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        2013~2019年天津市環(huán)境空氣污染研究

        2021-03-09 01:23:56李紅柳郭洋琳楊崳鈜
        環(huán)境科技 2021年1期
        關(guān)鍵詞:個區(qū)環(huán)境空氣國家標(biāo)準(zhǔn)

        郭 鑫,李紅柳,李 燃,郭洋琳,楊崳鈜,楊 陽

        (1.天津環(huán)科環(huán)境規(guī)劃科技發(fā)展有限公司,天津 300191;2.天津市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院,天津 300191)

        0 引言

        天津市是京津冀協(xié)同發(fā)展的“雙城之一”,明確了“一基地三區(qū)”和“五個現(xiàn)代化天津”的發(fā)展戰(zhàn)略和目標(biāo)愿景,對良好生態(tài)環(huán)境提出了更高要求[1]。 新時期,天津市以習(xí)近平生態(tài)文明思想為引領(lǐng),堅持踐行“綠水青山就是金山銀山”等先進理念,全力做好污染防治工作。 即將步入的十四五時期是 “兩個一百年”奮斗目標(biāo)的歷史交匯期,是打好污染防治攻堅戰(zhàn)之后,向?qū)崿F(xiàn)生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)邁進的第一個五年規(guī)劃期,在攻堅戰(zhàn)后如何持續(xù)有效保護和改善天津市生態(tài)環(huán)境,是十四五面臨的重大問題。優(yōu)良的環(huán)境空氣是幸福生活的重要組成部分,直接關(guān)系老百姓日常生活,大氣環(huán)境污染受社會的關(guān)注程度也越來越高[2-3]。 盡管天津市以前所未有的工作力度推進空氣質(zhì)量改善措施的實施,但由于大氣環(huán)境質(zhì)量影響因素十分復(fù)雜,環(huán)境空氣質(zhì)量仍超標(biāo)比較嚴(yán)重[4]。 目前天津市地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量與2013年相比有所好轉(zhuǎn),但仍不樂觀。 本文選取SO2,NO2,PM2.5,PM10,CO和O3環(huán)境空氣中6 種主要污染物,分析2013 ~2019年天津市環(huán)境空氣質(zhì)量變化情況及存在的問題,旨在研究2013 ~2019年天津市地區(qū)空氣質(zhì)量超標(biāo)污染物的時空分布特征,以期為即將到來的十四五時期天津市大氣環(huán)境質(zhì)量改善研究提供科學(xué)參考依據(jù)。

        1 研究方法

        1.1 數(shù)據(jù)來源

        2013 ~2019年天津市6 項主要污染物年均濃度來源于對應(yīng)年份的《天津市環(huán)境狀況公報》(《天津市生態(tài)環(huán)境狀況公報》),2019年全國環(huán)境空氣6 項污染物濃度來源于2019年《中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》。

        1.2 技術(shù)方法

        天津市行政區(qū)矢量數(shù)據(jù)基于谷歌影像通過Arcgis 10.2 矢量化獲得,2013年和2019年天津市4種超標(biāo)污染物空間分析通過Arcgis 10.2 實現(xiàn)。 所有圖片均在Arcgis 10.2 和OriginLab 8 中繪制成圖,并在CorelDRAW 12 中進一步優(yōu)化處理。

        2 天津市環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀分析

        2.1 環(huán)境空氣質(zhì)量顯著改善

        2013 ~2019年天津市空氣中6 項污染物變化趨勢見圖1。 由圖1 可以看出,與2013年相比,2019年6 項主要污染物中僅O3濃度較2013年增長33.1%,其余5 項均顯著降低。 2019年P(guān)M2.5,PM10,SO2,NO2和CO 質(zhì)量濃度分別為51,76,11,42 μg/m3和1.8 mg/m3,較2013年分別下降45.8%,45.3%,79.6%,12.9%和48.6%,SO2質(zhì)量濃度下降幅度最大。

        圖1 2013 ~2019年天津市空氣中6 項污染物變化趨勢

        2.2 環(huán)境空氣質(zhì)量仍超標(biāo)嚴(yán)重

        十三五以來,天津市制定實施了《天津市貫徹落實京津冀大氣污染防治強化措施 (2016 ~2017年)實施方案》、《天津市2017年大氣污染防治工作方案》以及《天津市2017~2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》。2018年7月,天津市政府印發(fā)實施了 《天津市打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年作戰(zhàn)計劃(2018 ~2020年)》,雖以前所未有的工作力度共同推進環(huán)境空氣質(zhì)量改善措施的實施,但由于大氣環(huán)境質(zhì)量影響因素十分復(fù)雜,環(huán)境空氣質(zhì)量總體呈改善趨勢仍不樂觀。 自實施大氣污染防治行動計劃以來,天津市環(huán)境空氣中主要污染物濃度仍較高,超過GB 3095―2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。 2013 ~2019年天津市空氣中6 項污染物濃度見圖2。 由圖2 可以看出,2019年僅SO2和CO 質(zhì)量濃度達(dá)到GB 3095―2012 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,PM2.5,PM10,NO2和O3質(zhì)量濃度均超標(biāo),分別超標(biāo)0.46,0.09,0.05 和0.25 倍。

        圖2 2013 ~2019年天津市環(huán)境空氣中6 項污染物濃度

        根據(jù)2019年《中國生態(tài)環(huán)境狀況公報》,2019年天津市PM2.5,PM10,NO2,CO 和O3質(zhì)量濃度分別高于全國平均質(zhì)量濃度的41.7%,20.6%,55.6%,28.6%和35.1%,SO2質(zhì)量濃度與全國平均水平相持平。

        由以上分析可知,2013 ~2019年天津市PM2.5,PM10,NO2和SO2質(zhì)量濃度整體雖呈逐年下降趨勢,但2019年P(guān)M2.5,PM10和NO2質(zhì)量濃度仍超國家GB 3095―2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》;O3質(zhì)量濃度增長趨勢明顯,遠(yuǎn)超國家GB 3095―2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。

        3 天津市環(huán)境空氣超標(biāo)污染物空間分布特征分析

        3.1 PM2.5 質(zhì)量濃度空間分布特征

        2013年和2019年天津市16 個區(qū)PM2.5年均質(zhì)量濃度變化見圖3。由圖3 可以看出,2013年天津市16 個區(qū)中PM2.5質(zhì)量濃度均高于65 μg/m3,未達(dá)到GB 3095―2012 中的標(biāo)準(zhǔn)要求35 μg/m3,且差距較大,PM2.5污染相當(dāng)嚴(yán)重。 2019年,13 個區(qū)PM2.5質(zhì)量濃度均下降至55 μg/m3以下,下降幅度較大。

        圖3 2013年和2019年天津市16 個區(qū)PM2.5年均質(zhì)量濃度變化

        與2013年相比,2019年天津市16 個區(qū)中PM2.5質(zhì)量濃度雖然均在下降,但是與國家標(biāo)準(zhǔn)35 μg/m3相比,仍差距較大,16 個區(qū)中PM2.5質(zhì)量濃度最小的薊州區(qū)也達(dá)到45 μg/m3,各區(qū)PM2.5質(zhì)量濃度短期內(nèi)達(dá)標(biāo)難度均較大,還需進一步加大PM2.5治理力度。

        3.2 PM10 質(zhì)量濃度空間分布特征

        2013年和2019年天津市16 個區(qū)PM10年均質(zhì)量濃度變化見圖4。

        圖4 2013年和2019年天津市16 個區(qū)PM10年均質(zhì)量濃度變化

        由圖4 可以看出,2013年天津市16 個區(qū)中PM10質(zhì)量濃度均未達(dá)到GB 3095—2012 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》70 μg/m3,除薊州區(qū)PM10質(zhì)量濃度為104 μg/m3之外,其它各區(qū)均高于105 μg/m3。 2019年,薊州區(qū)PM10質(zhì)量濃度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),其它各區(qū)均未達(dá)標(biāo),和平區(qū)、河西區(qū)、南開區(qū)和濱海新區(qū)PM10質(zhì)量濃度分別為73,73,75 和75 μg/m3,與國家標(biāo)準(zhǔn)70 μg/m3相比,差距較小,短期內(nèi)加大PM10治理,可實現(xiàn)達(dá)標(biāo),其余各區(qū)還需加大PM10治理力度。

        3.3 NO2 質(zhì)量濃度空間分布特征

        2013年和2019年天津市16 個區(qū)NO2年均質(zhì)量濃度變化見圖5。 由圖5 可以看出,2013年天津市16 個區(qū)中僅寧河區(qū)、薊州區(qū)和北辰區(qū)NO2質(zhì)量濃度均達(dá)到GB 3095―2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》40 μg/m3,分別為37,39 和40 μg/m3,其它各區(qū)NO2質(zhì)量濃度均介于41~45 μg/m3之間。 2019年,各區(qū)NO2質(zhì)量濃度均明顯下降,其中薊州區(qū)、靜海區(qū)、寶坻區(qū)、南開區(qū)、北辰區(qū)、和平區(qū)和紅橋區(qū)NO2質(zhì)量濃度分別為28,35,36,37,38,39 和39 μg/m3,達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),其它各區(qū)雖沒達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),但也都介于41~45 μg/m3之間,距國家標(biāo)準(zhǔn)40 μg/m3差距較小,短期內(nèi)加強NO2治理可實現(xiàn)天津市全區(qū)NO2達(dá)標(biāo)。

        圖5 2013年和2019年天津市16 個區(qū)NO2年均質(zhì)量濃度變化

        3.4 O3 質(zhì)量濃度空間分布特征

        2013年和2019年天津市16 個區(qū)O3年均質(zhì)量濃度變化見圖6。 與2013年相比,2019年天津市16個區(qū)中O3質(zhì)量濃度均明顯增加。 由圖6 可以看出,2013年除南開區(qū)、北辰區(qū)和武清區(qū)O3質(zhì)量濃度超過GB 3095―2012 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》160 μg/m3之外,其它各區(qū)均達(dá)標(biāo),其中南開區(qū)、北辰區(qū)和武清區(qū)O3質(zhì)量濃度分別為162,165 和178 μg/m3。 2019年16 個區(qū)O3質(zhì)量濃度均未達(dá)標(biāo),武清區(qū)O3質(zhì)量濃度為179 μg/m3,其它各區(qū)O3質(zhì)量濃度均超過180 μg/m3,遠(yuǎn)超國家標(biāo)準(zhǔn)160 μg/m3。

        圖6 2013年和2019年天津市16 個區(qū)O3年均質(zhì)量濃度變化

        與2013年相比,2019年天津市16 個區(qū)O3質(zhì)量濃度均明顯增加,除南開區(qū)、北辰區(qū)和武清區(qū)O3質(zhì)量濃度接近國家標(biāo)準(zhǔn)160 μg/m3之外,各區(qū)差距均較大,要實現(xiàn)O3質(zhì)量濃度達(dá)標(biāo),治理難度較大,必須加強治理措施,力爭各區(qū)O3質(zhì)量濃度逐年降低直至達(dá)標(biāo)。

        4 討論

        天津在長期發(fā)展中形成了工業(yè)占比高的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和以煤為主的能源結(jié)構(gòu),實現(xiàn)根本轉(zhuǎn)變需要一個較長的過程。結(jié)合天津市經(jīng)濟發(fā)展,深入分析天津市環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo)現(xiàn)象,得出天津市環(huán)境空氣質(zhì)量超標(biāo)主要是因為以下幾點因素。

        (1)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重。 作為傳統(tǒng)的特大型工業(yè)城市,2019年天津第二產(chǎn)業(yè)占比達(dá)35.2%,盡管天津市通過對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造,大力發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),加快培育新的發(fā)展動能,但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、新舊動能轉(zhuǎn)換尚需時日。

        (2)能源結(jié)構(gòu)偏煤。受冬季采暖需求突出等因素影響,煤炭占一次能源比例在45%以上。 外購電比例約30%,明顯低于北京和上海(分別超過70%和40%)。 天津市石化產(chǎn)業(yè)較為發(fā)達(dá),揮發(fā)性有機物排放量大,隨著機動車保有量持續(xù)增加,NOx排放量也不斷加大,二者為O3生成提供了充分的前體物條件,使O3污染問題逐漸顯現(xiàn)[5-6]。

        (3)運輸結(jié)構(gòu)偏公路。 天津公路貨運比重較高,機動車排放NOx貢獻突出,特別是占汽車保有量不到10%的柴油貨車排放占機動車排放總量的70%。過境的貨運車輛中,近2/3 是重型柴油車。

        目前天津市在PM2.5問題尚未解決情況下,O3問題已逐漸凸顯并且逐漸嚴(yán)重,秋冬季PM2.5和夏季O3超標(biāo)是制約天津市空氣質(zhì)量改善的主要瓶頸,治理難度較大。此外,天津市正處在開發(fā)建設(shè)的重要階段,城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、各類施工項目散布點多面廣、強度大。雖然通過治理和監(jiān)管,有效提升了企業(yè)、工地等排放個體的環(huán)境績效,污染物排放總量有所下降,但由于企業(yè)多,工地多,造成污染源數(shù)量多,導(dǎo)致污染物排放總量仍然遠(yuǎn)超環(huán)境承載能力[7]。

        十四五期間,天津市應(yīng)以聚焦PM2.5控制、協(xié)同控制O3污染為重點,研究提出至2035年生態(tài)環(huán)境根本改善的大氣環(huán)境質(zhì)量改善的目標(biāo),以期在十四五末實現(xiàn)天津市環(huán)境空氣質(zhì)量顯著改善。

        5 結(jié)論

        本文主要研究了2013 ~2019年天津市環(huán)境空氣質(zhì)量變化情況和存在的問題,深入分析了4 種超標(biāo)污染物時空變化特征,主要得出以下結(jié)論。

        (1)2019年天津市環(huán)境空氣質(zhì)量雖大幅提高但仍超標(biāo)嚴(yán)重,僅SO2和CO 質(zhì)量濃度達(dá)到GB 3095―2012 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,PM2.5,PM10,NO2和O3質(zhì)量濃度均超標(biāo),分別超標(biāo)0.46,0.09,0.05 和0.25 倍。

        (2)與2013年相比,2019年天津市16 個區(qū)O3質(zhì)量濃度均大幅增加,其它污染物濃度均在減少。十四五期間,天津市應(yīng)以聚焦PM2.5控制、協(xié)同控制O3污染為重點,加大大氣污染治理力度。

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