姚玉蘭，李小宇，閆海全，肖旖旎，馬 強

(四川省瀘州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心站，四川 瀘州 646000)

前 言

隨著經濟社會的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的加快，城市大氣污染中特別是可吸入顆粒物(PM10)和細顆粒物(PM2.5)問題日益突出，已成為影響群眾身體健康、社會和諧穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展的重要因素。瀘州市是四川盆地主要城市之一，截止2019年，瀘州市城區(qū)常住人口近200萬人，全市機動車保有量達 40.30 萬輛。工業(yè)化進程加快，加之盆地特殊地形和氣象條件 ，大氣污染形勢十分嚴峻。《大氣污染防治行動計劃》實施以來，瀘州市大氣環(huán)境質量逐步改善，但顆粒物污染問題仍然突出。根據2017～2019年PM2.5、PM10污染整體變化趨勢(圖1)可以看出，PM2.5年均濃度呈先降后升的趨勢，2019年同比2017年降低20.8%，但近三年的年均濃度均超標，最大超標近0.5倍；PM10逐年降低且降幅較大，2019年同比2017年降低32.2%，僅2017年超標。因PM2.5/PM10(PM2.5質量濃度占PM10質量濃度的比例)的變化特征對于了解顆粒物的產生原因具有重要意義[1]，PM2.5/PM10越大，說明空氣中細顆粒物的質量濃度越高，細顆粒物污染越嚴重，對人類健康的威脅能力也越大[2]，通常認為PM2.5/PM10比值在0.3～0.4之間污染較輕，在0.5～0.7之間污染較重[3]，故進一步對PM2.5/PM10進行分析，發(fā)現(xiàn) 2017～2019年瀘州市主城區(qū)PM2.5/PM10的比值逐年升高，分別為0.65、0.67和0.76，說明主城區(qū)細顆粒物污染較重，且呈逐年惡化趨勢，也表明PM2.5的控制成效不及PM10，主要原因在于PM2.5的來源更為復雜，既有一次排放也有二次轉化形成[4]。如何加強大氣污染防治、改善環(huán)境空氣質量，是市委、市政府十分關注的問題，開展大氣污染治理的研究迫在眉睫。

圖1 2017～2019年瀘州市主城區(qū)PM2.5、PM10平均濃度年際變化圖

1 研究方法

1.1 數(shù)據來源

數(shù)據來源于瀘州市環(huán)保在線監(jiān)控數(shù)據共享平臺，包括瀘州市主城區(qū)4個國控監(jiān)測點位2019年3月～2020年2月六參數(shù)日均值、2019年3月～2020年2月PM2.5與PM10小時均值，以及相應的氣象數(shù)據。

1.2 分析方法

利用對比分析法，將2019年3月～2020年2月劃分為四季，通過日變化數(shù)據對比不同季節(jié)的污染狀況，研究主城區(qū)顆粒物在一天中隨時間的變化特征，分析4個監(jiān)測點位顆粒物的來源方向以及污染物之間的相關性。根據污染變化特征分析污染成因并提出相應的污染防治對策。

1.3 數(shù)據處理

利用Excel 2007進行數(shù)據統(tǒng)計和圖形繪制，利用Origin 2017進行風向玫瑰圖制作和相關性分析，利用GraphPad Prism 8進行相關性圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 PM2.5與PM10的時間變化特征

2.1.1 季變化和日變化

2019年3月～2020年2月，瀘州市主城區(qū)春季PM2.5與PM10的平均濃度分別為41.3μg/m3、54.4μg/m3，夏季PM2.5與PM10的平均濃度分別為24.7μg/m3、38.0μg/m3，秋季PM2.5與PM10的平均濃度分別為31.8μg/m3、44.1μg/m3，冬季PM2.5與PM10的平均濃度分別為61.9μg/m3、74.4μg/m3，均表現(xiàn)出冬季>春季>秋季>夏季的特點，冬季污染最為嚴重，這與李敏等[5]的研究結果相似，顆粒物濃度隨季節(jié)的變化，很大程度上與氣象條件有關。PM2.5與PM10日均濃度范圍分別為8.3～125.0μg/m3、10.0～150.8μg/m3，二者最高濃度均出現(xiàn)在2019年3月13日，期間出現(xiàn)了兩次短暫的污染過程，為2019年12月8日～12月12日和2020年1月1日～1月4日，從圖2可以看出，PM2.5與PM10在不同季節(jié)的日變化趨勢均具有較好的一致性。

圖2 2019年不同季節(jié)PM2.5、PM10平均質量濃度逐日變化圖

2.1.2 逐小時變化特征

基于2019年3月～2020年2月瀘州市主城區(qū)4個監(jiān)測點位的實時監(jiān)測數(shù)據，通過平均值得到研究區(qū)域每小時顆粒物的平均濃度，可以直觀的反映顆粒物24h的變化趨勢和規(guī)律[6]。圖3和圖4為不同季節(jié)PM2.5、PM10平均質量濃度逐小時變化圖，可以看出PM2.5與PM10的小時變化趨勢較為一致，且不同季節(jié)的24h小時變化特征也類似，高值區(qū)間主要集中在夜間20∶00～次日凌晨02∶00，峰值均出現(xiàn)在夜間23∶00～00∶00之間，最小值均集中在下午16∶00～17∶00之間，白天的質量濃度明顯低于夜間[7]。PM2.5在00∶00～次日17∶00呈逐漸降低的趨勢，從18∶00開始又逐漸上升。PM10在00∶00～次日17∶00之間總體上呈逐漸降低的趨勢，但在春季、秋季和冬季的上午09∶00～12∶00之間有小幅度的回彈。

圖3 不同季節(jié)PM2.5平均質量濃度逐小時變化圖

圖4 不同季節(jié)PM10平均質量濃度逐小時變化圖

2.2 各站點PM2.5與PM10的風玫瑰圖分析

從4個監(jiān)測點位的風向玫瑰分析可以看出(圖5、圖6)，PM2.5與PM10的主要來源方位基本一致。九獅山站點的大氣顆粒物主要來源于東南、正東方向，部分來源于正西方向；小市上碼頭站點的大氣顆粒物主要來源于正西、西北方向，部分來源于正南和東南方向；蘭田憲橋站點的大氣顆粒物貢獻方位分布較為均勻，大部分來源于西北、正北、正南方向，部分來源于正西和西南方向；市環(huán)監(jiān)站站點的大氣顆粒物來源較為集中，主要來源于西北、正北方向。

圖5 4個站點PM2.5風向玫瑰圖

圖6 4個站點PM10風向玫瑰圖

圖7 PM2.5和PM10污染來源方向圖

根據以上各個站點污染來源方位，結合瀘州市主城區(qū)功能區(qū)劃情況，九獅山、小市上碼頭和市環(huán)監(jiān)站3個站點共同污染來源方向均指向同一個區(qū)域，該區(qū)域為瀘州市規(guī)劃建設新城區(qū)，屬于瀘州市主城區(qū)最北面，現(xiàn)有面積約6km2，區(qū)域內有較多建筑工地，無固定污染源(圖7)。

2.3 相關性分析

通過對瀘州市主城區(qū)4個監(jiān)測點位的氣態(tài)污染物相關性分析發(fā)現(xiàn)(圖8)，九獅山站點的PM2.5、PM10與CO、SO2的相關性較高，NO2影響相對較??；小市上碼頭、市環(huán)監(jiān)站和蘭田憲橋3個站點PM2.5、PM10與CO、NO2的相關性較高，SO2影響相對較小。

圖8 瀘州市主城區(qū)氣態(tài)污染物相關性圖

2.4 污染成因分析

2.4.1 氣象條件先天不足

從以上分析發(fā)現(xiàn)，不同季節(jié)PM2.5、PM10濃度差異明顯，造成這種季節(jié)差異特征的原因是：瀘州市位于四川盆地南部邊緣向云貴高原的過渡地帶，風向反氣旋偏轉明顯，易形成明顯的“回水區(qū)”或靜風現(xiàn)象，污染物容易累積，不易擴散。受亞熱帶季風氣候影響，季節(jié)特征明顯，冬季少雨，光照較弱，靜風、逆溫出現(xiàn)頻率高，大氣層結構穩(wěn)定，不利于空氣污染物的輸送、擴散和清除；而夏季太陽輻射相對較強，邊界層大氣對流活動旺盛，且降水充足，風速較大，對污染物的輸送、擴散和清除較為有利。夏、秋季有利的污染氣象條件是空氣質量較好的重要因素，冬季不利污染氣象條件是造成各種污染物累積及細顆粒物二次轉化的根本原因。

2.4.2 污染物排放量大

2.4.2.1 工業(yè)企業(yè)

瀘州市第二產業(yè)占比較高，比例明顯高于川南其他城市，而且?guī)状蠊I(yè)園區(qū)大都布局在主城區(qū)周邊15km范圍以內，大量的污染物在秋冬季節(jié)靜風條件下極易在主城區(qū)聚集，造成長時間、大面積的重污染天氣過程。工藝過程源對PM10和PM2.5貢獻主要來自磚瓦、玻瓶、燃煤鍋爐和化工等行業(yè)。從九獅山、小市上碼頭和市環(huán)監(jiān)站3個站點也可以看出，顆粒物污染來源指向同一塊區(qū)域，而該區(qū)域分布有大量相關污染物排放的工業(yè)企業(yè)。

2.4.2.2 機動車尾氣

機動車尾氣排放除直接對顆粒物有貢獻外，其排放的NOX和碳氫化合物，又是形成二次污染的重要前體物，對顆粒物也有一定的貢獻[8]。截至2019年，瀘州市汽車保有量為40.30萬輛，其中貨運車輛2.25萬輛，貨運周轉量相當于川南其他三個城市總和，而貨車往往車況較差，污染物排放量大，根據張自全等[9]的研究，在所有機動車中柴油重型載貨汽車對PM2.5和PM10污染貢獻最高。結合本研究污染特征分析，小市上碼頭、市環(huán)監(jiān)站和蘭田憲橋3個站點PM2.5、PM10與CO、NO2的相關性較高，而NO2主要人為源排放來自于機動車尾氣等化石燃料燃燒產生，因此瀘州市數(shù)量龐大的機動車尾氣排放是影響主城區(qū)大氣顆粒物污染的重要原因。

2.4.2.3 生物質燃燒

以上分析中，主城區(qū)4個監(jiān)測點位PM2.5、PM10均與CO的相關性最高，而CO是燃料不完全燃燒的產物。從近幾年的調查和上訪情況看，瀘州市主城區(qū)周邊露天焚燒問題突出，由于精細化管理水平不高，焚燒秸稈、垃圾、樹葉、枯草等情況時有發(fā)生，屢禁不止，排放的污染物通過大氣傳輸直接影響主城區(qū)的空氣質量，顆粒物濃度受生物質焚燒影響日益突出。

2.4.2.4 燃煤

2.4.2.5 揚塵

揚塵主要來源于道路交通、建筑或市政施工等，近年來機動車和房地產業(yè)的迅猛發(fā)展，使得路網密集的區(qū)域以及建筑施工地區(qū)釋放出較多的顆粒物。2017～2019年，瀘州市主城區(qū)PM2.5/PM10的比值居高不下，分別為0.65、0.67和0.76，說明顆粒物受揚塵污染較為明顯。

3 污染防治對策和建議

從前述的污染成因可以看出，瀘州市大氣污染防治短板突出，現(xiàn)提出如下對策和建議。

3.1 加大工業(yè)企業(yè)治理力度

強化工業(yè)企業(yè)監(jiān)管；加快重點污染企業(yè)的搬遷整合，督促水泥等企業(yè)實現(xiàn)深度治理；對“散亂污”企業(yè)進一步清理，加快整治力度；開展工業(yè)爐窯污染整治，重點對污染物排放量大的磚瓦和玻瓶行業(yè)進行專項治理，加強企業(yè)無組織管控。

3.2 加強機動車尾氣污染防治

結合當?shù)貙嶋H情況，強化“油路車”綜合整治。嚴厲打擊劣質油品的生產、銷售和使用；開展柴油貨車超標排放專項整治；加快完成非道路移動機械污染源的摸底調查，劃定并公布禁止使用高排放非道路移動機械區(qū)域；依法查處超標機動車上路行駛違法行為。

3.3 減少生物質燃燒，推進綜合利用

一方面，強化焚燒監(jiān)管，加強生物質禁燒宣傳和培訓工作，抓住關鍵時段，將工作真正落到實處。另一方面，要因地制宜，找出破解生物質資源化利用的關鍵環(huán)節(jié)，建立補貼機制、創(chuàng)新工作方法[10]，研究秸稈等廢物利用的合適方法，比如機械化秸稈還田、培育食用菌、制作沼氣、生物質發(fā)電、生物降解材料等。

3.4 嚴格控制煤炭消費總量

在能源結構調整和能源清潔化利用水平上，進一步壓減燃煤量，加快能源清潔化進程。嚴格控制煤炭消費，新增耗煤項目實施煤炭消耗減量替代，擴大城市高污染燃料禁燃區(qū)范圍；加大燃煤小鍋爐淘汰力度，特別是縣級及以上城市建成每小時10蒸噸及以下燃煤鍋爐全部淘汰，以氣代煤、以電代煤，不新建每小時35蒸噸以下的燃煤鍋爐，新建燃氣鍋爐采用低氮燃燒技術；推進企業(yè)入園，采取集中供熱改建大鍋爐，進行超低排放控制。

3.5 有效管控揚塵污染

提高城市精細化管理水平，加強城市施工工地揚塵管控，建成區(qū)內涉及土石方作業(yè)建筑工地配備在線監(jiān)控系統(tǒng)安裝，對建筑工地管控不到位的予以嚴管重罰。

3.6 加強科學研究及能力建設

目前，瀘州市現(xiàn)有科學技術手段和能力難以滿足大氣污染防治工作要求，急需加強相關科學研究及能力建設。一是開展多種技術手段協(xié)同監(jiān)測，建設顆粒物組分站，提高顆粒物化學組分監(jiān)測分析能力，切實開展顆粒物源解析工作，并利用網格化監(jiān)測、雷達走航、模型模擬等多種手段分析成因；二是全面加強污染排放源清單工作，建立全面、準確、動態(tài)的污染源排放清單數(shù)據庫已勢在必行。