成渝地区典型中小型城市空气质量分析——以内江市为例

王 维 程灏旻 杨 渊 门 强 罗德康

(内江市环境监测中心站，四川 内江 641000)

经济的粗放型发展总伴随着各种环境问题，大气污染便是其一。近年来我国开始转变经济发展模式，大力开展污染防治，并进行了大量研究，取得了不菲的成效，但离人民群众的期望和建设美丽中国的目标还任重而道远。成渝地区的大气污染研究多集中在成都和重庆，对区内典型中小型城市的具体研究较少。内江市地处四川盆地东南部，东经104°15′～105°26′、北纬29°11′～30°2′之间，在经济和地理上均是成渝连线重要的中心城市，也是地处四川盆地腹心典型中小型城市。近年来，内江市积极转变经济发展模式，发力大气污染防治，取得了一定效果。文章通过分析2015-2018年内江市空气质量变化情况，了解内江市污染现状和发展趋势，简要评估大气防治效果，力争为成渝地区及中小型城市大气污染防治提供参考。

1 数据来源及方法

数据来源于2015-2018年国家空气质量自动监测系统监测数据，参照《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)[1]等标准分析讨论空气质量的时间变化情况及原因。

2 结果与分析

2.1 内江市空气质量的年际变化

图1 2015-2018年内江市空气质量变化

按照《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)二级标准评价，2015-2018年内江市空气质量以优良为主，优良天数率(优良率)均在70%以上，2018年超过80%；近年来，内江市优的天数大幅增加，中度污染以上天数明显减少，重度以上污染几近消除(图1)，空气质量整体改善。

表1可看出，2015-2018年，内江市SO2、PM10和PM2.5浓度持续降低，日最大臭氧8小时均值(O3-8 h)第90百分位浓度、CO第95百分位浓度和NO2浓度变化不大，PM2.5/PM10值和综合指数逐年降低，颗粒物二次污染程度降低，SO2/NO2的值逐年明显降低，内江市燃煤型污染明显改善，转向汽车尾气移动源等复合型污染；与2015年比，SO2、PM10和PM2.5浓度均降低30%以上，综合指数降低达24.3%，空气质量大幅改善。

表1 内江市污染物浓度变化情况 单位：μg/m3

2015-2018年，内江市首要污染物以PM2.5为主，其次为O3-8h，少数时段出现PM10，PM10各年出现天数变化不大，具有一定随机性，PM2.5出现的天数逐年持续减少，与内江市颗粒物二次污染改善有关，O3-8h出现次数逐年上升、出现比例持续升高(表2)，大气污染有向以臭氧污染为主要污染物的方向发展的趋势。

表2 2015-2018年内江首要污染物情况 单位：天

图2所示，内江市O3-8h为首要污染物的情况主要出现在良和轻度污染，个别年份出现中度和重度污染，2015年出现天数较少，与该年内江市PM2.5浓度高，O3-8h污染难以显现有关。在超标情况下，O3-8h成为首要污染物的天数变化不大，但其在空气质量良以上的总天数及超标总天数中的占比逐年升高，对内江市空气质量的影响越来越大。

图2 2015-2018年内江首要污染物中O3-8h的占比变化

2.2 月际变化

图3A所示，内江空气质量污染程度整体上冬季>春季>秋季>夏季，超标情况主要分布在12、1、2三个月，其中1、2月污染最重，以静稳逆温等不良天气下细颗粒物污染为主，中度污染以上天气较多；4-11月较少出现中度污染以上情况，9月一般为每年雨天最多的月份，超标情况最少。

图3B、3C表明，内江市PM10和PM2.5浓度冬季最高，春秋季节次之，夏季最低，其中，各年5月均受收获期秸秆焚烧影响出现不同程度浓度峰值，2016年内江开始秸秆禁烧工作，峰值浓度逐年降低，峰型趋缓，2015年10月因秸秆焚烧出现浓度峰值，而后因禁烧有效未再出现。2017年来，内江市对重污染预警预报及应急响应措施更具针对性，使得污染较重的12月、1月和2月PM10和PM2.5浓度下降明显，全年污染物浓度逐步降低。图3A中超标天数与图3B、BC中颗粒物的污染浓度变化有极高的一致性，表明现阶段内江市主要污染物仍以PM2.5和PM10为主。

图3D所示，内江NO2浓度5-9月较低，其余月份较高，年际月变化不大；图3E表明，O3-8h月均值浓度变化与NO2相反，4-8月浓度较高，其余月份浓度较低，冬、春季月份有所升高，年际整体变化不明显，吴锴等[2]对“三区十群”的研究表明全国的臭氧污染呈上升趋势，预计内江市也不例外，需高度关注。

图3F所示，内江各月SO2浓度冬季较高，其余月份差异不大，2015年浓度除6、11、12月外均明显高于其余年份，2018年除8月外各月SO2浓度均为近年最低，表明2016年后持续开展的淘汰小锅炉等污染治理行动对SO2的浓度降低有显著效果；图3G表明，CO浓度4-9月相对较低，其余月份较高，月均浓度整体较低，各年浓度变化不大。

图3 2015-2018年内江市空气污染天数及污染物浓度的月变化

2.3 污染物浓度的季节性小时变化

图4A所示2015-2018年，内江市SO2浓度的四季小时变化均逐年降低，其中2015-2017年春夏秋季在早上10时、冬季在11时左右有明显峰值出现，晚上21时有较明显峰值体现，早晚峰值均逐年下降，至2018年早晚均无明显峰值，表明燃煤污染治理取得良好效果。

NO2浓度的日变化整体变化不大，有逐年降低趋势，呈双峰型变化(图4B)。春夏秋冬早峰值分别出现在9时、8-9时、9-10时、10-11时，晚峰值分别出现在21-22时、22时、20时、20时。2017年春季晚高峰比其余年份稍晚，污染较重；2018年冬季早高峰在10时，相比其余年份出现时间较早、持续时间短，可能与该年冬季污染预警管控下污染较轻有关。冬季早高峰晚于春夏秋季，这与冬季天明较晚，车辆及人员活动早高峰稍迟有关；晚高峰早于春夏秋季，与夏季、春季白昼长，气候也比冬季更适宜夜晚活动，冬季车辆活动高峰的更早结束有关。

图4 2015-2018年内江污染物浓度季节性小时变化

图4C所示，O3的浓度日变化呈谷-峰型，春夏秋在8时、冬季在9时出现最低值，而后快速升高，16-17时前后达到最高值，夏季和秋季的年际日内变化较小，春冬季浓度呈升高趋势。CO变化与NO2类似(图4D)，表明其可能受汽车尾气影响。PM10、PM2.5日变化呈双峰单谷型变化(图4E、4F)，其春夏秋冬季早高峰值分别出现在9时、8时、10时和11时左右，最低值均出现在16时左右，晚高值分别出现在22时、21-22时、20时、20-21时左右，峰谷值的变化与春夏太阳辐射较强，夜晚降温造成边界层降低较晚、冬季辐射较弱，早上边界层打开较晚，晚上辐射较弱边界层降低较早有关。2018年冬季早高值与下午谷值均比其余年份早1个小时左右，整体浓度也明显降低，表明2018年冬季污染物的积累时间变少，污染状况有较大改善。

2.4 主要污染物浓度的频次变化

2015-2018年，内江市SO2浓度分布明显向低浓度区间倾斜，高浓度频次减少，低浓度频次明显增加(图5A)，这表明近年来大力淘汰小锅炉，加大产业升级转型工作成效明显，SO2浓度逐年大幅度降低；CO浓度整体较低，无明显的极高值，频次分布有向高浓度区间变化趋势(图5B)；NO2浓度分布主要在15～50 μg/m3之间，有向低值区缓慢倾斜的趋势，与其年际日内浓度变化降低的趋势相符(图5C)；图5D所示，O3-8h浓度各年整体分布趋势基本一致，呈现整体浓度向中间靠拢的趋势，2017-2018年出现极端高值，污染有加重可能但趋势不明朗；PM10浓度分布呈阶梯状向低值区倾斜，污染形势逐年向好，PM2.5和PM10浓度分布变化基本一致，高值出现主要为春节烟花燃放所致，因近年更加严格的烟花管控，最高浓度显著降低(图5E、5F)。

2.5 烟花燃放影响

内江市春节烟花燃放主要集中在跨年夜，初一0—1时最盛，影响主要在除夕18—20时至初一11—12时，持续16～19小时，而后改善至中度污染以下。烟花燃放期间PM10、PM2.5浓度远高于冬季均值，一般除夕21时至初一3时出现持续高值，其PM10、PM2.5最高浓度在冬季均值4倍以上，燃放日(除夕12时至初一12时)均值浓度为冬季均值浓度的1.72～3.54倍，初一前后均易受冷空气影响，烟花燃放影响会有所削弱，但污染仍然很重。研究表明[3]，2015-2017年内江烟花燃放日PM10、PM2.5浓度呈上升趋势，PM10(PM2.5)的燃放日浓度与PM10(PM2.5)的年均浓度的比值(年值比)逐年升高。刘培川等[4]的研究表明2015年内江市PM2.5浓度受烟花燃放的影响高达153.0 μg/m3；2018年开始烟花管控后，燃放日PM10、PM2.5浓度同比分别降低了29.9%和34.4%，烟花管控效果明显，但PM10和PM2.5的年值比还较高，管控空间还较大。

2.6 秸秆焚烧影响

秸秆焚烧会产生大量烟尘及其他二次污染物，造成SO2、CO、PM10和PM2.5快速升高，造成空气质量恶化，危害健康，能见度降低，威胁交通等不良影响[5]。由于4月至5月是内江市主要的秸秆焚烧影响期(油菜集中收获期)，故将每年4-5月受秸秆影响时段的小时值和日均值进行识别并分析期间秸秆焚烧影响。2015-2018年收获期内，内江空气质量超标天数明显减少，最大AQI指数明显降低，其中2017-2018年均未出现中度及以上污染情况(表3)。2015-2018年秸秆焚烧影响时段PM10和PM2.5均值浓度持续降低，但与各自年均浓度的比值(焚烧年值比)变化不大，2018年还有所升高，表明内江市秸秆焚烧的影响减弱程度降低或已到达瓶颈，难以进一步改善，非秸秆焚烧时段空气质量改善空间相对更大。

表3 2015-2018年内江秸秆焚烧影响

2.7 持续性污染变化情况

将连续超标≥3天情况称为持续性污染，研究表明不良气象条件及秸秆焚烧等人为活动是造成持续性污染的重要因素[6-7]，内江市冬春季节常年低风、高湿、少雨，夜晚逆温严重，边界层低，易出现持续性污染。表4可知，2015-2016年内江市持续性污染情况较重，而后逐年改善，连续超标≥3天的情况大幅减少，中度污染以上天数呈下降趋势。持续性污染过程中，首要污染物总体以PM2.5为主，夏季以O3-8h为主；在中度以上污染和连续超标≥3天的情况中，PM2.5为主要的首要污染物，但2018年出现天数明显减少。2018年持续性污染出现的累计天数和最长持续天数均同比明显减少，空气质量呈整体性好转。近年来，O3-8h为首要污染物的比例逐年升高并在2018年成为主要的首要污染物(表2)，2016-2018出现O3中度或重度污染的情况；持续性污染中O3-8h成为首要污染物的天数未有明显变化，PM2.5仍是现阶段内江市大气污染主要的首要污染物和主要的影响因子，但张巍等[8]对四川省臭氧污染趋势研究表明，随着PM2.5治理成效的显现，O3污染有不断凸显的趋势，需要密切关注。

图5 2015-2018年内江污染物浓度频次变化

表4 内江市2015-2018年持续性污染变化 单位：天

3 结论与建议

3.1 结论

(1)内江市空气质量以优良为主，重度污染逐步减少，有根除趋势，空气质量逐年改善；首要污染物以PM2.5为主，其次为O3-8h；主要污染物为PM2.5，但O3有成为主要污染物的趋势；SO2/NO2值逐年降低，已由煤烟型污染转变为复合型污染。

(2)内江市主要污染物PM10和PM2.5浓度逐年明显降低，颗粒物污染明显改善；SO2浓度显著降低，淘汰小锅炉、煤改气等燃煤污染治理工作成效显著；NO2和为O3浓度变化趋势不明，存在升高风险，需要进一步关注。

(3)内江市秸秆焚烧、持续性污染(含烟花燃放)等典型污染时段管控效果明显：秸秆焚烧影响逐年减弱，对空气质量影响已较小；烟花燃放影响在管控下明显下降，年占比较大，仍有降低空间；持续性污染累计天数和最长持续时间均减少，大气污染综合治理及预警应急措施效果显现，持续性污染程度逐年缓解。

(4)内江市在大气污染防治的举措：(I)大力推进秸秆禁烧和综合利用，采用机械粉碎还田、快速腐熟还田，对秸秆进行肥料化、饲料化、基料化、原料化、燃料化利用等手段大大降低了秸秆焚烧的出现；(II)烟花禁放措施有效降低了烟花燃放的影响；(III)加强污染预警和应急，有力缓解了持续性污染的出现；(IV)大力淘汰小锅炉，鼓励煤改气、煤改电大大降低了SO2浓度；(V)在各项防控措施中建立了巡查机制和环保监督检查机制，使得大气污染防治的制度化、常态化，有效推动了大气污染防治工作，对改善内江市空气质量状况有极大作用，为中小型城市大气污染防治提供比较有价值的参考。

3.2 建议

内江市空气污染由煤烟型污染转变为复合型污染，常用的PM10和PM2.5污染防治措施基本都已落实，污染物浓度下降空间逐步减小；随着的PM10和PM2.5浓度的逐步降低，主要污染物有转变为O3-8h的趋势，污染防治的综合性要求不断增强，需对重点时段和重点污染物进行更具针对性的研究和防治，主动提高精细化防治能力，才能应对更加复杂的防治工作，进一步改善空气质量。