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        汕尾市環(huán)境空氣質(zhì)量變化特征

        2022-09-15 03:04高開民
        綠色科技 2022年16期
        關(guān)鍵詞:汕尾市空氣質(zhì)量污染物

        高開民

        (廣東省汕尾生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站,廣東 汕尾 516600)

        1 引言

        目前,我國主要以6種基本污染物:二氧化硫(SO2)、二氧化氮 (NO2)、可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)、 臭氧(O3)及一氧化碳(CO)作為統(tǒng)計影響大氣環(huán)境質(zhì)量的主要指標[1]。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,工業(yè)化和城市化的持續(xù)進行,城市人口的增長,機動車保有量的上升,環(huán)境空氣污染時有發(fā)生[2]。

        汕尾市位于廣東省東南沿海,在北緯20°27′~23°28′和東經(jīng)114°54′~116°13′之間,北倚蓮花山脈,與河源市、梅州市交界;南臨南海;東連揭陽市;西與惠州市接壤,全市總面積4802.7 km2。汕尾市地處中國大陸東南部沿海,屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),海洋性氣候明顯,光、熱、水資源豐富。其主要氣候特點是:氣候溫暖,雨量豐沛,干濕明顯,光照充足[3]。截至2021年末,汕尾市常住人口268.69萬人,2021年實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值1288.04億元。民用汽車保有量35.69萬輛,占全省當(dāng)年民用汽車總量的1.0%[4]。

        2 研究方法

        2.1 數(shù)據(jù)來源

        汕尾市空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于汕尾市3個城市國控空氣自動監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù),包括日均、月均值和年評價指標。監(jiān)測數(shù)據(jù)按《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB 3095-2012)進行評價,數(shù)據(jù)時段為2014年1月1日至2021年12月31日。3個國控監(jiān)測站點,分別位于市環(huán)保局(115.365°E,22.775°N)、市政府(115.371°E,22.790°N)和新城中學(xué)(115.362°E,22.793°N),均位于汕尾市城區(qū)中心位置。廣東省年評價濃度及排名等數(shù)據(jù)來源于廣東省生態(tài)環(huán)境廳公眾網(wǎng)《廣東省空氣和水環(huán)境質(zhì)量及排名情況》。

        2.2 數(shù)據(jù)分析

        基于汕尾市2014~2021年的大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù),根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)及其修改單進行統(tǒng)計評價污染物濃度及水平[5],并采用時空格局法和秩相關(guān)系數(shù)法等方法揭示2014~2021年空氣污染物濃度的變化趨勢。采用環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)法綜合評價空氣污染物濃度的變化趨勢,并與廣東省總體評價指標比較。

        Spearman秩相關(guān)系數(shù)法為《環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范(試行) 》 (HJ 663-2013)推薦的評價方法。秩是指樣本值的大小在全體樣本從小到大排序后所占的次序,秩相關(guān)系數(shù)以次序代替實際數(shù)據(jù)而求得的一種統(tǒng)計量。利用 Spearman 秩相關(guān)系數(shù)計算大氣污染物年評價濃度變化趨勢,有利于從客觀定量的角度地判斷污染物濃度的變化情況,比人為主觀判斷更加為可靠。其公式為:

        (1)

        式(1)中,γS表示Spearman秩相關(guān)系數(shù),n表示時間周期的數(shù)量,n≥5,Xj表示周期j按時間排序的序號,1≤Xj≤n,Yj表示周期j內(nèi)污染物濃度按數(shù)值升序排序的序號,1≤Yj≤n[6]。

        3 結(jié)果與討論

        3.1 年度變化規(guī)律

        汕尾市2014~2021年空氣污染物年評價濃度變化趨勢如圖1和表1所示。2014~2021年SO2年平均濃度范圍分別為8~10 μg/m3,均達到了一級標準,Spearman秩相關(guān)系數(shù)為-0.690,小于臨界值γ= 0.643(n=8,單側(cè)檢驗顯著水平為0.05),呈顯著下降趨勢;NO2年平均濃度范圍分別為10~14 μg/m3,均達到一級標準,秩相關(guān)系數(shù)為-0.863,呈顯著下降趨勢;PM10年平均濃度范圍為29~54 μg/m3,均達到二級標準,Spearman秩相關(guān)系數(shù)為-0.961,呈顯著下降趨勢;PM2.5年平均濃度范圍18~33 μg/m3,2014年年平均濃度最高,2020年最低,Spearman秩相關(guān)系數(shù)為-0.958,呈顯著下降趨勢;CO年評價濃度范圍分別為0.7~1.0 mg/m3,均達到一級標準,Spearman秩相關(guān)系數(shù)為-0.893,呈顯著下降趨勢;O3年評價濃度范圍87~143 μg/m3,均達到了二級標準,Spearman秩相關(guān)系數(shù)為0.185,2014~2021年期間O3年評價濃度基本無變化。汕尾市2014年環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)為3.32,至2021年下降為2.44,最低為2020年(環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)2.35),根據(jù)圖2環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)明顯呈下降趨勢,采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法分析,秩相關(guān)系數(shù)-0.905,小于臨界值γ= 0.643(n=8,單側(cè)檢驗顯著水平為0.05),呈現(xiàn)顯著下降趨勢,表明了汕尾市環(huán)境空氣質(zhì)量明顯改善。汕尾市2014~2021年AQI達標率92.3%~98.1%之間,達標率最高在2016年,最低在2014年。總體上,汕尾市在2014年以來環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良,并呈現(xiàn)持續(xù)改善的趨勢,環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)在廣東省城市排名中連續(xù)7年位居第一[7]。

        圖1 汕尾市2014~2021年空氣污染物年評價濃度變化趨勢

        3.2 逐月變化規(guī)律

        汕尾市2014~2021年空氣污染物月份變化趨勢見圖3。SO2在夏季(6~8月份)濃度最低,多年平均濃度為8 μg/m3,其中6月份濃度最低(7μg/m3);在秋季(9~11月份)濃度較高,多年平均濃度為10 μg/m3,其中10月份濃度最高(10 μg/m3);2021年與2014年相比,秋冬季節(jié)SO2濃度明顯降低,夏季持平。NO2在夏季(6~8月)濃度較低,多年平均濃度為8 μg/m3;冬季(12月、1月、2月份)濃度較高,多年平均濃度為16 μg/m3,3月份濃度也較高(16 μg/m3),其中1月份濃度最高(18 μg/m3);2021年與2014年相比,7月份持平,其他月份NO2濃度明顯降低。PM10在夏季(6~8月份)濃度較低,多年平均濃度為25 μg/m3,其中6月份濃度最低(23 μg/m3),在

        圖2 汕尾市2014~2021年環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評價指標

        冬季(12月、1月、2月份)濃度較高,多年平均濃度為48 μg/m3,其中1月份濃度最高(53 μg/m3),2021年與2014年相比,各個月份PM10濃度均降低,秋冬季節(jié)改善尤為明顯。PM2.5在夏季(6~8月份)濃度較低,多年平均濃度為14 μg/m3,其中6、7月份濃度最低(13 μg/m3),冬季(12月、1月、2月份)濃度較高,多年平均濃度為33 μg/m3,其中1月份濃度最高(37 μg/m3),2021年與2014年相比,各個月份PM2.5濃度均降低,秋冬季節(jié)改善尤為明顯。CO在夏季(6~8月份)濃度較低,多年平均濃度為0.6 mg/m3;冬季(12月、1月、2月份)濃度較高,多年平均濃度為0.8mg/m3;2021年與2014年相比,各個月份CO濃度均明顯降低。O3月均濃度變化規(guī)律總體上呈現(xiàn)雙峰的特點,冷暖季節(jié)交替時較高(4月與10月份),多年平均濃度分別為102 mg/m3和116 μg/m3;夏季6~8月份較低,多年平均濃度分別為77 μg/m3,最低為6月份(72 μg/m3),變化規(guī)律與廣東省其他城市相似[8~10]。

        表1 Spearman秩相關(guān)系數(shù)法判定2014~2021年濃度變化趨勢

        總體上,6項基本污染物在月份變化上大致呈現(xiàn)“微笑曲線”,與我國空氣質(zhì)量月均空氣質(zhì)量曲線呈現(xiàn)出先降后升的“U”型趨勢基本一致[11~13],在夏季6~8月份濃度較低,其中SO2、CO、PM10和PM2.5秋冬季節(jié)(10月至次年1月)濃度較高,NO2在12月、1月和3月份濃度較高,O3在冷暖季節(jié)交替的4月和10月份濃度較高。

        圖3 汕尾市空氣污染物月均變化趨勢

        3.3 超標分析

        汕尾市2014~2021年合計有效監(jiān)測天數(shù)2908 d,累計超標天數(shù)121 d,超標比率為4.2%。2014~2015年主要超標污染物為O3和PM2.5,2015年之后,主要超標污染物為O3。統(tǒng)計結(jié)果與廣東省環(huán)境空氣質(zhì)量公報一致,O3成為了廣東省首要污染物[14~16],在汕尾市O3作為首要污染物的比例達到了100%(表2)。

        表2 汕尾市2014~2021年環(huán)境空氣超標天數(shù)統(tǒng)計 d

        4 結(jié)論

        以汕尾市環(huán)境空氣質(zhì)量站點2014~2021年的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),分析汕尾市環(huán)境空氣質(zhì)量變化特征。主要結(jié)論如下:

        (1)汕尾市2014~2021年SO2、NO2、PM10、PM2.5和CO等污染物濃度呈現(xiàn)了顯著下降趨勢,O3年評價濃度呈現(xiàn)波動變化,無明顯改善趨勢,總體上,汕尾市在2014年以來環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良,并呈現(xiàn)持續(xù)改善的趨勢,環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)在廣東省城市排名中連續(xù)7年位居第一。

        (2)汕尾市環(huán)境空氣污染物呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化規(guī)律,均在夏季6~8月份濃度較低,其中SO2、CO、PM10和PM2.5秋冬季節(jié)(10月份至次年1月份)濃度較高,NO2在12月份、1月份和3月份濃度較高,O3在冷暖季節(jié)交替的4月份和10月份濃度較高。

        (3)汕尾市空氣污染自2015年之后,主要污染物以O(shè)3為主,近年來O3作為首要污染物的比例達到了100%。

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