广州市黄埔区2021年大气污染特征分析

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。