保定市区2013年环境空气质量状况及污染原因分析

2014-04-26陈海婴佟霁坤

山东工业技术 2014年14期

关键词：采暖期市区保定市

陈海婴,佟霁坤,姜婧

（保定市环境保护监测站，河北保定 071000）

保定市区2013年环境空气质量状况及污染原因分析

陈海婴,佟霁坤,姜婧

（保定市环境保护监测站，河北保定 071000）

对保定市6个环境监测国控点2013年的SO2、NO2、PM10、PM2.5监测数据，按时间段进行了统计分析，结果表明：4种空气污染物季节性污染特征明显，月均浓度在采暖期比非采暖期有显著增加；由于受到燃煤及不利气象条件影响，SO2、NO2月浓度变化曲线呈现冬季高、夏季低的“U”字型分布，采暖期SO2浓度约为非采暖期的3倍。PM10、PM2.5浓度全年波动比较频繁，较大浓度值出现在冬季采暖期。沙尘、扬尘天气和秸秆焚烧对春秋季PM10、PM2.5浓度有贡献。

环境空气质量；浓度变化；原因分析

1 保定市区概况

保定市位于太行山北部东麓，冀中平原西部，北纬38°10′-40°00′，东经113°40′-116°20′之间，属暖温带半干旱季风气候区。一年中海陆热量的差异引起气流的变化，影响保定地区的四季气候。春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季气候凉爽，冬季寒冷少雪，四季分明。保定市市区年平均气温13.8℃，以六、七月份为最热，1月份最冷；年平均降水量485.7毫米，主要集中在6、7、8月份，约占全年降水量的54.5～81.5％[3]。

2 市区环境质量状况

2.1 监测点位设置

保定市区自2002年第一个环境空气质量自动加测点位投入运行以来，至今共建成六个环境空气自动监测子站。分别为监测站、胶片厂、接待中心、地表水厂、华电二校区和游泳馆。监测指标包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、PM10、PM2.5六项污染因子。

2013年1月1日新的《环境空气质量标准》（GB3095-2012）正式实施后，保定市环境空气质量监测子站的各项数据直接上传至国家环境监测总站、省环境监测中心站和市环境监测站平台，并在网站上对公众实时发布。

2.2 市区环境空气质量概况

根据中国环境监测总站发布的2013年1-12月《74个城市空气质量状况报告》，按照污染程度由重到轻排序，保定市在全国74个地市排名一直居前几位。城市空气质量状况总体相对较差。

6.正确处理主体骨干工程与配套工程的关系。除规划好电厂本身的总体布置外，应特别重视建厂的外部条件（煤、灰、水、运输、出线环保、生活服务设施等）的规划，使主体骨干工程与配套工程同步进行规划和设计。

2013年保定市市区环境空气污染物PM2.5年均浓度为135ug/m3,PM10年均浓度为220ug/m3，二氧化硫年均浓度为69ug/m3，二氧化氮年均浓度为56ug/m3[4]，分别超《环境空气质量标准》（GB3095-2012）年均值二级标准2.86倍、2.14倍、0.15倍和0.4倍。

3 空气质量季节性变化规律

城市空气污染变化特征是由污染源排放规律和气象变化规律所决定的。保定市冬季最低气温在-10℃以下，在11月15日至次年3月15日期间为采暖期，大量使用燃煤取暖，因此，受不同时段的气象条件及燃煤使用量影响，采暖期和非采暖期的空气污染状况存在较大差异。本文对保定市区六个环境空气自动监测子站2013年的SO2、NO2、PM10、PM2.5的监测数据按时间段进行统计分析，对4项污染物在采暖期、非采暖期的季节性变化规律进行探讨。

3.1 各项污染物季变化特征分析

保定市2013年SO2、NO2、PM10、PM2.5季均值变化见图1。

从图1可知，保定市空气质量随季节变化幅度较大，呈现明显的季节性变化。SO2、NO2、PM10、PM2.5均为第一季度、第四季度污染较重，第二季度、第三季度污染较轻。SO2、NO2浓度出现这样的变化主要是因为秋冬两个季节降雨量偏少，采暖期燃煤量增大，加重了空气污染；PM10、PM2.5浓度第一季度、第四季度偏高，主要是因为春季风沙扬尘天气较多、市区周边焚烧秸秆以及冬季燃煤影响。

图1 保定市2013年SO2、NO2、PM10、PM2.5季均值变化

我市冬季取暖以燃煤为主，使用量大，产生大量的SO2、NO2、PM10、PM2.5等污染物。由于市区集中供热率仅为30％（远低于石家庄、唐山、邢台80％以上的水平，也低于全省50％的平均水平）只能依靠大量分散燃煤锅炉采暖，分散燃煤锅炉污染治理水平低，污染物排放量大，成为我市冬季空气污染的最主要因素。

全市第三季度空气质量相对较好，各项污染物均为最低值，主要是夏季大气对流发展强烈，易于污染物的扩散，且夏季多降雨过程，对污染物起到冲刷作用，而且夏季燃煤少，污染源少[5]。故几种污染物浓度均以夏季最低。

3.2 各项污染物月变化特征分析

3.2.1 SO2月变化特征分析

2013年保定市市区主要污染物SO2的月变化特征，见图2。

图2 2013年SO2月均浓度值变化

由图2可以看出，SO2月浓度变化呈现两头高中间低的“U”字型分布[6]，即2013年保定市区SO2的污染主要集中在冬季采暖期，采暖期月均浓度最高值出现在1月份，月均浓度最低值在3月份。采暖期SO2最大日均值达到412 ug/m3，超过《环境空气质量标准》（GB3095-2012）日均值二级标准1.75倍。在非采暖期，SO2浓度相对较低。根据SO2监测结果发现：采暖期（1、2、3、11、12月）SO2浓度大约为非采暖期的3倍。

造成这种现象的原因是我们属北方内陆城市，冬季采暖期受燃煤影响污染严重，高峰值特别明显，在非采暖期,由于当前市区居民普遍使用天然气、电等清洁能源，污染小；其次，秋冬季气候干燥少雨，逆温天气出现频繁，保定市秋冬季夜间到早晨出现逆温的频率高达70％以上，冬季1月可达80％以上。逆温就像盖子一样罩在城市的上空，阻挡了污染物的垂直扩散，使其沉积在近地面层，导致污染物浓度增高[7]。

3.2.2 NO2月变化特征分析

2013年保定市市区主要污染物NO2的月变化特征，见图3。

图3 2013年NO2月均浓度值变化

由图3可以看出，NO2浓度变化趋势与SO2浓度的月变化曲线有相似的规律，亦呈“U”字型，不同的是NO2浓度相对较小，变化趋势相对较平缓。采暖期月均浓度最高值出现在1月份。NO2最大日均值达到176 ug/m3，超过《环境空气质量标准》（GB3095-2012）日均值二级标准1.2倍。月均浓度最低值在非采暖期的7月份。

造成这种差异的主要原因是采暖期污染物排放增加。NO2秋季增高，与郊区大量焚烧秸秆有关。此外，汽车尾气的排放是城市空气中NO2的重要来源。保定市区建成区面积较小而机动车保有量大,路窄车多，造成市区早晚高峰期较为拥堵，致使市区汽车尾气污染较为严重。由于机动车辆的增加，机动车排放尾气中的NO2在总的NO2污染物中所占的比例不断增大，使NO2浓度季节变化差异有所减小[8]。

3.2.3 PM10月变化特征分析

2013年保定市市区主要污染物PM10的月变化特征，见图4。

图4 2013年PM10月均浓度值变化

由图4可以看出， PM10月浓度变化基本呈“W”型分布，全年波动比较频繁。2013年采暖期，保定市区的PM10月均浓度最高值出现在1月份，月均浓度最低值在3月份。采暖期PM10最大日均值达到695 ug/m3，超过《环境空气质量标准》（GB3095-2012）日均值二级标准3.63倍。根据PM10监测结果发现：PM10超标现象严重，全年有200多天的PM10日均值超过《环境空气质量标准》（GB3095-2012）日均值二级标准。非采暖期PM10的浓度略低于采暖期PM10的浓度。PM10的来源比较复杂，地面扬尘、煤炭燃烧、尾气排放、工业排放等都可增加空气中的PM10含量。采暖期PM10主要来自燃煤供热锅炉的燃烧，加上逆温等不利于大气扩散输送的气象条件，导致空气中PM10

的浓度增加。而非采暖期则由于春秋两季风力较大，刮风时容易将裸露的地面尘土和微尘卷起，多扬沙浮尘天气，使颗粒物质量浓度值处于较高的污染水平[5]，从实际情况看，我市建筑施工工地、道路运输和道路清扫等扬尘管理整体水平较低，城市周边环境卫生、道路状况较差，大风天气时，使得道路扬尘等开放源成为PM10的重要来源；此外，机动车辆增加引起的道路颗粒物的增加对PM10的增加也有重要贡献。

3.2.4 PM2.5月变化特征分析

2013年保定市市区主要污染物PM2.5的月变化特征，见图5。

图5 2013年PM2.5月均浓度值变化

由图5可以看出，2013年采暖期，保定市区的PM2.5月均浓度最高值出现在1月份，月均浓度最低值在3月份。采暖期PM2.5最大日均值达到693ug/m3，超过《环境空气质量标准》（GB3095-2012）日均值二级标准9.24倍。非采暖期与采暖期月平均的最高值相差2倍左右。

在采暖期，除持续的机动车作为PM2.5排放源外，燃煤是一个重要的季节性排放源，导致PM2.5浓度的升高。在非采暖期，一般在每年6月中上旬的冬小麦收获期和秋季农业收获期，农民对秸秆进行焚烧，增加了PM2.5的浓度；除持续的机动车排放外，工业企业燃料燃烧和生产过程中排放的污染物也对PM2.5浓度有重要贡献。此外，沙尘、扬尘天气及直接排放到大气环境的餐饮业油烟也对PM2.5月变化有影响。