四川省近年来空气质量变化趋势及污染特征分析

2018-10-24饶芝菡

四川环境 2018年5期

张巍,蒋燕,罗彬,饶芝菡

(四川省环境监测总站，成都 610091)

1 前言

随着工业化、城市化以及区域经济一体化进程的加快，大气污染态势严峻，O3和PM2.5为代表的二次污染问题突出。我国目前大气污染呈现局地和区域污染相结合、多种污染物相互耦合的复合型大气污染特征[1]。《大气污染防治行动计划》实施以来，四川省重点城市主要污染物浓度均呈明显下降趋势，空气质量逐渐转好，但颗粒物和臭氧污染问题仍然突出，污染防治工作任重道远，加强区域联防联控，建立精准化的大气环境治理体系势在必行。有研究表明2010年以后，四川省PM2.5污染呈波动降低的趋势，主要得益于城市环境管理的加强、工业污染的整治、机动车污染的控制等[2]。但2015年四川省O3污染问题开始凸显，同时颗粒物超标状况仍然严重[3]。本研究采用2013～2017年污染物监测数据，对四川省空气质量变化趋势进行研究，并分析近年来逐渐突出的环境问题，为更加科学的进行大气污染治理，实现空气质量持续改善提供理论基础。

2 方法

2.1 数据来源

数据主要来源于四川省环境空气质量公报和国家空气质量监测网络管理平台及发布系统。数据包括21个城市，78个国控点位，年均数据均由国家提供。2013～2014年仅有SO2、NO2、PM103项污染物浓度数据，2015年《环境空气质量标准》(GB3095-2012)在四川省各个城市全面实施以后，有SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO 6项污染物浓度及优良天数率的数据，故SO2、NO2、PM10同比变化以2013年为基准，PM2.5、O3、CO、优良天数率同比变化以2015年为基准。

2.2 数据处理

数据根据《环境空气质量标准》(GB3095-2012)[4]、《环境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ 663-2013)[5]、《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ 633-2012)[6]中规定的方法进行处理。其中，按照《环境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ 663-2013)中表1基本评价项目的年评价方法规定：SO2、NO2、PM10、PM2.5年评价采用浓度的年平均值，CO年评价采用24小时平均的第95百分位数，O3年评价采用日最大8小时滑动平均值的第90百分位数。

3 结果与分析

3.1 近年来空气质量变化趋势

3.1.1 全省优良天数率变化趋势

2015～2017年全省优良天数率在80%左右波动上升(如图1)，其中优比例在25.6%～28.9%之间，良比例在53.2%～54.3%之间，轻度污染比例在12.9%～16.6%之间，中度污染比例在3.0%～3.6%之间，重度污染比例在1.0%～2.4%之间，严重污染比例维持在0.1%。

图1 2015～2017年全省不同污染天占比对比图Fig.1 The proportion of different pollution days in Sichuan province from 2015 to 2017

3.1.2 主要污染物浓度变化趋势

监测数据表明，近 5 年来四川省空气质量呈逐年向好的趋势。主要污染物浓度逐年递减，但O3和NO2略有上升(如图2)。2017年 PM10年均浓度为67.7μg/m3，同比2016年下降7.5%，同比基准年2013年下降19.9%，稍高于全国338城市的平均下降率；PM2.5年均浓度为42.0μg/m3，同比2016年下降9.5%，同比基准年2015年下降11.6%，与全国平均下降率持平；SO2年均浓度为13.9μg/m3，同比2016年下降15.8%，同比2013年下降59.4%，远高于全国平均下降率，是降幅最大的污染物；NO2年均浓度为31.5μg/m3，同比2016年上升4.3%，同比2013年下降12.3%；O3第90百分位浓度为140.5μg/m3，同比2016年上升6.3%，同比2015年上升7.1%，是升幅最大的污染物，但低于全国平均上升率；CO第95百分位浓度为1.4mg/m3，同比2016年和2015年下降6.7%。

结果表明，近年来四川省采取的大气污染防治措施是有效的，主要包括重点行业脱硫脱硝除尘设施建设及改造、淘汰燃煤小锅炉、淘汰落后产能、管控露天焚烧污染和餐饮油烟污染等。但在颗粒物污染问题逐渐改善的情况下，臭氧污染日益突出，大气氧化性正在增强。主要原因在于机动车保有量日益增长，挥发性有机物污染防治起步较晚。

图2 2013～2017年全省主要污染物浓度变化图Fig.2 The concentration of major pollutants in Sichuan province from 2015 to 2017

3.1.3 21城市主要污染物浓度变化趋势

对四川省21城市选取主要超标污染物进行变化趋势分析(如图3)，结果表明：PM10年均浓度达标的城市仅9个，浓度较高的是自贡、成都、德阳。浓度最高的城市自贡是浓度最低城市阿坝州的3.8倍。从变化率来说，17个城市同比2013年不同程度下降，降幅在5.8%～47.8%之间，平均降幅为18.4%，降幅最大的城市依次是阿坝、成都、遂宁。说明PM10的控制成效显著，一次排放颗粒物正在逐年下降。

PM2.5年均浓度达标的城市仅6个，浓度较高的是自贡、宜宾、成都。浓度最高的城市自贡是浓度最低城市阿坝州的5.6倍。从变化率来说，17个城市同比2015年不同程度下降，降幅在1.4%～39.2%之间，平均降幅为10.7%，降幅最大的城市依次是阿坝、眉山、南充。结果表明PM2.5的控制成效不及PM10，主要原因在于PM2.5的来源更为复杂，既有一次排放也有二次转化形成。

O3第90百分位浓度超标的城市有3个，浓度较高的是成都、德阳、眉山。从变化率来说，11个城市同比2015年不同程度上升，升幅在1.9%～68.7%之间，平均升幅为10.7%，升幅最大的城市依次是雅安、南充、阿坝。说明臭氧污染问题在各个城市日益凸显。

图3 四川省21城市污染物浓度及变化率分析Fig.3 The concentration of pollutants and change rate analysis of 21 cities of Sichuan province

3.2 四川省空气质量排名情况

2017年四川省空气质量综合指数为4.41，与浙江、湖南、甘肃相当，低于上海、重庆，远低于北京、天津。在全国31省排名倒数第18位，与去年持平。综合指数改善率在全国排名正数第9位，居于上游，改善情况与贵州、河北相当，好于重庆和上海。

优良天数率较全国平均水平高3.1个百分点，与湖南、浙江相当，在全国31省中排名倒数第17位，较2016年改善2位次。

PM10浓度与吉林、内蒙古相当，低于重庆、湖南和江西。在全国排名倒数第19位，与去年持平。同比2016年的改善幅度在全国排名正数第9位，居于上游。

PM2.5浓度与吉林、宁夏、辽宁相当，低于重庆、湖南和江西，高于浙江和上海。在全国排名倒数第16位，较2016年(第14高位)改善2位次。同比2016年的改善幅度在全国排名正数第12位，居于中上游。

SO2浓度与广西、新疆相当，低于湖南和贵州、江苏等，高于重庆和上海。在全国排名倒数第20位，较2016年排名改善1位次。同比2016年的改善幅度在全国排名正数第15位，居于中游。

NO2浓度与辽宁、湖北、宁夏相当，低于浙江、山东和安徽，高于广东、湖南。在全国排名倒数第16位，较2016年(第14高位)排名改善2位次。同比2016年的上升幅度在全国排名第12高位。

O3第90百分位浓度与江西、甘肃相当，低于广东、浙江、重庆。在全国排名倒数第19位，较2016年(第21高位)恶化2位次。同比2016年的上升幅度在全国排名第20高位。

CO第95百分位浓度与重庆、广西、江西等地相当。在全国排名倒数第22位，较2016年(第20高位)改善2位次。同比2016年的改善幅度在全国排名第22位，居于下游(如下表)。

表 2017年四川省在31省的排名及改善情况Tab. The rankings and improvements of Sichuan province among 31 provinces in 2017

3.3 空气污染特征分析

3.3.1 PM2.5浓度及PM2.5/PM10比值情况

2017年全省共有12个城市的PM10浓度、15个城市的PM2.5浓度超标，分别占比57.1%和71.4%。PM10的超标倍数在0.02～0.27倍之间，PM2.5在0.03～0.89倍之间，细颗粒物超标严重。

PM2.5高浓度中心为川南地区(55.9μg/m3)，高于成都平原(47.7μg/m3)和川东北地区(37.7μg/m3)。三大区域差异明显(1.5∶1.3∶1.0)，且较2016年(1.4∶1.1∶1.0)差异增大。

2015～2017年全省PM2.5/PM10比例基本维持在62%左右，其中川南地区该比例最高(70.1%)、成都平原次之(62.5%)、川东北最低(56.4%)，三大区域差异明显(1.2∶1.1∶1.0)，说明细颗粒物二次转化问题仍然突出。川南地区最高的原因主要在于两个方面：一是区域排放强度仍然较大，城市管控水平不够，秸秆禁烧控制力度不够，造成PM2.5浓度显著高于其他两大区域；二是川南地区处于盆地西南涡旋的中心地带，污染物容易积累，不易扩散。

3.3.2 NO2/SO2比值情况

全省NO2/SO2由2013年的1.05上升至2017年的2.27，升高1.2倍。三大区域均保持逐年上升的趋势，其中成都平原地区该比值最高，由2013年的1.36上升至2017年的3.14，升高1.3倍；川东北地区次之，但升幅最大，由2013年的0.98上升至2017年的2.65，升高1.7倍；川南地区该比值最低，由2013年的0.91上升至2017年的2.07，升高1.3倍(如图4)。

目前NO2浓度已远远超过SO2浓度，一方面是因为大气污染防治措施对SO2起到了良好的控制效果，另一方面是四川省机动车保有量增长较快，但NOX管控效果并不明显。NO2/SO2的持续升高表明大气污染类型正在发生深刻变化，大气氧化性的增强成为了推动污染形成的主要动力。

图4 四川省及三大区域NO2/SO2逐年变化情况Fig.4 The annual changes of NO2/SO2 in Sichuan province and the three major regions

3.3.3 O3污染特征

O3第90百分位浓度有逐年上升的趋势，2017年其污染天数率为4.7%，同比2016年升高了0.8个百分点，污染天数率最高的城市依次为成都(13.5%)、德阳(11.5%)、眉山(10.2%)。

2017年全省有18个城市出现O3轻度污染，共342天，同比2016年增加58天；7个城市出现O3中度污染，共16天，同比增加2天；2个城市出现O3重度污染，同比增加2天(如图5)。说明O3污染愈加严重，大气氧化性增强，此外O3超标势必造成优良天数率的下降，直接影响大气污染防治措施的控制效果。

图5 2017年四川省21城市O3造成的污染天数情况Fig.5 The number of pollution days caused by O3 in 21 cities of Sichuan Province in 2017

2017年全省O3为首要污染物的天数有95天，同比增加19天；首要污染物占比达35.7%，同比升高了8.1个百分点，仅次于PM2.5(首要污染物占比为40.9%)。且在PM2.5为首要污染物占比降低的情况下，O3、NO2作为首要污染物的占比不断升高，说明大气污染形势正在变化，大气反应活性不断增强。O3的生成与前体物(NOX和VOCs)呈高度非线性关系，而且受到气象条件和排放源影响[7]，故控制O3需要考虑VOCs和NOX的协同减排。