銅川市十年空氣質(zhì)量變化趨勢及其對策分析

侯美玲等

摘要：以銅川市三項主要污染因子為基礎(chǔ)，采用對比法、污染指數(shù)法、污染負(fù)荷系數(shù)法、秩相關(guān)系數(shù)法等統(tǒng)計方法，分析了污染物年均濃度、月濃度及其變化趨勢。得出了空氣質(zhì)量逐年好轉(zhuǎn)，空氣污染為典型的煤煙型污染類型且逐步由單一性向復(fù)合型轉(zhuǎn)化，顆粒物主要來源于煤炭燃燒、工業(yè)排放的結(jié)果。提出了今后大氣污染防治須加大投入、加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)脫銷工程的力度，減少城市建筑及道路揚(yáng)塵污染等。

關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量；污染物；變化趨勢；對策；銅川市

中圖分類號： X823

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 16749944（2015）06020004

1 引言

銅川市位于陜西省中部，地處關(guān)中平原向陜北黃土高原過渡地帶，地貌分山丘、臺原和川道三大類。銅川市因煤炭而設(shè)立，因煤而興旺。而與此同時，煤炭、水泥、陶瓷等工業(yè)的快速發(fā)展，帶來的環(huán)境問題使得銅川市大氣污染變得十分嚴(yán)重。1993年，中央電視臺曾以“一座衛(wèi)星上看不到的城市”為題，報道了銅川市大氣污染嚴(yán)重的情況，這座城市以污染之重“聞名”于世。

2 點(diǎn)位、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)自2002年5月開始運(yùn)行，包括3個控制點(diǎn)和1個對照點(diǎn)；主要監(jiān)測因子為二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物3項；執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-1996）及其修改單（環(huán)發(fā)[2001]1號）二級標(biāo)準(zhǔn)值。本次分析以2003～2012年10年監(jiān)測數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

3 污染物變化及趨勢

3.1 年均值、月均值、優(yōu)良天數(shù)變化

采用對比法將所監(jiān)測項目的濃度值（日、月或年均值）與評價標(biāo)準(zhǔn)對比，大于該標(biāo)準(zhǔn)時，按超標(biāo)計（表1，表2，表3）。

污染物年均值二氧化氮10年均符合標(biāo)準(zhǔn)；二氧化硫3年超出標(biāo)準(zhǔn)，7年符合標(biāo)準(zhǔn)值；可吸入顆粒物6年超出標(biāo)準(zhǔn)，其余年份符合標(biāo)準(zhǔn)限值；二氧化硫由0.096 mg/m3下降到0.029mg/m3，下降了69.8%；可吸入顆粒物由0.159mg/m3下降到0.095mg/m3，下降了40.2%；

二氧化硫由超標(biāo)0.60倍下降到0.17倍后，未出現(xiàn)超標(biāo)；可吸入顆粒物由0.59倍下降到2011年的0.07倍。

二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物三項濃度值在當(dāng)年11月～次年3月較高，1月份最高。這一現(xiàn)象同當(dāng)?shù)氐牡匦螝夂驐l件及居民生活習(xí)慣相關(guān)。關(guān)中地區(qū)為盆地，冬季大氣層結(jié)穩(wěn)定，風(fēng)速小，大氣污染物擴(kuò)散能力差，不利于污染物的遷移擴(kuò)散[1]。加之采暖期城市用煤量急劇增加，污染物排放量增大，且大多污染物低空排放，使得近地面大氣層污染負(fù)荷增加[1]。因此，這一時期的污染特征為典型的煤煙型污染類型，其主要特征是由煤炭燃燒排放出的煙塵、二氧化硫等一次污染物以及由這些污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成二次污染物所構(gòu)成的污染[2]。污染較輕的月份是7～9月，這一時期居民用煤量較少，大氣穩(wěn)定性差，污染物容易擴(kuò)散，近地面大氣層大污染負(fù)荷相對較低，且雨水較多，對空氣有一定的洗刷作用。

優(yōu)良天數(shù)由最初的200d增加到329d，增加了129d；優(yōu)良天數(shù)比例由54.8%上升到90.1%，上升了35.3%。

3.2 污染趨勢

空氣污染趨勢通過空氣污染綜合指數(shù)法、污染負(fù)荷系數(shù)法和秩相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行分析。

（1）空氣污染綜合指數(shù)法是各項空氣污染物的單項指數(shù)的加和，可用于評價城市空氣質(zhì)量整體水平、年際及季節(jié)變化情況。

污染負(fù)荷系數(shù)法反映各項污染物的構(gòu)成比例，確定各污染因子對空氣污染的影響大小。其數(shù)學(xué)表達(dá)式分別為：

其中：P為空氣污染綜合指數(shù)； Pi為i項空氣污染物的分指數(shù)；Ci為i項空氣污染物的日均值； Coi為i項空氣污染物的標(biāo)準(zhǔn)值； n為污染因子數(shù)；Fi為i項空氣污染物的負(fù)荷系數(shù)。

（2）秩相關(guān)系數(shù)法是衡量時間序列變化趨勢在統(tǒng)計上有無顯著性的常用方法[3]，可以更好地表征空氣環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢，其計算公式如下：

其中：rs為秩相關(guān)系數(shù)，di為變量xi和yi的差值，xi為周期1到N按濃度值從小到大排列的序號，yi為按時間排列的序號，N為時間周期。

單項污染指數(shù)PPM10>PSO2>PNO2；綜合污染指數(shù)P2003年最大，為3.69，2009年最小，為1.80；由2003年的3.69下降1.95，下降了47%，下降速度明顯（表4）。

污染負(fù)荷二氧化硫所占由43.36%下降到24.84%，二氧化氮由13.55%上升到26.34%，可吸入顆粒物中有升有降，總體呈上升趨勢。

二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物秩相關(guān)系數(shù)分別為：-0.733、0.394、-0.758；污染趨勢是：二氧化硫和可吸入顆粒物呈下降趨勢，二氧化氮呈上升趨勢；二氧化硫和可吸入顆粒物下降趨勢具有顯著意義，二氧化氮上升趨勢不具有顯著意義，即不明顯（表6，表7）。

4 空氣污染分析

4.1 污染類型為典型的煤煙型

造成銅川市市區(qū)煤煙型大氣污染的原因很多，第一，煙煤是市區(qū)的主要能源構(gòu)成。銅川是因煤而興的工業(yè)城市，煤炭是工業(yè)生產(chǎn)和居民生活的主要能源。據(jù)統(tǒng)計，2012年城市生活煤炭消耗總量85萬t，其中80%以上為燃煤鍋爐所用，每年生活用煤向大氣環(huán)境排放二氧化硫約20400t，氮氧化物5950t，煙（粉）塵6800t；第二，居民、單位使用高硫、高揮發(fā)分的煙煤，特別是采暖期集中大量燃用，是造成煤煙型大氣污染的根本原因。第三，燃煤方式落后與煙塵低空排放也是造成煤煙型大氣污染的主要原因之一。燃煤鍋爐及茶浴爐是銅川市市區(qū)主要的大氣污染源，居民及飲食服務(wù)業(yè)燃煤爐具熱效率低，煤炭不能充分燃燒且低空排放，造成煙塵排放量大、面廣。第四，市區(qū)地處河谷，川道狹窄，特別是在冬季易形成逆溫和靜風(fēng)天氣，不利于污染物擴(kuò)散。第五，以煤炭、建材等重污染行業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和工業(yè)企業(yè)緊鄰城市的高密度布局，加劇了市區(qū)的大氣污染[4]。

4.2 顆粒物主要來源于煤炭燃燒、工業(yè)、建筑排放

煤煙型大氣污染最主要的原因?yàn)槊禾康拇罅渴褂?，其所排放的顆粒物較多。銅川市用煤灰分含量較高，且大多為直接燃燒，所用燃煤灰分最高含量為37.0%，據(jù)統(tǒng)計僅1999年市區(qū)居民用煤產(chǎn)生的煙塵量為23200t，加上工業(yè)用煤產(chǎn)生的煙塵量這一數(shù)據(jù)更大。

銅川市受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的限制，工業(yè)以水泥、陶瓷、金屬冶煉為主，尤其是水泥企業(yè)是粉塵的排放大戶，2003年，全市水泥粉塵排放量達(dá)到6.3萬t，占全市粉塵排放總量的97%。而全市工業(yè)粉塵和煙塵排放總量為67074t，如此巨大量的粉塵、煙塵排放進(jìn)入空氣，造成空氣中顆粒物濃度較高。因此，工業(yè)粉塵排放是銅川市空氣中顆粒物含量高的另一個主要原因（表8）。

建筑施工、物料運(yùn)輸、裸露地面揚(yáng)塵、露天堆場、城市保潔時落后清掃方式造成的二次揚(yáng)塵等，帶來的污染也成為影響空氣質(zhì)量的因素之一。近年來，隨著城市建設(shè)步伐的不斷加快，城市開挖面積快速增加，目前銅川市正處在城市基礎(chǔ)建設(shè)的高峰期，房屋拆遷、建筑工地及道路施工、料堆揚(yáng)塵和運(yùn)輸車輛的撒、漏、滴等運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵量較大。2012年銅川市房屋施工面積349.79萬m2，以遼寧省城區(qū)建筑施工揚(yáng)塵排放量計算方法計算[5]共向大氣中排放的揚(yáng)塵量為22001.83t，是全市煙粉塵排放量總量的52.2%。

4.3 二氧化硫、粉塵治理效果明顯，氮氧化物治理效果不理想

多年來，為了破解大氣污染難題，銅川市主要采取了多種措施：主要是以結(jié)構(gòu)調(diào)整削減和控制工業(yè)粉塵排放總量，另一方面是開展市區(qū)煤煙污染治理，減少二氧化硫、氮氧化物排放。淘汰關(guān)閉水泥機(jī)立窯和中空窯，關(guān)閉拆除不符合國家產(chǎn)業(yè)政策的小電石、小白灰、小磚瓦等落后產(chǎn)能，對濕法旋窯采用先進(jìn)的干法技術(shù)進(jìn)行改造；要求電廠使用低硫、低灰煤，推廣固硫劑技術(shù)，配套建設(shè)高效除塵脫硫設(shè)施；通過改造燃煤鍋爐、拆煤棚、堵煙道、清存煤、天然氣通達(dá)等措施以減少市區(qū)居民民用帶來的硫的排放。由此可見，十多年來，大氣污染治理重點(diǎn)是除塵、脫硫，未將脫氮列入治理中心，因而二氧化硫、粉塵治理效果較為明顯，氮氧化物治理效果不突出。反映到數(shù)據(jù)上則是二氧化硫和可吸入顆粒物雙下降，二氧化氮上升。

4.4 空氣污染逐步由單一性向復(fù)合型轉(zhuǎn)化

20世紀(jì)80年代，市區(qū)平均車流量為210輛/h，高峰時達(dá)到330輛/h。但到2012年，平均車流量為981輛/h，車流量增加了近5倍，但道路寬度無明顯變化，仍為12.1m。2003年銅川市機(jī)動車保有量為2.7萬輛，至2012年達(dá)9.5萬輛，10年增加了6.8萬輛，年增長率為15%。按照環(huán)保部發(fā)布的《2013年中國機(jī)動車污染防治年報》數(shù)據(jù)， 2012年全國機(jī)動車排放污染物4612.1萬t，其中氮氧化物640.0萬t，顆粒物62.2萬t，碳?xì)浠衔?38.2萬t，一氧化碳3471.7萬t。汽車是污染物總量的主要貢獻(xiàn)者，其排放的氮氧化物和顆粒物超過90%[6]。據(jù)此推算， 2012年銅川市機(jī)動車排放的氮氧化物量為2716t，顆粒物量為264t。2012年全市氮氧化物排放量為51535t，機(jī)動車排放占全市排放量的5.2%，機(jī)動車已成為氮氧化物的重要排放源之一。隨著汽車保有量以每年15%～20%的速度增長，機(jī)動車排放的氮氧化物和顆粒物的量將更大，氮氧化物污染負(fù)荷會逐年上升?？諝馕廴局鸩接傻湫偷拿簾熜臀廴鞠蛞悦簾熀蜋C(jī)動車尾氣復(fù)合污染轉(zhuǎn)化。

5 空氣污染防治對策

5.1 繼續(xù)抓好空氣污染治理，下大力氣投入

針對空氣污染煤煙型特征發(fā)展清潔能源，優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，提高能源有效利用率，改善采暖期空氣污染現(xiàn)狀。推廣型煤及洗選煤的生產(chǎn)和使用，以降低煙塵和二氧化硫的排放量。同時，逐步減少煤炭直接消費(fèi)，提高燃?xì)?、電力等清潔能源的消費(fèi)比例，重視太陽能、風(fēng)能等清潔能源的利用。

5.2 下大力氣加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)脫銷工程的力度

在未來幾年的空氣污染治理中，要下大力氣加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)脫銷工程的力度，降低空氣中含氮化合物的含量，實(shí)現(xiàn)三項污染物齊下降的好態(tài)勢。同時，關(guān)注機(jī)動車排氣含氮污染物污染現(xiàn)狀，在城市人口密集，交通運(yùn)輸量相對較大，機(jī)動車保有量不斷攀升，尾氣污染不斷加重的大環(huán)境下，發(fā)展公共交通和其它環(huán)保交通工具，解決居民出行和機(jī)動車污染矛盾。

5.3 抓好城市建筑及道路揚(yáng)塵污染

針對顆粒物污染比重較大的現(xiàn)狀，抓好城市建筑及道路揚(yáng)塵污染，減少顆粒物排放。近年來，隨著銅川市城市化進(jìn)程的加快，城市開挖面積不斷加大，建筑工地、道路揚(yáng)塵，以及由此形成的二次揚(yáng)塵使得城市空氣中顆粒物濃度居高不下[7]，霧霾天氣時有發(fā)生。由此城市管理者應(yīng)結(jié)合自身的情況，對建筑工地開挖的裸露地面及堆土覆蓋，硬化路面，清洗進(jìn)出工地車輛、改變清掃方式等[8]，以降低顆粒物污染。

參考文獻(xiàn)：

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[3]孫山澤，戴中維.概率與統(tǒng)計[M].2版.北京：科學(xué)出版社，2002：179～180.

[4]中國環(huán)保網(wǎng).銅川市市區(qū)煤煙型大氣污染治理實(shí)施方案[EB/OL].[2014-9-1].http：//www.chinaenvironment.com.

[5]遼寧省環(huán)境保護(hù)廳.關(guān)于制定《遼寧省城區(qū)建筑施工揚(yáng)塵排放量計算方法》的公示[EB/OL].[2014-9-10].http：//www.lnepb.gov.cn/zfxxgk/tzgg/tzggzh/201103/t20110309_25063.html.

[6]環(huán)境保護(hù)部.2013年中國機(jī)動車污染防治年報[EB/OL].[2014-10-10].http：//www.mep.gov.cn/gkml/hbb/qt/201401/t20140126_266973.htm.

[7]方 里.鹽城市區(qū)環(huán)境空氣污染原因分析及對策建議[J].污染防治技術(shù)，2011，23（5）：8～9，43.

[8]劉會建.侯馬市環(huán)境空氣狀況探析[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報，2013，23（1）：16.