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广州市黄埔区2021年大气污染特征分析

2022-07-31李莉琪

云南化工 2022年7期
关键词:控制区黄埔区黄埔

李莉琪

(广州市生态环境局黄埔环境监测站,广东 广州 510670)

我国社会经济发展带来了人民生活水平的提高,以此同时,由于煤炭、石油和天然气等能源的广泛使用,也对大气环境造成了不同程度的污染。中国经济发达地区也是区域污染严重的地区,现在,它们已成为空气污染防治和科学研究的重点领域。黄埔区位于广州市东部珠江的北岸,位于珠三角的核心地区。它是粤港澳大湾区重要的交通枢纽,也是海上丝绸之路的起点和华南第一大港,主要支柱产业为汽车、电子及石油。经济的发展,城市的扩张,产业的扩大,使黄埔区面临空气质量和生态环境恶化的巨大压力。

本文调查了2021年广州市黄埔区六个环境空气质量监测站点(黄埔镇龙、黄埔永和、黄埔科学城、黄埔西区、黄埔文冲),在线走航监测数据与气象数据,对该区大气污染物的浓度水平进行分析,为广州黄埔区大气污染防治工作提供数据参考和科学依据。

1 空气质量情况

数据表明,黄埔区达标比例为89.6%,2021年空气质量整体以优良为主,出现38天污染天气(表1)。

表1 (2021年)广州市黄埔区环境空气质量主要指标及同比变化率

从AQI变化趋势来看,污染天集中在1-2月、4月、7月以及9月(图1)。首要污染物统计显示,2021年黄埔区首要污染物以O3-8H与NO2为主,其中,首要污染物以O3-8H污染天数较多,其次为NO2(图2)。

图1 2021年黄埔区AQI变化趋势

图2 (2021年)黄埔区首要污染物占比情况

结合黄埔区重点指标近两年浓度的月变化趋势,NO2浓度在1月、3月、11-12月较高,PM10在1月、3-4月、11-12月较高,O3浓度在2月、4月、7月以及9月较高。总体来看,影响黄埔区达标率的重点指标为O3与NO2,首要污染物主要是:O3、NO2、PM10与PM2.5。其中,PM10与NO2需要重点关注冬春季时段,O3需要重点关注春季以及夏季(图3)。

统计逐月各站点的污染情况,可见污染天数较多的月份主要是1-2月、4月、7月以及9月。结合污染天首要污染物统计,1月与12月污染天首要污染物主要是NO2,其余月份的污染天首要污染物主要是O3-8H(图3)。

2 主要污染来源初步定性分析

2.1 臭氧来源分析

统计2021年全年臭氧污染过程及臭氧污染的成因,结果显示,臭氧污染过程具有较高的共性。黄埔区臭氧污染期间广州市均有明显的区域污染特征,即全市多个区同时出现污染,受副高边缘影响,区域污染突出,臭氧激光雷达显示主要以本地生成为主,同时受高空沉降影响;从气象条件分析,污染过程期间均出现高温、相对湿度低、太阳辐射增强等利于臭氧生成的气象条件[1];臭氧污染日前体物均处于较高水平,臭氧生成潜势物种主要为芳香烃(间/对二甲苯、甲苯、邻二甲苯等)与烷烃(正丁烷、异戊烷等)为主,受溶剂源、移动源影响显著[2]。

黄埔区VOCs贡献中汽车尾气排放源、工业排放源、溶剂使用源和燃烧排放源占比最高,分别为33.0%、22.1%、13.1%和13.1%,其次为占比12.3%的油品挥发源。其中,溶剂使用源对OFP的贡献最大,占总OFP生成的36.1%,其次为工业排放源,占比为25.0%,汽车尾气源和燃烧排放源分别为12.6%和10.7%,油品挥发源占比9.0%(图4)。因此优先控制溶剂使用、工业排放、汽车尾气源、燃烧排放源和油品挥发对黄埔区臭氧污染防控起到关键作用[2]。

图3 黄埔区重点指标月度变化趋势

图4 各污染源对OFP贡献占比

利用EKMA曲线分析,臭氧高污染时段内黄埔区的臭氧生成处于VOC控制区。若要有效地降低臭氧污染程度,应优先加强控制VOCs排放。单独对VOCs排放做削减时,臭氧生成浓度显著降低,若单独对NOx排放做削减时,臭氧生成浓度降出现不降反升的现象。根据各消减情景分析,有效的削减则是从VOCs/NOx为3∶1、2∶1、1∶1的情景中进行选择,VOCs/NOx为3∶1消减时,可以快速降低臭氧浓度,而持续的1:1的削减方案将使监测范围从明显的VOCs控制区向过渡区乃至NOx控制区迈进,建议在非臭氧污染月份中进行推进[1-3](图5)。

黑色虚线为控制区分隔的“脊线”,“脊线”上部分为VOCs控制区,下部分为NOx控制区。

图5 黄埔区八十六中站点臭氧、NOx、VOCs关系及

图6 不同削减比例对基准臭氧浓度的变化影响

2.2 颗粒物来源分析

统计全年黄埔区PM2.5污染过程,分析结果显示,两个污染程度高的主要站点PM2.5污染主要受到机动车尾气源与工业源的影响。其中,八十六中站点还受到扬尘源的影响,九龙镇镇龙站点还受到生物质燃烧源的影响(图7)。在区域污染期间,气象条件对颗粒物浓度上升的影响加剧,不利扩散条件下以机动车尾气源、工业源为主的颗粒大量累积是导致污染的主要原因。此外,两站点在春节期间,均明显受到烟花爆竹燃放的影响。

图7 PM2.5污染物来源解析结果

逐月对比显示(图8),除尾气源外,其余各类污染源月变化趋势接近:餐饮源均在5-8月较高,扬尘源均在春夏季相对高于秋冬季,生物质燃烧源与二次无机源均在秋冬季较高,工业源均在冬春季较高。八十六中尾气源在春季(3-5月)以及秋季(9-10月)有明显上升,而镇龙站点尾气源高峰主要出现在5-6月以及8月。

2.3 二氧化氮来源分析

通过大气化学模式WRF-CMAQ模式网格分析(图9),不同城市对广州市NO2浓度传输贡献率:广州市NO2浓度49%来自本地,东莞市与佛山市对其影响较大。黄埔区NO2浓度39%来自于本地,增城区和番禺区对其影响较大。黄埔区的交通源和工业源是对八十六中站点NO2的主要贡献行业,建议重点治理(图10)。

根据2021年6月NO2浓度最高的一周(2021年5月31日至6月7日)进行NO2来源解析可知,由于黄埔区6月整体NO2浓度较低,选取黄埔八十六中站点6月5日至6月6日,NO2浓度最高的一次过程,进行污染过程分析。

通过对比污染过程中NO2和O3的小时变化值发现,6月5日20时起,NO2浓度逐渐升高,到23时达到峰值106μg/m3,之后保持在较高的浓度,直到6月6日8时(图10)。对比O3的浓度发现(图10),在NO2浓度较高的时间段,O3的浓度非常低(接近于0)。这是由于夜间滴定效应的发生,使得O3转化为NO2(NO+O3→NO2+2O)[4],造成O3减少而NO2增加的情况。对比前一日夜间的可知,6月5日的凌晨,O3浓度较高,NO2浓度较低,这是滴定效应比较弱的缘故。

边界层高度表征了大气的稳定程度,当边界层较高时,大气不稳定,不利于NO2的累积与滴定作用的发生。相反,边界层较低时,大气稳定,垂直运动较少,有利于污染物的累积和滴定作用的发生。水平风速表征了水平传输的强度,风速越大,水平传输越强,越有利于污染物的扩散。

图8 逐月PM2.5污染物来源解析结果

图9 不同城市传输对广州市NO2浓度的影响(上)与广州市各区传输对黄埔区NO2浓度的影响(下)

图10 广州市交通、工业、电厂和居民源排放对NO2的贡献

图11 黄埔区八十六中NO2和O3浓度变化

3 大气污染防治对策及建议

1)深化大气污染源管理,实施多种污染物协调控制。工业烟粉尘的加强治理,大力减少颗粒物排放;深化SO2污染治理,全面开展NOx控制,推进工业流程升级改造,重点行业重点治理,治理工程以及石化行业挥发性有机物污染;加强防治机动车污染,有效控制移动源排放;加强治理粉尘污染,深化面源污染管理;鼓励清洁能源的开放和使用;提高人民的环保意识。

2)加强和完善大气管理机制,提高管控能力。各级政府和有关职能部门是大气污染防治的责任主体,切实加强组织领导。成立大气污染防治领导小组,明确各部门的工作任务和职责分工。推进城市群联防工作总体规划,积极协调各区相关城市,共同构建区域联防管控机制。加强部门联合执法、区域执法、交叉执法等创新机制。此外加强环境执法,定期开展重点行业和企业大气污染专项调查,组织全国大气污染案件的查处。

3)完善空气质量监测网络,准确掌握环境空气污染现状和趋势。结合城市发展规划,新建、升级空气质量自动监测站,增加自动监测项目,建立布局合理、功能完善、技术先进的空气自动监测网络。目前,我区共有6个空气自动监测站,但部分地区没有监测点,不利于全面控制我区空气污染现状及变化趋势。

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