冬季供暖對(duì)沈陽(yáng)市各功能區(qū)4種大氣污染物濃度的影響

陳宗嬌

摘要 [目的] 研究冬季供暖對(duì)沈陽(yáng)市不同功能區(qū)4種大氣污染物濃度的影響。[方法] 根據(jù)沈陽(yáng)市2013年全年11個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的PM10、PM2.5、SO2、NO2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析4種污染物濃度的月變化規(guī)律，并應(yīng)用主成分分析方法對(duì)供暖期和非供暖期該市6類功能區(qū)4種污染物對(duì)各功能區(qū)的影響進(jìn)行分析。[結(jié)果] 污染物PM10、PM2.5、SO2的濃度受供暖影響月變化明顯，NO2的濃度受供暖及降水的雙重影響月變化規(guī)律與其他3種污染物有較大不同；供暖期工業(yè)區(qū)各類污染物濃度最高，商業(yè)交通居民混合區(qū)供暖期和非供暖期各類污染物濃度均較高，供暖期農(nóng)村和風(fēng)景名勝區(qū)較其他點(diǎn)位污染物濃度最低；農(nóng)村、商業(yè)交通居民混合區(qū)點(diǎn)位NO2濃度最高。[結(jié)論] 該研究可為進(jìn)一步調(diào)控與治理沈陽(yáng)市大氣污染提供理論支撐。

關(guān)鍵詞 大氣污染物；供暖期；濃度

中圖分類號(hào) S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）03-00862-02

Abstract [Objective] The research aimed to study the influences of period heating in winter on the four atmospheric pollutants contents of different areas in Shenyang City.[Method] The content changes of four atmospheric pollutants （PM10，PM2.5，SO2 and NO2） across the months of 2013 was analyzed based on data of 11 monitoring points under 6 air environmental function areas in Shenyang.Meanwhile，the Principal Component Analysis （PCA） was used to detect the relationships among period heating，concentrations of four atmospheric pollutants and air environmental function areas.[Result] The results showed that period heating influenced remarkably on contents of PM10，PM2.5 and SO2，which presented apparently on month changes.Concentration of NO2 was influenced by both period heating and precipitation，which showed different month changes compared to other three atmospheric pollutants.Industrial zone had most atmospheric pollutants during heating period while commercial traffic residents mixed zone had higher atmospheric pollutants both in the heating period and in non-heating period.Rural area and scenic spot had lowest concentration of four atmospheric pollutants during winter time.For concentration of NO2，rural area and commercial traffic residents mixed zone were higher than other air environmental function areas through 2013.[Conclusion] This research could provide scientific supports for the further adjustment and control of air pollution in Shenyang City.

Key words Air pollutant； Heating period； Concentration

沈陽(yáng)市大氣污染屬于煤煙型大氣污染[1]，且冬季主要消耗煤炭實(shí)現(xiàn)供暖[2]，主要污染物主要表現(xiàn)為顆粒物、二氧化硫和二氧化氮[3]。因該區(qū)冬季采暖期長(zhǎng)，晝夜溫差大，冬季逆溫頻現(xiàn)，大氣污染物的擴(kuò)散與輸送較難[4]，已有多項(xiàng)研究針對(duì)該市的大氣污染擴(kuò)散與輸送特征、大氣污染物的時(shí)空分布及大氣污染與氣象因子的關(guān)系[3，5-6]。近期研究發(fā)現(xiàn)，大氣污染對(duì)人體心肺功能水平及免疫能力有不良影響[7-8]，導(dǎo)致慢性呼吸道疾病、心腦血管疾病多發(fā)，且顯著提高了總死亡率[9]。

中國(guó)北方冬季供暖期大氣污染物濃度顯著增加已被諸多研究所關(guān)注[10-12]，但針對(duì)供暖期與非供暖期城市各功能區(qū)大氣污染物變化規(guī)律的研究相對(duì)較少，該研究依托2013年全年沈陽(yáng)市11個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的四種大氣污染物濃度數(shù)據(jù)，根據(jù)其隸屬的六類城市功能區(qū)結(jié)合冬季供暖期和非供暖期進(jìn)行分析，研究4種污染物濃度的變化規(guī)律及各功能區(qū)污染特征。

1 研究區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)概況

1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布

選取的11個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位遍布沈陽(yáng)市市區(qū)主要職能部位，涵蓋和平區(qū)、鐵西區(qū)、大東區(qū)、皇姑區(qū)、棋盤(pán)山開(kāi)發(fā)區(qū)、沈北新區(qū)和東陵區(qū)（渾南新區(qū)）。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布見(jiàn)圖1。

1.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)所屬功能區(qū)

根據(jù)研究需要，將沈陽(yáng)市各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3095-2012環(huán)境空氣功能區(qū)質(zhì)量要求，劃分為工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居住區(qū)、文化區(qū)、文教居住混合區(qū)、清潔區(qū)和對(duì)照區(qū)，基本信息見(jiàn)表1。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)采集與分析方法

采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析儀，24 h連續(xù)監(jiān)測(cè)。顆粒物濃度采用微量震蕩天平法或?qū)崟r(shí)連續(xù)β射線法根據(jù)重量法測(cè)定，SO2濃度采用脈沖熒光分析法應(yīng)用二氧化硫分析儀進(jìn)行分析，NO2濃度的測(cè)定采用化學(xué)發(fā)光法應(yīng)用氮氧化物分析儀進(jìn)行分析?；A(chǔ)數(shù)據(jù)為小時(shí)濃度平均值，數(shù)據(jù)有效性滿足標(biāo)準(zhǔn)GB3095-2012要求。

由圖3主成分分析結(jié)果可知，兩軸共解釋了96.4%的數(shù)據(jù)變異性。其中，因子1可解釋87.2%的數(shù)據(jù)差異性，主要與供暖期及非供暖期有關(guān)；因子2可解釋9.2%的數(shù)據(jù)差異性，主要與NO2濃度有關(guān)。供暖期工業(yè)區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、居住區(qū)和文教居住混合區(qū)PM10、PM2.5和SO2濃度較高，且3種污染物濃度相關(guān)性較強(qiáng)，在這4類功能區(qū)周圍均分布有采暖鍋爐或集中供熱廠，說(shuō)明3種污染物冬季受燃煤采暖影響較大，與以往研究結(jié)果一致[15-16]；農(nóng)村和風(fēng)景名勝區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位PM10和PM2.5全年濃度均較低，原因是農(nóng)村點(diǎn)位地形平坦，范圍廣，利于污染物擴(kuò)散[11]，而風(fēng)景名勝區(qū)地處城市外緣山區(qū)，受人類活動(dòng)影響較小，且兩類監(jiān)測(cè)點(diǎn)位均沒(méi)有供暖鍋爐。與其他3種污染物不同，NO2與各功能區(qū)關(guān)系略有不同，其中商業(yè)交通居民混合區(qū)和農(nóng)村全年濃度均較高，而工業(yè)區(qū)供暖期濃度較高，這主要是因?yàn)镹O2來(lái)源于工業(yè)燃煤（工業(yè)區(qū)冬季燃煤需要量增加）及機(jī)動(dòng)車燃油的排放（商業(yè)交通居民混合區(qū)的車輛通行較頻繁）[17]，而農(nóng)村NO2濃度較大則源于土地肥料N 的生物學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程釋放大量的NO2 [18]。值得注意的是，除農(nóng)村和商業(yè)交通居民混合區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位供暖期與非供暖期NO2濃度大致相當(dāng)，工業(yè)區(qū)供暖期濃度大幅高于非供暖期外，居住區(qū)、文教居住混合區(qū)和風(fēng)景名勝區(qū)均為非供暖期濃度大于供暖期濃度。

4 結(jié)論

大氣污染物中PM10、PM2.5和SO2濃度受供暖影響較大，冬季濃度大幅升高。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位工業(yè)區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)和居住區(qū)污染物濃度較高，農(nóng)村和風(fēng)景名勝監(jiān)測(cè)點(diǎn)位濃度較低。大氣污染物PM10、PM2.5和SO2濃度冬季受燃煤影響較大，而NO2受各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的實(shí)際情況影響較大。該研究對(duì)環(huán)境空氣功能分區(qū)與污染物濃度在供暖期與非供暖期的變化規(guī)律及關(guān)系進(jìn)行探索，為進(jìn)一步調(diào)控與治理大氣污染提供了一些數(shù)據(jù)支持與理論支撐，但是關(guān)于大氣中NO2濃度的變化規(guī)律及原因需要更多地進(jìn)行研究與分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 董新，張久昌.沈陽(yáng)市大氣污染防治對(duì)策[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，1994，20（1）：45-48.

[2] 李銳，方曉明，李姝，等.“十五” 期間沈陽(yáng)市煤炭消費(fèi)與大氣污染相關(guān)性分析[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2006，32（5）：14-16.

[3] 馬雁軍，劉寧微，王揚(yáng)鋒.遼寧中部城市群大氣污染分布及與氣象因子的相關(guān)分析[J].氣象科技，2005，33（6）：527-532.