张掖市城区采暖期环境空气中污染物分布特征分析

邓丽

（张掖市环境监测站，甘肃张掖 734000）

张掖市城区采暖期环境空气中污染物分布特征分析

邓丽

（张掖市环境监测站，甘肃张掖 734000）

以张掖市甘州区城区采暖期2008-2012年5年环境空气质量数据为主，对采暖期污染物变化状况及污染物分布情况进行分析。张掖市冬季采暖主要以燃煤为主，能源结构不合理、锅炉污染严重、工业企业结构不合理以及交通污染等原因，使得冬季采暖期间张掖市甘州区城区环境空气中主要污染物为二氧化硫、可吸入颗粒物、二氧化氮，采暖期间污染物浓度随时间呈正态分布特征。结合污染特点，提出调整能源结构、利用清洁能源、加大监管力度等建议，以期改善张掖市采暖期的环境空气质量。

采暖期；环境空气；锅炉污染；主要污染物；趋势；清洁能源

张掖市位于东经97°20′～102°12′，北纬37° 28′～39°57′之间，在青藏高原与内蒙古高原的过渡地带。东屏焉支山，西沿走廊，东西长约460 km，南依祁连山，北靠龙首山、合黎山，南北宽约180 km，总面积4.19万km2。张掖市地处中纬度地带，深居大陆腹地，远离海洋，受青藏高原影响，属大陆性温带气候，具有光能丰富、温差大、夏季短而酷热、冬季长而严寒、干旱少雨且降水分布不均等特点。

全市城镇常住人口32.99万人，共有工业污染源541家，主要包括制造业和采矿业；生活污染源1 587家，主要包括住宿餐饮业、居民服务和其他服务业、独立燃烧设施等。近年来，张掖市工业企业生产能源结构趋向合理，交通运输业日益繁荣，人民生活水平大幅度提高，全市呈现出一派蓬勃发展的势头。但随之而来的环境问题也日趋特殊化，污染类型的新特点日趋明显。北方地区冬季供暖以燃煤为主，整个采暖期二氧化硫的排放量会大量增加，相应可吸入颗粒物的浓度也会增加[1]，对人体健康和生态环境产生显著影响。

1 张掖市甘州区城区采暖期环境空气质量现状分析

采暖期是指每年冬季来临前开始供暖的日期，张掖市采暖期为5个月（11月、12月、次年1月至3月）。本研究对2008-2012年5年冬季采暖期环境空气质量进行监测，监测项目为二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物。

表1 2008-2012年张掖市甘州区城区冬季采暖期空气质量监测结果

1.1 张掖市甘州区城区采暖期空气污染综合评价

综合2008年采暖期各污染因子（各年度采暖期均值见表1），采用Spearman的秩相关系数法进行污染变化趋势的定量分析。张掖市甘州区环境空气质量功能区为二类区，二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物执行《环境空气质量标准》（GB 3095-1996）二级标准。

由表1可知，二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物年均值能达到二级标准，日均值浓度范围变化最大的为二氧化硫，可吸入颗粒物次之，二氧化氮最小。说明张掖市采暖期城区主要污染物是二氧化硫，日均值最大值均出现在采暖期12月份，1月份次之。

1.2 采暖期污染物年变化趋势

衡量变化趋势在统计上是否有显著性常用Daniel趋势检验法，计算Spearman秩相关系数（γs），公式如下：

N——时间因数；xi——x从小到大排列顺序的排列序数；yi——年排列序数；di——变量xi和yi的差值。

将γs的绝对值同Spearman秩相关系数的临界值进行比较，在95%的置信水平下，n=5时，γs的临界值为0.9。γs＞临界值0.9，表明变化趋势有显著性，γs＜临界值0.9，表明变化趋势无显著性。若γs为正值，则表明变化有上升趋势，若γs为负值，则表明变化有下降趋势。

表2 2008-2012年张掖市甘州区城区冬季采暖期污染物浓度趋势分析数据

由表2计算出，二氧化硫γs=-0.30，二氧化硫污染物浓度呈下降趋势，且没有显著性；二氧化氮γs=0.20，二氧化氮污染物浓度呈上升趋势，且没有显著性；可吸入颗粒物γs=0.10，可吸入颗粒物污染物浓度呈上升趋势，且没有显著性。

图1 张掖市采暖期二氧化硫年均值变化趋势

图2 张掖市采暖期二氧化氮年均值变化趋势

图3 张掖市采暖期可吸入颗粒物年均值变化趋势

从2008-2012年监测数据年均值看，各污染因子总体呈下降趋势，下降最为明显的是二氧化硫，这与张掖市大力多措并举、狠抓污染减排、淘汰落后产能、优化产业结构、狠抓生态发展绿洲生态经济、建设绿洲生态城市有关。同时，张掖市对污染严重的企业实施了关停或搬迁，对重点排污企业开展了专项整治，依法取缔关停“十

五小”、“新五小”企业，有效遏制了各类环境违法行为，并在市区冻结燃煤锅炉审批，强力拆除集中供热范围内的燃煤锅炉。

1．3 采暖期污染物日变化趋势

图4 张掖市采暖期污染物日变化趋势

由图4可知，张掖市采暖期污染物每日可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮最高峰出现在早上6：00～10：00和下午18：00～21：00两个时间段，因为早上上班高峰期车流量增大，汽车尾气排放量增加，同时早上和傍晚也是冬季供暖的重要时段，燃烧排放也比较集中，大气稳定度增强，污染物稀释扩散降低，污染物浓度较高。一般情况下，人们锻炼时间在早晨6：00～9：00，下午19：00～21：00，然而综合上图可看出，这两个时间段正是张掖市污染物浓度最高的时间段，不适合进行室外锻炼。

2 采暖期与非采暖期环境空气中污染物含量对比分析

三年采暖期污染物浓度明显高于非采暖期，采暖期污染较重，二氧化硫尤为突出。详见表3。

表3 2008-2012年张掖市甘州区城区采暖期与非采暖期主要污染物浓度值

由表3可见，采暖期的二氧化硫浓度远远高于非采暖期，二氧化氮浓度略高于非采暖期，可吸入颗粒物浓度变化不显著。可吸入颗粒物的浓度变化不显著，主要是因为采暖期可吸入颗粒物主要来自燃煤供热锅炉的燃烧，而非采暖期由于春、秋两季风力较大，道路扬尘等开放源成为可吸入颗粒物的主要贡献[2]。

3 张掖市甘州区城区采暖期环境空气污染成因分析

3.1 能源结构不合理

张掖市常年多风少雨，植被覆盖率低，尤其在冬春季两季，植被遮挡风沙能力差，使颗粒物严重超标，空气质量严重下降。能源消费主要以煤炭为主，冬季很多居民分散采暖，污染物低空直接排放，环境空气质量污染比较严重。

3.2 锅炉废气污染严重

2010年张掖市煤炭消费总量为256.65万t。废气中主要污染物二氧化硫排放量为29 999.86 t，氮氧化物排放量为18 744.93 t，烟尘排放量为17 884.52 t。在能源使用上主要为原煤直接燃烧，燃烧设备的热效率低，废气、废物处理不充分，锅炉燃烧所产生的大量废气和尘粒，成为采暖期影响张掖市空气质量的主要污染物。

3.3 工业企业结构不合理

张掖市地处西北，工业落后，生产能力比重过大，产业和产品结构不合理，市场结构依然过于分散，这对张掖市能源和环境保护造成了重大压力。尤其是“十五”时期以来，钢铁等原材料行业投资和建设过度扩张，导致产能大量过剩，使张掖市产业结构不合理，经济发展方式粗放的问题进一步显露出来。

3.4 汽车尾气污染日益严重

近几年来，张掖市机动车大幅度增长，而道路建设严重滞后，导致交通阻塞，尾气污染程度加大，成为城市大气污染的重要来源[3]。监测表明，我国城市空气开始呈现出煤烟和机动车尾气复合污染的特点。由于冬季张掖市气候干燥，以及机动车的尾气排放、燃油标准和行驶中扬尘等因素的影响，机动车尾气中尘颗粒物成为冬季可吸入颗粒物污染的主要贡献。

4 改善采暖期张掖市甘州区城区环境空气质量的意见建议

4.1 改善能源结构，合理利用清洁能源

结合经济条件大力发展能源的深加工，发展洁净煤技术，以减少煤灰分，提高热效率，减少污染物的总排放量，并对锅炉等设备进行技术改造,提高其热效率，节约用煤[4]。大力发展新能源和可再生能源，天然气是一种清洁能源，大力开发利用天然气是张掖市调整能源结构的有效途径[5]。积极推广以沼气为纽带的生态农业循环模式，发展太阳能、生物质能等清洁能源。从源头上提高煤炭质量，严格控制小煤窑及低品质煤炭开采，增加优质煤消费比重，减少污染物排放。

4.2 改进产业结构，改善工业生产技术

提高企业对污染物的处理能力，推行清洁生产，压缩、淘汰技术含量低、能耗高、污染重的产品，依法取缔关停“十五小”、“新五小”企业，在市区冻结燃煤锅炉审批，强力拆除集中供热范围内的燃煤锅炉，提升和优化产品、产业层次，从根本上减少污染物的排放量。无法实现燃烧前处理的企业应加大燃烧后的尾气处理，进一步减少污染物的排放量。

4.3 加大工作力度，强化机动车环境监管

继续加大工作力度，全面实施机动车氮氧化物总量控制，进一步强化机动车生产、使用全过程的环境监管；同时与有关部门密切协作，从行业发展规划、城市公共交通、清洁燃油供应等方面采取综合措施，协调推进“车、油、路”同步升级，缓解机动车尾气排放对大气环境的影响。解决汽车尾气排放问题是一项系统工程，需要全社会共同防控，需要政府引导，企业参与提升燃油品质，需要地方政府大力投入公共交通建设，解决城市交通拥堵，也需要全体公民提升环保意识，倡导绿色出行。

4.4 植树造林，搞好城市绿化

绿色植物是天然的空调器、义务卫生防护员。搞好城市绿化是防治城市大气污染的重要生物措施。利用植物杀菌、滞尘、吸收有毒气体、调节二氧化碳和氧气比例等特性，减少城市大气污染，提高城市大气质量。城市绿化应针对污染特点，结合绿色植物特性选择各种对大气污染有较强抵抗力和吸收能力的绿色植物[6]。充分注意点、线、面绿化相结合，使整个城市绿地成为一个相互连接的系统，以充分发挥绿地的作用。

[1]周瑞，辛金元，邢立亭，等.唐山工业新区冬季采暖期大气污染变化特征研究[J].环境科学，2011，32（7）：1874-1880.

[2]姚从容，陈魁.城市环境空气质量变化规律及污染特征分析[J].干旱区资源与环境，2007，21（5）：50-52.

[3]平措.我国城市大气污染现状及综合防治对策[J].环境科学与管理，2006，31（1）：18-21.

[4]钟艳霞.银川市大气环境污染特征分析[J].宁夏大学学报：自然科学版，2003，24（3）：290-292.

[5]邓敏，贺缨，陈胜.大力发展天然气事业努力改善环境空气质量[J].环境科学与技术，2009，32（6C）：658-659.

[6]郝冉，李辉，孙丽梅.大气污染的危害及防治措施[J].工业安全与环保，2005，31（6）：27-28.

Analysis on Distribution Characteristics of Air Pollution in Heating Period in Zhangye

Deng Li
（Zhangye Environmental Monitoring Station,Zhangye Gansu 734000,China）

Based on five years of environmental air quality data in heating period in Ganzhou district of Zhangye city from 2008 to 2012,it carried out the analysis on the change and distribution of pollutants in heating period.The winter heating of Zhangye city mainly relies on coal,the unreasonable energy structure,serious pollution of boilers,unreasonable industrial structure and traffic pollution caused during the winter heating the main pollutants of the urban ambient air in Ganzhou district Zhangye city were sulfur dioxide,inhalable particles,nitrogen dioxide,and pollutant concentration was normally distributed with time.Combined with the characteristics of the pollution, adjusting energy structure,using clean energy,increasing supervision proposals were put forward in order to improve the environmental air quality during the heating period in Zhangye city.

heating boiler；ambient air；pollution；pollutant；trend；clean energy

X51

：A

17:07 2017/4/717:07 2017/4/7：1008-813X（2013）03-0069-04

2013-03-20

邓丽（1987-），女，甘肃张掖人，毕业于青海师范大学环境科学专业，助理工程师，从事环境监测工作。