大气污染防治行动计划期间天津市PM10浓度变化分析

毕温凯,李 鹏

(天津市生态环境监测中心,天津 300191)

1 引言

可吸入颗粒物(PM10)，是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物。PM10粒径小，可被人体吸入，引起呼吸系统和心脑血管等多种疾病[1，2]，我国[3]和世界卫生组织[4](World Health Organization， WHO)均将其列入空气质量标准，予以重点关注。

为保障公众健康，改善空气质量，2013年国务院印发了《大气污染防治行动计划》[5]，要求到2017年全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降10%以上。天津市人民政府为此专门印发了《天津市清新空气行动方案》[6]，通过工业排放治理、扬尘污染治理等手段降低PM10浓度。本文通过对2013～2017年天津市PM10浓度情况进行监测，讨论了《大气污染防治行动计划》期间天津市PM10浓度变化特征，并结合天津市PM10来源解析结果提出PM10浓度改善建议。

2 材料和方法

2.1 监测仪器

采用TEOM-1405型连续环境颗粒物自动监测仪(ThermoFisher Scientific ,USA)，该仪器基于震荡微天平法(Tapered Element Oscillationg Microbalance)，简称为TEOM法。

TEOM法原理是位于质量检测系统中部的锥形元件为一空心管，一端被固定夹紧，另一端自由震荡。一个可更换的TEOM滤膜位于自由端的上部。样品气流被抽取通过滤膜，而后通过锥形元件。经过采样气温和压力修正的质量流量控制器用来保持气流的恒定体积流量。

锥形元件以准确的自然频率振动，与音叉类似。电子电路能检测到震荡，通过正反馈施加系统足够的能量以克服损失，自动增益控制电路保持震荡放大倍数恒定。精确电子计数器在10 s的采样时间内测量震荡频率。

锥形元件本质上是一个有特定弹性系数和质量的中空悬臂。在任何弹性-质量体系中，如果质量增加则震荡频率降低。根据质量和频率间的相关变化，微处理器能即时测出滤膜上所累计总质量、质量流量和质量浓度，然后通过仪器显示单元或数据传输系统展示浓度数据。

2.2 数据处理

天津市PM10由14个国控环境空气质量评价城市自动监测点位的平均值计算获得，14个国控评价点位位于中心城区、环城四区和滨海新区。所有监测数据均通过中国环境监测总站审核，由于2013年起我国颁布了新的环境空气质量标准，为统一评价方式，以2013年作为基准年进行评估，监测时段2013年1月1日至2017年12月31日，无缺失数据。另生态环境部要求2016年至2017年受沙尘天气影响天气PM10予以剔除，不参与城市评价、考核和排名[7]，但为保证数据可比性，本研究2016～2017年在沙尘天气下PM10均予以保留。

3 结果与讨论

3.1 年际变化

图1为监测期间内天津市PM10年均浓度变化情况，2013～2017年PM10年均浓度分别为150、133、116、103和99 μg/m3，PM10浓度逐年下降，与2013年相比，2017年PM10年均浓度下降34.0%，PM10浓度改善情况达到并远超过《大气污染防治行动计划》PM10年均浓度下降10%的目标，说明《大气污染防治行动计划》对于PM10治理有显著作用。

从年均达标情况看，2013～2017年天津市PM10年均浓度均显著高于WHO年均标准(20 μg/m3)和我国年均二级标准(50 μg/m3)，说明天津市PM10浓度改善空间较大。24 h平均达标天数显示，2013～2017年天津市达标天数逐年增加，其中2017年按WHO和国家二级标准分别达标62 d和313 d，较2013年分别增加了50 d和89 d，增长较为显著(表1)。

表1 2013～2017年天津市PM10日均浓度达标天数 d

3.2 季度和月变化

从季节变化上看其中冬季1、2和12月PM10浓度最高，春季3、4和5月浓度次高，夏季6、7和8月浓度最低，秋季9、10和11月浓度次第。PM10浓度出现以上季节性变化的原因主要是冬季供暖排放较大且重污染天气对浓度贡献较高，春秋季主要是风沙较大沙尘传输影响显著，夏季虽然风力相对较弱但垂直扩散条件有利(图2)。

图2 2013～2017年天津市PM10季度平均浓度变化情况

表2显示2013～2017年天津市PM10月均浓度变化情况，各月PM10浓度均呈现整体下降趋势，2017年各月PM10浓度范围在55～158μg/m3，除强沙尘天气导致的2017年4月和5月PM10浓度较2013年同期高6.8%和11.3%外，其余月份PM10浓度较2013年同期低21.8%～54.2%。

总体看来，2013～2017年天津市PM10年均浓度逐年下降，达到并远超过《大气污染防治行动计划》PM10年均浓度下降10%的目标，达标天数明显增加，季度和月均浓度显著下降，以上情况说明《大气污染防治行动计划》对于天津市PM10改善起到了积极效果。但与WHO和国家二级年均标准相比，天津市PM10浓度明显偏高，根据天津市大气颗粒物来源解析结果[8]，天津市PM10主要来源依次为扬尘、燃煤、机动车、工业和其他，由于近年来天津市煤改气和散煤治理力度加大，建议天津市仍需从扬尘、机动车和工业排放等方面加大管控力度[9～17]。

表2 2013～2017年天津市PM10月均浓度 μg/m3

4 结论

(1) 2013～2017年天津市PM10浓度下降34.0%，《大气污染防治行动计划》对于天津市PM10浓度改善效果显著。

(2) 天津市PM10呈现冬季最高、春季次之，夏季最低的季节变化特点。

(3) 天津市PM10浓度仍相对偏高，建议未来从扬尘、机动车和工业排放等方面加大管控力度，促进天津市PM10浓度持续改善。