“十一五”期間大慶市空氣質(zhì)量及變化趨勢(shì)分析*

姜曉慧，張思沖，周曉聰，邱 雪，陳 杰

(1.哈爾濱師范大學(xué);2.哈爾濱市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站)

0 引言

大氣污染是指由于人類活動(dòng)或自然過(guò)程使得某些物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)間，并因此而危害了人體的舒適、健康和人們的福利，甚至危害了生態(tài)環(huán)境［1］.目前我國(guó)已形成京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角和成渝地區(qū)4個(gè)明顯的臭氧和灰霾復(fù)合型污染區(qū)［2－4］.隨著不斷加重的大氣污染，我國(guó)很多城市對(duì)空氣質(zhì)量問(wèn)題都十分關(guān)注，建立了完善科學(xué)的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)系統(tǒng).在國(guó)外，Baldasano等認(rèn)為世界范圍內(nèi)污染物濃度存在下降趨勢(shì)，其中SO2濃度持續(xù)下降，NO2濃度已接近WHO的標(biāo)準(zhǔn).但是在較貧窮的國(guó)家和低收入水平的國(guó)家，空氣污染物的濃度仍然很高，而且隨著這些國(guó)家的進(jìn)一步發(fā)展，污染也更加嚴(yán)重.目前亞洲的顆粒物污染比較嚴(yán)重，而臭氧在全部分析點(diǎn)均超標(biāo)，已成為全球性問(wèn)題［5］.

大慶市隸屬于黑龍江省，是一座以石油、石化、汽車(chē)為支柱產(chǎn)業(yè)的著名工業(yè)城市.隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加以及城市化進(jìn)程的加快，空氣污染已成為近年來(lái)大慶市重要的環(huán)境問(wèn)題之一.

石油資源是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，被譽(yù)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“血液”［6］.大慶市是我國(guó)最大的石油生產(chǎn)基地和重要的石油化工基地，連續(xù)27年年產(chǎn)原油5000萬(wàn)噸以上［7］.伴隨著石油的開(kāi)采，石油化工企業(yè)的興起和私人轎車(chē)持有量的不斷增加，大慶市的空氣質(zhì)量問(wèn)題日益凸顯，受到了人們的廣泛關(guān)注.大慶市是典型的北方城市，冬季寒冷有雪，春秋季風(fēng)多.冬季采暖以煤炭為主要能源，燃煤導(dǎo)致SO2和煙塵排放較高［8］，污染物的濃度達(dá)到最大值，春季有所減輕.目前大慶市的空氣污染總體特征是處于煤煙型污染特征，局部地區(qū)呈現(xiàn)煤煙型和氧化型的復(fù)合污染特征［9］.

1 研究區(qū)概況

1.1 自然概況

大慶市位于黑龍江省西部，松嫩平原中部，北緯 45°46'至 46°55'，東經(jīng) 124°19'至 125°12'之間.市域面積22161 km2.大慶市地域平坦，平均海拔146 m.全市地處北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬季寒冷有雪，春秋季風(fēng)多.全年無(wú)霜期較短.雨熱同季，有利于農(nóng)作物生長(zhǎng).大慶市油氣資源巨大，地?zé)豳Y源豐富，濕地資源面積大，草原料遼闊，工業(yè)用地充足.

1.社會(huì)概況

據(jù)大慶市2011年統(tǒng)計(jì)年鑒統(tǒng)計(jì):2010年，大慶市總?cè)丝跀?shù)290萬(wàn)，年底實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值2900.1億元，第一、二、三產(chǎn)業(yè)同比增長(zhǎng)均達(dá)到10%以上.地方財(cái)政稅收達(dá)到175.5億元.全市人民生活水平有顯著提高，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入20015.6元，城鎮(zhèn)恩格爾系數(shù)為32.6%;農(nóng)民純收入8045元，農(nóng)村恩格爾系數(shù)為38.3%［10］.

“十一五”期間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)步發(fā)展，林牧漁業(yè)逐年增產(chǎn).大慶市是典型的石油資源型城市，工業(yè)經(jīng)濟(jì)是城市經(jīng)濟(jì)的支柱，占全市經(jīng)濟(jì)總量的80%以上［11］.同時(shí)，地方工業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)也在快速發(fā)展.旅游業(yè)發(fā)展迅速，截止到2010年底，接待游客 743.5 萬(wàn)人次，同比增長(zhǎng) 6.2%［10］.

2 大慶市“十一五”期間空氣質(zhì)量狀況

2.1 “十一五”期間大慶市各年空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)情況

大慶市全市建立了5個(gè)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位［12］，監(jiān)測(cè)的主要污染物有 SO2、可吸入顆粒物(PM10)、NO2和降塵.

空氣污染指數(shù)(API)是反映大氣環(huán)境質(zhì)量水平的重要指標(biāo)［13］.空氣污染指數(shù)是評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的一種數(shù)值模型，最早是由美國(guó)環(huán)保署于20世紀(jì)70年代研究制定的一種反映每日空氣質(zhì)量的報(bào)告方法，當(dāng)時(shí)稱為污染標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)(PSI).因其能夠向公眾提供及時(shí)、準(zhǔn)確、易于理解的城市地區(qū)空氣質(zhì)量狀況，并可用來(lái)進(jìn)行環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)、回顧性評(píng)價(jià)和趨勢(shì)評(píng)價(jià)，因此在國(guó)內(nèi)外被普遍應(yīng)用［14］.“十一五”期間，大慶市城市環(huán)境空氣污染指數(shù)的平均值為51.8，空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)平均天數(shù)為358.2 d，達(dá)標(biāo)率約為98%.各年的空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)如圖1.

圖1 “十一五”期間大慶市各年空氣質(zhì)量達(dá)村天數(shù)

2.2 “十一五”期間大慶市空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.2.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是采用《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095–1996)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表 1)［15］，空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)方法采用單因子評(píng)價(jià)法，空氣質(zhì)量時(shí)報(bào)采用API評(píng)價(jià).

表1 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中某些污染物的限值 mg/m3

2.2.2 主要污染物達(dá)標(biāo)情況

(1)SO2達(dá)標(biāo)情況

SO2的主要來(lái)源是煤和石油在燃燒過(guò)程中存在著有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫的化學(xué)反應(yīng).在全國(guó)范圍來(lái)看，工業(yè)煙塵和SO2排放量約占全國(guó)煙塵和SO2總排放量的85%.“十一五”期間大慶市SO2的檢測(cè)值達(dá)到國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，五年的平均值是0.122 mg/m3，十一五期間大慶市SO2的日均值變化圖如圖2.

圖2 “十一五”期間大慶市SO2日均變化圖

(2)可吸入顆粒物(PM10)達(dá)標(biāo)情況

可吸入顆粒物(PM10)是指懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于10 μm，通過(guò)呼吸系統(tǒng)可以進(jìn)入人體的顆粒［16］.“十一五”期間大慶市PM10的日平均值和年平均值都有明顯的變化，均達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中年平均值由2006年的 0.062 mg/m3降低到 2010年的0.018 mg/m3，PM10的日平均值變化如圖3.

圖3 “十一五”期間大慶市PM10日均變化圖

(3)NO2達(dá)標(biāo)情況

NO2的主要來(lái)源是石化燃料的燃燒(即汽車(chē)尾氣).“十一五”期間大慶市NO2的年平均值呈下降趨勢(shì)，尤其是2006、2009兩年尤為明顯，但2010年的年平均值達(dá)到“十一五”期間的最大值(如圖4)，日平均值變化不大，基本保持在0.003～0.065 mg/m3，達(dá)到國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn).

圖4 “十一五”期間大慶市NO2年均變化趨勢(shì)圖

(4)降塵達(dá)標(biāo)情況

降塵是指直徑大于10 μm，在重力作用下可降落的顆粒狀物質(zhì)［17］.多產(chǎn)生于固體破碎、燃燒殘余物的結(jié)塊及研磨粉碎的細(xì)小碎屑物質(zhì)，自然界中刮風(fēng)和沙塵暴也可能產(chǎn)生降塵.“十一五”期間，從大慶市降塵年平均檢測(cè)值有所下降，從2006年的最高值30.33 t/m2·月減少到2010年的11.40 t/km2·月.達(dá)到黑龍江省推薦標(biāo)準(zhǔn).其月變化值如表2所示.

表2“十一五”期間大慶市降塵月變化表t/km2·月

3 “十一五”期間大慶市空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)

3.1 研究方法

利用spearman秩相關(guān)系數(shù)法，根據(jù)“十一五”期間空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)大慶市空氣主要污染物進(jìn)行秩相關(guān)分析，其數(shù)學(xué)公式如下:

rs— 秩相關(guān)系數(shù);

di—變量Xi和變量Yi差值;

N—時(shí)間周期;

Xi—周期1到周期N按濃度值從小到大排列的序號(hào);

Yi—按時(shí)間排列的序號(hào).

將秩相關(guān)系數(shù)rs的絕對(duì)值與秩相關(guān)臨界Wp進(jìn)行比較，若絕對(duì)值大于Wp則表明變化顯著，如是負(fù)值，則表明為下降趨勢(shì).當(dāng)N=5時(shí)，Wp=0.90.

3.2 研究結(jié)論

“十一五”期間，大慶市空氣主要污染物總體呈下降趨勢(shì)，變化趨勢(shì)不顯著，分析結(jié)果如表3所示.

表3 “十一五”期間空氣主要污染物相關(guān)趨勢(shì)變化表

“十一五”期間大慶市空氣質(zhì)量年際變化平穩(wěn).主要污染物的污染指數(shù)逐年緩慢下降，空氣質(zhì)量有改善的趨勢(shì).2010年主要污染物指數(shù)全部呈下降趨勢(shì)，主要污染物中降塵的改善尤為明顯.但是大慶市空氣污染質(zhì)量問(wèn)題仍繼續(xù)存在著，對(duì)未來(lái)的空氣污染防治工作應(yīng)繼續(xù)開(kāi)展.

4 大慶市空氣質(zhì)量變化原因分析

4.1 城市布局和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

大慶市已經(jīng)成為東北地區(qū)僅次于沈陽(yáng)、大連、哈爾濱、長(zhǎng)春的第五大城市.大慶市石化產(chǎn)業(yè)雄厚，由于歷史原因和工業(yè)化的不斷發(fā)展，城市布局極不合理，工業(yè)區(qū)和居民區(qū)混雜，工業(yè)區(qū)與商業(yè)區(qū)、文化區(qū)混雜，且工業(yè)集中分布在城區(qū)，致使城區(qū)環(huán)境空氣污染較重，污染物不易擴(kuò)散.

4.2 季節(jié)和氣象因素

城市空氣質(zhì)量好壞與季節(jié)及氣象條件關(guān)系十分密切.季節(jié)因素主要是受采暖期的影響，北方冬季漫長(zhǎng)，在冬季采暖期，燃煤量的急劇增加使SO2和煙塵的污染加重.

由于近幾年不斷出現(xiàn)沙塵暴、霧霾等惡劣天氣現(xiàn)象，氣象因素也成為影響空氣污染的一個(gè)重要因素.由于大風(fēng)、揚(yáng)塵和大霧逆溫等天氣的影響，空氣中的可吸入顆粒物濃度增大，空氣中PM 10含量增加，對(duì)人類的身體和生產(chǎn)生活都產(chǎn)生一定的影響.

4.3 汽車(chē)尾氣

在20世紀(jì)初，汽車(chē)進(jìn)入我國(guó)，1994年，中國(guó)政府頒布了《汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策》，宣布轎車(chē)將置于優(yōu)先發(fā)展的地位，并鼓勵(lì)私人購(gòu)買(mǎi)轎車(chē).大慶市的油氣資源豐富，大慶市民擁有的私人轎車(chē)數(shù)量也大幅增加.汽車(chē)尾氣中所含的主要物質(zhì)是NO2，占空氣污染物中NO2總量的2/3.

5 結(jié)束語(yǔ)

“十一五”期間大慶市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天率較高，為98%.在“十一五”期間，大慶市API指數(shù)的平均值為51.8，空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)平均天數(shù)為358.2天，表明空氣污染與防治取得良好的效果.

在各種主要污染物中，降塵治理取得良好的效果，SO2、NO2的治理需要進(jìn)一步加強(qiáng).

應(yīng)加強(qiáng)對(duì)PM2.5的監(jiān)測(cè)和治理.以霧霾天氣為代表的復(fù)合型空氣污染越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)PM2.5的監(jiān)測(cè)和治理要進(jìn)一步加強(qiáng)，高度重視PM2.5對(duì)人體健康造成的危害和對(duì)生活帶來(lái)的各種影響.

6 討論

6.1 主要問(wèn)題分析

通過(guò)對(duì)“十一五”期間，大慶市空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)分析，可以看到，“十一五”期間大慶市空氣質(zhì)量狀況持續(xù)改善，API指數(shù)逐年降低，主要污染物排放量逐年減少.環(huán)境空氣的主要污染因子是可吸入顆粒物.

造成這些問(wèn)題的主要原因:一是生產(chǎn)生活的廢氣排放量放量逐年增加.二是人口密度不斷加大.三是工廠的布局不合理.四是資源的利用不合理.五是人們的環(huán)保意識(shí)淡薄.

6.2 對(duì)策和建議

(1)政府加強(qiáng)管理，加強(qiáng)執(zhí)法力度，提高違法成本.

(2)全面規(guī)劃合理布局，在處理工業(yè)污染防治時(shí)，要對(duì)點(diǎn)源、面源集中整治.

(3)區(qū)域集中供暖供熱，擴(kuò)大集中供熱覆蓋面積.

(4)改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)，提高燃煤利用率，同時(shí)加大科技投入，尋找替代能源.

(5)提倡選擇公共交通出行，大力發(fā)展清潔能源，加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增加公共交通投入，如公交、地鐵等.

(6)提高市民環(huán)保意識(shí)，加大宣傳力度.

(7)加大綠化投入，增加綠化面積，積極植樹(shù)種草.

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