开封市2015—2018年秋冬季环境空气质量状况及发展趋势分析

摘 要：利用空气质量自动监测数据，分析了开封市2015-2018年秋冬季主要污染因子的年均、月均、日均变化趋势，研究发现开封市2017-18年秋冬季环境空气质量相对2015-17年同期，PM10、PM2.5、SO2、CO、NO2因子有所改善，O3浓度略有上升。由于取缔化石燃料工作，SO2、CO浓度下降明显。开封市1月、12月污染物浓度为秋冬季最高，9-10时污染物浓度为一天当中最高。

关键词：空气质量；秋冬季；环境；趋势分析

绪论

近年来，我国大力推进城市化建设、城市人口急剧增长、工业现代化的高速发展以及机动车保有量的持续增加，我国大气污染形势日益严峻，污染事件频发，大气污染呈现区域性、复合性污染特征。以PM10、PM2.5、O3为特征污染物的大气污染问题日益突出。[1]开封市是“2+26”污染传输通道城市之一，地处华北平原，因为秋冬季气候条件不利于污染物扩散，同时居民取暖燃烧大量化石燃料，所以近几年来每年秋冬季开封市都会经历大范围、长时间的环境空气污染过程。[2]

近年来全国各地市加大环境保护力度，大打大气污染防治攻坚战，积极推动煤改气、煤改电的进程、严查散乱污、大力推行新能源汽车、强制工厂错峰生产、实行机动车限号政策等措施，秋冬季的排放源已经与之前有较大不同。本文以2015-18年开封市秋冬季的环境空气自动监测数据为基础，分析了开封市近几年秋冬季大气污染变化趋势，以期为开封市空气质量的科学治理、有效防控提供参考。

数据来源与研究方法

开封市空气质量统计数据来源于开封市四个国控空气质量自动监测点位，分别是河大一附院、肿瘤医院、妇幼保健院、世纪星幼儿园站点，监测因子包括PM2.5、PM10、O3、SO2、NO2和CO等六项污染物，四个国控点位均匀覆盖开封市建成区，点位布设合理、运维规范，可以代表开封市建成区环境空气质量的平均水平。

本文以10月1日-次年3月31日空气质量数据代表开封市秋冬季的空气质量水平，分别分析六项污染物2015-2018年秋冬季年均、月均、日均变化特征和趋势。

3 结果与分析

3. PM10

PM10浓度呈逐年下降趋势，秋冬季月均浓度12月、1月高于其他月份，整体呈中间高两端低的拱形，原因为12月-1月气候寒冷，居民取暖需求较大，加上冬季多发静稳天气，不利于污染物扩散，[3]导致12月和1月PM10浓度明显高于秋冬季其他月份。2015年到2018年，12月和1月的峰值逐渐变得不明显，说明近两年华北地区加强了对于重污染天气的管控、重点时段的管控。小时浓度呈现“双峰型”的日变化特征，峰值一般出现在早上10时和晚上20～21时，且早峰值高于晚峰值，午后16～17时浓度最低。早上随着企业生产、交通出行和施工作业等生产生活活动，导致空气中PM10浓度的上升。午后，随着气温的上升，大气垂直和水平方向扩散能力增强，PM10浓度略有下降。太阳落山之后，空气扩散条件变差，居民活动增多，导致PM10浓度再次上升。

3. PM2.5

PM2.5浓度2016-17年小幅上升，2017-18年下降明顯。2015-16年和2016-17年月均浓度12月、1月高于其他月份，2017-18年1月最高，整体呈中间高两端低的拱形，月变化趋势与PM10相似。小时浓度呈现“双峰型”的日变化特征，峰值出现在9时和21-22时。细颗粒物浓度凌晨下降缓慢，之后开始上升，上升幅度没有PM10明显。早上9时达到第一个峰值，中午11时开始下降，下午16时最低，之后迅速上升。PM2.5来源比较广泛，除了一次源排放以外，还有一部分是空气中气态污染物通过化学反应形成的二次污染物，[4]同时PM2.5沉降速度比PM10慢得多，所以与PM10不同，凌晨市民活动较少，污染源排放较少时PM2.5下降幅度不大。

3.3 SO2

SO2浓度逐年快速下降，秋冬季月均浓度2015-16年和2016-17年的12月、1月2月较高，2017-18年11月和12月浓度较高，整体呈中间高两端低的拱形。SO2主要来源为化石燃料的燃烧，[5]随着煤改气、煤改电进程的不断推进，SO2的浓度逐年快速下降。SO2的小时浓度呈现“单峰型”的日变化特征，峰值一般出现在早上9-10时，之后迅速下降，18时开始缓慢上升，凌晨SO2浓度下降不明显。其原因早上市民开火，工厂开工，燃烧大量化石燃料，造成SO2浓度的早高峰，随后扩散条件转好，浓度迅速下降。2017-18年，SO2日变化趋势已经不明显，说明开封市取缔燃煤工作卓有成效，早上市民和工厂不会再集中燃烧化石燃料。

3.4 NO2

NO2浓度呈逐年缓慢下降趋势，秋冬季月均浓度呈中间高两端低的拱形，主要原因是12月和1月相对其他时段扩散条件不利。早8时NO2浓度开始下降，至15时达到最低浓度，之后迅速上升，20时升至全天最高点，2015-18年秋冬季NO2小时浓度变化趋势完全一致。在城市建成区内NO2排放源主要是汽车尾气，少量来自工厂废气，NO2浓度与市民活动有最直接的联系，通过车辆限行、道路疏导、提倡新能源汽车等措施使NO2的浓度逐年缓慢下降。

3.5 CO

CO浓度逐年快速下降，月均浓度整体呈中间高两端低的拱形。小时浓度呈现“双峰型”的日变化特征，峰值一般出现在早上9时和晚上21时，且早峰值高于晚峰值。CO的主要来源为化石燃料燃烧、工厂废气、汽车尾气等，由于2017-18年煤改气、煤改电工程的基本完成，CO有了显著的下降，同时日均值的峰值较前两年也不太明显。

3.6 O3

O3浓度呈逐年缓慢上升趋势，原因为2015-18年PM2.5浓度不断降低，能见度不断升高，光照强度上升，O3随之升高。秋冬季月均浓度12月最低，3月最高。O3属于二次污染物，是由NOX与挥发性有机物在光照条件下形成的，[6]12月光照最弱，所以臭氧浓度最低。小时浓度呈现“单峰型”日变化特征，早上8点日出之后，臭氧逐渐上升，到15-16点达到最高值，之后迅速下降。

4 结论

（1）2015-18年秋冬季开封市PM10、PM2.5、SO2、CO、NO2浓度有所降低，O3浓度略有上升。

（2）开封市取缔化石燃料工作成果显著，SO2、CO浓度下降明显。

（3）开封市1月、12月污染物浓度为秋冬季最高，9-10时污染物浓度为一天当中最高。

参考文献：

[1]2015年中国环境状况公报（摘录）[J].环境保护，2016，44（11）：43-51.

[2]张众志.京津冀民用散煤燃烧对该地区冬季PM_（2.5）污染贡献模拟研究[D].山东大学，2017.

[3]罗琳.我国31个省会城市空气质量指数的分布特征及其与气象因素的关系[D].重庆医科大学，2017.

[4]徐红梅，曹军骥，沈振兴，刘随心，张婷，周家茂.西安冬季不同空气质量级别对应的PM_（2.5）化学组分变化特征[J].科技导报，2015，33（06）：31-36.

[5]王慧丽，雷宇，陈潇君，贺晋瑜，高丽华.京津冀燃煤工业和生活锅炉的技术分布与大气污染物排放特征[J].环境科学研究，2015，28（10）：1510-1517.

[6]王雪松，李金龙，张远航，谢绍东，唐孝炎.北京地区臭氧污染的来源分析[J].中国科学（B辑：化学），2009，39（06）：548-559.

作者简介：田君（1988-），男，汉族，河南开封人，硕士，助理工程师，研究方向：环境空气自动监测。