潮州市工业区冬季大气中二氧化硫和二氧化氮的分布特征研究

李张伟，钟淑君

(韩山师范学院化学系，广东潮州 521041)

潮州市工业区冬季大气中二氧化硫和二氧化氮的分布特征研究

李张伟，钟淑君

(韩山师范学院化学系，广东潮州 521041)

通过现场采样分析，对潮州市四个主要工业区冬季大气中的二氧化硫和二氧化氮的含量及时间分布进行了研究．结果表明，潮州市四个工业区冬季大气中二氧化硫的浓度范围在0.08-0.46 mg/m3之间，平均为0.28 mg/m3；二氧化氮浓度范围在0.02-0.16 mg/m3之间，平均为0.08 mg/m3．工业区二氧化硫和二氧化氮最高浓度范围主要集中在每天12∶00-15∶00．以《环境空气质量标准》（GB3095—1996）作为评价标准，计算出各工业区大气的单因子和综合污染指数．结果显示，各工业区大气均已受到不同程度的污染．工业区大气二氧化硫和二氧化氮的主要来源是企业燃料废气的排放和汽车尾气的污染．

大气；二氧化硫；二氧化氮；单因子污染指数；综合污染指数

大气污染是生态环境重要的污染形式，主要的污染物有二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳和悬浮颗粒物等.这些污染物主要来自企业燃烧煤、天然气时所排放的废气和车辆尾气．大气污染可以使空气的质量下降，人们吸入大气中有害的成份，可以导致咽喉炎、气管炎和肺炎等疾病，严重危害人体的健康.冬季是大气污染较为严重的季节，由于温度较其他季节低，大气流动缓慢，工业和居民燃烧煤、天然气等燃料增多，造成了大气中二氧化硫、二氧化氮等有害气体含量升高，因此，冬季大气污染的情况更为严重[1]．

广东省潮州市是粤东地区著名的轻工业生产基地，产业涉及陶瓷生产和加工、包装印刷、制衣、制鞋等行业．这些企业主要集中在城市几个大型的工业区内，这也成为城市工业大气污染的主要来源．本文选择潮州市四个主要的工业区作为研究对象，对冬季大气中二氧化硫和二氧化氮气体时间和空间分布特征进行研究，为有针对性地进行城市工业污染防治和工业产业布局提供科学依据.

1 实验方法

1.1 取样点

选取潮州市四个主要的工业区进行研究，分别是枫溪工业区、莲云工业区、北方工业区和桥东工业区．每个工业区选取5个取样点采集大气进行分析；采集时间为2008年12月-2009年2月，每个取样点每个月选取5天采样，每天采集4次气体，采集时段参考焦东旭等[2]的方法并结合潮州市工业区的实际情况，确定9∶00，12∶00，15∶00，18∶00这四个时间段.

图1 四个工业区位置及采样点

1.2 仪器及实验方法

大气二氧化硫的测定采用HL-217型便携式二氧化硫测定仪（北京新华劳科贸有限公司），二氧化氮的测定采用GDYK-501S型空气现场二氧化氮测定仪（长春小天鹅仪器有限公司）．测定方法均按仪器说明书进行.

1.3 评价方法

以《环境空气质量标准》（GB3095—1996）中的二类标准（表1）[3]作为评价标准，采用单因子污染指数和综合污染指数法对工业区大气的二氧化硫和二氧化氮污染状况进行评价，其计算公式分别为：

式中，Pi为二氧化硫或二氧化氮单因子指数，Ci为二氧化硫或二氧化氮的实测浓度（mg/m3），Si为二氧化硫或二氧化氮的二类评价标准（mg/m3）；当Pi≤1时表示大气未受污染；当Pi＞1时表示大气受到污染，且Pi越大污染越严重.

式中，P综为某工业区的综合污染指数，(Ci/Si)max为大气污染物中污染指数最大值，(Ci/Si)av为大气污染物中污染指数平均值．参考高彦梅等[4]的分级标准进行大气污染分级（表2）

表1 环境空气质量标准（GB3095-1996）

表2 大气综合污染分级标准

2 实验结果

2.1 工业区大气二氧化硫和二氧化碳浓度分布特征

二氧化硫是一种无色、有强烈刺激性气体，是大气主要污染物之一，它主要是由含硫化合物燃烧形成．煤和石油通常都含有硫化合物，燃烧时会生成大量二氧化硫，许多工业过程中都会产生大量二氧化硫气体．二氧化硫气体不经过处理直接排放到大气中，就会对大气产生严重污染．二氧化氮是一种棕红色、高度活性的气态物质．人为产生的二氧化氮主要来自高温燃烧过程的释放，比如机动车、工厂废气的排放等[5]．表3是2008年12月-2009年2月二氧化硫和二氧化氮浓度的测定结果，从表中可以看到，四个工业区的二氧化硫浓度范围是0.08-0.46 mg/m3，平均为0.28 mg/m3．其中，枫溪工业区的二氧化硫平均浓度最高，为0.35 mg/m3，社光工业区最低，为0.22 mg/m3．而四个工业区的二氧化氮浓度范围是0.02-0.16 mg/m3，平均为0.08 mg/m3；二氧化氮平均浓度最高的是枫溪工业区，为0.10 mg/m3，最低为社光工业区，为0.06 mg/m3．枫溪工业区位于潮州市中心区的南面，是潮州市陶瓷制造业比较集中的工业区．该工业区内工厂和作坊有一百多家，大多部分包含陶瓷烧结工艺，生产使用的燃料主要是燃煤和液化石油气．根据对工业区的烟囱进行观察，发现大部分工厂的烟囱分布分散，并且高度均在30 m以下，80%在10 m以下，这样所排出的污染性气体对地面的污染比较严重．因此该工业区大气中的二氧化硫和二氧化氮的浓度在四个工业区中最高．北方工业区位于潮州市中心区北边，规模较大，工厂数量多，并且企业多为陶瓷、印刷、服装和制造等行业，这些生产企业燃烧煤、液化石油气等燃料所释放的废气使得这一个工业区的二氧化硫浓度较高．另外，调查发现有一条工业区大道横穿整个北方工业区，工业区大道每天车流量非常多，并且多为大排量的载货汽车，这些运输车辆排放的汽车尾气进一步加剧了该工业区的大气二氧化硫和二氧化氮污染．莲云工业区也位于潮州市中心区北边，工厂主要从事陶瓷再加工，上漆、上色和绘画等行业，以及其它如五金加工产业、涂料产业、塑胶加工等．该工业区烟囱比较少，大多是车间通风排气扇的引风出口，少数为锅炉烟囱，这些排风口高度低，密度集中，对近地大气造成了比较严重的污染．社光工业区位于潮州市中心区东边，与市区隔着韩江，主要是从事制衣、制鞋厂等行业．虽然排放的污染物主要是甲苯、苯和甲醛等气态有机污染物，而二氧化硫和二氧化氮的排放量较少，但该工业区三面环山，不利于污染气体的扩散，因此二氧化硫和二氧化氮的浓度还是相对较高．

表3 潮州市四个主要工业区大气二氧化硫和二氧化氮浓度

2.2 工业区大气二氧化硫和二氧化氮日时段分布特征

从图2和图3中可以看到，四个工业区中，北方和枫溪工业区大气中的二氧化硫浓度在中午12∶00达到全天最高值，而社光和莲云工业区则在下午15∶00达到全天最高值；莲云、社光和枫溪工业区大气中的二氧化氮浓度在中午12∶00达到全天最高值，仅北方工业区在下午18：00达到全天最高值．分析认为，工业区的工厂一般在早上8∶00-9∶00开始开工，到中午12∶00-15∶00工厂已经排放出了大量二氧化硫和二氧化氮气体，而在中午这个时段，温度在全天中是最高的，大气流动速度慢，使得工厂排放的大量二氧化硫和二氧化氮气体无法快速扩散，造成了有害气体在近地面的聚集，形成了一天中最高的浓度时段；而当下午15∶00过后，大气温度下降，冬季的西北风开始加大，使得大气的流动速度加快，同时，工厂在17∶00过后开始停止生产，排放的有害气体减少，使得大气中的二氧化硫和二氧化氮气体浓度也降低.

图2 四个采样时段大气二氧化硫浓度 图3四个采样时段大气二氧化氮浓度

2.3 工业区大气二氧化硫和二氧化氮的污染单因子指数和综合污染指数

根据《环境空气质量标准》（GB3095-1996）中的规定，本研究中四个工业区的环境空气质量执行二类标准．表4是工业区二氧化硫和二氧化氮的污染单因子指数和综合污染指数．结果表明，四个工业区的二氧化硫单因子指数均大于1，最高的枫溪工业区，单因子指数达到2.33，二氧化硫污染情况在四个工业区中最为严重，而社光的单因子指数最低，为1.47，也达到了轻污染水平．四个工业区二氧化硫单因子指数平均值为1.87，达到中等污染水平，需引起有关部门的关注．二氧化氮的单因子污染指数最高的也是枫溪工业区，为1.25，最低是社光工业区，为0.75．社光工业区的大气二氧化氮浓度是四个工业区中唯一一个没有超过国家标准的，其它三个工业区的二氧化氮浓度均超标，达到轻污染水平．四个工业区大气综合指数显示，污染综合指数最高的是枫溪工业区，为2.08，最低的是社光工业区，为1.30．从单因子污染指数的情况来看，四个工业区中的大气二氧化硫污染程度均大于二氧化氮，并且二氧化硫污染程度普遍较为严重，这与工业区工厂生产的特点是相关的．从综合污染指数的情况来看，工业区的综合污染指数还是比较高的，显示这四个工业区大气受二氧化硫和二氧化氮污染的情况比较严重，需引起相关方面的关注．

表4 工业区二氧化硫和二氧化氮单因子污染指数和综合污染指数

3 结论

1．在本研究中四个工业区，冬季大气二氧化硫的浓度范围为0.08-0.46 mg/m3，平均为0.28 mg/m3，四个工业区的大气二氧化硫均超过国家环境空气质量二类标准，需引起注意．其中二氧化硫平均浓度最高的是枫溪工业区，为0.35 mg/m3，最低是社光工业区，为0.22 mg/m3．二氧化氮浓度范围在0.02-0.16 mg/m3之间，平均为0.08 mg/m3；二氧化氮平均浓度最高也是枫溪工业区，为0.10 mg/m3，最低也是社光工业区，为0.06 mg/m3．研究认为，四个工业区冬季大气二氧化硫和二氧化氮浓度较高的原因是工厂排放煤和液化石油气燃烧废气所引起的，另外，车辆排放的废气也是大气二氧化氮的来源之一．

2．四个工业区中，北方和枫溪工业区冬季大气中的二氧化硫浓度在中午12∶00达到全天最高值，而社光和莲云工业区则在下午15∶00达到全天最高值；莲云、社光和枫溪工业区大气中的二氧化氮浓度在中午12∶00达到全天最高值，仅北方工业区在18∶00达到全天最高值．研究认为，工业区大气二氧化硫和二氧化氮呈现12∶00-15∶00浓度高峰的原因是由工厂企业生产时间的特点和冬季的气候所决定的．

[1]张成君，胡轶鑫，钱韵砚.兰州市冬季大气沉降尘粒度特征及来源解析[J]．兰州大学学报，2006，42（6）：39-45．

[2]焦东旭，王艳丽．大气监测时段选择初探[J]．华北工学院学报．2004，25（2）：11-13．

[3]国家环境保护局科技标准司．GB 3095—1996，环境空气质量标准[S]．北京：中国环境科学出版社，1996．

[4]高彦梅，李君，关维俊，等．某港口工业区建设及部分投产期间大气质量调查与评价[J]．环境与健康杂志，2010，27（9）：807-809．

[5]孙根年，吴晓娟，周立花，等．西安大气SO2/NOx污染时空变化的分析[J]．干旱区资源与环境，2006，20（5）：99-104.

Temporal and Spatial Variations of Atmospheric Sulfur Dioxide and Nitrogen Dioxide Pollution in Main Industrial Areas of Chaozhou City

LI Zhang-wei，ZHONG Shu-jun
（Department of Chemistry,Hanshan Normal University,Chaozhou 521041,China）

The temporal and spatial variations of atmospheric SO2and NO2in winter in four main industrial areas of Chaozhou City were studied.The result showed that the concentrations of SO2in industrial areas were in the range of 0.08-0.46 mg/m3and the NO2was 0.02-0.16 mg/m3．In addition,the highest concentrations of SO2and NO2was appeared during 12:00 to 15:00.According to the atmospheric environmental quality standards（GB3095—1996），the status of atmospheric pollution by SO2and NO2was evaluated by using single factor pollution index and integrated pollution index.The results revealed that the atmosphere of industrial areas was polluted by SO2and NO2to a certain extent.The main sources of SO2and NO2in atmosphere of industrial districts were industrial pollutant discharge and vehicle emission.

atmosphere;sulfur dioxide；nitrogen dioxide；single-factor pollution index；combined pollution index.

X131.1

A

1007-6883(2011)06-0060-05

2011-09-01

韩山师范学院青年科研基金项目（413814）

李张伟（1980-），男，广东省潮州人，韩山师范学院化学系讲师.

责任编辑 尔 迟 杨培奎