仍為我國(guó)南方酸雨污染省份之一，有1/3以上的地區(qū)屬于極敏感區(qū)。

目前，學(xué)者對(duì)區(qū)域二氧化硫時(shí)空分布特征已有大量研究報(bào)道，但對(duì)福建省SO2濃度特征時(shí)空分布研究較少。本文以福建省為研究區(qū)域，選取2015—2019年SO2質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探究SO2濃度在不同時(shí)間尺度下的變化規(guī)律及空間分布特征，分析影響SO2排放的驅(qū)動(dòng)因素，為制定科學(xué)、有效的SO2減排政策提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

福建省坐落于中國(guó)東南沿海，陸域介于北緯23°33′—28°20′、東經(jīng) 115°50′—120°40′之間。 全省陸域面積 12.14 萬(wàn) km2，海域面積13.63萬(wàn)km2。福建的地形主要以山地、丘陵為主，地勢(shì)總體上西北高東南低。受新華夏構(gòu)造的控制，在西部和中部形成北（北）東向斜貫全省的閩西大山帶和閩中大山帶，兩大山帶之間為互不貫通的河谷、盆地，東部沿海為丘陵、臺(tái)地和濱海平原。福建省氣候區(qū)域差異較大，閩東南沿海地區(qū)屬南亞熱帶氣候，閩東北、閩北和閩西屬中亞熱帶氣候，各氣候帶內(nèi)水熱條件的垂直分異也較明顯。

1.2 研究方法

本文研究數(shù)據(jù)來(lái)源于全國(guó)城市空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái)中福建省9個(gè)地級(jí)市SO2日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)，選取時(shí)間為2015年1月1日—2019年12月31日。本文研究方法為：運(yùn)用ArcGIS、Origin軟件繪制福建省9個(gè)地級(jí)市各年SO2年均值、季均值和月均值的時(shí)空分布圖，再利用SPSS軟件分析SO2濃度與各驅(qū)動(dòng)因素的相關(guān)性，分析SO2污染的分布特征及變化趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 福建省SO2的時(shí)間分布

2.1.1 SO2年變化

福建省各地市2015—2019年SO2年平均濃度分布情況如圖 2所示，對(duì)照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012），各研究年SO2年平均濃度均未超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（60 μg/m3）。從SO2年平均濃度變化趨勢(shì)上看，近5年整體呈下降趨勢(shì)。

近年來(lái)，福建省加強(qiáng)了對(duì)工業(yè)企業(yè)大氣污染綜合治理，開(kāi)展了主要污染物排放總量削減工作，SO2排放量整體呈逐年降低趨勢(shì)。根據(jù)《福建省“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》，到2020年，該省二氧化硫重點(diǎn)工程減排量達(dá)到3.5萬(wàn)t，二氧化硫排放總量控制在33.8萬(wàn)t以內(nèi)。

2.1.2 SO2季變化

福建省各地市2015—2019年SO2季平均濃度分布情況如圖3所示，可以看出，SO2季均濃度具有明顯的季節(jié)差異性，整體呈現(xiàn)冬季（12 月至次年 2 月）>春季（3～5 月）>秋季（9～11 月）>夏季（6～8月）。從濃度分布上看，SO2季均濃度最大值出現(xiàn)在2015年冬季 （31.63 μg/m3）， 最小值出現(xiàn)在2019年夏季（7.78 μg/m3）。冬季SO2濃度高的原因主要是由于冬季雨水稀少和逆溫情況，不利于大氣污染物擴(kuò)散和遷移。夏季由于對(duì)流性強(qiáng)，大氣污染物稀釋去除效果好，研究表明降雨量與污染物的稀釋程度呈正相關(guān)關(guān)系[8]；此外，夏季較高頻率的臺(tái)風(fēng)和暴雨導(dǎo)致SO2在空氣中沖洗和擴(kuò)散，加上大氣逆溫強(qiáng)度低，大氣具有較好的擴(kuò)散條件，因此夏季的濃度較低[9]。

2.1.3 SO2月變化

福建省各地市二氧化硫變化特征與氣象變動(dòng)規(guī)律有關(guān)，根據(jù)各研究年月平均濃度分布圖（圖4），二氧化硫平均濃度呈現(xiàn)出明顯的月變化規(guī)律，污染最大濃度值出現(xiàn)在冬春季（12月至次年4月），最低值出現(xiàn)在夏季（6～8月）。福建省屬亞熱帶氣候，交替的冬夏季風(fēng)是區(qū)域氣候的突出特征。冬季出現(xiàn)不利于污染物擴(kuò)散的天氣概率較大，所以濃度高位值出現(xiàn)在冬季。夏季受海洋氣候和對(duì)流性氣候影響，帶來(lái)大量的降雨和良好的擴(kuò)散條件，使得污染物濃度較低。

2.2 福建省SO2空間分布

福建省2015—2019年SO2平均濃度值空間分布如圖5所示，可以看出，空間層面上各地區(qū)SO2濃度分布呈現(xiàn)明顯差異，西北部?jī)?nèi)陸地區(qū)污染整體較重，東部沿海地區(qū)污染較輕，總體表現(xiàn)為閩西北>閩南>閩中>閩東。

三明市和南平市作為福建省西北部主要的工業(yè)城市，工業(yè)污染排放量較高，加上城市地形為山地，大氣擴(kuò)散條件不佳，導(dǎo)致SO2濃度較高。泉州市作為沿海地區(qū)，由于近年來(lái)泉州第一、二、三產(chǎn)業(yè)GDP比重為2.4∶57.7∶39.9，第二產(chǎn)業(yè)在城市經(jīng)濟(jì)中所占比重高于福州、廈門(mén)[10]，因此SO2的排放量相對(duì)較高。

2015年各城市SO2年平均濃度自大到小順序排列為：三明>南平>漳州>龍巖>泉州>廈門(mén)>莆田>福州>寧德，其中，三明市 SO2年平均值為全省最高（17.73 μg/m3），寧德市 SO2年平均值為全省最低（5.07 μg/m3）。2019年各城市SO2年平均濃度自大到小順序排列為：龍巖>泉州>漳州>三明>南平>寧德>莆田>廈門(mén)>福州，其中，龍巖 SO2年平均值為全省最高（9.51 μg/m3），福州 SO2年平均值為全省最低（3.95 μg/m3）。

總體上來(lái)看，福建省西北部是SO2濃度相對(duì)較高的地區(qū)，而沿海城市地區(qū)SO2濃度相對(duì)較低，主要與該地區(qū)重工業(yè)布局與大氣擴(kuò)散條件有關(guān)。

2.3 福建省SO2驅(qū)動(dòng)因素

根據(jù)國(guó)內(nèi)學(xué)者研究成果，影響SO2排放的驅(qū)動(dòng)因素包括經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、人口規(guī)模、汽車保有量、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)強(qiáng)度、廢氣治理水平等[11-12]。本文選取年末常住人口x1（萬(wàn)）、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值 x2（億元）、人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值 x3（元）、全社會(huì)機(jī)動(dòng)車擁有量x4（輛）、標(biāo)煤消耗量x5（萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤）、單位產(chǎn)值工業(yè)廢氣排放量 x6（億 m3）、人口密度 x7（人/km2）、廢氣治理設(shè)施設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用x8（億元）和萬(wàn)元地區(qū)生產(chǎn)總值能耗x9（噸標(biāo)煤/萬(wàn)元）等9種驅(qū)動(dòng)因素，與福建省SO2濃度年平均值做相關(guān)性分析。驅(qū)動(dòng)因素?cái)?shù)據(jù)來(lái)源于福建省各地市統(tǒng)計(jì)年鑒，利用SPSS軟件計(jì)算SO2濃度全年與x1～x9的相關(guān)系數(shù)，其分析結(jié)果見(jiàn)表1。

從驅(qū)動(dòng)因素相關(guān)性分析上看，x1～ x5、x8、x9等因素與 SO2濃度大多呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。其中，廈門(mén)、漳州、三明、南平等城市中的年末常住人口，廈門(mén)、三明2座城市中的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值和機(jī)動(dòng)車擁有量，漳州、三明2座城市中的人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值因素，龍巖市的標(biāo)煤消耗量等與SO2濃度呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。上述結(jié)果表明隨著常住人口、國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值、機(jī)動(dòng)車擁有量、標(biāo)煤消耗量、廢氣治理設(shè)施費(fèi)用、萬(wàn)元地區(qū)生產(chǎn)總值能耗的增加，SO2濃度反而減小，其原因可能在于各城市對(duì)環(huán)境治理重視程度和二氧化硫治理水平不斷提高，并且加大了高附加值、低污染產(chǎn)業(yè)在區(qū)域經(jīng)濟(jì)體系中的比重。x6、x7等因素與SO2濃度大多呈現(xiàn)正相關(guān)，表明單位產(chǎn)值工業(yè)廢氣排放量和人口密度的增加，在一定程度上會(huì)加大SO2排放量。

綜上所述，福建省各地市可根據(jù)自身產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，明確各地市SO2排放的主要驅(qū)動(dòng)因素，精準(zhǔn)施測(cè)，加大SO2治理投入，提升高附加值、低污染產(chǎn)業(yè)在區(qū)域經(jīng)濟(jì)體系中的比重，降低SO2排放水平，確保區(qū)域SO2濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

3 結(jié)論

（1）福建省各地市近5年SO2年平均濃度滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且呈現(xiàn)整體逐年下降趨勢(shì)。

（2）福建省屬亞熱帶氣候，大氣中SO2呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性差異和月變化規(guī)律，污染物最大濃度值出現(xiàn)在冬春季（12月至次年4月），最低值出現(xiàn)在夏季（6～8月）。

（3）受區(qū)域擴(kuò)散條件及工業(yè)污染排放影響，福建省西北部是SO2濃度相對(duì)較高的地區(qū)，而沿海城市地區(qū)SO2濃度相對(duì)較低。

表1 SO2濃度與影響因素相關(guān)性分析

（4）城市環(huán)境污染的治理水平提高，高附加值、低污染產(chǎn)業(yè)比重的提升，有利于降低區(qū)域二氧化硫污染水平。福建省各地市可結(jié)合區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，明確各地市SO2排放的主要驅(qū)動(dòng)因素，精準(zhǔn)施測(cè)，確保二氧化硫濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。