西安市调整供暖措施后颗粒物浓度污染状况分析

张红丽 郝起礼 李广龙

陕西省土地工程建设集团有限责任公司延安分公司

0 引言

随着我国经济的快速发展，环境问题也日益严重，尤其是大气中的颗粒物更为明显，不仅对空气质量以及大气能见度有较大的影响[1]，对人体健康也有极大的危害。研究表明，细颗粒物和超细颗粒物对人体健康的危害程度远远高于粗颗粒物[2-4]，甚至导致人员的死亡[5-6]。因此，世界各国都将治理大气颗粒物列为国家标准[7-9]，而治理手段也因地制宜，虽目前已经取得了一定的成就，但整体效果仍然不容乐观。

有相关文献表明我国北方的城市空气污染均属煤烟沙尘型污染[10]。而西安市地处西北地区，冬季采暖期较长，且采暖主要以燃煤为主，所以和其他北方城市一样，西安的首要污染物以颗粒物为主[11]。虽然目前有学者对西安采暖期颗粒物的浓度分布进行过研究[12-15]，也取得了一定的成果，但对17 年西安首次大力治理采暖期措施[16-17]后的颗粒物变化的研究却是微乎其微，甚至没有。

因此本文主要针对2017 年西安市出台治理雾霾强劲方案以后，首次对冬季采暖期“电代煤”，以气代煤（柴薪）以及清洁能源替代下大气颗粒物的总体污染浓度及其分布特征等进行分析研究，主要的研究对象是可吸人颗粒物PM10和可入肺颗粒物PM2.5。

1 采样

本文数据来源于:天气后报网(http://www.tianqihoubao.com/aqi/xian)给出的2017 年12 月—2018年3 月逐日PM10、PM2.5平均浓度值。天气网(http://www.tianqi.com/air/xian.html)发布的西安13 个区6种大气污染物逐时浓度值。本文采用从2017 年12 月20 日到2018 年3 月10 日内西安市兴庆小区监测点的数据进行分析研究。西安市冬季采暖期为11 月15日到次年3 月15 日，因此本次采样处在采暖期内，监测期间共获得1920 个有效小时浓度值，能够代表该地区2017 年采暖期颗粒物的污染水平。

2 结果分析

2.1 采暖期颗粒物浓度变化

将采样期间的数据进行处理，采样期间得到的PM10和PM2.5的日平均浓度变化详细状况见图l，并将采样期间中每个月份中的PM10和PM2.5的月平均浓度、最大值、最小值等参数变化列到表1 中。

图1 测试范围内PM10和PM2.5的浓度变化

从图1 中可以看出，在采样期间，PM10的日均浓度范围为34.9～374 μg/m3，平均浓度为153.9 μg/m3，按照《GB3095-2012 环境空气质量标准》来评价，整个测试范围内PM10的日平均浓度超过二级标准（150 μg/m3）的排放量。PM2.5的日均浓度范围为20.2～307.5 μg/m3，平均浓度为99.1 μg/m3，按照《GB3095-2012 环境空气质量标准》评价，整个测试范围内PM2.5的日平均浓度超过二级标准（75 μg/m3）的排放量。PM2.5大约占PM10的平均比例为64.4%。这说明，可吸入颗粒物（PM10）中细粒子（PM2.5）的含量较多。

表1 给出了在测试范围内PM10和PM2.5的月平均浓度最大值、最小值以及平均值的参数，表中可以看出在17 年西安采暖期间颗粒物浓度出现了逐渐降低的趋势。

表1 测试范围内PM10和PM2.5的参数变化

由表1 可以看出，在采样区间，随着供暖期的开始，颗粒物的月平均浓度均呈现出逐渐降低的趋势。PM10的月平均浓度逐渐减小，浓度最大月与浓度最小月的平均浓度相差98.4 μg/m3，浓度最小月出现在2018 年2 月。而PM2.5的月平均浓度变化相对不稳定，主要因为西安地区主要小颗粒污染物为主[18]，因此受环境影响较多。但总体来看，西安在17 年采取相应措施后对大气中颗粒物的控制有着很好的效果[19]。

2.2 典型日颗粒物浓度变化对比

分别选取17 年12 月29 日、18 年1 月15 日、18年2 月9 日以及18 年3 月10 日这4 天为典型日进行数据分析研究。结果显示，只有12 月29 号PM2.5的测试结果符合国家给出的标准范围内，其余均超标，12月29 日PM10污染最为严重，18 年1 月15 日PM2.5污染最为严重。

图2 为4 天典型日在采样时间为24 小时范围内PM10和PM2.5的日平均浓度变化趋势，从图中明显地可以看出随着西安市政府治霾力度的加大以及新能源使用的普及，大气中PM10的日均浓度逐渐下降，由374 μg/m3下降到了225.9 μg/m3，下降率为39.6%；而对于大气中PM2.5的日均浓度却在逐渐上升，出现这种现象的原因可能是因为粒径较小，易受到当地气候以及环境的影响，相关文献也表明[18]，西安主要以小颗粒污染物为主，从而也佐证了数据的正确性。

在2017 年12 月29 日的采样结果中，PM10和PM2.5在测试范围内的浓度分别为374.0 μg/m3以及61.0 μg/m3。按照《GB3095-2012 环境空气质量标准》评价，PM10日均浓度为国家二级标准（150 μg/m3）的2.49倍，属于严重超标，而PM2.5日均浓度未超过国家二级标准（75 μg/m3）。可能出现的原因是西安在刚开始采暖时，颗粒物浓度较大。也与文献[15]对西安采暖期测试结果相一致。在2018 年1 月15 日的采样结果中，PM10和PM2.5在测试范围内的浓度分别为324.6 μg/m3以及307.5 μg/m3。按照《GB3095-2012 环境空气质量标准》评价，PM10日均浓度为国家二级标准（150 μg/m3）的2.16 倍，同样属于属于严重超标，而PM2.5日均浓度则为国家二级标准（75 μg/m3）的4.1 倍，属于特严重超标。在2018 年2 月9 日的测试中，PM10和PM2.5在测试范围内的浓度分别为240.7 μg/m3以及93.1 μg/m3。按照《GB3095-2012 环境空气质量标准》评价，PM10日均浓度为国家二级标准（150 μg/m3）的1.60倍，属于明显超标，PM2.5日均浓度为国家二级标准（75 μg/m3）的1.24 倍，同属于明显超标。在18 年3 月10日的测试中，PM10和PM2.5在测试范围内的浓度分别为225.9 μg/m3以及183.1 μg/m3。按照《GB3095-2012环境空气质量标准》评价，PM10日均浓度为国家二级标准（150 μg/m3）的1.51 倍，属于明显超标，PM2.5日均浓度为国家二级标准（75 μg/m3）的2.44 倍，同属于明显超标。

但总体来看，选取的4 天典型日的日均浓度均远大于国家的标准，属于重度污染，因此对于西安的采暖期颗粒物的控制仍要加大力度，尤其是细颗粒物（PM2.5）浓度的控制。

2.3 颗粒物浓度小时变化特点分析

图3 给出了在2018 年2 月2 日24 小时采样范围内的PM10和PM2.5的小时平均浓度变化曲线。从图中可以看出在采样期间呈现出非常明显的波动性变化，但两者的变化趋势基本是一致的。

图3 PM10和PM2.5小时平均浓度变化曲线

由图3 可见，颗粒物在不同时间段内的浓度差距较大，但在采样时间范围内PM10和PM2.5的变化特征趋势与辛玉姣等[20]人的测试结果相一致。结果显示，PM10的范围为49～161 μg/m3，平均浓度为85.3 μg/m3，PM2.5的范围为10～109 μg/m3，平均浓度为42.2 μg/m3，按照《GB3095-2012 环境空气质量标准》评价，PM10日均浓度以及PM2.5日均浓度均未超过二级标准。因此，从治理效果上来看，西安对于控制污染物的措施起到了作用。

从图3 中可以看出，在采样一个周期内颗粒物的浓度出现了两个最大值，于建华等[21]对北京地区的PM10和PM2.5进行了分析，研究表明PM10和PM2.5质量浓度的小时变化呈双峰分布特征，两者在凌晨2:00 达到一天中浓度极大值，分别为PM10为161 μg/m3、PM2.5为109 μg/m3。图3 中给出颗粒物浓度在14:00 左右时浓度达到最低值，而在16:00 以后可以看出颗粒物浓度有上升的趋势，这应该与居民活动有关系，穆珍珍等[22]通过研究也证明了这一现象。

3 结论

通过对西安市兴庆小区2017 年采暖初期的大气颗粒物状况进行初步分析研究，但由于采集点相对较少，位置较单一，尚不能代表西安市2017 年调整采暖措施后在采暖期整体的颗粒物污染水平，更全面深入的分析有待以后进行。但通过以上的分析，能够得出以下结论。

1）2017 年采暖措施改变后西安市采暖期的颗粒物浓度明显下降，在采样范围内PM10的日平均浓度范围为34.9～374 μg/m3，平均浓度为153.9 μg/m3；PM2.5的日平均浓度范围为20.2～307.5 μg/m3，平均浓度为99.1 μg/m3，虽取得了一定的成果，但整体结果依旧为明显超标。

2）采样期间的典型日日均颗粒物浓度均为较严重超标，尤其是细颗粒物（PM2.5）的浓度超标明显，应加大对细颗粒物浓度的控制等。

3）PM10和PM2.5的小时平均质量浓度变化呈双峰分布特征，两者在凌晨2:00 达到一天中浓度极大值。但由于受到居民活动的影响，颗粒物浓度在16:00 之后有明显的上升。

4）总体来说，自2017 年西安出台铁腕治霾的措施后，西安采暖期大气颗粒物浓度明显下降，但仍未达到国家标准，因此，西安对于颗粒物的治理仍有很长的一段时间要走。