唐山南湖中央生态公园(简称南湖公园)位于唐山市区南部，该地曾是采煤塌陷区和大片垃圾场。经过几年的建设，昔日的废地如今已成为集生态功能、历史文化、城市活动、运动、旅游等为一体的城市中央生态公园。公园总面积1 300公顷，水面165公顷，目前已完成绿化面积400公顷。随着南湖公园的开放，游客流量的增多、南湖生态城住宅的建设、周边人口的增加、交通运输的快速增长、水系的开发等，可能会增加园区的环境负荷。本研究通过对园区的大气质量状况进行监测分析，了解该区域大气环境质量现状，为进一步开展连续性环境监测和环境影响评价、提出改善园区环境质量的综合防治对策提供依据。

1 材料和方法 1.1 主要仪器与试剂

KC-612大气采样器(中国青岛崂山应用技术研究所)、pDR-1500便携式气溶胶颗粒物检测仪(美国Thermo scientific公司)、723可见分光光度计(上海光谱仪器有限公司)、QUESTemp32环境监测仪(美国QUEST公司)、DEM6型轻便三杯风向风速表(天津气象海洋仪器厂)、DYM3型空盒气压表(上海雷若仪表科技有限公司)。对大气采样器的气密性进行检查，用皂膜流量计进行流量校准。

硫代硫酸钠、盐酸副玫瑰苯胺、甲醛溶液、N-(1-萘基)乙二胺盐酸盐、对氨基苯磺酸、副玫瑰苯胺显色液、靛蓝二磺酸钠等，所用试剂均为符合国家标准的分析纯化学试剂。

1.2 采样点布设

采用功能分区布点法^[1-2]，选择南湖公园内的青龙码头区、公园东门区(采样点距离公园东门约300 m)、植物园、凤凰台、放生台区、市民广场、湖心小岛等7个监测点，选择位于城市主导风向上风侧、远离居民密集区的凤凰湖公园内的仪来广场作为对照区，每个监测点采集2个平行样品。

1.3 大气污染监测指标及其测定方法

监测指标包括二氧化硫(SO₂)、二氧化氮(NO₂)、臭氧(O₃)、总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM₁₀)、细颗粒物(PM_2.5)。SO₂按《甲醛吸收—副玫瑰苯胺分光光度法》(HJ 482-2009)^[3]测定，NO₂采用《盐酸萘乙二胺比色法》(HJ 479-2009)^[4]测定，O₃采用《靛蓝二磺酸钠分光光度法》(HJ 504-2009)^[5]测定，TSP、PM₁₀、PM_2.5浓度采用便携式直读采样仪测定；QUESTemp32型环境监测仪测定气温、气湿；DYM3型空盒气压表测定气压；DEM6型轻便三杯风向风速表测定风速和风向。

1.4 样品采集

按照《环境空气质量手工监测技术规范》(HJ/T 194-2005)^[6]的要求于2013年5月17—19日连续采样3 d，每天采集3次，时间分别为8:00~9:00、12:00~13:00、17:00~18:00。SO₂、NO₂、O₃采气流量为0.5 L/min，每次采样50 min，采气体积为25 L，采样高度为距离地面1.5 m呼吸带。TSP、PM₁₀、PM_2.5采用便携式颗粒物采样仪测定。采样点远离建筑物和高大的树木。采样时记录气温、气湿、大气压、风速、采样点周围环境情况等。

1.5 空气质量评价方法

计算各污染物的1 h平均浓度，按《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)^[7]的Ⅱ级浓度限值进行评价。计算各指标的空气质量分指数(individual air quality index，IAQI)和空气质量指数(air quality index，AQI)，判定首要污染物和超标污染物，根据AQI的级别评价园区大气环境质量。

1.5.1 空气质量分指数(IAQI)的计算方法

按照《环境空气质量指数技术规定(试行)》(HJ 633-2012)^[8]，污染物项目P的空气质量分指数(IAQI)计算公式为：

式中：IAQI_p—污染物项目P的空气质量分指数；

IAQI_Hi—表 1中与BP_Hi对应的空气质量分指数；

IAQI_Lo—表 1中与BP_Lo对应的空气质量分指数；

BP_Hi—表 1中与C_p相近的污染物浓度限值的高位值；

BP_Lo—表 1中与C_p相近的污染物浓度限值的低位值；

C_p—污染物项目P的质量浓度值，μg/m³。

1.5.2 空气质量指数(AQI)的计算方法

AQI的计算公式为：

式中：AQI—空气质量指数；

IAQI—空气质量分指数；

n—污染物项目。

1.5.3 首要污染物和超标污染物的判定方法

AQI > 50时，IAQI最大的污染物为首要污染物。若IAQI最大的污染物为两项或两项以上时，并列为首要污染物。IAQI > 100的污染物为超标污染物^[8]。

1.5.4 空气质量指数级别和类别判定方法

按照表 2进行园区大气环境质量评价^[8]。

1.6 统计分析

实验数据采用均数±标准差表示，SPSS 17.0软件进行统计分析，各功能区监测指标浓度的比较采用方差分析。

2 结果

监测期间园区的平均大气温度为23℃、干球温度22℃、湿球温度23.6℃，湿度为52%、风速0.2 m/s。

2.1 各功能区气态污染物质量浓度

各功能区SO₂、NO₂、O₃质量浓度的平均值代表整个南湖公园园区的SO₂、NO₂、O₃质量浓度。从表 3可看出，各功能区及整个园区这3种气态污染物质量浓度均低于国家Ⅱ级标准限值。各功能区与对照区比较，SO₂、NO₂、O₃浓度差异均无统计学意义。

2.2 各功能区颗粒物污染物质量浓度

各功能区的TSP、PM₁₀、PM_2.5质量浓度均以植物园最高(表 4)，与对照区比较，质量浓度差异均无统计学意义。各功能区TSP、PM₁₀、PM_2.5质量浓度的平均值代表南湖公园园区的TSP、PM₁₀、PM_2.5的质量浓度，分别为129.18 μg/m³、105.61 μg/m³和87.49 μg/m³。各监测点和整个园区TSP、PM₁₀质量浓度均低于国家标准限值；除市民广场监测点外，其余监测点和整个园区PM_2.5浓度均高于国家Ⅱ级标准限值。植物园、公园东门、放生台、湖心小岛、凤凰台、青龙码头的PM_2.5超标倍数分别为1.4、1.2、1.2、1.2、1.1、1.0倍。

2.3 各功能区监测指标的空气质量分指数(IAQI)和空气质量指数(AQI)

2.3.1 各功能区监测指标的空气质量分指数(IAQI)

从监测指标的IAQI可以看出，SO₂污染物分指数植物园功能区最高，NO₂污染物分指数市民广场最高，O₃污染物分指数凤凰台最高，TSP、PM₁₀、PM_2.5污染物分指数植物园最高。各功能区均以PM_2.5分指数最高，为首要污染物；除市民广场外，其他监测点PM_2.5为超标污染物(表 5)。

2.3.2 各功能区空气质量指数(AQI)

对照区空气质量指数最低，植物园最高，市民广场较低。对照区和市民广场大气质量分级为二级，空气质量状况良，其余功能区大气质量分级均为三级，空气质量状况属尚清洁。整个园区的空气质量指数为115.62，质量级别为三级，轻度污染(表 6)。

3 讨论

大气环境质量不但制约着社会经济的发展，而且危害人类的身体健康，保护大气环境的工作刻不容缓。本研究发现整个园区空气质量指数为115.62，质量级别为三级，轻度污染。其中植物园SO₂、TSP、PM₁₀、PM_2.5浓度最高，其空气质量分指数、空气质量指数最高，说明植物园较其它功能区污染较重，应采取控制措施，降低其污染物浓度。园区各功能区SO₂、NO₂、O₃和PM₁₀浓度均明显低于市区浓度(SO₂、NO₂、O₃、PM₁₀ 24 h平均浓度分别为122.69、74.57、124.63和137.50)，而植物园PM_2.5质量浓度高于市区(93.79 μg/m³)。

唐山南湖公园紧邻城区，周边交通发达，且有钢铁厂、热电厂等污染环境的企业；园区周边区域正在加紧开发，建筑工地随处可见，餐饮业迅速发展。因此，园区大气污染物主要来源于工业生产、汽车尾气、餐饮业油烟、建筑工地和道路运输扬尘。植物园正处于施工建设期，会有大量扬尘，造成颗粒物浓度偏高；植物园东临建设路，共设置东、南、西三处入口，西入口与南入口将辐射市民广场区域及唐胥路方向的游览人群，东、南两侧入口均结合游客服务中心及管理设施进行设计，均设有停车场。监测时正值5月份，春暖花开，园内游客增加，车流量多，排出大量的汽车尾气造成大气污染。

本研究监测期间唐山南湖公园大气环境质量为轻度污染，PM_2.5超过国家Ⅱ级标准。为了保护大气环境，建议相关管理部门应及时对园区内的大气环境采取保护措施，加强对园区周边环境污染企业进行监管，降低工业活动造成的大气环境污染；加强植物园园区交通运输和工程施工过程的扬尘管理。施工车辆出入施工现场必须采取措施，施工过程堆放的渣土必须有防尘措施，及时清运。加强对道路和运输扬尘污染控制，运送易产生扬尘物质的车辆实行密闭运输。