大理市2013～2020年空气质量变化趋势分析

赵崇志，所映梅

(1.大理州生态环境局大理分局生态环境监测站，云南 大理 532901； 2.大理市下关第六中学，云南 大理 532901)

1 引言

随着我国工业化和城市化进程的不断加快，城市排放引起的大气污染已成为影响城市环境质量、制约经济社会环境持续发展的重要问题[1，2]，环境空气污染也成为衡量城市可持续发展能力和宜居程度的重要指标[3]。

大理市位于云南省西部，地处低纬高原，属北亚热带高原季风气候类型，年平均气温15 ℃，降水量1056 mm,在低纬度高海拔地理条件综合影响下，形成了低纬高原季风气候特点：四季温差小，冬干夏雨，赤道低气压移来时(11月份至次年4月份)为干季雨量仅占全年降雨量的5%～15%，信风移来时(5～10月份)为雨季降雨量占全年的85%～95%，垂直差异显著。

2 数据与方法

大理市环境空气质量自动监测系统始建于2003年，由下关子站、大理古城子站和中心站组成。该系统可对大理市环境空气质量进行24 h自动连续监测，监测项目有SO2、NO2、PM10等。本文选取大理市2个环境空气自动监测点(下关城和大理古城)的SO2、NO2、PM10监测数据作为主要分析数据，以2013～2020年的环境空气主要污染物浓度值和AQI(环境空气质量指数)为研究对象，分析比较了不同年份、城区与季度的主要污染物的变化趋势，为大理市大气环境治理和管理提供理论依据。

3 结果

3.1 大理市环境空气质量变化情况分析

环境空气质量指数(AQI)是最简单而直观的评价大气环境质量的指标，描述了空气清洁或者污染的程度[4]。运用空气主要污染物污染系数分析AQI值，2013～2020年大理市AQI值都小于40，空气质量达到优，2013～2016年AQI呈下降趋势，2017年开始呈上升趋势，在2018年达到顶值后，2019年开始呈明显下降趋势，并在2020年达到最低点，8年间大理市环境空气质量变化趋势为下降-上升-下降(图1)。

图1 大理市2013～2020年AQI年均值变化

3.2 主要污染物浓度变化分析

比较了SO2、NO2、PM10浓度的年均值的变化，结果显示：大理市环境空气中SO2浓度呈逐年下降趋势，于2018年逐步趋于平稳， 其中2013年为历年最高值，2019年浓度最低；PM10浓度2013～2020年间呈先下降再上升后下降的变化，2013～2016年呈下降趋势，2017～2018年呈上升趋势，2019年开始快速下降，并在2020年达到最低值，其中PM10浓度值2018年最高，2020年最低；NO2浓度在2013～2020年间呈上下波动，变化趋势不明显，其中NO2浓度值2013年最高，2016年最低(图2)。

图2 大理市2013～2020年主要污染物年均值变化

3.3 大理市空气主要污染物浓度随季度变化情况分析

比较了不同季度SO2、NO2、PM10浓度的均值。结果显示大理市环境空气中SO2、PM10随季节变化明显，均在第三季度出现污染物浓度最低值，SO2在第四季度最高、PM10最高值出现在第一季度，赵佳伦等也发现PM10质量浓度变化具有明显的季节性特征,冬季其质量浓度最高,春季和秋季次之[5]。NO2总体变化趋势不明显，NO2浓度最高值集中出现在第四季度或者第一季度，其中最高值在第四季度(4个年度)、最高值在第一季度(2个年度)，NO2浓度最低值出现在第一季度和第三季度，第一季度(5个年度)、第三季度(2个年度)(图3)，比较3中大气主要污染浓度环境空气质量可见：以第四季度或者第一季度(春冬季节)最差，第三季度最优。单独考察大理、下关2个城区监测站点空气主要污染物浓度值某一年份不同季度主要污染物浓度，上述变化趋势同样存在，SO2，PM10浓度第三季度浓度值最低，第一季度或第四季度为最高，NO2浓度古城站点最高值在第四季度，最低值集中在一季度和三季度。

图3 大理市2013～2020年主SO2、PM10、NO2季度均值变化

3.4 两城区空气质量及变化情况分析

分析比较了下关城区和大理古城自动监测点SO2、NO2、PM10监测数据，结果显示：大理古城城区的SO2在2013～2017年间明显低于下关城区，而两城区都呈逐年下降趋势，其中下关城区SO2浓度下降趋势较明显；NO2在2013年时下关城区和古城城区基本相近，在2014年下关城区稍低于古城城区，而2015～2020年，古城城区NO2浓度值都低于下关城区；PM10大理古城城区在7个年度(13～19年)是高于或者略高于下关城区，统计多年数据而言，SO2，NO2的年均浓度值古城区低于下关城区，而PM10的年均浓度值总体下关城区稍低于古城区(图4)，单独考察某一年份不同监测点主要污染物浓度，上述变化趋势同样存在。此外下关城区8年间的AQI值均小于大理古城，在2014～2016年间下关城区AQI值明显小于大理古城区，其余年份2城区基本接近，一定程度说明下关城区环境空气质量稍优于大理古城。

图4 大理市两城区2012～2015年SO2、NO2、PM10浓度值变化

4 讨论

(1)空气质量是各种影响因素综合作用的结果，当地产业结构、气象条件、经济发展状况等都会直接影响空气质量[6]。2013～2020年大理市AQI值均在40以下，空气质量保持优良水平，总体呈下降的趋势，尤其是在2019年开始出现较大幅度的下降，这与大理市以洱海保护为中心的流域整治工作紧密相关，加快城市建成区重污染企业搬迁改造或关闭退出(2019年开始，将云南红塔滇西水泥股份有限公司等5家高排放企业进行全面关停和搬迁)，强化“散乱污”企业综合整治并取得实效。其中2017～2018年AQI值升高的过程，可能与大理市在2016年开始的以大力推进旧城改造和棚户区改造为中心的基础建设工程项目集中建设有一定的关联。

(2)大理市环境空气中SO2在整体上呈下降趋势。近8年来，大理市政府加快实施节能减排重点工程，严格控制高耗能、高排放和产能过剩行业上新项目，开展燃煤锅炉和燃煤机组综合整治，加快发展清洁能源和新能源，据统计完成淘汰燃煤锅炉40台，共计淘汰131.52蒸t。这些措施使得大理市SO2污染物排放总量得到有效控制，排放量逐年下降，环境空气中SO2浓度在整体上也呈下降的趋势。

(3)2013～2020年大理市环境空气NO2年平均值均小于0.04 mg/m3了，达到环境空气质量的一级标准，浓度有一定波动，但变化趋势不甚明显，可能与大理市逐渐增加的汽车保有量有关，随着经济发展，机动车数量快速增长，城市出现了工业与交通污染交叉的复合型空气污染现象[7,8]。利淑芬[9]也分析了城区空气NO2的浓度变化与机动车尾气排放、露天焚烧秸秆、垃圾、施工扬尘和道路扬尘等密切相关，大理市2020年机动车保有量在2013年的基数呈急剧上升的趋势，也针对性推出了黄标车淘汰、柴油货车专项整治工作等大气污染防控措施，据交通部门统计从18年开始先后淘汰营运黄标车209辆，黄标车3759辆，综合以上因素，2013～2020年NO2浓度虽有波动，但幅度较小，呈现轻微下降的趋势。

(4)PM10来源复杂，除燃煤、工业废气等有组织的排放源之外，还来化工、冶金、建材行业和机动车自机动车尾气及施工、土壤风沙二次扬尘等组织排放源[10]。2017年大理市开始旧城改造、健康医疗中心项目等以住房建筑为重点的工程建设，也可能是引起大理市PM10浓度连续2年上升的原因之一，2018年大理市加快发展清洁能源和新能源、落实建筑施工场地扬尘整治、强化交通道路的降尘措施,强化了对工业烟尘和粉尘的污染治理措施，使大理市PM10浓度在2019年后开始快速下降。

(5)大理市城市环境空气中SO2和PM10浓度存在明显的季节性变化，其中第三季度2项污染物浓度为最低，第一季度或第四季度最高，这与解德艳等[11]报道的文山城区空气中PM10等空气污染物在每年的冬季至次年的春季浓度含量较其他两季高的结果一致。Jacob等[12]认为空气质量对天气条件有较强的依赖性，对气候变化也十分敏感。蒋芸芸[13]报道降雨对颗粒物有冲刷作用，因此PM10还与降雨量有关，徐鹏等也分析得出降雨对大气污染物具有较强的去除能力[14]，分析这种趋势变化也受到气象因素,地理位置、地形特点的影响，大理市位于云贵高原，亚热带季风气候，干湿季节较分明，近年雨季集中在6～9月份(三季度)，降雨对空气中PM10、SO2等空气污染物有一定的吸收和沉降作用，有利于减少空气污染。

(6)2013～2020年下关城区AQI值总体稍低于大理古城区，下关城区PM10稍低于大理古城区，SO2浓度大理古城区低于下关城区，而PM10在三项主要空气污染物中浓度最高，也直接决定了AQI值的大小。郑美秀等报道风速、气温、降水量、相对湿度和水汽压对空气污染指数均有显著负效应作用，气压起显著正效应作用[15]。这种现象也跟两城区气象因素和地面条件、建筑施工场地环境、汽车保有量、秸秆焚烧等因素有重要关系，刘可欣等[16]提出天气条件是影响大气污染过程形成、发展和演变的重要因素，下关城区地处大理市的风口位置，下关城区常年平均风速大于大理古城，且主导风向为西南风，对空气污染物浓度有一定稀释作用，可能是下关城区PM10浓度值低于大理城区的主要原因。