嚴業(yè)華

(三明市永安環(huán)境監(jiān)測站，福建 三明 366000)

1 一氧化碳的性質(zhì)、來源

標準狀況下，一氧化碳純品為無色、無臭、無刺激性的氣體。相對分子質(zhì)量為28.01，密度1.250g/L，冰點為-207℃，沸點-190℃。一氧化碳進入人體之后會和血液中的血紅蛋白結(jié)合，產(chǎn)生碳氧血紅蛋白，進而使血紅蛋白不能與氧氣結(jié)合，從而引起機體組織出現(xiàn)缺氧，導致人體窒息死亡。一氧化碳產(chǎn)生后主要進入空氣的氣相中，在空氣中很穩(wěn)定，轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸嫉倪^程非常緩慢，可以隨氣流遠距離遷移擴散，空氣中一氧化碳的擴散和遷移受風速控制，一氧化碳在水中的溶解度很低，通過濕沉降從空氣中清除的作用不大。

永安市的一氧化碳來源包括：一是北部尼葛開發(fā)區(qū)鍋爐、焚燒爐及西北和東北的水泥廠、化工、火電企業(yè)；二是城郊附近機制炭廠、機磚廠和竹膠板廠；三是南邊的鋼鐵廠。

2 監(jiān)測站點分布情況

永安市現(xiàn)有四中(北部)、監(jiān)測站(中部)、教育局(南部)3個省控環(huán)境空氣自動監(jiān)測評價點(見圖1)，其中教育局監(jiān)測站點從2017年4月開始正式運行，為保證分析的可比性，監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一采用實況數(shù)據(jù)，小時值為均值，月和年均值為第95百分位數(shù)。

圖1 永安市環(huán)境空氣自動監(jiān)測點位分布

3 監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 全市年均值變化情況

從圖2可以看出，在2016年基礎上，2017年有所上升，2018年下降，2019年與上年持平，2020年下降幅度較大。與全省比較，永安市年均值各年均高于全省年均值， 2016—2019年高出全省0.8～1.0 mg/m3，連續(xù)4年在全省58個縣(市)中最高，2020年高出全省0.4 mg/m3，高出全省的幅度明顯縮小。

圖2 2016—2020年CO濃度均值變化圖

3.2 全市月變化情況

從圖3可以看出，總體上1月、3月、10月、11月、12月CO濃度較高，4～9月較低，最高月份為12月，最低月份為7月。從圖4～圖8可以看出，永安CO濃度變化趨勢與全省均值的變化趨勢基本一致，最低值均出現(xiàn)在7月，永安最高值出現(xiàn)在1月或12月，全省CO濃度最高值出現(xiàn)在1月。

圖3 2016—2020年CO各月濃度五年均值

圖4 2016年CO濃度月變化

圖5 2017年CO濃度月變化

圖6 2018年CO濃度月變化

圖7 2019年CO濃度月變化

圖8 2020年CO濃度月變化

3.3 監(jiān)測子站月變化情況

從圖9可以看出，各監(jiān)測子站總體上1月、3月、10月、11月、12月CO濃度較高，4～9月較低，CO濃度最高月份為12月，最低月份為7月；2016年四中站CO濃度>監(jiān)測站，2017年教育局站>四中站>監(jiān)測站，2018年四中站>教育局站>監(jiān)測站，2019年教育局站>四中站>監(jiān)測站，2020年四中站>教育局站>監(jiān)測站。五年均值四中站>教育局站>監(jiān)測站,其中四中站1～3月、5～8月、11月、12月高，教育局站4月、9月、10月高。

圖9 2016—2020年各年監(jiān)測子站CO濃度

3.4 監(jiān)測子站小時值日變化情況

2016—2020年各監(jiān)測子站小時值大于2.0mg/m3的統(tǒng)計情況見表1。

監(jiān)測站CO濃度大于2.0mg/m3的小時值個數(shù)2016—2018年變化不大，2019年后明顯減少，2016—2020年有34%～68%出現(xiàn)在0～8時；大于4.0 mg/m3的小時值個數(shù)2016—2018年分別為15個、18個、13個，2019年后沒有出現(xiàn)；2016—2020年小時最大值分別為5.6、5.7、5.4、3.7、3.8 mg/m3，總體呈下降趨勢。

四中站大于2.0 mg/m3的小時值個數(shù)前三年小幅增加，2019年開始減少，2020年明顯減少，2016—2020年有52%～61%出現(xiàn)在0～8時。CO濃度大于4.0 mg/m3的小時值個數(shù)2016—2020年分別為12個、49個、18個，5個、1個；2016—2020年小時最大值分別為6.0、5.4、5.8、4.6、4.2mg/m3，總體呈下降趨勢。

教育局站大于2.0mg/m3的小時值個數(shù)2017年和2018年差別不大，2019年增加較多，2020年明顯減少；2017—2020年有63%～71%出現(xiàn)在0～8時；其中CO濃度大于4.0mg/m3小時值個數(shù)2017—2020年分別為30個、22個、11個、2個；2017—2020年小時最大值分別為6.7、6.3、4.8、6.5mg/m3，前三年逐漸減小，2020年有所增大。

表1 2016—2020年各監(jiān)測子站CO濃度小時值大于2.0mg/m3情況

3.5 監(jiān)測子站小時值風速影響情況

在CO濃度大于2.0 mg/m3的小時值中，監(jiān)測站2017—2020年風速大于1.0m/s的個數(shù)占比分別為12%、8%、8%、8%，未出現(xiàn)風速大于2.0m/s。四中站2017—2020年風速大于1.0m/s的個數(shù)占比分別為35%、25%、34%、20%，風速大于2.0m/s的個數(shù)占比分別為3.8%、2.7%、4.3%、1.0%。教育局站2017—2020年風速大于1.0 m/s 的個數(shù)占比分別為11%、8%、18%、8%，風速大于2.0 m/s的個數(shù)占比分別為0.5%、0.9%、1.7%、0%。

4 影響因素及污染擴散分析

根據(jù)多年的觀察分析，污染物進入永安市區(qū)有三個通道，一是東北方向，沿沙溪從貢川進入，外部來源于沙縣、三明市區(qū)；二是西北方向，從大湖、曹遠進入，外部來源于清流、寧化；三是南邊方向，從西洋鎮(zhèn)進入。

4.1 地形氣象因素影響

永安市區(qū)位于沙溪和巴溪匯水區(qū)域的山谷地帶，周圍山脈的海拔高度在201～448m，為低山環(huán)繞的山間盆地地形，秋冬季主導風向為東北風，夏季為南風，靜風頻率約43%，在秋冬季節(jié)逆溫現(xiàn)象較為嚴重，大氣穩(wěn)定度較好，不利于污染物遷移、擴散。

當秋冬季主導風向為東北風，經(jīng)永安市主要河流沙溪呈東北走向經(jīng)市區(qū)后折向西北，加上市區(qū)的高樓以東西向為主，使從東北方向自然來風受阻，迅速減弱，向南進入市區(qū)，當東北向有污染物傳輸過來就會停留在市區(qū)無法擴散。

當秋冬季風向西北風時，西北部曹遠、大湖轄區(qū)水泥行業(yè)、生物質(zhì)鍋爐、機制炭廠和尼葛開發(fā)區(qū)鍋爐、焚燒爐等排放的污染物向城區(qū)傳輸累積，影響四中站點；麻嶺工業(yè)區(qū)竹膠板廠、機制炭廠產(chǎn)生的一氧化碳沿永漿村向城區(qū)由東北部向南傳輸，影響監(jiān)測站和教育局站。

夏季主導風向為南風時，南面竹膠板廠、閩鑫鋼鐵廠污染物向城區(qū)傳輸影響教育局站點；永安市區(qū)地勢低，風速偏小，污染物累積在城區(qū)難以擴散，形成包圍圈后，向城區(qū)累積聚集污染。

4.2 城市生活源影響

由于歷史遺留原因，城中村及城郊周邊有較多菜場和空地，露天焚燒雜草、落葉、稻草積肥等現(xiàn)象時有發(fā)生；還有小餐飲店、露天小吃店、燒烤店等燃燒煤球，也會產(chǎn)生一氧化碳。

4.3 周邊工業(yè)污染影響

一是永安市區(qū)西北和東北水泥、化工、火電企業(yè)眾多，曹遠重工業(yè)、尼葛工業(yè)園區(qū)、華電公司永安分公司等重點污染源位于市區(qū)北郊。二是城郊附近機制炭、機磚企業(yè)較多，在燒制過程中因為工藝等要求，燃燒都不完全，產(chǎn)生的CO等污染物濃度很高，機制炭窯爐排放的CO濃度在10000 mg/m3左右，機磚窯爐排放的CO濃度在4000 mg/m3左右，而現(xiàn)有排放標準對CO無規(guī)定，配套環(huán)保設施沒有考慮對CO治理。三是位于永安市南部的鋼鐵企業(yè)，燒結(jié)機出口CO濃度在6000～12000 mg/m3。

由于城市熱島效應，使得風從郊區(qū)吹向城市，城市四周工業(yè)企業(yè)排出的CO隨著城市風集中到城市中心，城市污染物隨熱空氣輻合上升，形成城市覆蓋層，污染物不易擴散，造成城市中各監(jiān)測點的CO濃度較高，因此夜間CO濃度會比白天高，在秋冬季尤為明顯。

秋冬季CO濃度高于春夏季。3～4月春雨季，5～6月梅雨季，7～9月受強對流天氣和臺風影響，大氣穩(wěn)定度差，污染物易于擴散，因此4～9月CO濃度低些。多霧天氣主要集中在10月至次年1月，永安城區(qū)多年平均霧日為55天；冬季白天天氣晴朗少云或無云，垂直擴散好；夜里氣溫下降迅速，近地面輻射降溫非常劇烈，極易出現(xiàn)逆溫，不利于空氣中污染物的擴散，因此1月、3月、10～12月( 2月份由于在春節(jié)期間，工廠停產(chǎn))CO濃度高些。

CO濃度高的時段多為靜風或風速較小時段；監(jiān)測站和教育局點風速大于1.0m/s的個數(shù)占8%～12%，風速大于2.0m/s的個數(shù)占2%以下，而四中站點由于離沙溪較近，受河谷風影響風速會大些，占比也高一些。

5 采取的改進措施

2018年開始，永安市加大環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)管力度，制定了《永安市打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)實施方案》《2019年永安市環(huán)境空氣質(zhì)量重點整治工作項目表》《永安尼葛高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)溯源監(jiān)測系統(tǒng)技術方案》《永安市輕微污染天氣應對辦法》《永安市鄉(xiāng)鎮(zhèn)空氣自動站及網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)》等方案，采取了源頭減量、過程控制、末端治理等措施，加強城市重點區(qū)域范圍內(nèi)管控和巡查工作；2019年開始，治理效果有所顯現(xiàn)，2020年治理成效更加明顯。

2018—2020年，對永安市大氣環(huán)境進行了立體走航觀測、水平掃描觀測和定點垂直觀測三種形式的走航，了解污染物的時空分布情況。

2018年，開展粉煤灰、物料堆場、煤矸石焚燒等綜合整治工作。

2019年，進一步推進燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升改造工程，嚴把審批關，開展城區(qū)燃煤鍋爐全面淘汰的工作。制定了制炭企業(yè)污染整治方案，明確了整治目標，提出具體整治要求和保障措施。

6 建議

①在城市規(guī)劃時，工業(yè)企業(yè)布局在常年主導風向的下風向，而居住區(qū)則布局在主導風向的上風側(cè)，不得在城市上風向、污染傳輸通道上建立工業(yè)園區(qū)。

②考慮到風的日變化，白天風從山谷吹向山頂，晚上從山頂吹向山谷，在山區(qū)谷地建立工廠時，應盡可能選擇與季風風向一致，有利于擴散，但應避開城市上風向。

③打通城市通風廊道，與主導風向基本平行，最好能貫穿整個城市，即沿著天然通道巴溪河道取直構建。

④開展《永安市城市大氣環(huán)境評估專題研究》，利用已有的環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)、永安市鄉(xiāng)鎮(zhèn)空氣自動站及網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)，加強環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)管，當出現(xiàn)不利氣象條件時，及時啟動《永安市輕微污染天氣應對辦法》，確保全市環(huán)境空氣質(zhì)量進一步提升。