豫北地區(qū)農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測與評價

馬云霞 申進朝 魏杰 劉麗娜 王振峰

關(guān)鍵詞：豫北地區(qū);農(nóng)村環(huán)境;空氣質(zhì)量;污染因子;PM10

摘要：為了解豫北地區(qū)農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，選取豫北地區(qū)6個省轄市5種類型的54個村莊，對其2015～2018年間共1440 d的環(huán)境空氣質(zhì)量進行監(jiān)測，并對主要污染因子（SO2，NO2和PM10）的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析.結(jié)果表明：豫北地區(qū)農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量達標天數(shù)為1156 d，達標率為 80.3%，主要超標污染因子為PM10和NO2;空氣中SO2和NO2的質(zhì)量濃度較低，PM10的質(zhì)量濃度雖相對較高，但總體呈下降趨勢;5種類型村莊環(huán)境空氣質(zhì)量不達標率由大到小依次為工業(yè)型>生態(tài)型>旅游型>種植型>養(yǎng)殖型;空氣污染最嚴重的是第1季度，超標的污染因子主要是PM10;空氣質(zhì)量較好的是濮陽市，其次是鶴壁市和新鄉(xiāng)市，較差的是焦作市、濟源市、安陽市.可采取適當增加地區(qū)監(jiān)測點位、對主要污染因子PM10進行源解析研究、積極發(fā)展在線監(jiān)測等多種手段減輕該地區(qū)農(nóng)村環(huán)境空氣污染防治壓力.

Abstract：In order to understand the rural environment air quality of North He′nan Province，54 villages of 5 types in 6 provinces and municipalities in North He′nan Province were selected to monitor the environment air quality for a total of 1，440 days from 2015 to 2018.The monitoring data of main pollution factors SO2，NO2 and PM10 was analyzed.The results showed that the number of days for the rural environment air quality to reach the standard in northern He′nan province was 1156 days，the rate of compliance was 80.3%，and the main factors that exceeded the standard were PM10 and NO2.The mass concentrations of SO2 and NO2 in rural environment air were low;although the mass concentration of PM10 was relatively high，it generally showed a downward trend; the non-compliance rate of the environment air quality of the 5 types of villages in order from large to small was： industrial type>ecological type>tourism type >planting type>breeding type; the worst air pollution was in the first quarter，exceeding the standard，the main pollution factor was PM10; the better air quality was that of Puyang city，followed by Hebi city and Xinxiang city，and the worse were that of Jiaozuo city，Jiyuan city and Anyang city.Various means can be taken to reduce the pressure on the prevention and control of environmental air pollution in rural areas by appropriately increasing regional monitoring points，conducting source analysis research on major factor PM10 and actively developing online monitoring.

0 引言

我國于1980年代便建立了國家環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡，此后城市環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評價日益受到重視[1].我國農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量的系統(tǒng)性監(jiān)測與評價工作于2009年開始[2]，多以個別村莊為研究對象，而區(qū)域性農(nóng)村空氣質(zhì)量評價和分析不多[3-4].環(huán)境保護部在2016年印發(fā)的《京津冀大氣污染防治強化措施（2016—2017）》中確定，北京、天津等“2+26”城市為京津冀大氣污染傳輸通道城市，其中包括河南省鄭州市、開封市、安陽市、鶴壁市、新鄉(xiāng)市、焦作市、濮陽市7個城市.安陽市、濮陽市、鶴壁市、新鄉(xiāng)市、焦作市均位于河南省北部地區(qū)，習慣上稱“豫北”，也是河南省大氣污染防治攻堅戰(zhàn)的重點地區(qū).目前，謝志祥等[5]只對京津冀大氣污染傳輸通道中的城市細顆粒物的污染現(xiàn)狀與死亡效應進行了研究，但關(guān)于該傳輸通道上農(nóng)村地區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量研究還鮮有報道，因此研究豫北地區(qū)農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量意義重大.

河南省環(huán)境監(jiān)測中心2015—2018年在河南省北部地區(qū)安陽、濮陽、鶴壁、新鄉(xiāng)、焦作、濟源6個城市共選擇54個村莊開展環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測[6-7]，但對該地區(qū)空氣質(zhì)量現(xiàn)狀和變化趨勢未作深入研究.鑒于此，本研究擬依據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB/T 3095—2012）[8]對豫北地區(qū)農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀和變化趨勢進行評價，通過分析主要的環(huán)境空氣污染因子和來源，探討豫北地區(qū)當前農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量治理效果和存在的問題，以期為今后的區(qū)域內(nèi)農(nóng)村環(huán)境保護和污染治理提供參考.

1 監(jiān)測點位、項目與方法

1.1 監(jiān)測點位選取

從豫北地區(qū)6個省轄市中各選定一個縣，在每個縣域內(nèi)各選取3個行政村.選取的監(jiān)測村莊分為必測村莊（即每年都開展監(jiān)測的定點村莊）和選測村莊（即動態(tài)村莊）兩大類，選取1個必測村莊、2個選測村莊用于村莊環(huán)境質(zhì)量年際間比較.本研究4年內(nèi)共選擇監(jiān)測村莊54個，其中必測村莊6個，選測村莊48個.所選的村莊均兼顧人口數(shù)量、經(jīng)濟發(fā)展程度和環(huán)境污染程度，涵蓋工業(yè)型、種植型、養(yǎng)殖型、旅游型、生態(tài)型5種村莊類型，在各村莊具有代表性的位置選取1個監(jiān)測點位，點位分布詳見圖1.

1.2 監(jiān)測項目和方法

監(jiān)測項目：SO2，NO2，可吸入顆粒物（PM10），其排出量均為日平均值.

監(jiān)測頻次：每季度監(jiān)測1次，每次連續(xù)監(jiān)測5 d.

監(jiān)測方法：按《環(huán)境空氣質(zhì)量手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 194—2005）[9]、《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(guī)范（試行）》[10]《環(huán)境空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》[11]等相關(guān)技術(shù)規(guī)范進行監(jiān)測，各監(jiān)測項目每d至少有20 h的采樣時間.

分析方法：根據(jù)《環(huán)境空氣二氧化硫的測定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法》（HJ 482—2009）[12]、《環(huán)境空氣氮氧化物的測定鹽酸萘乙二胺分光光度法》（HJ 479—2009）[13]、《環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法》（HJ 618—2011）[14]中的方法對所得數(shù)據(jù)進行分析.

1.3 評價標準和方法

執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB/T 3095—2012）[8]中的二級標準，標準值分別為：SO2 150 μg/m3，NO2 80 μg/m3，PM10 150 μg/m3.環(huán)境空氣質(zhì)量評價采用單因子評價法，分為達標、不達標兩級;空氣質(zhì)量指數(shù)級別按照《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ 633—2012）[15]進行評價，分為優(yōu)良（一級和二級）和污染（三級—六級）.

2 結(jié)果與討論

2.1 監(jiān)測點位環(huán)境空氣質(zhì)量總體情況

2015—2018年間，豫北地區(qū)6個省轄市54個村莊的環(huán)境空氣質(zhì)量有效監(jiān)測天數(shù)為1440 d，達標天數(shù)為1156 d，達標率為 80.3%，不達標率為19.7%;SO2質(zhì)量濃度為4～274 μg/m3，NO2質(zhì)量濃度為5～107 μg/m3，PM10質(zhì)量濃度為14～504 μg/m3;主要超標污染因子為PM10和NO2，其中PM10的最大超標倍數(shù)為 2.36倍，NO2的最大超標倍數(shù)為1.1倍.

從當年的監(jiān)測數(shù)據(jù)看，2015年SO2，NO2和PM10? 3種污染因子均存在不達標現(xiàn)象，不達標率分別為1.1%，8.9%和16.9%;2016年SO2全部達標，NO2和PM10的不達標率分別為3.3%和17.5%;2017年SO2全部達標，NO2和PM10不達標率分別為2.2%和20.8%;2018年僅有PM10存在超標現(xiàn)象，不達標率為13.9%.這說明隨著近年來環(huán)保治理強度的加大，主要超標污染因子從NO2和PM10逐漸轉(zhuǎn)到PM10.

2.2 不同年際間空氣質(zhì)量分析

表1為各污染因子質(zhì)量濃度監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計的質(zhì)量濃度較低，PM10的質(zhì)量濃度相對較高.從圖2—圖4可以看出，SO2和NO2的質(zhì)量濃度呈明顯下降趨勢，PM10的質(zhì)量濃度在2017年中的最大值明顯比其他年份高，但其中位值比臨近年份低，說明此污染因子的質(zhì)量濃度總體上也呈下降趨勢.

圖5為各污染因子不達標率年度變化情況圖.由圖5可以看出，近4年來僅有2015年中的5 d出現(xiàn)了SO2超標，其他年份均無此現(xiàn)象;NO2從2015年8.9%的不達標率到2018年全部達標，不達標率明顯逐年降低.這與我國近年來重視工業(yè)煙氣脫硫脫硝治理有緊密關(guān)系，尤其是2015年省要求各縣（市）完成集中供熱供氣覆蓋區(qū)內(nèi)2 t/h及以下燃煤鍋爐清潔能源改造或拆除，2016年要求省轄市建成區(qū)全部完成10 t/h及以下燃煤鍋爐清潔能源改造或拆除，對該地區(qū)空氣中SO2，NOx質(zhì)量濃度的降低有重要貢獻.PM10的不達標率高，且波動性較大，雖然總體呈下降趨勢，但治理效果仍不顯著.這可能與該地區(qū)植被覆蓋率低、雨量偏少、環(huán)境衛(wèi)生條件差、地面揚塵嚴重等因素有關(guān);另外，農(nóng)村地區(qū)工業(yè)煙氣除塵設備老舊，對TSP等顆粒物的去除率能夠達標，但對于PM10等較細顆粒物的去除率不高，也會導致該地區(qū)空氣中雖然SO2和NOx質(zhì)量濃度下降，而PM10質(zhì)量濃度卻居高不下[16].

2.3 不同類型村莊間空氣質(zhì)量分析

環(huán)境保護部（現(xiàn)生態(tài)環(huán)境部）于2014年發(fā)布《全國農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量試點監(jiān)測技術(shù)方案》，根據(jù)農(nóng)村主要生產(chǎn)方式和主要污染來源，將村莊劃分為生態(tài)型、種植型、養(yǎng)殖型、牧業(yè)型、工業(yè)型、旅游型和其他型.本研究監(jiān)測了其中4種類型的村莊，分別為：生態(tài)型、種植型、養(yǎng)殖型、工業(yè)型和旅游型.表2為不同類型村莊污染的超標情況統(tǒng)計表.由表2可知，5種類型村莊環(huán)境空氣監(jiān)測結(jié)果不達標率由大到小依次為：工業(yè)型>生態(tài)型>旅游型>種植型>養(yǎng)殖型.其中，工業(yè)型和種植型村莊環(huán)境空氣的主要超標污染因子是PM10，其原因可能是由于工業(yè)企業(yè)煙氣排放的可吸入顆粒物多和種植場地土壤擾動產(chǎn)生的揚塵量大;養(yǎng)殖型和旅游型村莊不達標率稍低，污染因子以PM10和NO2為主，養(yǎng)殖型超標村莊主要分布在焦作市修武縣西板橋村、孟村，濟源市新峽村和鶴壁市?？h前崗村，其中，新峽村周圍雖然無大型企業(yè)，但距離二廣高速僅百米左右，加之村民環(huán)保意識匱乏、養(yǎng)殖場內(nèi)環(huán)保設施缺乏等，造成養(yǎng)殖場內(nèi)產(chǎn)生的畜禽糞便經(jīng)過微生物持續(xù)發(fā)酵后產(chǎn)生大量的氨氮、H2S等污染物;旅游型村莊由于流動人數(shù)大、交通負荷大和尾氣排放的氮氧化物量較大，造成NO2超標;生態(tài)型村莊的不達標率較高，可能是由于豫北地區(qū)生態(tài)型村莊不多，另外焦作市修武縣、濟源市山區(qū)面積大，自然條件造成的環(huán)境空氣容量小等因素使得村莊只要出現(xiàn)超標現(xiàn)象，不達標率就會相對較高.

2.4 不同季度間空氣質(zhì)量分析

圖6為不同季度間污染天數(shù)對比圖.由圖6可以看出，4年內(nèi)出現(xiàn)嚴重污染、重度污染、中度污染天氣基本上都在第1季度，說明豫北地區(qū)農(nóng)村環(huán)境空氣在第1季度污染最重;從污染因子來看，第1季度超標的污染因子主要是PM10，這可能是冬季農(nóng)村燃燒散煤取暖造成的，農(nóng)村地區(qū)人口分散，多使用含灰分高的劣質(zhì)煤，且無污染控制措施，煤的不完全燃燒排放大量的顆粒物易造成大氣污染[17]，再加上該地區(qū)在第1季度寒冷少雨，大氣穩(wěn)定，污染物不易擴散，因而重污染天氣通常出現(xiàn)在第1季度.第2季度大氣污染程度次之，第3季度和第4季度污染程度最輕.總體來講，這與我國北方地區(qū)的季節(jié)特點和生產(chǎn)生活活動規(guī)律有較大關(guān)系.

2.5 不同地市間空氣質(zhì)量分析

圖7為不同地市間污染天數(shù)對比圖.由圖7可以看出，豫北地區(qū)6市中僅有濮陽市的11個村莊環(huán)境空氣質(zhì)量全部達標，其他5市均出現(xiàn)超標現(xiàn)象，且超標天數(shù)差距較大，焦作市、濟源市、安陽市出現(xiàn)超標天數(shù)較多，其次是鶴壁市和新鄉(xiāng)市.這可能是因為焦作市、濟源市、安陽市地區(qū)近幾年產(chǎn)值的增長主要依靠化工、有色金屬冶煉等重工企業(yè)，而這些高能耗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，增大了能源、資源的消耗量，且行業(yè)內(nèi)大氣污染物排放標準普遍較低，控制措施落后，造成大氣污染較嚴重.

3 結(jié)論與建議

本文以SO2，NO2和PM10為監(jiān)測對象，對2015—2018年豫北地區(qū)6個省轄市5種類型的54個村莊進行了為期1440 d的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了分析，得出如下結(jié)論：豫北地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量達標天數(shù)為1156 d，達標率為80.3%，主要超標污染因子為PM10和NO2;隨著環(huán)保治理強度的加大，環(huán)境空氣質(zhì)量呈現(xiàn)逐年變好的趨勢，超標環(huán)境因子也逐漸從PM10和NO2轉(zhuǎn)到PM10;不同類型村莊的環(huán)境空氣質(zhì)量不達標率由大到小依次為工業(yè)型>生態(tài)型>旅游型>種植型>養(yǎng)殖型;農(nóng)村空氣質(zhì)量污染最嚴重的是第1季度，超標污染因子為PM10;農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量較好的城市是濮陽市，監(jiān)測期未出現(xiàn)超標現(xiàn)象，焦作市、濟源市、安陽市環(huán)境空氣污染較嚴重.

基于上述研究結(jié)果，筆者提出了如下建議.

1）根據(jù)各地區(qū)農(nóng)村工業(yè)生產(chǎn)、生活變化情況，合理優(yōu)化監(jiān)測點位布局，適當增加地區(qū)監(jiān)測點位，從而使監(jiān)測結(jié)果對該地區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量能有更精確的評價.

2）根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，針對主要污染因子PM10，組織科研團隊對各地區(qū)的PM10來源進行調(diào)查、解析，在有條件的地區(qū)進一步將細顆粒物PM2.5納入監(jiān)測體系，出臺地方性法規(guī)，對企業(yè)大氣污染治理技術(shù)和設備進行升級改造，實現(xiàn)對細顆粒物的精準防治，改善區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量.

3）建立農(nóng)村地區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量預報系統(tǒng)，積極發(fā)展在線監(jiān)測，啟動重污染天氣應急響應，對重點行業(yè)實行差異化錯峰生產(chǎn)、限產(chǎn)、停產(chǎn)等措施;媒體應像播報天氣預報一樣適時向公眾發(fā)布空氣質(zhì)量情況，及時發(fā)布預警，倡導公眾綠色出行和綠色生活，多方面減輕環(huán)境空氣污染防治壓力.

參考文獻：

[1] 劉方，王瑞斌，李鋼.中國環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2004，20（6）：9.

[2] 朱志勝，劉麗，王曉斐.我國農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量不容樂觀[J].世界環(huán)境，2013（5）：54.

[3] 黎寧，蔣越華，秦旭芝，等.廣西農(nóng)村環(huán)境空氣質(zhì)量狀況分析[J].農(nóng)業(yè)研究與應用，2015，159（4）： 57.

[4] 李永亮，李健.農(nóng)村環(huán)境監(jiān)測存在的問題及建議——以敖其村為例[J].中國環(huán)境管理干部學院學報，2014，24（5）：51.

[5] 謝志祥，秦耀辰，鄭智成，等.京津冀大氣污染傳輸通道城市PM2.5污染的死亡效應評估[J].環(huán)境科學學報，2019，39（3）： 843.

[6] 肖辰暢，吳文暉，鄧榮，等.農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與綜合評價方法研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2012，29（6）：72.

[7] 王海鵬，周旌，耿慧.農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測的質(zhì)量保證與質(zhì)量控制探討[J].綠色科技，2016，12（6）： 174.

[8] 環(huán)境保護部.環(huán)境空氣質(zhì)量標準：GB/T 3095—2012[S].北京： 中國環(huán)境科學出版社，2012.

[9] 國家環(huán)境保護總局.環(huán)境空氣質(zhì)量手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范：HJ/T 194—2005[S].北京： 中國環(huán)境科學出版社，2005.

[10]國家環(huán)境保護總局.環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(guī)范（試行） [S].北京： 中國環(huán)境科學出版社，2007.

[11]國家環(huán)境保護總局.環(huán)境空氣和廢氣監(jiān)測分析方法[M].4版.北京：中國環(huán)境科學出版社，2003.

[12]環(huán)境保護部.環(huán)境空氣二氧化硫的測定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法：HJ 482—2009[S].北京： 中國環(huán)境科學出版社，2009.

[13]環(huán)境保護部.環(huán)境空氣氮氧化物的測定鹽酸萘乙二胺分光光度法：HJ 479—2009[S].北京： 中國環(huán)境科學出版社，2009.

[14]環(huán)境保護部.環(huán)境空氣PM10和PM2.5的測定重量法：HJ 618—2011[S].北京： 中國環(huán)境科學出版社，2011.

[15]環(huán)境保護部.環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）：HJ 633—2012[S].北京： 中國環(huán)境科學出版社，2012.

[16]陳冬林，吳康，曾稀.燃煤鍋爐煙氣除塵技術(shù)的現(xiàn)狀及進展[J].環(huán)境工程，2014，9：70.

[17]王瑋.北方農(nóng)村地區(qū)大氣環(huán)境治理存在的問題及對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017，13：191.