城市空气污染对经济发展和环境保护已造成阻碍,其越来越严重的发展趋势使人们面临重大环境危机,造成许多不良影响,空气污染问题急需解决[1]。为了解空气污染现状,提出空气污染指数(air pollution index,API)的概念[2-3]。国家有关空气污染指数的研究大多数局限于小地区[4-6],一般研究对象为单个或少数几个城市[7-11]。肖娴等[12]做了2011年10月珠江三角洲一次区域性空气污染过程特征分析,孙庆华等[13]研究了2008—2013年冬季北京市能见度变化特征及影响因素。随着人们对空气污染程度的关注,大范围下的空气污染问题逐渐引起重视,如吴兑[14]对我国近十年来的灰霾天气进行了系统综述;李小飞等[15]研究了中国空气污染指数变化特征及影响因素分析;苏婕等[16]做了2001—2011年我国城市空气污染变化特征及分析。在我国许多城市存在空气污染严重现象,污染物主要有悬浮颗粒物、硫化物以及氮氧化物,超出国家规定的空气质量标准。我国为燃煤大国,煤烟型污染是我国空气污染的主要特点,并有向复合型空气污染方向转变的趋势[17-18]。
邯郸市处于河北省最南端,西依太行山脉,东接华北平原。总面积约12 000 km2,市区面积约430 km2,城市建成区面积约105 km2。邯郸区位优势显著,被长三角洲、珠三角洲、环渤海三大经济圈所环绕,位于晋冀鲁豫四省分界处,是四省交界区唯一的特大城市。同时,邯郸也是我国重要的钢铁行业、装备制造业、煤电工业集聚地。邯郸市每年雾霾天气频发,空气污染情况严重。
以邯郸市区2006—2012年的空气质量监测数据为依据,对市区空气污染进行分析研究,找出其首要空气污染物,归纳总结主要空气污染物的年际变化特征,进而分析邯郸市区空气污染的主要污染源,得出邯郸市区空气污染的主要影响因素。结合邯郸市的实际情况,提出空气污染的防治措施,对邯郸市区空气质量的改善具有参考意义。
1 材料与方法 1.1 数据来源采用2006—2012年邯郸市区的空气质量统计数据,将2011、2012年的空气质量与“十一·五”期间作对照,分析邯郸市区空气污染状况和主要污染物年际质量浓度变化趋势,并分析其主要污染来源。
1.2 分析方法通过对比分析法及空气污染物浓度限值分类法对邯郸市区2006—2012年空气中SO2、NO2以及PM10含量进行分析研究。
1.3 评价依据监测结果参照《中华人民共和国环境空气质量标准》(GB 3095-1996)[19]标准,二级标准评价空气质量,日均值参照二级标准日均值浓度,年均值参照二级标准年均值浓度。
1.4 质量控制对监测数据统一要求,数据处理人员统一培训,统一技术标准。严格按照实施方案要求校准调试仪器,对结果录入人员进行培训,并逐一审核。
1.5 数据分析本研究采用MS Excel 2007软件计算均值、制图表。
2 结果 2.1 邯郸市区空气污染现状分析邯郸市2006—2012年主要污染物的年平均质量浓度分布见表 1。2006—2012年期间,SO2均值为0.050 mg/m3,最大年均值为0.065 mg/m3,出现于2007年;最小年均值为0.038 mg/m3,出现于2011年,只有2006年和2007年超过了国家二级标准[19-21]。NO2的年平均值为0.031 mg/m3,最大年均值为0.038 mg/m3,最小年均值为0.025 mg/m3,分别出现于2006年和2011年,符合国家标准[19-21],属于较轻型污染物。在2006—2012年期间,PM10年平均值为0.099 mg/m3,2006—2009年均超过国家二级标准,自2010—2012年均符合国家二级标准,最大年均值为0.115 mg/m3,最小年均值为0.089 mg/m3,分别出现于2006年和2011年。由此可以看出邯郸市区的PM10为首要空气污染物,SO2次之。
| mg/m3 | |||
| 年份/年 | SO2 | NO2 | PM10 | 
| 2006 | 0.064 | 0.038 | 0.115 | 
| 2007 | 0.065 | 0.035 | 0.105 | 
| 2008 | 0.053 | 0.033 | 0.101 | 
| 2009 | 0.046 | 0.034 | 0.102 | 
| 2010 | 0.045 | 0.029 | 0.091 | 
| 2011 | 0.038 | 0.025 | 0.089 | 
| 2012 | 0.041 | 0.026 | 0.093 | 
| 均值 | 0.050 | 0.031 | 0.099 | 
3种主要污染物的最大年均值基本出现于2006年,最小年均值均出现于2011年,而2012年的年均值较2011年又均有所增大。邯郸市区2006、2011年和2012年主要空气污染物平均质量浓度见表 2。
| mg/m3 | |||||||||
| 月份 | 2006年 | 2011年 | 2012年 | ||||||
| SO2 | NO2 | PM10 | SO2 | NO2 | PM10 | SO2 | NO2 | PM10 | |
| 1月 | 0.166 | 0.079 | 0.221 | 0.079 | 0.046 | 0.11 | 0.08 | 0.037 | 0.171 | 
| 2月 | 0.097 | 0.044 | 0.133 | 0.045 | 0.031 | 0.099 | 0.046 | 0.034 | 0.086 | 
| 3月 | 0.097 | 0.041 | 0.162 | 0.038 | 0.023 | 0.059 | 0.038 | 0.032 | 0.084 | 
| 4月 | 0.057 | 0.027 | 0.11 | 0.04 | 0.02 | 0.085 | 0.024 | 0.025 | 0.083 | 
| 5月 | 0.042 | 0.028 | 0.084 | 0.03 | 0.022 | 0.06 | 0.025 | 0.019 | 0.073 | 
| 6月 | 0.038 | 0.036 | 0.08 | 0.035 | 0.022 | 0.075 | 0.02 | 0.017 | 0.061 | 
| 7月 | 0.024 | 0.038 | 0.086 | 0.021 | 0.024 | 0.078 | 0.013 | 0.02 | 0.055 | 
| 8月 | 0.023 | 0.027 | 0.062 | 0.024 | 0.019 | 0.033 | 0.027 | 0.021 | 0.065 | 
| 9月 | 0.019 | 0.014 | 0.076 | 0.023 | 0.017 | 0.042 | 0.038 | 0.025 | 0.061 | 
| 10月 | 0.026 | 0.023 | 0.108 | 0.016 | 0.02 | 0.086 | 0.047 | 0.03 | 0.091 | 
| 11月 | 0.074 | 0.04 | 0.112 | 0.031 | 0.028 | 0.123 | 0.037 | 0.021 | 0.095 | 
| 12月 | 0.102 | 0.058 | 0.148 | 0.066 | 0.034 | 0.226 | 0.093 | 0.038 | 0.181 | 
| 全年 | 0.064 | 0.038 | 0.115 | 0.038 | 0.025 | 0.089 | 0.041 | 0.026 | 0.093 | 
2006年SO2、NO2以及PM10的最大月平均质量浓度均出现在1月,分别为0.166、0.079和0.221 mg/m3。SO2、NO2在2011年的最大月平均质量浓度,均出现于1月,分别为0.079 mg/m3和0.046 mg/m3,与2006年相比较,SO2、NO2各月平均质量浓度基本有所下降;PM10的最大月平均质量浓度出现在12月,为0.226 mg/m3,PM10除此月和11月质量浓度大于2006年外,其他月份均明显小于2006年。SO2、NO2和PM103种污染物2011年相较于2006年,年平均质量浓度成下降趋势。
污染物最大质量浓度均出现于冬季,表现出冬季质量浓度大于夏季质量浓度的特点,这主要与冬季燃煤密切相关。2006—2010年为“十一·五”期间,因为邯郸市空气污染一直很严重,基础差,所以2006年各污染物质量浓度较大。随着环境保护工作列入重点任务当中和这方面工作的严格落实,使得邯郸市区的空气污染有所好转,各污染物质量浓度呈下降趋势,至2011年取得最大成效。
2012年各主要污染物的质量浓度相对于2011年均有所增大,SO2、NO2、PM10各增大0.003、0.001和0.004 mg/m3,原因可能为“十一·五”之后的环境保护工作有所懈怠。
邯郸市区的扬尘很严重,工厂排放的废气更是加重了空气污染。邯郸市属于矿产资源城市,是全国113个“十·五”期间的空气污染防治重点城市之一。近几年,邯郸市环境保护对策不断更新,邯郸市区的空气质量有所好转。但邯郸市的产业结构主要为电力、冶金、建材、化工等行业,加之其为燃煤大户,市区的空气污染状况仍然不容乐观,位居全国前列[20]。
2.2 邯郸市区空气主要污染物的变化特征分析2006—2012年,邯郸市区SO2年均浓度值,只有2006年和2007年超过了国家二级标准。2007年为年际最大值,SO2年均浓度整体呈逐年下降的趋势,说明SO2污染程度逐年减轻,下降趋势较为稳定(图 1)。为此,邯郸市政府应加快推进实施集中供热、改变燃烧能源的环保工作,严禁明令淘汰的锅炉投入使用,推动固硫型燃煤的使用,并逐步消除散烧现象,加快空气环境污染的治理工作。
|   | 
| 图 1 邯郸市主要污染物浓度的年际变化 | 
从NO2浓度的变化情况上看,2006—2012年期间,邯郸市区NO2年均质量浓度值最大为0.038 mg/m3,出现于2006年,最小为0.025 mg/m3,出现于2011年,7年来均符合《国家环境空气质量标准》(GB 3095-1996)[19],同其他指标相比属于较轻性污染物,表现出总体下降的趋势。
PM10在2006—2012年期间,2006—2009年均超过国家二级标准,自2010—2012年达到国家二级标准,最大年均值0.115 mg/m3出现于2006年。这与近年来邯郸市大力控制城市扬尘、严格执法监督促、促进绿化等工作是分不开的。
2.3 邯郸市区污染物的来源分析及变化趋势邯郸市的主要污染物为二氧化硫、二氧化氮以及扬尘。邯郸市是一个以钢铁、电力、煤炭、建材为主体的工业城市,每年冬季采暖主要为燃煤,由表 2得出,3种污染物浓度较高的时间主要集中在每年的10月—次年2月左右,由此可以看出邯郸市区因为冬季取暖而燃煤是空气污染物的一个重要来源;而每年邯郸市区的工厂企业燃煤等所产生的污染,以及排放的其它废气,也是目前邯郸市区空气污染的重要原因;近几年,因为邯郸城市建设发展较快,市区改造如房地产开发、道路施工、房屋拆迁等任务较多,施工工地环境防护设施不完善,造成大量扬尘,加之市区现存的大量裸土地面、街道人工清扫产生二次扬尘以及市区及周边地区的许多露天物料堆场,他们所产生的扬尘都是PM10的重要来源;另外,邯郸市区交通事业不断发展,汽车数量成几何递增,交通拥挤时有发生,汽车尾气的排放加重了空气污染。这些是目前造成邯郸市区空气污染的主要原因,其它诸如风向问题、绿化程度低、市民环保意识不强等促使了空气污染的加重。
3 讨论通过分析2006—2012年期间邯郸市区空气质量报告数据中空气中主要污染物SO2、NO2、PM10的浓度,得出邯郸市区首要空气污染物为PM10,造成邯郸市区空气污染的主要原因有煤炭燃烧、工业企业的废气排放、交通以及城市扬尘,而风向、绿化等问题促使了污染的加重。最后根据邯郸市区城市和经济发展规划,以邯郸市实际情况为依据,提出了邯郸市区的空气污染防治措施,为有效控制邯郸市区空气污染,改善邯郸市区的环境空气质量状况提供参考。
从以上分析可以看出,邯郸市的空气环境质量自“十一·五”以来,有所改善,各项污染物浓度整体呈下降趋势,浓度年际最小值均出现在2011年,可见与“十一·五”期间的环境保护工作是分不开的。但2012年又均有所上升,这是值得引起注意和思考的地方,政府相关部门需继续加大监管工作,积极整治空气污染,不能有所放松。
空气污染防治是一项涉及能源的合理利用、城市的合理规划、工业的合理布局以及产业结构的改革等复杂的工程。要系统分析整个空气环境系统并对各种空气污染防治方案进行优化筛选和评价,根据城市或区域的自身的具体自然经济特点、未来发展方向、能源结构等因素,来确定空气污染防治的最佳实施方案,这样才能有效地控制、改善空气质量。
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