2005年～2014年哈密市空氣質(zhì)量變化分析

阿迪里·牙克甫 段海靜

摘要：以哈密市2005年～2014年大氣污染因子監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用綜合污染指數(shù)法、綜合污染危害指數(shù)法評價該區(qū)域的大氣污染特征。結(jié)果表明：哈密市總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物濃度年均值均超過國家環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-2012）；污染損害指數(shù)和大氣質(zhì)量單項污染指數(shù)呈現(xiàn)逐年上升趨勢；二氧化硫、二氧化氮歷年均未超標(biāo)。以2種評價方法的綜合污染指數(shù)顯示，哈密市整體大氣環(huán)境輕度污染，PM10是最主要的大氣污染因子。

關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量；綜合污染指數(shù)；哈密市

基金項目：本論文獲得河南省教育廳項目，基于樹輪N、S積累序列的長時間尺度大氣環(huán)境質(zhì)量反演研究（項目編號：13A170051）資助

中圖分類號： X51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.08.038

隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，工業(yè)化、城市化進(jìn)程逐漸加快，由人類活動所產(chǎn)生的污染物釋放至環(huán)境中的數(shù)量急劇增加，由此引發(fā)了各種環(huán)境問題（大氣污染、水污染、土壤重金屬污染），其中大氣污染問題已經(jīng)成為我國最突出的環(huán)境問題[1～2]。目前，我國有關(guān)環(huán)境空氣質(zhì)量的研究多集中于北京、上海、廣州[1，3～5]、天津[6]、昆明[7]、蘭州[8]、烏魯木齊[9]等一線或省會城市，對西部地區(qū)二、三線城市空氣質(zhì)量研究相對較少。哈密市位于亞歐大陸腹地，新疆維吾爾族自治區(qū)東部，歷史上曾是古絲綢之路重鎮(zhèn)，地理位置十分重要，氣候?qū)贉貛Т箨懶蜌夂?，按照城市特定區(qū)域劃分原則，哈密地區(qū)特定區(qū)域主要在哈密市區(qū)內(nèi)。近年來，哈密市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人均GDP由2005年的1.27萬元增加至2014年的6.52萬元，10年間增加了5.1倍，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源消耗量及污染物排放量也在逐年遞增，僅2013年，哈密市原煤消耗量達(dá)1608.89萬噸，2014年，廢水排放量為942.51萬噸，廢氣排放量為811.45億立方米，固廢排放量為3590.3萬噸。因此，本文以哈密市2005年～2014年的環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用綜合污染指數(shù)法、綜合污染危害指數(shù)法分析哈密市近十年空氣質(zhì)量變化，旨為改善哈密市環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀。

1 研究方法

1.1數(shù)據(jù)來源

哈密市空氣質(zhì)量監(jiān)測站根據(jù)城市規(guī)模分別設(shè)立了哈密地區(qū)行署大院五號辦公樓五樓站位和哈密師范學(xué)校旁麗園小區(qū)站位2個大氣常規(guī)監(jiān)測站點。本研究所使用的數(shù)據(jù)是這兩個國控環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測子站10年（2005年～2014年）的總懸浮顆粒物（TSP）、可吸入顆粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NO2）等的年均值作為原始數(shù)據(jù)（表1），利用環(huán)境空氣質(zhì)量（GB3095-2012）二級標(biāo)準(zhǔn)（表2）對大氣污染因子進(jìn)行綜合評價分析。

1.2 評價方法

1.2.1 綜合污染指數(shù)

單項污染指數(shù)：■ 式1

綜合污染指數(shù)：■ 式2

式中，Pi為i項環(huán)境空氣污染物的分指數(shù)；Ci為i項環(huán)境空氣污染物濃度的年均值（mg·m-3）；Si為i項環(huán)境空氣污染物的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值（mg·m-3）；P為環(huán)境空氣綜合污染指數(shù)[9]。其評價標(biāo)準(zhǔn)[9]為Pi ≤1為未污染，1

1.2.2綜合污染危害指數(shù)公式

受m項污染物污染的大氣質(zhì)量綜合污染危害指數(shù)I公式[10]為： ■ 式 3

■ 式 4

■ 式 5

式中，cj為j污染物在大氣中的濃度監(jiān)測值；cj0為設(shè)定的j污染物的某一確定值，通常取j污染物的天然濃度本底值，其基準(zhǔn)濃度為SO2為0.02本研究選取Wj為第j種污染物的歸一化相對權(quán)值，它由Ij所處的標(biāo)準(zhǔn)級別的相對重要性決定；Ij為第j種污染物的危害指數(shù)。其評價標(biāo)準(zhǔn)為：Ⅰ（清潔），0

2 結(jié)果

2.1 哈密市環(huán)境空氣質(zhì)量分析

由表1和表2可知，2005年～2007年，TSP含量均高于我國空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，含量最高值的年份出現(xiàn)在2006年，超標(biāo)率為14.50%，單項污染指數(shù)均達(dá)到輕度污染，2008年以后，由于不再監(jiān)測TSP含量，故本研究不進(jìn)行討論。2005年～2014年，PM10均值為0.096 mg·m-3，最大年均值為0.141 mg·m-3，出現(xiàn)于2014年，最小值為0.067，出現(xiàn)在2005年。10年期間，除2005年沒有超標(biāo)外，其他年份PM10含量均高于國家空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)；SO2均值為0.018 mg·m-3，最大年均值（0.027 mg·m-3）和最小年均值（0.005 mg·m-3）分別出現(xiàn)在2011年、2005年、2006年，10年間，SO2均在國家二級標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)；NO2均值為0.028 mg·m-3，最大年均值為2006年的0.04 mg·m-3，最小值為2009年的0.015 mg·m-3，符合國家二級標(biāo)準(zhǔn)。

從圖1可知，PM10隨著時間的推移，其污染趨勢呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，其超標(biāo)率由2005年的0.00%增至2014年的101.43%，單項污染等級由2005年的未污染變?yōu)?014年的中度污染。SO2也隨著年份的增加，含量呈逐年增加趨勢，但增長幅度緩慢，始終符合國家二級標(biāo)準(zhǔn)，NO2變化趨勢略降而后增加，但整體變化趨勢較平穩(wěn)，SO2和NO2始終在可控范圍之內(nèi)，綜合污染指數(shù)始終在2.14～3.40波動，表明近年來實行的環(huán)境政策對大氣污染因子起到了很好的調(diào)控作用。

2.2空氣質(zhì)量特征

表2 GB3095-2012環(huán)境空氣污染物年平均濃度限值（mg·m-3）

注：空氣污染物的基準(zhǔn)濃度值cj0來源于李祚泳等，2000。

選擇表2中cj0作為污染物的天然濃度本底值，利用式3～式5可計算得到哈密市主要空氣污染損害指數(shù)的評價結(jié)果（圖2），從圖2可知，2005年～2014年，ISO2范圍介于0.27～0.36，平均值為0.32，INO2范圍介于0.33～0.51，平均值為0.41，其Ij均小于0.52，空氣質(zhì)量屬于清潔，ITSP和IPM10變化范圍分別在0.73～0.82，0.60～1.46，平均值0.79和0.89，均高于污染損害指數(shù)的二級標(biāo)準(zhǔn)（5.2），空氣質(zhì)量屬于中度污染。而2005年～2014年的I在0.51～0.88間波動，平均值為0.63，除2008年，空氣質(zhì)量屬于清潔外，其他年份均屬于中度污染，但I(xiàn)整體呈現(xiàn)上升趨勢，I2014是I2004的1.52倍，年增長率達(dá)到3%，2005年～2014年，整體空氣質(zhì)量等級均為Ⅱ級。

通以上分析可知，哈密市2005年～2014年的空氣污染危害指數(shù)和大氣環(huán)境綜合指數(shù)均表現(xiàn)出隨著時間推移指數(shù)逐漸上升的趨勢，大氣環(huán)境質(zhì)量已出現(xiàn)輕度污染特征，其中，PM10是最主要的污染因子，需要引起當(dāng)?shù)丨h(huán)境部門的關(guān)注。

3 哈密市環(huán)境空氣質(zhì)量影響因素分析

3.1實施城市揚塵綜合整治工程

空氣中的大氣顆粒物主要來自于建筑工地、渣土運輸、道路揚塵及各類堆場的有效監(jiān)督管理。近年來，哈密市為控制大氣揚塵，采取了一些列調(diào)控措施，主要包括禁止在哈密市上風(fēng)向新建、擴(kuò)建排放大氣污染物的工業(yè)項目；規(guī)劃城市垃圾排放點，嚴(yán)禁城市周邊亂倒垃圾。推行道路機(jī)械化清掃等低塵作業(yè)方式等；同時加快城市及周邊綠化和防風(fēng)固沙林建設(shè)。

3.2 能源結(jié)構(gòu)的變化與清潔生產(chǎn)的發(fā)展

SO2主要來源于燃煤。哈密地區(qū)2005年原煤消耗量為354.66萬噸，2013年為1608.89萬噸，10年增加了4.54倍。2005年哈密地區(qū)萬元GDP平均能耗為2.23噸標(biāo)煤，至2013年哈密地區(qū)萬元GDP能耗為3.44噸標(biāo)煤，10年間增幅達(dá)54.26%。哈密地區(qū)近年來，SO2隨著年份的增加含量逐年增加，但并未超過國家標(biāo)準(zhǔn)，這可能與哈密地區(qū)近年來實行餐飲業(yè)“煤改氣”工程及重點污染源減排工程有關(guān)及實施燃煤鍋爐整治工程，推行熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱工程。

3.3 機(jī)動車尾氣排放的管理

NO2來源廣泛，但主要來源于機(jī)動車尾氣排放，哈密地區(qū)2005年～2014年的民用車輛擁有量（環(huán)統(tǒng)）由7.65萬輛增加至18.99萬輛，10年間增加了2.48倍；哈密地區(qū)廢氣排放量由270.83億立方米增加至811.45億立方米，10年間增加了3.00倍。由于近些年哈密市實施燃油品質(zhì)提升工程（2014年底，全地區(qū)全部使用符合國家第四階段標(biāo)準(zhǔn)的車用汽油），以及加強(qiáng)機(jī)動車環(huán)保標(biāo)志管理：推動機(jī)動車環(huán)保檢驗機(jī)構(gòu)建設(shè)，開展在用機(jī)動車年度檢驗，并作為機(jī)動車年度安全檢測和年審的前置條件，對檢測不達(dá)標(biāo)車輛按照環(huán)保要求限期治理，2015年劃定城市區(qū)域黃標(biāo)車禁行區(qū)；淘汰2005年底前注冊營運的黃標(biāo)車，及哈密市重點減排工程的實施，對哈密市空氣中NO2的含量進(jìn)行了很好的調(diào)控。

4 結(jié)論

2005年～2014年，PM10是哈密市環(huán)境空氣中的首要污染物。SO2、NO2的變化趨勢不顯著，整體均未超過國家空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-2012）。李氏評價結(jié)果表明，哈密市2005年～2014年的空氣污染危害指數(shù)和大氣環(huán)境綜合指數(shù)隨著時間推移指數(shù)逐漸上升的趨勢，大氣環(huán)境質(zhì)量已出現(xiàn)輕度污染特征。在經(jīng)濟(jì)快速增長、能源消耗逐年增加的前提下，哈密市環(huán)境空氣質(zhì)量的改善，說明節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)升級、污染源綜合治理、能源清潔使用等措施對改善環(huán)境空氣質(zhì)量起到了關(guān)鍵作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 張菊，苗鴻，歐陽志云，等.近 20 年北京市城近郊區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量變化及其影響因素分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2006，26（11）：1886-1892.

[2] Gao J， Yuan Z， Liu X， et al. Improving air pollution control policy in China-A perspective based on cost-benefit analysis [J]. Science of The Total Environment， 2016，（543）：307-314.

[3] 周兆媛，張時煌，高慶先，等.京津冀地區(qū)氣象要素對空氣質(zhì)量的影響及未來變化趨勢分析[J].資源科學(xué)，2014，36（01）：191-199.

[4] 王壽兵，汪遠(yuǎn)安，馬小雪.近十幾年上海空氣質(zhì)量變化動態(tài)及主要污染指標(biāo)間的相關(guān)性分析[J].復(fù)旦學(xué)報（自然科學(xué)版） ，2015，54（02）：229-233.

[5] 李婷，麥戈，劉永紅，等.近年來廣州市環(huán)境空氣質(zhì)量變化趨勢分析[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2013，13（01）：124.

[6] 潘琳，齊庚申，王偉，等.天津市空氣質(zhì)量變化趨勢及主要影響因子分析[J].環(huán)境污染與防治，2011，33（10）： 106-109.

[7] 王紅梅，黃曉.20 年來昆明市環(huán)境空氣質(zhì)量變化趨勢及影響因素分析[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2010，29（02）：71-74.

[8] 李利平，周圍，李雪梅，等.蘭州市空氣質(zhì)量變化趨勢及改善途徑分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34（13）：3158-3159.

[9] 鄭健.近10年來烏魯木齊市環(huán)境空氣質(zhì)量變化趨勢分析[J].西北師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2013，49（04）：115-120.

[10] 李祚泳，彭荔紅.基于遺傳算法優(yōu)化的大氣質(zhì)量評價的污染危害指數(shù)公式[J].中國環(huán)境科學(xué)，2000，20（04）：313-317.