“十三五”期间东北地区城市环境空气污染因素变化特征分析

马 昭

(大连市生态环境事务服务中心，辽宁 大连 116023)

1 引言

我国东北地区主要有辽宁、吉林、黑龙江和内蒙古部分区域，其中东三省属于全国最早开展工业化的地区之一，经济产业以重工业为主，森林覆盖率较高，冬季历史最低气温为-52 ℃，每年10月起各地区陆续进入供暖期，至次年4月左右供暖陆续结束。

2 数据来源

数据来源为生态环境部每月发布的城市空气质量状况报告数据[1]。在全国第一阶段实施新空气质量标准的74个城市中选取东北地区副省级城市，沈阳、大连、长春、哈尔滨共 4个城市进行数据比较。

3 研究方法

以环境空气质量标准(GB3095-2012)[2]中六项污染物浓度值对四城市的环境空气污染物数据进行评价，通过对比“十三五”期间四城市二氧化硫、二氧化氮、细颗粒物、可吸入颗粒物、一氧化碳、臭氧的浓度变化水平以及综合指数的对比，分析东北地区污染物时空变化特征并对四个城市的环境空气质量进行分析。

4 结果分析

4.1 四个城市2016～2020环境空气综合指数变化特征

环境空气质量综合指数是描述城市环境空气质量综合状况的无量纲指数，它综合考虑了SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3等6项污染物的污染程度。城市月评价的环境空气质量综合指数计算方法为：对各污染物的统计量浓度值与污染物年均值二级标准(CO为日均值二级标准，O3为8 h均值二级标准)的比值进行相加。(引全国空气状况月报)由此得出，环境空气质量综合指数越低，空气污染程度越低，反之则意味着空气污染程度越高(图1)。

图1 “十三五”期间东北地区四城市环境空气综合指数

沈阳、大连、长春、哈尔滨环境空气综合指数十三五期间月平均值分别为5.13、3.85、4.40和4.66。以城市环境空气质量综合指数进行评价，“十三五”期间沈阳环境空气整体水平在四个城市中较差，大连环境空气整体水平较好，污染程度较轻。其中，环境空气综合指数最高点出现在哈尔滨，在2020年1月数值达到9.99；最低点也同样出现在哈尔滨，在2019年8月数值为2.09。四个城市中，哈尔滨环境空气污染程度变化幅度较大，大连空气污染程度变化幅度较小。环境空气综合指数图的波峰一般出现在每年1月左右，波谷出现在7～8月，全年污染程度呈现“U”型变化。

4.2 环境空气中主要污染物变化特征

4.2.1 细颗粒物(PM2.5)

四城市“十三五”期间细颗粒物浓度年均值见图2。

由图2可知，2016年四城市的细颗粒物浓度年均值均超过国家标准二级浓度限值(35 μg/m3)。自2017年起，大连细颗粒物年均值均符合二级浓度限值标准；长春除2018年度外，其余年度均有不同程度超标。沈阳及哈尔滨“十三五”期间细颗粒物浓度年均值均超过国家二级标准。四城市中细颗粒物浓度年均值最高点为2017年哈尔滨数据，超标0.66倍。对于沈阳及哈尔滨来说，细颗粒物污染为需要加以控制的污染指标之一[3，4]。

图2 “十三五”期间东北四城市细颗粒物(PM2.5)浓度

4.2.2 可吸入颗粒物(PM10)

由表1可知，沈阳、大连、长春、哈尔滨四城市的可吸入颗粒物浓度在“十三五”期间平均值分别为81 μg/m3、58 μg/m3、69 μg/m3和71 μg/m3。沈阳“十三五”期间年均值均超过国家二级标准，浓度范围为73～94 μg/m3。最高点为2016年度年均值，超标0.34倍。长春及哈尔滨2016年和2017年度可吸入颗粒物年均值超标。自2018年起，除沈阳外，其余三个城市均符合国家标准。四城市五年间可吸入颗粒物浓度值均有不同程度下降，总体趋势向好[5，6]。

表1 “十三五”期间东北四城市PM10浓度 μg/m3

4.2.3 二氧化硫

根据测算，“十三五”期间四城市二氧化硫年均浓度均不超过二级浓度标准，大气中二氧化硫污染控制情况较好。受北方地区供暖期及气象条件影响，每年冬季空气中二氧化硫浓度较高，夏季浓度较低，与环境空气综合指数时空变化特征一致，呈现“U”型变化。值得注意的是，沈阳2016年二氧化硫年均值为五年期间四城市最高值，为48 μg/m3，到2020年年均值下降到18 μg/m3，下降程度2.6倍。长春从2016年均值28 μg/m3下降至2020年年均值10 μg/m3，下降程度2.8倍。大连和哈尔滨分别下降2.5倍与1.6倍，二氧化硫空气污染治理效果显著。

4.2.4 二氧化氮

除沈阳、长春和哈尔滨2016和2017年度年均值超标外，其他城市其余年度均符合国家二级标准，五年期间四城市的二氧化氮污染程度均呈现下降趋势。据分析2004～2013年间东北大部分城市已经呈现了污染好转的趋势[7]，证明东北地区NO2排放控制措施较为有力，污染程度不断减轻。

4.2.5 一氧化碳

东北地区四城市一氧化碳日均值第 95 百分位浓度范围为 0.6～2.5 mg/m3，平均浓度为1.3 mg/m3。“十三五”期间四城市一氧化碳浓度较低，均不超过国家二级标准。

4.2.6 臭氧

四城市臭氧日最大8 h平均第90百分位浓度范围为85～140 μg/m3，平均浓度为119 μg/m3。月均浓度最大值为2017年6月大连221 μg/m3，最小值为2016年1月哈尔滨37 μg/m3。从图3可以清晰看出，哈尔滨臭氧污染程度较轻，从长春、沈阳到大连，污染程度逐渐上升。每年4月起臭氧浓度直线上升，至10月后大幅回落，污染浓度变化特征较为明显。在此期间污染程度较重，除哈尔滨外其余城市均超过国家二级标准，最大污染浓度超标1.4倍。

图3 “十三五”期间东北地区四城市臭氧浓度

5 结论

我国东北地区主要城市的污染程度按从轻到重分别为大连、长春、哈尔滨和沈阳，主要污染物是PM2.5、PM10和O3。其中PM2.5、PM10污染特征呈现“U”形变化，冬春季污染程度较重，夏季污染减轻；O3的污染呈现“倒U”形特征，从每年4～10月污染程度加剧，冬春季污染减轻[8,9]。四个城市二氧化硫和一氧化碳总体污染程度较轻，二氧化氮浓度在“十三五”初期有不同程度超标，中后期污染程度降低至合格水平。按总体趋势来看，各类污染物浓度均得到有效控制，除了O3外，其他五项污染物浓度总体呈现下降趋势。按地域来说，当前沈阳需要控制的空气污染超标因子为PM2.5、PM10和O3，大连空气污染超标因子为O3，长春和哈尔滨的空气污染超标因子为PM2.5、O3，需要加以控制[10]。