王悅靜 劉衍慶 曲紅擁

（山東省煙臺生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 煙臺 264000）

0 引言

“十三五”期間煙臺市經(jīng)濟(jì)由快速發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量發(fā)展，社會發(fā)展過程中能源種類、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整勢必對環(huán)境空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響。本研究通過選取煙臺市環(huán)境監(jiān)控中心28 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位6 類污染物日均值，對“十三五”期間煙臺市環(huán)境空氣質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)狀分析，并結(jié)合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、污染防治政策等與變化趨勢的規(guī)律，進(jìn)行相關(guān)性分析，從而找出煙臺市環(huán)境空氣污染物變化特征，探索煙臺市環(huán)境空氣質(zhì)量不斷改善的原因。

1 區(qū)域概況

煙臺市位于山東半島中部，位于東經(jīng)119°34′—121°57′，北緯36°16′—38°23′；東連威海，西接濰坊，西南與青島毗鄰，北瀕渤海、黃海，與遼東半島對峙；總面積為13 864.5 km2；海岸線曲長702.5 km，海島曲長206.62 km；屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，雨水適中、空氣濕潤、氣候溫和。

2 數(shù)據(jù)來源與評價(jià)方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究共收集煙臺市28個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位，2016年1月1 日至2020 年12 月31 日期間以二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、細(xì)顆粒物（PM2.5）、可吸入顆粒物（PM10）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）等污染物日均質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源（數(shù)據(jù)來源于煙臺市環(huán)境監(jiān)控中心），對煙臺市6 種污染物年均值、煙臺市區(qū)6種污染物月均值進(jìn)行分析。

2.2 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本次采用《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）［1］二級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行空氣質(zhì)量評價(jià)，各污染物標(biāo)準(zhǔn)限值如表1所示。

表1 環(huán)境空氣污染物質(zhì)量濃度限值

2.3 評價(jià)方法

2.3.1 環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)法。環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)是用來描述城市環(huán)境空氣質(zhì)量綜合狀況的無量綱指標(biāo)。指數(shù)數(shù)值越大，則表示該區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量越差、環(huán)境空氣污染程度越高。環(huán)境空氣質(zhì)量單項(xiàng)目指數(shù)越大，則表明該污染物對環(huán)境空氣污染程度影響越大、對環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)貢獻(xiàn)越高。計(jì)算方式如式（1）、式（2）和式（3）。

式（1）中：Ii為污染物i的單項(xiàng)指數(shù)；Ci為污染物i的年均質(zhì)量濃度，μg/m3、mg/m3；Si為污染物i的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，μg/m3、mg/m3。

式（2）中：Imax為環(huán)境空氣質(zhì)量最大指數(shù)；Isum為環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)。

式（3）中：Fi為污染物i的負(fù)荷系數(shù)。

2.3.2 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)法。環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）是定量描述環(huán)境空氣質(zhì)量狀況的無量綱指數(shù)，AQI 分級依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）［1］中的二級標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）［2］的要求計(jì)算出單項(xiàng)污染物環(huán)境空氣質(zhì)量分指數(shù)（IAQI）后，取其最高值對區(qū)域進(jìn)行日均污染水平評價(jià)。

2.3.3 趨勢檢驗(yàn)法。本研究采用spearman 秩相關(guān)系數(shù)法對煙臺市環(huán)境空氣中各污染物年際變化進(jìn)行趨勢分析，計(jì)算方式如式（4）、式（5）。

式中：di為變量Xi和變量Yi的差值；Xi為周期1到周期N按質(zhì)量濃度值從小到大排列的序號；Yi為按時(shí)間順序排列的序號。

將計(jì)算得出的秩相關(guān)系數(shù)（rs）絕對值與秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表中的臨界值（Wp）進(jìn)行比較（當(dāng)n=5 時(shí)，Wp=0.900）。

當(dāng)秩相關(guān)系數(shù)（rs）絕對值＞臨界值（Wp），表明變化趨勢有統(tǒng)計(jì)意義（單側(cè)檢驗(yàn)的顯著性水平為0.05）。秩相關(guān)系數(shù)（rs）為負(fù)，表明評價(jià)時(shí)段內(nèi)指標(biāo)變化呈下降或好轉(zhuǎn)趨勢；秩相關(guān)系數(shù)（rs）為正，表明評價(jià)時(shí)段內(nèi)指標(biāo)變化呈上升或加重趨勢。

當(dāng)秩相關(guān)系數(shù)（rs）絕對值≤臨界值（Wp），則表明變化趨勢沒有顯著意義，說明在評價(jià)時(shí)段內(nèi)空氣質(zhì)量變化穩(wěn)定或平穩(wěn)。

3 “十三五”期間煙臺市環(huán)境空氣質(zhì)量概況

3.1 污染物質(zhì)量濃度年度變化規(guī)律

“十三五”期間煙臺市大氣污染物中，SO2質(zhì)量濃度范圍為8~21 μg/m3，五年平均質(zhì)量濃度為12 μg/m3，優(yōu)于二級標(biāo)準(zhǔn)限值。NO2質(zhì)量濃度范圍為25~33μg/m3，五年平均質(zhì)量濃度為28μg/m3，優(yōu)于二級標(biāo)準(zhǔn)限值。PM10質(zhì)量濃度范圍為58~76μg/m3，五年平均質(zhì)量濃度為67μg/m3，2016年、2019年年均質(zhì)量濃度高于二級標(biāo)準(zhǔn)限值，2017年、2018年、2020年年均質(zhì)量濃度低于二級標(biāo)準(zhǔn)限值。PM2.5質(zhì)量濃度范圍為27~39 μg/m3，五年平均質(zhì)量濃度為33μg/m3，2016 年、2017 年、2019 年年均質(zhì)量濃度高于二級標(biāo)準(zhǔn)限值，2018 年、2020 年年均質(zhì)量濃度均低于二級標(biāo)準(zhǔn)限值。O3質(zhì)量濃度范圍為142~164 μg/m3，五年平均日最大8 小時(shí)滑動平均質(zhì)量濃度的第90 百分位數(shù)質(zhì)量濃度為152μg/m3，2017年日最大8小時(shí)滑動平均質(zhì)量濃度的第90 百分位數(shù)質(zhì)量濃度高于二級標(biāo)準(zhǔn)限值，2016 年、2018—2020 年四年日最大8 小時(shí)滑動平均質(zhì)量濃度的第90 百分位數(shù)質(zhì)量濃度低于二級標(biāo)準(zhǔn)限值。CO 質(zhì)量濃度范圍為1.1~1.5 mg/m3，五年平均24小時(shí)平均第95百分位數(shù)質(zhì)量濃度為1.3 mg/m3，優(yōu)于二級標(biāo)準(zhǔn)限值?！笆濉逼陂g煙臺市大氣污染物質(zhì)量濃度統(tǒng)計(jì)情況如表2所示。

表2 污染物質(zhì)量濃度統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)spearman 秩相關(guān)系數(shù)法檢驗(yàn)結(jié)果（Wp=0.900），“十三五”期間煙臺市主要大氣污染物中，SO2秩相關(guān)系數(shù)為-1.000，年均質(zhì)量濃度呈顯著下降趨勢，2020 年較2016 年減少13 μg/m3；NO2秩相關(guān)系數(shù)為-1.050，年均濃度呈顯著下降趨勢，2020年較2016 年減少8μg/m3；PM10、PM2.5秩相關(guān)系數(shù)分別為-0.700、-0.550，年均質(zhì)量濃度呈不顯著下降趨勢，年均質(zhì)量濃度在2016—2018 年緩慢下降，2019年出現(xiàn)反彈（其中PM2.5年均質(zhì)量濃度反彈較為明顯），至2020 年又繼續(xù)下降，2020 年較2016 年分別減少18 μg/m3、9 μg/m3；CO 秩相關(guān)系數(shù)為-0.550，CO-24 h 平均第95 百分位數(shù)質(zhì)量濃度呈不顯著下降趨勢，2020 年較2016 年減少0.2 mg/m3；O3秩相關(guān)系數(shù)為-0.300，O3-8 h 第90 百分位數(shù)質(zhì)量濃度呈現(xiàn)不顯著上升趨勢，2020年較2016年增加10μg/m3。

3.2 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)評價(jià)

“十三五”期間煙臺市空氣質(zhì)量優(yōu)良率呈現(xiàn)先降低后升高再降低的變化趨勢，優(yōu)良天數(shù)比例為80.3%~89.6%，環(huán)境空氣質(zhì)量總體較好。不達(dá)標(biāo)天數(shù)在2019 年達(dá)到峰值（輕度污染及以上天數(shù)高達(dá)72 d），2019 年煙臺市臺風(fēng)數(shù)量減少、降雨量下降，受不利氣象條件及區(qū)域性污染源傳輸影響，導(dǎo)致污染天數(shù)增加。煙臺市環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3、圖1所示。

表3 空氣質(zhì)量日報(bào)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

圖1 2016—2020年環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

3.3 環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)評價(jià)

“十三五”期間煙臺市環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)為3.66~4.59。NO2、PM10、PM2.5污染負(fù)荷系數(shù)波動下降，分別降至17.0%、22.6%、23.4%；O3污染負(fù)荷逐年上升，從19.3%（2016 年）升至25.9%（2020 年）；SO2、CO 污染負(fù)荷范圍分別為3.6%~7.6%、7.1%~8.6%，單項(xiàng)負(fù)荷系數(shù)均未超過10%，對環(huán)境空氣質(zhì)量影響相對較小。PM10、PM2.5、O3均作為首要污染物出現(xiàn)，煙臺市環(huán)境空氣污染逐步由煤煙型污染向復(fù)合型污染轉(zhuǎn)變。“十三五”期間煙臺市環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)如表4所示。

表4 環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)

3.4 污染物季節(jié)性特征分析

污染物季節(jié)性特征分析采用2019—2020 年煙臺市區(qū)范圍內(nèi)月均值作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，“十三五”期間各大氣污染物質(zhì)量濃度月變化情況如圖2所示。

圖2 2019—2020年煙臺市區(qū)主要污染物質(zhì)量濃度月變化趨勢圖

2019—2020 年煙臺市區(qū)SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO月均質(zhì)量濃度變化趨勢基本一致，整體呈現(xiàn)“U”型，即先下降后上升，其中1—8 月逐漸降低，8—12月逐漸升高。O3質(zhì)量濃度呈“∧”型，先上升后下降。SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3月均質(zhì)量濃度范圍分別為6~13 μg/m3、17~37μg/m3、34~87μg/m3、16~54μg/m3、58~135μg/m3，CO月均質(zhì)量濃度范圍為0.4~0.9 mg/m3。

煙臺市區(qū)環(huán)境空氣污染物季節(jié)變化較為顯著，其中O3夏季質(zhì)量濃度明顯高于冬季質(zhì)量濃度；而SO2、PM10、PM2.5、NO2、CO 則呈現(xiàn)相反的趨勢，即夏季質(zhì)量濃度明顯低于冬季質(zhì)量濃度。

冬季溫度較低，大氣對流運(yùn)動相對較弱，大氣層較穩(wěn)定，易出現(xiàn)輻射逆溫現(xiàn)象，不利于污染物擴(kuò)散遷移［3］。目前，煙臺市仍以煤炭為主要能源，冬季供暖造成SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO排放量增加，進(jìn)一步加劇環(huán)境空氣污染程度［4］。夏季溫度較高，混合層高度增加，垂直對流良好，有利于污染物擴(kuò)散；相對濕度升高，降水量增加，可對空氣中污染物起到清除作用，從而減緩SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO 污染程度。NO2、PM10在2 月出現(xiàn)較大幅度減少，其主要是由于春節(jié)期間工礦企業(yè)等放假排放的污染物減少。

機(jī)動車尾氣、燃料燃燒、石油化工行業(yè)等排放的NOx、VOCs 在強(qiáng)輻射、高溫等一定氣象條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成O3［5］，生成O3的主要決定因素是前體物質(zhì)量濃度和光照強(qiáng)度［6-7］。煙臺市區(qū)O3月均質(zhì)量濃度呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢，夏季質(zhì)量濃度明顯高于冬季，O3全年總體變化趨勢與光照強(qiáng)度變化趨勢基本吻合。

4 環(huán)境空氣質(zhì)量影響因素分析

4.1 污染防治政策與污染控制措施

為積極相應(yīng)國家《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》（國發(fā)〔2016〕65 號）的相關(guān)要求，煙臺市制定了《煙臺市“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》《煙臺市煤炭清潔利用管理辦法》《煙臺市打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計(jì)劃實(shí)施細(xì)則》《煙臺市“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》《關(guān)于調(diào)整煙臺市高污染燃料禁燃區(qū)的通知》《關(guān)于劃定市區(qū)高排放非道路移動機(jī)械禁用區(qū)域的通告》《煙臺市推進(jìn)國三及以下排放標(biāo)準(zhǔn)營運(yùn)柴油貨車淘汰工作實(shí)施方案》等一系列大氣污染防治政策性文件，實(shí)施了燃煤鍋爐淘汰計(jì)劃、燃煤機(jī)組（鍋爐）超低排放改造計(jì)劃、燃?xì)忮仩t低氮改造計(jì)劃、揮發(fā)性有機(jī)物治理計(jì)劃、工業(yè)爐窯提標(biāo)改造計(jì)劃、工業(yè)無組織排放揚(yáng)塵污染防控、強(qiáng)化機(jī)動車環(huán)保監(jiān)管、實(shí)行重點(diǎn)行業(yè)企業(yè)錯(cuò)峰生產(chǎn)等一系列污染控制性措施。上述政策、措施的落實(shí)，有效減少了大氣污染物的產(chǎn)生量及排放量，促使“十三五”期間煙臺市環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)好轉(zhuǎn)。

4.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素

“十三五”期間煙臺市第一產(chǎn)業(yè)占比基本持平，總體在7.1%~7.3%，始終維持在10%以下；第二產(chǎn)業(yè)占比逐年降低，從44.8%降至40.8%；第三產(chǎn)業(yè)占比逐年上升，從47.9%增至51.9%［8］，如圖3所示。

圖3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)占比變化趨勢

“十三五”期間煙臺市重工業(yè)產(chǎn)值占比超過60%［8］，工業(yè)重化程度仍然較高，且有逐年提升趨勢，輕重工業(yè)產(chǎn)值變化趨勢如圖4 所示。持續(xù)重化工業(yè)的過程雖然帶動了煙臺市經(jīng)濟(jì)快速增長，但也在一定程度上加大了SO2、顆粒物等污染因子的污染程度及其治理難度。

圖4 輕重工業(yè)產(chǎn)值變化趨勢

為此，煙臺市進(jìn)一步調(diào)整第二產(chǎn)業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，逐漸降低重工業(yè)比重，重點(diǎn)扶持低能耗、低污染的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，持續(xù)提升服務(wù)業(yè)比重?！笆濉逼陂g煙臺市共關(guān)?；て髽I(yè)111 家，清理取締“散、亂、污”企業(yè)6 086 家，積極推進(jìn)退城入園和重污染企業(yè)搬遷。大力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，對高污染、高能耗、低效益的行業(yè)和企業(yè)進(jìn)行全面清理，加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，使煙臺市工業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)功能集成、用地集約、產(chǎn)業(yè)集聚的發(fā)展模式，不斷推動環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善。

4.3 能源結(jié)構(gòu)因素

主要能源消耗量占總能耗比重變化趨勢見圖5?！笆濉逼陂g煙臺市能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭仍占據(jù)較大比例，總體占比在96.71%~97.52%；焦炭所占比例逐年下降，從2016 年的1.37%降低到2019 年的0.57%；清潔燃?xì)庵饕ㄌ烊粴饧耙夯蜌猓急壤@著上升，從2016 年的1.40%增加到2020 年的2.12%；燃料油所占比例基本持平，始終維持在0.01%左右［8］。

圖5 主要能源消耗量占總能耗比重變化趨勢

“十三五”期間煙臺市能源結(jié)構(gòu)中煤炭比例居高不下，但環(huán)境空氣質(zhì)量卻持續(xù)改善，主要得益于煙臺市構(gòu)建了清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，積極推進(jìn)煤炭清潔利用，大力發(fā)展風(fēng)力、沼氣、余熱等新能源發(fā)電，為調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級以及實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明要求下的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

5 結(jié)語

“十三五”期間煙臺市能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主，重工業(yè)比重居高不下，機(jī)動車保有量持續(xù)增加，污染逐步由煤煙型污染向復(fù)合型污染轉(zhuǎn)變。為此煙臺市通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)、改變經(jīng)濟(jì)增長方式，制定并落實(shí)切實(shí)有效的環(huán)保政策及污染控制措施，有效降低單位產(chǎn)值能源消耗量、污染物排放量，對減輕結(jié)構(gòu)型污染起到積極作用，從而推動“十三五”期間煙臺市環(huán)境空氣質(zhì)量不斷改善。