2006—2016年深圳市大气污染物趋势变化研究
廖玉学1, 彭朝琼1, 余淑苑1, 刘宁1, 高玮1, 何龙2, 林楚雄2, 康莉1     
1. 深圳市疾病预防控制中心;
2. 深圳市环境监测中心站
摘要: 目的 研究深圳市2006—2016年大气污染物浓度变化趋势。方法 收集深圳市7个国控环境监测点2006—2016年空气中SO2、NO2、PM10的逐日日均浓度,其检测采用大气质量连续自动监测系统行监测,系统以光谱法仪器(差分吸收光谱仪)为主。结果 深圳市2006—2016年空气中SO2、NO2、PM10的年均浓度总体呈下降趋势,SO2从0.0314 mg/m3下降至0.0087 mg/m3,NO2从0.0520 mg/m3下降至0.0376 mg/m3,PM10从0.0672 mg/m3下降至0.0433 mg/m3;每年日均浓度符合《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)的天数和空气质量亦逐年上升。季节趋势看,每年冬、秋季各污染物平均浓度较高,夏季最低。结论 深圳市2006—2016年SO2、NO2和PM10浓度总体呈下降趋势,空气质量逐年明显改善,但相对发达国家空气质量标准,仍有较大提升空间。
关键词: 大气污染     PM10     二氧化硫     二氧化氮    
The Trend of Air Pollutants in Shenzhen from 2006 to 2016
LIAO Yuxue1, PENG Chaoqiong1, YU Shuyuan1, LIU Ning1, GAO Wei1, HE Long2, LIN Chuxiong2, KANG Li1     
Abstract: Objectives To study the trend of concentration of air pollutants in Shenzhen from 2006 to 2016. Methods Daily concentrations of SO2, NO2 and PM10 in the air were collected from seven national controlled sites in Shenzhen from 2006 to 2016. The determination was carried out by a continuous automatic system for monitoring atmospheric quality, mainly analyzed by spectroscopy (DOAS). Results The annual average daily concentrations of SO2, NO2 and PM10 in Shenzhen from 2006 to 2016 were in a decreasing trend, the concentration of SO2 decreased from 0.0314 mg/m3 to 0.0087 mg/m3, NO2 decreased from 0.0520 mg/m3 to 0.0376 mg/m3 and PM10 decreased from 0.0672 mg/m3 to 0.0433 mg/m3, respectwely. The quality of daily average concentration of ambient air, assessed by the GB 3095-2012 Ambiant air quality standards, was also increasing year by year. For seasonal trends, the average concentration of pollutants in summer was the lowest, which was higher in winter and autumn. Conclusions The concentration of SO2, NO2 and PM10 in Shenzhen from 2006 to 2016 showed a downward trend, and the air quality had been improved year by year; comparing with the developed countries, efforts to control air pollution should be intensified.
Key words: air pollution     respirable particulate matter     ulfur dioxide     nitrogen dioxide    

改革开放以来,我国社会经济和综合国力不断发展和提升,同时,工业和交通多带来的环境污染对人群的健康影响也成为越来越严重的公共卫生问题。据世界银行的估计[1],空气污染导致的过早死亡和健康问题每年给中国造成(1 000~3 000)亿美元的损失。空气污染每年在中国导致多达50万人过早死亡[2],《全球疾病负担2010年报告》[3]更是指出:2010年中国因PM2.5污染导致120万人早死以及2 500万的伤残调整寿命年损失。国内外大量研究表明[4-11],空气污染物对呼吸系统、心血管系统等疾病及相关死亡情况存在一定影响,也越来越引起人们重视。2013年10月,国际癌症研究所(IARC)首次将大气颗粒物列为对人类致癌物(1组)[12]。基于此,国家高度重视,2012年颁布了新的《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)[13],2013年建立空气污染对人群健康影响监测系统,2015年修订了新的《中华人民共和国大气污染防治法》等,为了更好的开展大气污染相关工作,为政府部门提供决策依据,本文整理、分析了2006—2016年深圳市3种大气污染物水平、时空分布特征、趋势变化等。

1 材料与方法 1.1 资料来源

2006—2016年深圳市二氧化硫(SO2)、可吸入颗粒物(PM10)和二氧化氮(NO2)浓度资料均来自深圳市人居环境委员会。

1.2 监测方法及质量控制

依据国家环境保护部文件《环境空气质量标准》[13]中大气各项污染物分析方法进行监测,其中SO2、NO2采用大气质量连续自动监测系统进行监测,其方法为差分吸收光谱自动分析法,PM10采用大气质量连续自动监测系统进行监测,其方法为β射线自动分析法。为了保证本次所有数据结果可靠,质量控制均按照《环境空气质量自动监测技术规范》(HJ/T 193-2005)[14]要求进行,在样品采集、保存和分析过程中,采样及分析仪器使用前均进行检测、校准调零和定期清洁,采样和检验人员均为接受过统一培训的专业人员,采样及分析过程均设空白对照,所得结果均为扣除空白值后的数据。

1.3 相关定义

季节划分原则是:3—5月为春季、6—8月为夏季、9—11月为秋季、12—次年2月为冬季。

1.4 评价标准

依据《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)[13]规定限值评价深圳市空气质量,其中:PM10年均值≤0.040 mg/m3为一级、(0.040~0.070)mg/m3为二级,PM10日均值≤0.050 mg/m3为一级、(0.050~0.150) mg/m3为二级;SO2年均值≤0.020 mg/m3为一级、(0.020~0.060) mg/m3为二级,SO2日均值≤0.050 mg/m3为一级、(0.050~0.150) mg/m3为二级;NO2年均值≤0.040 mg/m3为一、二级,SO2日均值≤0.080 mg/m3为一、二级;3种污染物浓度至少符合二级标准者即判定为达标。

1.5 统计学分析方法

采用Excel 2013建立数据库,SPSS 18.0进行统计分析;采用方差分析分析各区之间污染物浓度差异;采用美国癌症研究中心开发的Joinpoint Regression Program(4.3.1.0版本)软件[15],利用Joinpoint线性回归分析深圳市2006—2016年空气污染物年均浓度变化趋势。

2 结果 2.1 大气污染物浓度按年变化趋势

2006—2016年深圳市SO2、NO2、PM10年均浓度变化趋势由表 1可见,深圳市2006—2016年空气中SO2、NO2、PM10的浓度总体呈下降趋势。从下降趋势来看,NO2、PM10 11年来下降比较缓慢,而2006—2009年SO2下降比较迅速,此后下降速度也趋于平缓。不同污染物下降幅度来看,SO2年均浓度下降幅度最大,从0.031 mg/m3下降至0.009 mg/m3,均下降幅度为6.58%;PM10从0.067 mg/m3下降至0.043 mg/m3,年均下降幅度为3.24%;NO2从0.052 mg/m3至0.038 mg/m3,年均下降幅度为2.52%。其中SO2、PM10年均浓度最大值均出现在2006年,2016年最低,而NO2年均浓度最大值出现在2007年,2016年至最低。

表 1 深圳市2006—2016年大气SO2、NO2、PM10年平均浓度
mg/m3
年度 PM10 SO2 NO2
2006 0.067±0.037 0.031±0.024 0.052±0.027
2007 0.066±0.037 0.026±0.019 0.056±0.026
2008 0.066±0.038 0.017±0.012 0.045±0.025
2009 0.060±0.031 0.013±0.008 0.042±0.021
2010 0.061±0.043 0.011±0.008 0.046±0.027
2011 0.059±0.032 0.012±0.007 0.049±0.024
2012 0.055±0.028 0.010±0.006 0.045±0.018
2013 0.063±0.039 0.012±0.008 0.050±0.024
2014 0.056±0.031 0.010±0.006 0.042±0.020
2015 0.050±0.027 0.009±0.004 0.040±0.017
2016 0.043±0.024 0.009±0.004 0.038±0.018

2.2 大气污染物季节浓度变化情况

2006—2016年我市SO2、NO2、PM10浓度变化趋势基本一致,均以夏季平均浓度为最低,冬季节污染物浓度较高,秋、春季次之;其中PM10、NO2季节浓度最高值均出现在2007年冬季,而SO2季节浓度最高值出现在2006年冬季,三种污染物最低值分别出现在2016年夏季(图 1)。

图 1 2006—2016年深圳市大气SO2、NO2、PM10季节变化趋势图

2.3 大气污染物区域分布情况

2006—2016年大气污染物SO2、NO2和PM10年均浓度各区均基本呈下降趋势,趋势特征同全市年度值趋势变化。污染物分区来看,PM10浓度宝安区最大,龙岗区、南山区次之,各区浓度差异有统计学意义(F=101.760,P<0.001);SO2浓度宝安区最大,南山区、盐田区次之,各区浓度差异有统计学意义(F=205.965,P<0.001);NO2浓度亦是宝安区最大,南山区、罗湖区次之,各区浓度差异有统计学意义(F=233.849,P<0.001);总体来看深圳市原关外(宝安区和龙岗区)高于原关内(表 2)。

表 2 深圳市各区2006—2016年大气污染物年均浓度情况
mg/m3
污染物 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 均值
PM10 福田 0.059 0.063 0.060 0.054 0.056 0.056 0.047 0.055 0.052 0.044 0.039 0.053
罗湖 0.060 0.060 0.062 0.056 0.058 0.057 0.051 0.057 0.057 0.051 0.040 0.055
南山 0.065 0.064 0.057 0.055 0.054 0.058 0.057 0.067 0.057 0.050 0.045 0.057
盐田 0.071 0.058 0.068 0.060 0.061 0.055 0.055 0.057 0.044 0.038 0.035 0.055
龙岗 0.070 0.072 0.076 0.066 0.065 0.056 0.051 0.061 0.055 0.051 0.047 0.061
宝安 0.073 0.077 0.079 0.067 0.076 0.068 0.060 0.074 0.066 0.059 0.050 0.068
SO2 福田 0.027 0.022 0.018 0.011 0.009 0.009 0.007 0.009 0.007 0.009 0.007 0.012
罗湖 0.020 0.019 0.008 0.012 0.008 0.010 0.007 0.008 0.007 0.005 0.007 0.010
南山 0.035 0.029 0.018 0.014 0.011 0.012 0.009 0.012 0.010 0.010 0.007 0.015
盐田 0.028 0.019 0.013 0.009 0.012 0.012 0.017 0.018 0.014 0.011 0.012 0.015
龙岗 0.030 0.020 0.018 0.014 0.014 0.011 0.008 0.013 0.009 0.009 0.010 0.014
宝安 0.040 0.038 0.024 0.017 0.013 0.015 0.010 0.012 0.011 0.011 0.011 0.018
NO2 福田 0.062 0.053 0.057 0.050 0.046 0.044 0.040 0.043 0.042 0.039 0.036 0.046
罗湖 0.053 0.046 0.033 0.048 0.050 0.053 0.046 0.054 0.051 0.044 0.042 0.047
南山 0.050 0.059 0.049 0.044 0.049 0.052 0.045 0.056 0.042 0.040 0.040 0.048
盐田 0.050 0.052 0.045 0.028 0.037 0.042 0.044 0.042 0.030 0.032 0.026 0.039
龙岗 0.044 0.056 0.042 0.039 0.035 0.034 0.031 0.046 0.040 0.039 0.030 0.040
宝安 0.062 0.064 0.053 0.047 0.061 0.062 0.056 0.044 0.050 0.045 0.048 0.054

2.4 大气污染物达标情况

对照《环境空气质量标准》 (GB 3095-2012)[13],2006—2016年深圳市PM10日均浓度达标率在97.53%以上,其中2009、2011和2016年更是全年达标,一级达标率也基本呈现逐年升高,至2016年一级达标率达72.40%;2006—2016年深圳市SO2日均浓度全部达标,除2007、2008、2009和2013年以外,其他年份日均值全部符合国家一级标准;NO2日均浓度达标率在87.94%以上,并呈逐年改善趋势比较明显,至2016年达标率已达99.73%。总的来说,2006—2016年11年里深圳市空气污染物SO2、PM10和NO2日均浓度基本符合《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)[13]标准,空气质量良好(表 3)。

表 3 深圳市2006—2016年大气SO2、NO2、PM10日均浓度达标情况
年份 天数 PM10 SO2 NO2
一级 二级 未达标 一级 二级 未达标 一/二级 未达标
2006 365 145 213 7 329 36 0 321 44
2007 365 149 209 7 345 20 0 321 44
2008 366 150 207 9 363 3 0 330 36
2009 365 162 203 0 365 0 0 348 17
2010 365 199 157 9 365 0 0 335 30
2011 365 149 215 0 365 0 0 343 22
2012 366 200 165 1 366 0 0 360 6
2013 365 174 183 8 364 1 0 335 30
2014 365 189 174 2 365 0 0 356 9
2015 365 228 136 1 365 0 0 363 2
2016 366 256 110 0 366 0 0 365 1
  注:NO2一级和二级标准的限值相同

2.5 趋势分析

趋势检验发现,2006—2016年深圳市空气污染物SO2、PM10和NO2年均浓度年份变化下降趋势均有统计学意义,其中PM10和NO2年均浓度呈平稳下降趋势(APC分别为-3.49和-2.98,P值均<0.01),而SO2年均浓度下降趋势则分为两部分:2006—2009年呈现快速下降,2009—2016下降趋势比较缓和(APC分别为-26.95和-4.98,P值均<0.01)(图 2)。

a:NO2年均浓度变化趋势;b:SO2年均浓度变化趋势;c:PM10年均浓度变化趋势 图 2 2006—2016年深圳市大气SO2、NO2、PM10年均浓度变化趋势分析情况

3 讨论

总体来看,深圳市2006—2016年大气污染物SO2、NO2、PM10的年均浓度均呈逐年下降趋势,2016年环境质量达到11年来最好状况。查阅深圳市统计年鉴得知[16]:深圳市生产总值由2006年的5 813.56亿元上升到2015年的17 502.99亿元,然而近11年深圳市大气质量却呈现逐年提升之势,这与深圳市长期以来采取大气质量改善相关措施不无关系,据深圳市环境状况公报报道显示[17]:2006年我市颁布深圳生态市建设规划,全面启动生态市建设工作,开展蓝天行动,重点整治工业废气、机动车尾气和饮食油烟污染,控制施工扬尘污染;2007年完成对热电厂了“油改气”工程和发电厂脱硫设施建设,并强制推广国Ⅲ车用燃油;2008年开始推进发电燃用天然气;2009年开展降氮计划和推广国Ⅳ车用燃油;此后,逐年加强,并于2015年在全市范围内推广应用国V车用汽油,期间还颁布《深圳环境质量提升行动计划》、《深圳市PM2.5污染防治专项行动方案》、《深圳经济特区机动车排气污染防治条例》、《深圳市扬尘污染防治管理办法》等法规,由此可知,我市在大气污染治理方面开展较早,力度较大,经过前面几年的整治,深圳市2008和2009年3种污染物出现了大幅下降,这也解释了各种污染物浓度达标率和达标水平也逐年升高的原因。此外,2013年3种污染物浓度有明显升高,经查阅发现[18]:这11年里,深圳市最不利污染物扩散的年份为2013年,尤其在秋冬季节,北风频率比近10年平均水平增加了15%,平均风速下降了0.2米/秒,弱冷空气活动次数增多20%,而强冷空气活动减少40%,导致本地污染物容易累积,并使外来污染物的传输影响增加,从而污染物迅速上升。

从季节趋势分析,2006—2016年深圳市SO2、NO2、PM10浓度变化趋势基本一致,均以夏季平均浓度为最低,冬季节污染物浓度较高,秋、春季次之。夏季高温多雨,雨水冲刷飘浮在大气中的污染物,对污染物的沉降起到一定作用,且气候条件更利于污染物扩散有关,而冬季气温较低,气压较高,不利于污染物的扩散[19];但是我市春季污染程度较轻,与大多数地方不太一样,我们认为主要原因可能是:深圳是座移民城市,春节前后,大批返乡人员离开深圳,相应的机动车数量锐减,工厂、企业也大部分处于停工和半停工状态,本地污染源也大幅减少。

污染物分区来看,PM10浓度宝安区最大,龙岗区、南山区次之,SO2浓度宝安区最大,南山区、盐田区次之,NO2浓度亦是宝安区最大,南山区、罗湖区次之,各区污染浓度差异有统计学意义,总体来看深圳原关外(宝安区和龙岗区)高于原关内,这与先前研究结果一致[20]。究其原因,①宏观面来看,深圳市常年主导风向为东北风,这样致使在城市规划方面,高污染企业主要布局在宝安区和南山区,加上历史原因(深圳市分关内和关外),致使大部分低端高污染企业密集于宝安区内,龙岗次之;②从污染源来看,我市空气污染源主要来至机动车尾气和工业排放,在各行业中,电力行业、非金属矿物制品业是深圳市工业废气污染物排放最主要的两大行业,其中火电行业等污染负荷占全市的92.9%[20],火力发电是深圳市二氧化硫排放的主要来源,而火电厂集中的南山区和宝安区,这也决定宝安、南山区多年来SO2浓度高于其他区。《深圳市汽车排放在大气中分担率的测试报告》的研究结果表明[21]:深圳市联片建成区机动车尾气氮氧化物的排放量分担率为64.91%,工业源排放量分担率为33.66%,三产及民用源排放量分担率仅为1.4%,这表明机动车尾气是氮氧化物的主要来源, 我市对机动车尾气污染一直保持较大力度的治理,但近11年来深圳机动车数量大幅上升(2006年不足100万辆,2016年已经近350万辆),这可能也是深圳市在NO2污染方面效果不如其他显著的原因之一。此外,由于历史的缘故,关内基础建设比较完善,而关内相对欠缺,近年来关外地区的开发建设活动强度较大,因此PM10浓度关外也相应较高。

4 结论

总之,深圳市2006—2016年主要空气污染物SO2、PM10、NO2的达标情况良好,季节趋势比较明显,且逐年改善趋势已形成。但各区之间3种污染物浓度仍然有差距,且我国目前使用《环境空气质量标准》 (GB 3095-2012)[13]评价大气污染物的标准比欧洲及一些发达国家仍有一定差距[22],因此空气质量治理不容松懈,应常抓不懈。

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DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2017.06.006
中国疾病预防控制中心主办。
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廖玉学, 彭朝琼, 余淑苑, 刘宁, 高玮, 何龙, 林楚雄, 康莉
LIAO Yuxue, PENG Chaoqiong, YU Shuyuan, LIU Ning, GAO Wei, HE Long, LIN Chuxiong, KANG Li
2006—2016年深圳市大气污染物趋势变化研究
The Trend of Air Pollutants in Shenzhen from 2006 to 2016
环境卫生学杂志, 2017, 7(6): 439-444
Journal of Environmental Hygiene, 2017, 7(6): 439-444
DOI: 10.13421/j.cnki.hjwsxzz.2017.06.006

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