晋城市环境空气质量主要影响因素解析

文_李广池 晋城市环境保护监测站

近年来，晋城市环境空气质量不断改善，但是距离环境空气质量二级标准仍存在较大差距。

本文利用大量监测数据，研究本地的污染特征，分析主要影响因素，为环境决策和空气质量改善提供数据支撑。

1 数据来源与方法

1.1 研究区域

晋城市位于山西省东南部，市境总面积9490km2，其中市区面积149km2。晋城市作为京津冀大气污染传输通道城市之一，全境位于晋城盆地之中，整个地区的地势呈北高，中、南部低的簸箕状，周边地形不利于污染物扩散，本地排放的污染物容易在当地聚集，造成污染加剧。

1.2 研究方法

采用高密度网格点布设实测的方法，实现整个区域高时间分辨率、高空间分辨率和多参数的实时动态监测；反应整个城市、背景、边界、传输通道等区域的空气质量整体状况和变化趋势。在现有空气质量自动监测网络的基础上，以市区5个环境空气质量评价点（不含白马寺背景点）为中心，对其周边500m范围内的东、南、西、北等4个方向，及1km范围内的东北、东南、西北、西南等4个方向分别进行空气质量监控，以及市区可能传输通道上布设若干网格化微型站，以实现对监测点位周边区域的全覆盖式网格精准监控，实时掌握环境污染分布状况，探究空气质量变化趋势。

1.3 数据来源

本次研究所用数据主要有以下3个来源：

①晋城市现有的6个国控点位，自来水公司、技术学院、市环保局、白云商贸、泽州一中、白马寺（清洁对照点位），各点位主要监测项目为六项污染物（PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3），以及气象“五参数”（温度、湿度、大气压、风速、风向）。

②晋城市大气污染防治网格化精准监控系统，包括142个微型点位（其中六参数微型站105个，颗粒物微型站37个）和31个乡镇站。

③使用北京艾沃思科技有限公司颗粒物激光雷达仪器（PMTrace型）在晋城市及周边走航监测的数据；使用河北先河六参数走航车在晋城北部走航监测数据。

2 结果与讨论

2.1 第一季度空气质量概况

2018年第一季度晋城市综合质量指数为8.531，同比下降3.64%。各项污染物浓度同比呈“三升三降”，晋城市第一季度各项污染物概况如表1所示。

表1 晋城市第一季度各项污染物概况

2018年第一季度晋城市综合指数在山西省和“2+26”城市中排名均靠后，且主要考核指标PM2.5同比上升严重，导致完成2018年全年PM2.5目标难度加大。以下重点分析2018年第一季度数据情况。

2.2 主要污染物日变化规律情况及国控点主要污染物分析

通过监测结果分析，PM10、PM2.5、SO2、CO浓度日变化规律基本相近，均为“单峰”，且峰值均出现在上午。

从图1可以看出，晋城市各国控点位污染物浓度日变化一致性较好，但个别污染物国控点之间存在“分层”现象，其中比较突出的主要为自来水公司PM2.5、SO2、CO。

分析自来水公司偏高污染物之间的相关性，发现PM2.5、SO2、CO呈显著正相关（Person相关性分析），表明以上污染物中部分浓度均来自同一污染源，且为燃煤源。

通过分析自来水公司SO2、CO、PM2.5与当时风向之间的相关性，可以发现3种污染物中大部分高值来源方向主要为西北和东北方向。结合晋城市北部为工业园区的污染源分布情况来看，推断受市区北部工业园区内企业污染排放影响较大。

2.3 多次污染过程CO变化情况分析及走航监测分析

结合以上分析，晋城市多次污染过程中CO污染物浓度变化最为明显，所以可依据CO进行溯源分析。从国控点CO浓度突升情况和微型站典型CO污染传输过程来看，在偏北风的作用下，晋城市区北部工业企业CO污染物向市区传输。

为了进一步研究北部工业园区对市区的影响，使用颗粒物激光雷达仪器（PMTrace型）在晋城市及周边进行了走航监测。晋城市早晨污染传输过程非常明显，污染源主要集中在市区北部工业园区，该污染聚集区形成的污染，在近地面弱北风的作用下，沿近地面（300m以下）向晋城市区方向沉降严重，且浓度非常高（雷达拟合PM10浓度达300µg/m3左右）。同时，该区域在300～400m高度亦形成了向北扩散的趋势。南北输送的差异在于向北输送主要为高架源输送，这主要是受风场因素影响。

使用六参数监测设备重点对市区北部进行走航监测。可以看出，自南向北CO浓度呈缓慢升高趋势。巴公工业园区内CO浓度持续偏高，其中CO浓度峰值为9.1mg/m3。另外，巴公工业园区下风向处CO浓度明显高于上风向处。在偏北风作用下，CO呈明显自北向南传输态势。

进一步分析可知，当高空和近地面主导风向均为北风时，污染源产生的颗粒物和CO（高架源排放和近地面无组织排放）将全部向晋城市区传输，直接影响市区环境空气质量。

3 结论

利用多种监测手段对晋城市第一季度空气情况进行分析研究，通过变化规律、相关性分析、实地监测等方法探究了污染成因和主要来源，得出以下结论：

①第一季度晋城市综合指数相对于山西省、“2+26”城市均较高，环境空气质量偏差。

②第一季度晋城市自来水公司国控点主要污染物浓度明显高于其他国控点，分析其受燃煤源污染影响较大。

③晋城市第一季度天气系统较弱，凌晨出现弱偏北风气象情况较多。

④市区北部企业众多且集中，北部企业仅颗粒物排放就占全市排放总量的50%以上；受弱偏北风影响，晋城市区北部工业企业排放的污染物向市区传输，直接导致市区相关污染物（颗粒物、SO2、CO等）浓度迅速升高，环境空气质量相对较差。

⑤因市区北部企业众多，工业生产物料运输量也较大，目前以公路运输为主，交通运输扬尘和汽车尾气污染问题也比较突出，在大气扩散条件较差时段或弱偏北风时段，对市区环境空气质量影响也较大。

结合晋城市第一季度国控点、微型站主要污染物监测数据以及走航监测数据，进行日变化规律、相关性等分析，提出如下建议：

①因市区北部企业众多且集中，颗粒物等污染物排放较大，建议采取以下有效措施减少污染物的排放：一是减少燃煤量来减少污染物的排放；二是引进先进技术和先进工艺从生产过程中减少污染物的产排量；三是通过节能降耗清洁生产审核进行技术改造实现污染物减排；四是采取有效的集尘和除尘措施减少污染物的排放。

②市区北部企业建设铁路运输专线，减少大众物料公路运输，实现铁路运输，从而减少公路运输产生的扬尘污染和汽车尾气污染。

③积极推动工业企业安装有组织和无组织排放监测在线设备，与生态环境管理部门联网，实现数字化、科学化的企业自我管控和管理部门监督相结合的模式，促进工业企业健康发展，为污染物有效减排提供科学依据。

④市区北部企业众多且集中，存在布局不合理的问题，对污染贡献大的企业，应进行规划搬迁，减少市区北部企业体量大的问题。