遂宁市2013年大气污染特征及成因

唐红军，张 凯，杨永安，许肖云，王 洁，魏海川

遂宁市环境监测中心站，四川 遂宁 629000

中国社会经济的快速发展，在带给广大人民物质利益和精神享受的同时，由于大量使用煤、石油及天然气等能源，也给大气环境造成了不同程度的污染。中国经济比较发达的地区(如长江三角洲、珠江三角洲及环渤海区域等)是区域性污染比较严重的地区，已成为中国开展大气污染防治和科学研究的重点区域［1-3］。研究表明当大气中的SO2、NOx、PM10及挥发性有机物等物质的浓度达到一定水平时，就会对人的身心健康、交通安全、区域气候、农作物产量、文物景观等造成一定的影响和危害［4-9］。因此及时了解大气环境质量，科学分析大气污染原因，摸清大气污染变化趋势并采取合理有效的防控措施，在当今社会显得愈加重要和紧迫。

遂宁地处成渝经济区腹地，四川盆地中部，涪江中游，是四川省重要的次级综合交通枢纽，与成都、重庆呈等距三角，主要产业为电子、轻纺、石油、化工、化肥、食品、水泥等。随着经济的快速发展和城镇化进程的推进，能源消耗量、机动车尾气和工业废气的排放量等也在快速增加。覃钦晏等［10］对“十一五”遂宁市城区大气主要污染物污染水平及变化规律进行了研究;龙帅等［11-12］分析了遂宁市2012年SO2和NO2的时空分布特征。2013年受雾霾天气和北方沙尘的影响，全国几百个城市经历了严重的空气污染危机［13］，多数城市的大气污染程度发生了较大变化。关于遂宁市2013年环境空气质量现状和变化趋势的研究鲜有报道，笔者详细考察了遂宁市2013年大气污染特征、变化趋势、污染物来源及产生原因，旨在全面了解遂宁市大气污染状况、变化原因，为针对性地提出改进措施、扎实开展大气污染防治工作提供参考和科学依据。

1 实验部分

遂宁市现有石溪浩、市行政中心、监测站、美宁食品公司4个环境空气质量监测点位，前2个监测点位采用XH2000B监测系统，后2个监测点位采用EC9800(澳大利亚)监测系统，这2套系统对颗粒物的在线监测均采用Beta射线吸收法。评价环境空气质量时采用市行政中心、监测站、美宁食品公司3个监测点位监测结果的算术平均值，石溪浩监测点作为清洁对照点，不参与计算。连续24 h采样监测，每小时记录1组数据，并记录气温、气压、风向、风速、湿度等气象参数。利用每天采样监测18 h以上的监测数据计算日均值，每月监测21 d以上的日均值计算月均值，每年12个月的月均值计算年均值。

采用空气污染指数(API)作为评价环境空气污染指数评价标准，当API≤50时，环境空气质量达到一级标准(优);当50＜API≤100时，环境空气质量达到二级标准(良);当100＜API≤200时，为三级标准(轻度污染);当200＜API≤300时，为四级标准(中度污染);当API＞300时，为五级标准(重度污染)。为了更好地表征环境空气质量，反映当前复合型大气污染形势，中国发布了新的环境空气质量标准(GB 3095—2012)，采用空气质量指数(AQI)表征空气质量状况［14］。

2 结果与讨论

2.1 环境空气质量特征

因仪器故障和调试，2013年遂宁市空气质量有效监测天数为360 d，优良天数共计317 d，未达标天数43 d，空气质量优良天数所占比例为88.1%。其中，SO2、NO2和PM10的年均质量浓度分别为 31、30、94 μg/m3，均达到环境空气质量二级标准要求(老标准)，空气中首要污染物是PM10，与中国大多城市环境空气中的首要污染物一致［15］。若按照环境空气质量新标准(GB 3095—2012)评价，PM10年均浓度劣于空气质量二级标准，超标0.34倍(图1)。

图1 遂宁市2013年空气中SO2、NO2和PM10变化趋势

为了进一步研究2013年空气质量的月际变化趋势，对该年度每个月的空气质量优良天数所占比例进行统计分析，如图2所示。

图2 遂宁市2013年空气质量优良天数变化趋势

从图2可知，2013年4—9月空气质量优良天数所占比例均为100%，最低月份为1月，超标天数多达18 d，达标率仅为41.9%;其次是3月，有20 d的空气质量达到二级标准，达标率为64.4%。数据表明，遂宁市夏季和秋季的空气质量显著优于春季和冬季，春季和冬季的平均空气质量达标率仅有77.1%，而夏季和秋季的平均达标率为100%。出现这种现象的原因可能有二:一是受2013年1月全国雾霾天气和3月北方沙尘南下影响，遂宁市大气中颗粒物浓度持续偏高，这2个月的PM10质量浓度均值分别高达147、151 μg/m3［16-18］;二是受该地区季节性降水不均所致，该地区夏季和秋季属于多雨时节(图3)，该时段的降水量占全年降水量的92.95%，已有研究表明充沛的降水使大气中的污染物得以很好地稀释和消除［19-20］。

图3 遂宁市2013年降水量变化趋势图

为了进一步揭示2013年1月空气质量达标率明显下降的原因，分析了遂宁市没有受全国大范围重污染天气影响的2012年1月大气污染状况，并与2013年1月进行对比。结果发现，2012年1月PM10的平均质量浓度为88 μg/m3，没有出现超标现象，说明遂宁市大气中颗粒物的本底值较低，环境容量较大;而2013年1月PM10的平均质量浓度为145 μg/m3，超标率高达58.1%。为了更详细地考察外源性污染物输入、内源性污染以及年际间气象条件变化等因素对2013年1月空气质量显著下降的具体影响，统计分析了遂宁及周边地区(成都、泸州、德阳、绵阳、内江、南充、眉山和资阳)共9个城市2013年1月PM10质量浓度的日平均值，并对这9个城市PM10质量浓度日均值与遂宁市同期PM10日均值进行了对比，如图4所示。

图4 2013年遂宁及周边9个城市PM10质量浓度的日均值与遂宁市日均值比较图

若将9个城市的日均值作为本底值，遂宁市日均值高出本底值的部分认为是内源性污染的贡献。2013年1月遂宁市PM10质量浓度日均值大于9个城市同期的日均值共有14 d，内源性污染对月均值的贡献量为6.48 μg/m3，而2013年1月PM10质量浓度月均值比2012年1月高57 μg/m3，内源性污染对2013年1月PM10增值的贡献率为11.4%。由于外源性污染物的影响具有区域性和时间性的特点，若同一天有3个及以上城市PM10质量浓度日均值都超标时，PM10的增加部分认为是外源性污染物输入导致的结果。统计数据显示，3个及以上城市PM10质量浓度日均值都超标的天数共有19 d，其浓度均值为173 μg/m3，其余12 d浓度均值为101 μg/m3，外源性污染物输入对月均值的贡献量为44 μg/m3，对2013年1月PM10增值的贡献率为77.2%。在没有火山爆发等地质灾害影响的情况下，导致2013年1月空气质量下降的其他因素归结于年际气象条件变化，该因素对2013年1月 PM10增值的贡献率为11.4%。为了合理地解释此贡献率，统计分析了2012年1月和2013年1月的气象数据。结果发现，2012年1月的降水总量为325 mm，降水频次为13;而2013年同期降水总量为87 mm，降水频次为4，其他因素(如气温、气压、风速以及湿度)变化均不大，说明2013年1月降水量不足和降水频次减少可能是导致气象条件变化的主要原因。以上分析说明了2013年1月全国大范围重污染天气是造成该月份遂宁市空气质量达标率显著下降的主要原因。

2.2 空气中颗粒物组成和来源分析

图5为2013年遂宁市大气中PM2.5占PM10的比例。

图5 2013年遂宁市大气中PM2.5占PM10比例

由图5可知，2013年1—12月，遂宁市大气中PM2.5占PM10比例维持在45.3% ～87.2%范围内，年平均值为60.0%，这表明颗粒物污染来源主要是一次污染和化学二次污染，即燃煤、机动车排放、工业排放以及城市扬尘。3月和11月PM2.5占 PM10的比例分别下降到45.3%和50.0%，表明大气污染可能主要来自于机械污染(如扬尘和沙尘暴)，与这2个月全省受北方沙尘污染的情况一致。

统计分析发现，空气中颗粒物主要来源有［21-22］:一是燃煤，据统计2013年遂宁工业燃煤消耗47万吨，工业废气排放量达91.4亿立方米，较2009年增加了97.28%;二是机动车尾气排放，2013年全市机动车保有量为103 221辆，较2009年增加了92.2%;三是工业粉尘，工业废气中烟(粉)尘共计 2 291 t，较 2009年增加了66.98%;四是快速城镇化过程中产生的扬尘。

上述分析发现，2013年较2009年各类废气和工业粉尘排放量有所增加，但是遂宁市以创建国家环境保护模范城市为契机，采取了优化产业结构和调整布局、加大工业污染源和机动车尾气治理力度、严格控制城市扬尘污染以及大力推广清洁能源等措施，使各类污染物浓度变化不大，加之遂宁市大气的环境容量较大，使得环境空气质量达标率下降不多。2013年空气质量达标率显著下降主要是受1月全国雾霾和3月北方沙尘的影响，若除去这2个月的超标数据，全年空气质量达标率为97.4%，与没有受雾霾和沙尘影响的2012年基本持平。这表明全国大范围的雾霾和沙尘天气是导致2013年遂宁市空气质量达标率下降的主要原因，而各类污染物排放量增加对空气质量影响较小。

图6为遂宁市2013年大气中PM10和PM2.5达标率对比图。

图6 遂宁市2013年大气中PM10和PM2.5达标率对比图

由图6可见，按照《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)要求将PM2.5纳入空气质量评价后，2013年遂宁市城区环境空气达到优良的天数为217 d，优良天数比例为63.91%，较PM2.5参与评价前下降24.19%，PM2.5的年均质量浓度值为67 μg/m3，超过新标准0.91倍。由此可见，PM2.5监测数据纳入评价后空气质量达标率将显著下降。

2.3 遂宁市周边地区环境空气质量情况

自2005年启动创建国家环保模范城市以来，遂宁市委市政府把实施“蓝天工程”作为环境提升计划的重要抓手，不断加大大气污染防治工作力度，使得空气质量逐渐改善。图7显示了2007—2013年遂宁市空气质量达标率变化趋势。

图7 2007—2013年遂宁市空气质量达标率变化趋势

如图7所示，环境空气质量达标率由2007年的87.10%上升到2012年的98.07%，但2013年环境空气质量达标率仅为88.1%。为了全面了解辖区内空气质量情况、分析下降原因、找准问题所在、并针对性地提出行之有效的改进措施，考察了周边地区的环境空气质量，并与遂宁空气质量进行了横向比较(图8)。

图8 2012—2013年遂宁及周边地区空气质量优良天数对比图

由图8可见，遂宁及其周边地区共9个城市2013年环境空气质量均有不同程度的下降，下降幅度最大的是南充市，下降了19.3%;其次是内江市，下降了16.0%;成都市下降最小，为2.0%;遂宁市下降了10.4%，与周边地区空气质量平均下降幅度(10.24%)几乎一致，说明遂宁市空气污染具有一定的区域性特征。另外，与周边地区相比，2013年遂宁空气质量达标率较周边地区的平均达标率(82.2%)高出5.9个百分点，表明遂宁空气质量处于该区域的前列。

详细考察了2013年遂宁及其周边地区空气中SO2、NO2和PM103种污染因子的变化趋势，如图9所示。

图9 2013年遂宁及周边地区大气中SO2、NO2和PM10变化趋势图

由图9可见，这9个城市空气中SO2、NO2和PM10的平均质量浓度分别为 36、42、98 μg/m3，其年均浓度值达到环境空气质量二级标准要求，空气中首要污染物均是 PM10，但 SO2、NO2和 PM10的平均质量浓度分别比遂宁市高出16.13%、40.00%和4.26%，说明遂宁空气质量优于周边的平均水平，与研究结论相一致。另外还考察了周边8个城市PM10的月际变化趋势(图10)，由图10可知，周边地区的PM10的变化趋势与遂宁市变化趋势几乎一致，即冬季和春季浓度高，夏季和秋季浓度低，再次印证了遂宁市空气污染具备一定的区域性特点。

图10 2013年遂宁及周边地区大气中PM10变化趋势图

通过图10还发现，遂宁及周边地区PM10最大质量浓度几乎均出现在3月，为了更加详细地考察2012年1—4月和2013年1—4月遂宁及周边地区空气质量变化情况，统计并分析了相关时段9个城市的空气质量达标情况，如图11所示。

图11 2012年1—4月与2013年1—4月遂宁及周边空气质量达标率对比图

由图11可知，这9个城市2013年1—4月的空气质量达标率较2012年同期均有不同程度的下降，下降幅度最大的是成都，达43.1%;其次是内江，下降了33.2%;绵阳的空气质量达标率下降幅度最小，有8.3%;遂宁空气质量达标率下降了23.3%，基本与平均下降幅度(22.2%)保持一致。以遂宁市为例，2012年1—4月没有受雾霾和沙尘天气影响，PM10的平均质量浓度为97 μg/m3，有3 d空气质量超标;而受1月全国大范围雾霾和3月北方沙尘南下的共同影响，2013年1—4月PM10的平均质量浓度为122 μg/m3，受影响的天气共有30 d，如果除去2013年1、3月的受影响数据，1—4 月 PM10的平均浓度为 92 μg/m3，仅有1 d空气质量超标。以上分析表明，2013年1—4月受全国性雾霾和北方沙尘的影响，遂宁及周边地区的空气质量都出现了较大幅度的下降。

2.4 空气污染的成因分析

综上，遂宁市2013年环境空气质量明显优于周边地区，但由于受气象条件、地理因素、区域性污染以及外源性污染物输入性等因素的影响，遂宁空气质量也不可避免地出现下降，究其原因:一是全国性不利的污染气象条件。2012年遂宁市出现3次区域性污染天气过程，多达7 d;而2013年出现了12次，多达29 d，导致PM10年均质量浓度同比增加6.1%。特别是1月受全国性雾霾的影响，PM10的月平均质量浓度为 145 μg/m3，空气质量达标率为41.9%;但2012年同期PM10的月平均质量浓度为88 μg/m3，空气质量达标率为100%;二是北方沙尘的输入［23-25］。2012年仅有1次北方沙尘输入，而2013年共有5次影响明显的北方沙尘输入，导致PM10年均质量浓度同比增加了5%。特别是3月受北方沙尘南下影响，PM10的月平均质量浓度为150 μg/m3，空气质量达标率为64.5%，而2012年同期PM10的月平均质量浓度为99 μg/m3，空气质量达标率为100%。以上2个方面是造成2013年遂宁市环境空气质量下降的主要原因;三是快速的城镇化和工业化。2013年全市GDP同比增加了11.1%，城镇化率同比提高了43.1%，房地产开发投资同比增加了12.0%，汽车保有量同比增加了5.3%。涪江下穿隧道施工和观音湖放水等因素对环境空气质量也有一定影响。为了进一步阐述下穿隧道等施工场地对大气的污染程度，监测了几个不同施工场地PM10的质量浓度，结果显示施工场界PM10的平均质量浓度是同期全市均值的3.92倍。这说明城市扬尘是影响环境空气质量的重要因素;四是不利的自然气象条件。遂宁处于川中丘陵地区，气压低、静风或微风等现象发生频率较高，逆温现象较多，稳定的大气层结构，不利于污染物的扩撒，表现出较为明显的冬春季节性污染特征［26］;五是遂宁独特的地理位置。遂宁地处中国经济增长第四极成渝经济圈中心位置，距成都和重庆2个大城市都较近(均不足150 km)，且其周边城市工业相对集中，颗粒物的输入也会导致遂宁空气中颗粒物浓度升高。以上因素共同导致了遂宁市2013年空气质量较之前发生了显著下降。

2.5 大气污染防治对策与建议

2.5.1 创新大气管理机制，提升联防联控管理能力

各级政府和相关职能部门是防治大气颗粒物污染的责任主体，切实加强组织领导，建立防治大气污染工作领导小组，明确工作任务和部门职责分工。推动城市群之间的统筹联防工作，积极和成渝经济区各相关城市协调，共建区域联防联控工作机制。强化部门联合执法、区域执法及交叉执法等创新机制。此外，还要加大环境执法力度，定期开展重点行业、企业大气污染专项检查，组织查处重大大气环境污染案件。

2.5.2 深化大气污染源治理，实施多种污染物协同控制

加强全市工业烟粉尘治理，大力削减颗粒物排放;深化SO2污染治理，全面开展NOx控制，逐步推动燃煤工业锅炉升级改造;开展重点行业治理，防治加油、加气站以及石化公司等挥发性有机污染物污染;强化机动车污染防治，有效控制移动源排放;加强扬尘污染控制，深化面源污染管理;加强垃圾、秸秆焚烧环境监管，减少无组织气体排放;鼓励开发和使用清洁能源;大力宣传环保相关知识，提高全市人民环保意识。

2.5.3 完善空气质量监测网络，准确掌握大气污染状况和变化趋势

结合城市的发展和规划，新建和升级改造空气质量自动监测站，增加自动监测项目(如PM2.5、CO以及臭氧等)，建立一个布局合理、功能完善和技术先进的大气自动监测网络。目前全市有4个大气自动监测站，但全部分布在城市建成区，监测网络没有覆盖全市，对一些人口集中、经济发达的区县和乡镇还没有设置监测点位，这不利于全面掌握全市大气污染状况和变化趋势。

3 结论

1)通过科学分析遂宁市2013年的环境空气监测数据可知，遂宁市2013年环境空气质量达标率为88.1%，大气中 SO2、NO2和 PM10的年均质量浓度分别为 31、30、94 μg/m3，空气质量达到国家二级标准。夏季和秋季的空气质量明显优于冬季和春季，可能是由2013年1月全国雾霾天气和3月北方沙尘南下以及季节性降水不均匀所致。从外源性污染物输入、内源性污染和年际气象条件变化3个方面分析了2013年1月空气质量显著下降的原因，其中外源性污染物输入是主要原因。大气中主要污染物是PM10，统计分析发现空气中颗粒物主要来源于燃煤、机动车尾气、工业粉尘和扬尘。

2)对比2007—2013年的大气质量变化趋势发现，2013年的空气质量显著劣于往年水平，较2012年下降了近10个百分点。与遂宁市周边地区的大气环境监测结果相比较发现，遂宁市空气质量的变化趋势与周边地区一致，呈现出一定的区域性污染特征，但遂宁市的环境空气质量明显优于周边地区的平均水平，SO2、NO2和PM10的年平均质量浓度分别比周边地区低16.13%、40.00%和4.26%。

3)根据遂宁市2013年大气污染特征和变化趋势，从自然气象条件、全国性污染状况、北方沙尘输入、独特的地理位置、快速的城镇化和工业化以及遂宁自身情况的变化等方面阐述了2013年空气质量下降的可能原因，并指出全国性污染状况和北方沙尘输入是2个主要原因。

4)根据遂宁市大气污染现状和成因，结合遂宁市自身特点，提出了3条大气污染防控对策和建议，为环境管理部门提供参考。

［1］Streets D G，Fu J S，Jang C J．Air quality during the 2008 Beijing Olympic Games［J］．Atmos Environ，2007，41(3):480-492．

［2］Feng J L，Chan C，Fang M，et al．Characteristics of organic matter in PM2.5in Shanghai［J］．Chemosphere，2006，64(8):1 393-1 400．

［3］Zhang Y H，Hu M，Zhong L J，et al．Regional integrated experiments on air quality over Pearl River Delta 2004(PRIDE-PRD 2004):overview［J］．Atmos Environ，2008，42(25):6 157-6 173．

［4］谢元博，李巍．基于能源－环境情景模拟的北京市大气污染对居民健康风险评价研究［J］．环境科学学报，2013，33(6):1 763-1 770．

［5］杨永安，张凯，唐红军，等．水环境中挥发性有机物的监测方法［J］．四川环境，2014，33(3):108-112．

［6］白志鹏，蔡斌彬，董海燕，等．灰霾的健康效应［J］．环境污染与防治，2006，28(3):198-201．

［7］魏复盛．空气污染对儿童肺功能指标影响的初步分析［J］．中国环境监测，2001，17(1):61-66．

［8］刘焱明，张承中，李文慧，等．西安城区大气有机氯农药的污染特征及来源分析［J］．环境科学研究，2010(3):266-271．

［9］Gulliver J，Briggs D J．Personal to particulate air pollution in transport microenvironments［J］．Atmos Environ，2004，38(1):1-38．

［10］覃钦晏，张凯，韩常清．遂宁市大气主要污染物污染水平及变化规律［J］．内江师范学院学报，2011，26(4):45-48．

［11］龙帅，张凯，唐红军，等．被动采样监测遂宁市NO2时空分布特征［J］．环境科学导刊，2013，32(6):121-123．

［12］龙帅，张凯，唐红军，等．遂宁市环境空气中SO2时空分布特征研究［J］．四川环境，2013，32(4):58-62．

［13］张小曳，孙俊英，王亚强，等．我国雾－霾成因及其

治理的思考［J］．科学通报，2013，58(13):1 178-1 187．

［14］杨雪．浅谈环境空气质量新旧标准的差异［J］．科技信息，2013(15):431．

［15］Huang D S，Xu J H，Zhang S Q．Valuing the health risks of particulate air pollution in the Pearl River Delta，China［J］．Environ Sci ＆ Policy，2012，15(1):38-47．

［16］谷雨，李红丽，董智，等．2008年春季呼和浩特市沙尘天气与TSP和PM10污染的关系［J］．中国环境监测，2009，25(5):95-98．

［17］ Wang S G，Yuan W，Shang K Z．The impacts of different kinds of dust events on PM10 pollution in northern China［J］．Atmos Environ，2006，40(8):7 975-7 982．

［18］ Chu P C，Chen Y C，Lu S H，et al．Particulate air pollution in Lanzhou China［J］．Environ Intern，2008(34):698-713．

［19］陈吟晖，姜丽萍，朱舒曼．中山市地面气象要素与环境空气质量的关系［J］．广东气象，2006(2):36-39．

［20］胡敏，刘尚，吴志军，等．北京夏季高温高湿和降水过程对大气颗粒物谱分布的影响［J］．环境科学，2006，27(11):2 293-2 298．

［21］Kittelson D B，Watts W F，Johnson J P．Nanoparticle emissions on Minnesota highways［J］．Atmos Environ，2004，38(1):9-19．

［22］David B K．Engines and nanoparticles:a review［J］．J Aerosol Sci，1998，29(5/6):575-588．

［23］Lue Y L，Liu L Y，Hu X，et al．Characteristics and provenance of dust-fall during an unusual floating dust event［J］．Atmos Environ，2010，44(18):3 477-3 484．

［24］Liu C M，Young C Y，Lee Y C．Influence of Asian dust storms on air quality in Taiwan［J］．Sci Total Environ，2006，368:884-897．

［25］Zhao T L，Gong S L，Zhang X Y，et al．Asian dust storm influence on North American PM levels:observational evidence and controlling factors［J］．Atmospheric Chem and Physi，2008，8:2 717-2 728．

［26］沈剑飞，唐红军，钟国成，等．遂宁市城区大气中二氧化硫、二氧化氮和总悬浮颗粒物的污染现状及其成因分析［J］．四川环境，2003，22(5):32-35．