天津滨海新区塘沽2013年供暖期前后大气污染物特征分析

商海荣，徐 洁

(1.天津市滨海新区塘沽环境保护监测站 天津300450；2.扬州工业职业技术学院化学工程学院 江苏扬州225127)

天津滨海新区塘沽2013年供暖期前后大气污染物特征分析

商海荣1，徐 洁2

(1.天津市滨海新区塘沽环境保护监测站 天津300450；2.扬州工业职业技术学院化学工程学院 江苏扬州225127)

为了解天津滨海新区塘沽供暖期前后大气污染物浓度水平的变化特征，利用2013年10月1日～12月29日NO2、SO2、PM2.5、PM10的连续在线监测数据，以供暖前10月1日～11月14日及供暖期11月15日～12月29日2个时间段来分析各污染物的变化特征。结果表明，滨海新区塘沽供暖期比供暖前PM10、PM2.5、NO2及SO2的日均浓度分别上升了 46.7%、8.9%、60.5%和117.9%；4种大气污染物的日均浓度最高值均出现在供暖期；供暖期PM10、PM2.5、NO2及 SO2的日均超标平均倍数较供暖前均有所上升；供暖期 PM10、NO2及 SO2的超标率均比供暖前上升，而PM2.5的超标率则下降。

滨海新区塘沽 采暖期 大气污染物 特征分析

0 引 言

天津滨海新区地处于华北平原北部，天津市中心区的东面，渤海湾顶端，是全国唯一聚集了港口、国家级开发区、保税区、海洋高新技术开发区、出口加工区、区港联动运作区和大型工业基地的地区。[1-5]滨海新区塘沽位于我国京津城市和环渤海城市带的交汇点，地处天津滨海新区的中心地带，地势低洼平坦，是天津市平均海拔最低的地方，属于暖温带季风型大陆气候，四季变化明显。环渤海地区大气污染近年来呈现区域复合污染特征，主要体现在 PM2.5污染严重、大气能见度持续下降和雾霾天气频发。[6]在华北地区，由于秋冬季取暖及不利天气条件和地形的影响，大气污染更为严重。[7-9]塘沽作为滨海新区核心区，冬季供暖用锅炉主要燃料为煤炭，研究其供暖期前后大气污染物的浓度变化特征对采取合理措施改善滨海新区大气环境质量有着重要意义。

利用 2013 年 10～12 月 NO2、SO2、PM2.5、PM10的监测数据分析了滨海新区塘沽大气污染物的变化特征，以期为有效控制滨海新区大气污染提供科学参考。

1 观测点位与方法

地面站点位于天津市滨海新区塘沽环境保护监测 站 四 楼 楼 顶 ( 经 度 117,°,39,′,0.67,″，纬 度39,°,1,′,12.79,″)，海拔 18,m，台站编号为 15。监测点属于行政、居民、交通混合区，具备中心城区代表性。地面站周边有 3家污染源，分别为：①天津滨海供热有限公司，方位及距点位直线距离为 27,°和 230,m；②天津长芦海晶集团热电分公司，方位及距点位直线距离为157,°和1,730,m；③天津大沽化工股份有限公司，方位及距点位直线距离为 206,°和 2,490,m。监测仪器采用美国大西比DASIB公司生产的空气自动监测系统，仪器型号为DASIB4000。每年4次对仪器进行多点线性检查，每周对仪器进行单点校准和零跨检查，并根据相关规范对数据有效性进行审核检查，剔除因仪器故障导致的无效数据。

2 结果与讨论

2.1 4种大气污染物的日平均浓度逐日的变化情况

我国北方各地区每天的温度不同，因此不同城市供暖时间段也存在差异。监测选取的供暖期开始时间为2013年11月15日，以供暖前10月1日～11月14日及供暖后11月15日～12月29日2个时间段为例来分析各污染物的变化特征，以下简称供暖期前和供暖期，如图1～3给出了2013年10月1日～12月29日期间大气污染物的日平均浓度逐日的变化情况，显示了大气污染物的逐日变化趋势。2013年 10月1日～12月29日期间PM10与PM2.5值变化趋势比较一致，NO2变化趋势相对较平稳，SO2变化幅度较大。进入 11月下旬以后，观测站污染物浓度都呈现上升趋势，污染物浓度最高值都出现在供暖期以后，在12月底达到最高值，与12月份相比其他2个月气温达到最低相对应，这与期间气温较低燃煤量较大有直接关系。[10]

2.2 4种大气污染物的日平均浓度变化范围

图1 2013年 10～12月 PM10和 PM2.5浓度的时间变化特征Fig.1 Variation of concentrations of PM10 and PM2.5 with time from October to December in 2013

图2 2013年10～12月NO2浓度的时间变化特征Fig.2 Variation of NO2concentration with time from October to December in 2013

图3 2013年10～12月SO2浓度的时间变化特征Fig.3 Variation of SO2concentration with time from October to December in 2013

监测期间4种污染物的监测数据如表1所示，可以看出供暖期前PM10的浓度范围是39～248,μg/m3，PM2.5的浓度范围是20～234,μg/m3，NO2的浓度范围是 10～85,μg/m3，SO2的浓度范围是 6～111,μg/m3。供暖期 PM10的浓度范围是 22～470,μg/m3，PM2.5的浓度范围是 12～375,μg/m3，NO2的浓度范围是28～133,μg/m3，SO2的浓度范围是 3～196,μg/m3。从日均浓度上看，供暖前后 PM10的日均浓度分别为135,μg/m3和 198,μg/m3，同比上升了 46.7%；PM2.5分别为 90,μg/m3和 98,μg/m3，同比上升了 8.9%；NO2分别为 43,μg/m3和 69,μg/m3，同比上升了 60.5%；SO2分别为 39,μg/m3和 85,μg/m3，同比上升了 117.9%。供暖期各类污染物日平均浓度相对于供暖前都有所上升，由于 SO2主要来源为工业生产与燃烧排放，[11,12]冬季供暖燃煤的大量使用，使 SO2浓度显著增高，是供暖前的2.2倍。[13]

表1 供暖期前后PM10、PM2.5、NO2及SO2监测数据 单位：μg/m3Tab.1 Monitoring data of PM10，PM2.5，NO2and SO2pre and amid the heating period Unit：µg/m3

2.3 4种大气污染物日均浓度超标情况

用《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)来衡量 4种污染物的污染水平，日均浓度超标天数、超标率和超标倍数如表2所示。可以看出，供暖前PM10、PM2.5、NO2及 SO2的日均浓度超标天数分别为 17、26、2和 0，超标率分别为 37.8%、57.8%、4.4%和 0，颗粒物超标情况严重，即使非供暖期超标率也达到30%以上。PM10日均浓度超标倍数在 0.03～0.65之间，平均超标倍数为 0.30；PM2.5日均浓度超标倍数在0.05～2.12之间，平均超标倍数为 0.64，比 PM10要高；NO2日均浓度只有 2天超标，超标倍数都是0.06；SO2日均浓度超标率为零。供暖期 PM10、PM2.5、NO2及 SO2的日均浓度超标天数分别为 25、17、16和 6，超标率分别为 55.6%、37.8%、35.6%和13.3%。PM10日均浓度超标倍数在0.05～2.13之间，平均超标倍数为 0.89；PM2.5日均浓度超标倍数在0.29～4.00之间，平均超标倍数为 1.47，比 PM10要高；NO2日均浓度超标倍数在 0.01～0.66之间，平均超标倍数为 0.21；SO2日均浓度超标倍数在 0.11～0.31之间，平均超标倍数为 0.18。以上结果表明，供暖期 4种污染物的日均超标平均倍数均显著高于供暖期前，超标率则是 PM10、NO2、SO2明显上升，PM2.5则明显下降。

表2 供暖期前后PM10、PM2.5、NO2及SO2超标情况Tab.2 List of over standard conditions of PM10，PM2.5，NO2and SO2pre and amid the heating period

2.4 天津地区2013年10～12月气团来源的聚类分析

利用 HYSPLIT后向轨迹模式模拟了 2013年10月1日～12月29日期间每天4次该观测点的气团运行轨迹。根据所有轨迹的分布特征及其来源，利用聚类分析方法给出该地区10～12月大气气团的主要来源。从图4中可以看出，10～12月该地区的空气气团主要来源于北方地区，北方的气团来源占到了总气团轨迹的72%，表明秋冬季该地区主要受到了北方气团的影响，在没有寒潮以及大风天气的情况下，不利于大气污染的扩散。

3 结 论

天津滨海新区塘沽PM10、PM2.5、NO2及SO2的日均浓度最高值均出现在供暖期，供暖期比供暖前PM10、PM2.5、NO2及 SO2的日均浓度分别上升了46.7%、8.9%、60.5%和 117.9%，其中 SO2浓度上升幅度最大。

供暖期 PM10、PM2.5、NO2及 SO2的日均超标平均倍数较供暖前均有大幅度上升，PM10、NO2及 SO2的超标率均比供暖前上升，PM2.5的超标率则下降，这说明PM2.5除了受燃煤影响外，机动车尾气、天气等其他因素影响也较大。

图4 利用 HYSPLIT后向轨迹模拟天津地区 2013年10～12月气团来源的聚类分析Fig.4 Cluster analysis of air mass sources in Tianjin from October to December with the help of HYSPLIT back trajectory simulation

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Feature Analysis of Atmospheric Pollutants pre and amid the Heating Period in Tanggu，Tianjin Binhai New Area in 2013

SHANG Hairong1，XU Jie2
(1.Tanggu Environmental Monitoring Station，Tianjin Binhai New Area，Tianjin 300450，China；2.Department of Chemical Engineering，Yangzhou Polytechnic Institute，Yangzhou 225127，Jiangsu Province，China)

In order to understand the variation characteristics of atmospheric pollutant concentration level in Tanggu，Tianjin Binhai New Area pre and amid the heating period，the continuous on-line monitoring data of NO2，SO2，PM2.5 and PM10 from October 1st to December 29th in 2013 were used to analyze the variation characteristics of various pollutants before the heating period，from October 1st to November 14th，and during the heating period，from November 15th to December 29th.The results showed that，average concentrations of PM10，PM2.5，NO2and SO2during the heating period increased by 46.7%，8.9%，60.5% and 117.9% compared with those before the period in Tanggu；all peak values of daily average concentration of the four air pollutants emerged in the heating period；daily average exceeding rates of PM10，PM2.5，NO2and SO2increased during the period；and over standard rates of PM10，NO2and SO2ascended while the rate of PM2.5 descended.

Tanggu of Tianjin Binhai New Area；heating period；atmospheric pollutants；feature analysis

X513

A

1006-8945(2014)12-0036-04

2014-11-13