文山市城區(qū) 2008—2012年空氣質(zhì)量變化及其趨勢(shì)分析

解德艷，趙云霞，張瑩文

（文山州環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，云南 文山663000）

文山市城區(qū) 2008—2012年空氣質(zhì)量變化及其趨勢(shì)分析

解德艷，趙云霞，張瑩文

（文山州環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，云南 文山663000）

對(duì)文山城區(qū) 2008—2012年空氣中 SO2、NO2和 PM10含量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示 SO2、NO2濃度的年際變化呈增加的趨勢(shì)，而可吸入顆粒物呈逐年降低的趨勢(shì)。進(jìn)行污染指數(shù)、污染負(fù)荷以及Spearman秩相關(guān)系數(shù)趨勢(shì)分析，結(jié)果顯示：空氣綜合污染指數(shù)在逐年增加，目前文山城區(qū)空氣中的主要污染物是 PM10，其次是 SO2和 NO2，SO2的濃度秩相關(guān)系數(shù) Rs＝0.9＝WP 0.9，SO2的變化為顯著上升；NO2的濃度秩相關(guān)系數(shù) WP 0.9＞Rs＝0.80≥WP 0.5，NO2的變化為平穩(wěn)偏上升趨勢(shì)。

空氣質(zhì)量；SO2；NO2；PM10；變化；文山市

大氣是地球生物賴以生存的最基本的環(huán)境要素之一，大氣環(huán)境質(zhì)量對(duì)生物圈有極大的影響。如大氣環(huán)境中CO2濃度增加后，加速全球氣候的變暖。大氣環(huán)境的污染已成為加劇地球物種滅絕速度的原因之一?？諝庵械奈廴疚餄舛葘?duì)人類的健康也具有很大的影響，kan等研究認(rèn)為在我國上海市，空氣中PM10、SO2、NO2濃度每增加 10μg／m3，因病住院率分別增加0.18%、0.63%、0.99%，心腦血管疾病分別增加 0.23%、0.65%、0.80%；空氣中TSP、SO2、NOx濃度每增加 10μg／m3，肺癌致死率分別增加 1.10%、4.20%和 2.70%［1］。隨著中國工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快以及人們生活方式的改變，增加了空氣的污染速度，并使空氣中的主要污染物也發(fā)生改變［2～5］。因此我國 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095）1996年—2012年作了2次改版 （2000，2012年），2012年 （GB3095－2012）的改版中，除收緊了 NO2和PM10的標(biāo)準(zhǔn)限值外，還增加了PM2.5和8小時(shí) O3濃度限值，并將其納入環(huán)境空氣污染物基本項(xiàng)目［6～7］。本文根據(jù)2008—2012年文山市區(qū)城市例行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095－1996）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)大氣污染因子 SO2、NO2、PM10的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析變化趨勢(shì)，了解文山當(dāng)前空氣質(zhì)量狀況變化特征，以期為將來文山城區(qū)域空氣污染控制和制定預(yù)警機(jī)制提供依據(jù)。

1 文山市區(qū)空氣質(zhì)量狀況

1.1 數(shù)據(jù)來源

文山市區(qū)現(xiàn)有2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，2008—2012年均為自動(dòng)監(jiān)測(cè)，分別為市政府便民服務(wù)中心和州水務(wù)局。按照國家環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)要求，文山市城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要為 SO2、NO2、PM10。

1.2 主要污染物的確定及變化分析

為評(píng)價(jià)文山市環(huán)境空氣質(zhì)量總體狀況以及各污染物負(fù)荷情況，采用空氣綜合污染指數(shù)及污染負(fù)荷率進(jìn)行分析。評(píng)價(jià)項(xiàng)目為 SO2、NO2、PM10。計(jì)算公式如下：

式中：I－大氣污染綜合指數(shù)；N－參數(shù)項(xiàng)目；Ii－i項(xiàng)大氣污染指數(shù)；項(xiàng)大氣污染濃度統(tǒng)計(jì)值；Si－i項(xiàng)大氣污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；Ci極－i項(xiàng)大氣污染物實(shí)測(cè)濃度最大值；Ci平均－i項(xiàng)大氣污染物各次實(shí)測(cè)值的算術(shù)平均值。

污染負(fù)荷率計(jì)算公式：

式中：Fi－污染物的負(fù)荷率；Ii－i項(xiàng)大氣污染指數(shù)。

1.3 主要污染物變化趨勢(shì)

采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法對(duì)文山市空氣污染物變化趨勢(shì)進(jìn)行定量分析檢驗(yàn)，具體計(jì)算公式如下：

式中：Rs－Spearman秩相關(guān)系數(shù)；X－周期1到周期 N按濃度從小到大排列的序號(hào)；Yi－按時(shí)間排列的序號(hào)；N－周期數(shù)，在此為5。

｜Rs｜＞W(wǎng)p（Wp為秩相關(guān)系數(shù)的臨界值），表明變化趨勢(shì)有顯著意義。對(duì)于N＝5，顯著性水平a＝0.05時(shí)，Wp＝0.90。Rs＞0.9，表明上升趨勢(shì)有顯著意義；Rs＜－0.90，表明下降趨勢(shì)有顯著意義。

表1 污染趨勢(shì)定量分析檢驗(yàn)分級(jí)表

2 結(jié)果與分析

2.1 大氣污染物年際變化

由圖1可看出，2008—2012年，文山市城區(qū)空氣的主要污染物濃度呈現(xiàn)較大的變化。PM10的濃度雖然在不同的年間呈現(xiàn)一些震蕩，但總體上呈下降趨勢(shì)，而 SO2和 NO2的濃度則呈上升趨勢(shì)，其中NO2的濃度從2010年開始呈直線型增加。

2.2 大氣污染物季節(jié)變化

由表 2可看出，文山市城區(qū)空氣中的 SO2和 PM10的濃度在同一年內(nèi)呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化：每年的冬季至次年的春季濃度含量較夏季和秋季高。說明這兩項(xiàng)污染物濃度的變化與天氣狀況有關(guān)，主要是由于文山市處于西南季風(fēng)氣候，冬、春季低溫餐飲業(yè)燃煤及居民燃煤取暖等，增加了SO2的排放量，加之氣溫低減緩了空氣流動(dòng)速度，從而降低了污染物的擴(kuò)散速度；另外雨水少，空氣相對(duì)濕度較低，易形成揚(yáng)塵，從而導(dǎo)致PM10濃度增加。而進(jìn)入夏季后氣溫升高并進(jìn)入雨季，氣溫較高，空氣運(yùn)動(dòng)速度加快，有利于污染物的擴(kuò)散，主要來自餐飲業(yè)的 SO2排放量得到一定減少。而對(duì)于 PM10而言，則是進(jìn)入雨季，空氣相對(duì)濕度增加，減少了揚(yáng)塵的形成。NO2的濃度在同一年中隨季節(jié)的變化不甚明顯，并與SO2濃度的增加沒有同步關(guān)系，說明 NO2的排放源已經(jīng)發(fā)生了較大變化。

表2 2008—2012年文山市大氣主要污染物濃度季節(jié)變化 （mg／m3）

2.3 環(huán)境空氣污染特征分析

從表3可看出，文山市近5年的空氣綜合污染指數(shù)在逐年增加，從各污染物的綜合污染指數(shù)的變化情況看，PM10綜合污染指數(shù)的增加量不甚明顯，SO2的綜合污染指數(shù)由 0.140（2008年）增加到0.259（2012年），增加了近 2倍，而NO2則由0.076（2008年）增至 0.210（2012年），增加了近 3倍，由此說明文山市城區(qū)空氣質(zhì)量有下降的趨勢(shì)。

表3 2008—2012年文山市大氣污染物綜合污染指數(shù)及污染負(fù)荷率

從各污染物污染負(fù)荷率來看，PM10的污染負(fù)荷率雖然5年來有所下降，由 2008年的 78.7%降至57.1%，但是目前文山市城區(qū)的主要污染物仍為可吸入顆粒物 （PM10）。從5年來各主要污染物的負(fù)荷率的變化看，SO2的污染負(fù)荷率由 13.8% （2008年）增加到23.7% （2012年），增加了近2倍，而NO2則由 7.5% （2008年）增至 19.2% （2012年），增加了近 3倍，說明文山市城區(qū)影響空氣質(zhì)量的主要污染物結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化。

2.4 文山城區(qū)主要污染物濃度變化趨勢(shì)

從表4可看出，2008—2012年 SO2的濃度秩相關(guān)系數(shù)Rs＝0.9＝WP0.9，表明SO2的變化為顯著上升趨勢(shì)；NO2的濃度秩相關(guān)系數(shù) WP0.9＞Rs＝0.80 ≥WP0.5，表明 NO2的變化為平穩(wěn)偏上升趨勢(shì)：說明這兩項(xiàng)污染物將成為影響文山城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量的主要污染物而使空氣質(zhì)量下降。而可吸入顆粒物的濃度秩相關(guān)系數(shù)WP0.5＞Rs＝－0.40≥WP－0.5，表明可吸入顆粒物的變化為趨于平穩(wěn)。

表4 5年主要污染因子均值序列及各污染物秩相關(guān)系數(shù) （Rs）

3 結(jié)論與討論

（1）文山城區(qū) 2008—2012年空氣中的 SO2、NO2濃度的年際變化呈增加趨勢(shì)，而可吸入顆粒物呈逐年降低趨勢(shì)。這一變化特征與王紅梅、高原和高春燕等報(bào)道的云南省部分城市空氣主要污染物的年際 變 化特 征相 一 致［8～10］，在可 吸入 顆 粒 物（PM10）濃度的下降方面，與近年來開展的禁止建筑用的沙石料進(jìn)入城區(qū)措施有關(guān)。在季節(jié)性變化上表現(xiàn)為總體SO2和PM10的濃度在同一年內(nèi)呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化，每年的冬季至次年的春季濃度含量較夏季和秋季高，而 NO2濃度隨季節(jié)的變化不大。這主要與氣候的變化和污染排放量的變化有關(guān)，文山州的氣候特征屬于西南季風(fēng)氣候，冬春低溫干燥，夏秋季雨熱同步，冬春季城區(qū)餐飲業(yè)燃煤及居民取暖燃煤增加了 SO2的排放量，其次是氣溫低空氣流動(dòng)性差降低SO2的擴(kuò)散。而 PM10則主要來自于冬春季干燥產(chǎn)生的揚(yáng)塵。在空氣質(zhì)量與氣候變化的關(guān)系方面，Jacob and Winner認(rèn)為空氣質(zhì)量對(duì)天氣條件有較強(qiáng)的依賴性，對(duì)氣候變化也十分敏感。由于大氣環(huán)流的減弱和中緯度氣旋的減少，未來氣候?qū)W風(fēng)場(chǎng)的流動(dòng)性將變差等諸多因素都可能有利于污染物濃度的增加［11］。另外，鄭美秀等報(bào)道風(fēng)速、氣溫、降水、相對(duì)濕度和水汽壓對(duì)空氣污染指數(shù)均有顯著負(fù)效應(yīng)作用，氣壓起顯著正效應(yīng)作用［12］。

（2）文山市城區(qū)2008—2012年的空氣綜合污染指數(shù)逐年增加，說明文山市城區(qū)空氣質(zhì)量有下降的趨勢(shì)。從各主要污染物的綜合污染指數(shù)變化情況看，PM10污染指數(shù)的增加量不甚明顯，SO2的綜合污染指數(shù)由2008年到2012年，增加了近 2倍，而 NO2綜合污染指數(shù)則增加了近3倍。從污染負(fù)荷率來看，目前文山城區(qū)空氣中的主要污染物是 PM10，其次是SO2和NO2。但從主要污染物的污染物負(fù)荷率的年變化上看，空氣污染逐步由煤煙型向機(jī)動(dòng)車尾氣型轉(zhuǎn)變的過程中，表現(xiàn)出典型的復(fù)合污染特征。

（3）文山城區(qū)空氣中的主要污染物濃度變化趨勢(shì)上，SO2的濃度秩相關(guān)系數(shù) Rs＝0.9，NO2濃度秩相關(guān)系數(shù)Rs＝0.80，已達(dá)到或靠近了WP0.9，表示這種污染物濃度的變化已靠近了文山城區(qū)大氣環(huán)境的最大自凈能力，說明文山城區(qū)大氣環(huán)境極為脆弱，應(yīng)加強(qiáng)文山城區(qū)氣象與環(huán)境污染方面的研究。

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Changes and Trends of Air Quality from 2008 to 2012 in Wencheng District in Wenshan

XIE De－yan，ZHAO Yun－xia；ZHANG Ying－wen
（Wenshan Environmental Monitoring Station，Wenshan Yunnan 663000 China）

The contents of SO2，NO2，and PM10from 2008 to 2012 in the air in Wencheng district were analyzed. The results showed that the concentrations of SO2and NO2were increasing from 2008 to 2012.However，the content of PM10was reducing in the same time period.Pollution index，pollution load，and Spearman rank correlation coefficient method were employed to explore the changes and trends of air quality.The air pollution index in Wencheng was increasing year by year.The main air pollutant is PM10，followed by SO2and NO2.The rank correlation coefficient of SO2was Rs＝0.9＝WP0.9 indicating that the contents of SO2in the air was dramatically increased.The rank correlation coefficient of NO2was Rs＝0.80 WP0.9 showing a steady increase.

air quality；SO2；NO2；PM10；change；Wenshan

X82

A

1673－9655（2014）02－0062－04

2013－12－27

解德艷 （1978－），女，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。