朱大昕

(上海市松江區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，上海 201600)

我國經(jīng)濟正處于一個高速發(fā)展的階段，工業(yè)化、城市化腳步加快的同時也給大氣環(huán)境帶來一定的影響[1]。散布在空氣中的污染物主要有氮氧化物、二氧化硫和懸浮顆粒物(如PM10、PM2.5)等，這些污染物主要來源于燃料的燃燒、工業(yè)企業(yè)廢氣排放、機動車尾氣排放等，這也是我國大多數(shù)城市空氣污染的一個共同特點[2]。其中，以PM2.5為首要污染物的空氣質量問題尤為凸顯，嚴重危害著人們的身心健康和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展[3]。PM2.5指環(huán)境空氣中空氣動力學當量直徑≤2.5 μm的顆粒物，它是霧霾的主要組分，能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴重[4]。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質(例如重金屬、微生物等)，且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環(huán)境質量的影響更大[5]。研究表明PM2.5隨空氣進入到人體后，會對人們的呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)等造成嚴重的破壞，長時間暴露在高濃度的PM2.5下，將會導致死亡風險的增加[6-9]。同時，PM2.5對地表輻射的影響也會間接地“干預”氣候的變化[10]。

國內外許多學者對大氣污染監(jiān)測進行了大量研究[2]，如Xian 等[11]開發(fā)了一種激光掃描雷達系統(tǒng)，以實時檢測城市空氣污染變化并找到城市空氣污染的來源。Lee等[12]借助移動式空氣污染微傳感器，對馬來西亞雪蘭莪州雙威市進行了大約 6個月的移動監(jiān)測活動。雖然這些研究為大氣污染防治工作提供了很好的借鑒，但相關研究在地方污染防治工作中難以開展[2]。而網(wǎng)格化作為大數(shù)據(jù)分析技術支撐下的一種新型管理模式，為大氣污染精準化防治提供了可能。較多研究證明，網(wǎng)格化監(jiān)管模式的應用，在地方化環(huán)境污染監(jiān)管防治方面發(fā)揮了重要作用[13-15]。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

松江區(qū)位于長江三角洲內上海市西南部，地處東經(jīng)121°45′，北緯31°，在黃浦江中上游。松江區(qū)總面積604.64平方公里，占上海市總面積的9.5%，整個區(qū)域南寬北窄，略呈梯形，其中陸地面積占87.9%，水域面積占12.1%。東與閔行區(qū)、奉賢區(qū)為鄰，南、西南與金山區(qū)交界，西、北與青浦區(qū)接壤。東北距上海市中心約40公里。2019年9月，松江區(qū)入選首批國家全域旅游示范區(qū)，全區(qū)對于環(huán)境空氣質量的要求比較高。

松江區(qū)環(huán)境空氣質量監(jiān)測系統(tǒng)由連續(xù)自動監(jiān)測和連續(xù)采樣實驗室分析(化學法)兩部分組成，監(jiān)測范圍覆蓋了居民區(qū)、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)等。至2020年，松江區(qū)環(huán)境空氣連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)包括3個市控監(jiān)測子站(松江圖書館站、松江岳陽站、松江中山站)和2個區(qū)控監(jiān)測子站(松江漕河涇站和松江泖港站)。以上市控及區(qū)控監(jiān)測點位分布于松江主城區(qū)及個別街鎮(zhèn)，沒有覆蓋整個區(qū)域，僅以這幾個站點的監(jiān)測數(shù)據(jù)，不足以全面準確完整地分析描述整個松江區(qū)的環(huán)境空氣狀況。為滿足對松江區(qū)大氣污染現(xiàn)狀和污染成因分析溯源，有針對性地進行細顆粒物的治理和改善工作，松江區(qū)生態(tài)環(huán)境局于2018年上半年啟動了網(wǎng)格化空氣質量監(jiān)控項目，在全區(qū)18個街鎮(zhèn)園區(qū)布設安裝空氣小站，開展環(huán)境空氣質量的網(wǎng)格化監(jiān)管。本文基于松江區(qū)18個街鎮(zhèn)園區(qū)100個空氣小站連續(xù)三年(2018—2020)積累的PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析近三年全區(qū)大氣PM2.5濃度分布的時空變化特征。同時針對PM2.5整體的污染特征和分布特點，給出相關污染防治措施的對策建議。研究結果為松江區(qū)大氣環(huán)境污染治理和管理提供科學依據(jù)。

1.2 研究方法

按級別將松江區(qū)劃分為城市、城鄉(xiāng)接合部、城市郊區(qū)及農村三級，選擇具有代表性的街鎮(zhèn)分區(qū)域級別進行布點。每個街鎮(zhèn)園區(qū)布點4～6個，區(qū)內目前共設置100個點位(見表1、圖1)。

表1 松江區(qū)各街鎮(zhèn)空氣小站分布情況

圖1 松江區(qū)各街鎮(zhèn)空氣小站空間分布示意圖

在點位建設上，為方便后期運維，優(yōu)先考慮周邊基站位置，避免由于對市政規(guī)劃不了解而造成不必要的工程調整以及對基站后期的建設帶來不便?？諝庑≌居?018年初啟動建設方案，于當年6月底完成聯(lián)網(wǎng)運行，開展環(huán)境空氣質量常規(guī)監(jiān)測指標的監(jiān)測。

每個站點均選擇MicroairTMA108空氣質量傳感器小型自動監(jiān)測儀器，該儀器由泛測(北京)環(huán)境科技有限公司設計制造，具有信號無線傳輸、純電池供電、安裝簡便等特點，非常適合戶外大規(guī)模布網(wǎng)監(jiān)測，具體指標見表2。

表2 MicroairTM A108監(jiān)測儀器參數(shù)

2 監(jiān)測結果與分析

2.1 PM2.5濃度年變化規(guī)律

圖2為2018-2020年松江區(qū)18個街鎮(zhèn)空氣小站的PM2.5年均值濃度的空間分布。由圖2可以看出，3年的PM2.5質量濃度的均值均呈現(xiàn)西高東低的狀況，與上海市PM2.5年均值濃度的空間分布趨勢較吻合。此外，與2018年和2020年相比，2019年的PM2.5質量濃度均值較高。

(a)

結合本地常年風向、工業(yè)布局和人口密度分析，松江區(qū)常年主導風向為東南風，工業(yè)主要集中在東部和北部工業(yè)區(qū)、開發(fā)區(qū)，人口主要聚居在中部的松江城區(qū)、東北部的九亭鎮(zhèn)、九里亭街道及北部泗涇鎮(zhèn)等街鎮(zhèn)。受主導風向影響，這些區(qū)域產生的PM2.5有利于向外部擴散，對區(qū)內的影響較小。

從PM2.5濃度的時空分布特點來看，黃浦江兩岸、黃浦江南岸的地區(qū)以及松江西南部分地區(qū)的PM2.5年均值濃度較高，究其原因，主要是來自內陸的污染物輸送，如松江西南部上風向的上海金山化工園區(qū)、上海奉賢化工區(qū)等；分析本地貢獻源，黃浦江上水運繁忙，水上船只使用柴油燃料產生細顆粒物影響該區(qū)域環(huán)境空氣質量；黃浦江南岸作為松江區(qū)的農業(yè)區(qū)，地表硬化少、非耕作季節(jié)地表裸露面積較大，不利氣象條件下易造成細顆粒物濃度升高；松江西南部是G60高速、申嘉湖高速和上海繞城高速車流量較大的路段，各類車輛尤其是柴油貨車，也是造成細顆粒物濃度升高的因素之一。

圖3統(tǒng)計了18個街鎮(zhèn)、兩個工業(yè)區(qū)以及G60沿線的2018-2020年PM2.5年均值濃度，除小昆山鎮(zhèn)和新浜鎮(zhèn)PM2.5年均值濃度呈下降趨勢，其余地區(qū)的PM2.5年均值濃度均在2019年達到最大。并且，2019年所有地區(qū)的PM2.5年均值濃度均未達到國家二級標準(年均值35μg/m3)。而2020年僅有6個地區(qū)的PM2.5年均值濃度未達到國家二級標準。

圖3 2018-2020年松江區(qū)街鎮(zhèn)PM2.5濃度年際變化(單位：μg/m3)

2.2 典型站點PM2.5濃度日變化特征

從全區(qū)18個街鎮(zhèn)100個點位中選取4個典型站點，深入研究不同季節(jié)PM2.5濃度的日變化趨勢(見圖4)。小昆山和葉榭代表街鎮(zhèn)城區(qū)，佘山代表旅游度假區(qū)，松江工業(yè)區(qū)A區(qū)代表工業(yè)區(qū)。4個站點三年冬季PM2.5濃度均值明顯高于其他三個季節(jié)，呈現(xiàn)明顯的單峰日變化趨勢，且峰值出現(xiàn)的時間晚于其他季節(jié)，一般出現(xiàn)在早高峰之后，但不同站點峰值持續(xù)的時間略有不同，其中小昆山PM2.5峰值持續(xù)時間最長，從上午9時持續(xù)到下午2時，可見冬季居民區(qū)的PM2.5累積效應最顯著。秋季和春季4個站點PM2.5濃度日最大值均出現(xiàn)在上午7-8時，早高峰過后濃度迅速下降，這可能與當時較好的氣象條件有關，有利于大氣中顆粒物的擴散。夏季PM2.5濃度整體都偏低，其日變化趨勢也不明顯，全天基本維持在相同的濃度水平。4個站點中松江工業(yè)區(qū)A區(qū)PM2.5濃度均值與佘山站點PM2.5濃度均值接近，但是都低于其他兩個站點的PM2.5濃度均值。其原因可能是因為，該站點本身位于中山街道附近，處于松江偏東部的位置，主要以信息產業(yè)、精細化工和生物醫(yī)藥為主，沒有重型污染企業(yè)。該區(qū)域周圍為城鎮(zhèn)居民聚居區(qū)，環(huán)境質量管控比較嚴格，氣體污染物排放少。同時該區(qū)域位于主導風向上(東南風方向)，有利于PM2.5及時擴散。這也基本同三年的PM2.5濃度年變化規(guī)律西高東低的趨勢相吻合。

圖4 2018-2020年不同季節(jié)松江區(qū)街鎮(zhèn)典型空氣小站PM2.5濃度日變化

3 結論及對策建議

從松江區(qū)街鎮(zhèn)空氣小站連續(xù)監(jiān)測三年的數(shù)據(jù)可以看出，細顆粒PM2.5的空間分布整體呈現(xiàn)西南部高、東北部低的特點，每個完整的監(jiān)測年份中，小昆山鎮(zhèn)、石湖蕩鎮(zhèn)、新浜鎮(zhèn)、泖港鎮(zhèn)和葉榭鎮(zhèn)濃度值相對較高。典型站點PM2.5濃度日變化結果顯示，冬季PM2.5濃度均值明顯高于其他三個季節(jié)，呈現(xiàn)明顯的單峰日變化趨勢，且峰值出現(xiàn)的時間晚于其他季節(jié)，同時冬季居民區(qū)(如小昆山鎮(zhèn))的PM2.5累積效應最顯著。本區(qū)細顆粒物整體的污染特征和分布特點，也與上海市PM2.5中元素的主要污染來源相吻合，即來自工業(yè)源、燃料燃燒和地殼源[16]。

松江區(qū)環(huán)境空氣污染特征為冬季霾污染居多、夏季臭氧高發(fā)的區(qū)域性復合型大氣污染。近年來，以細顆粒物和臭氧為代表的復合污染問題有所改善，但仍需引起重視。因此，松江區(qū)計劃加快推動清潔空氣行動計劃，以產業(yè)和交通領域為重點，統(tǒng)籌能源、建設、社會生活各個方面，持續(xù)加大環(huán)境空氣質量改善力度，提高環(huán)境空氣質量優(yōu)良率。

(1)加強工業(yè)源預防和治理

充分利用第二次全國污染源普查的數(shù)據(jù)成果，結合大氣污染源排放清單編制工作，對全區(qū)各類大氣污染源，尤其是重點行業(yè)污染源摸清家底，全面掌握污染源所屬行業(yè)、污染源類別、污染因子、原輔材料使用、生產工藝、廢氣治理工藝、排放量、排放規(guī)律等信息。一方面通過“三線一單”和規(guī)劃環(huán)評嚴格建設項目環(huán)境準入，加快建成區(qū)重污染企業(yè)搬遷改造或關閉退出，對于“散亂污”企業(yè)予以嚴格整治和取締；另一方面通過排污許可證核發(fā)與證后監(jiān)管、新一輪工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物綜合治理、中小鍋爐低氮燃燒改造等措施，持續(xù)開展工業(yè)源大氣污染治理工作，進一步削減揮發(fā)性有機物、氮氧化物等重點大氣污染物的排放。

(2)推進移動源監(jiān)測及防控

松江區(qū)交通結構比重(陸路、水路、鐵路)在短期內還暫時無法有效調整，但綠色能源公共交通、綠色能源機動車的比例還有進一步提升空間。對機動車環(huán)保檢驗機構的監(jiān)管、柴油貨車尾氣的監(jiān)測、加油站油氣回收及在線監(jiān)測等移動源的監(jiān)測和監(jiān)管應當進一步加強。對油品質量監(jiān)管、非法加油站點取締整治，以及不符合要求的柴油貨車限行、非道路移動機械限用也應納入日常監(jiān)管工作，逐步加強長效管理，從而進一步削減移動源的氮氧化物排放總量。

(3)加強揚塵防治和減排

持續(xù)推進建筑、拆房、拆違和大型市政工地安裝揚塵污染在線監(jiān)控系統(tǒng)，并強化執(zhí)法監(jiān)管，提高建筑工地文明施工達標率；利用在線監(jiān)測監(jiān)管，嚴格監(jiān)督落實建筑工地揚塵監(jiān)管責任，加強建筑、市政、拆房和綠化等工地揚塵污染控制，促使責任主體積極采取建筑工地防塵降塵措施；通過在線監(jiān)控，加強城市道路、快速路、高速公路揚塵污染控制力度；大力推進裝配式建筑項目和綠色建筑建設。同時建立職能部門之間聯(lián)動監(jiān)管機制，有效加強揚塵污染防治。