四川省環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位存在問題及其優(yōu)化

王海燕,張 巍,曹 攀,饒芝菡

(四川省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站,成都 610000)

前 言

四川省現(xiàn)有94個國家城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位(以下簡稱“國控城市點”)，大部分建于90年代末或2000年初，且主要集中于老城區(qū)。近年來，城市建成區(qū)面積不斷擴大，城市人口數(shù)量不斷增加，但監(jiān)測點位并未隨之進行優(yōu)化調(diào)整[1-2]，存在“以偏概全”現(xiàn)象，亟需在新增建城區(qū)域增加監(jiān)測點位。另外，部分城市的國控城市點位數(shù)量不符合《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)》點位設(shè)置數(shù)量要求，存在“小城多點”或“大城少點”的情況。國控城市點監(jiān)測結(jié)果用于支撐城市環(huán)境空氣質(zhì)量評價、污染成因分析、減排措施部署、治理成效考核、生活健康指引等環(huán)保工作，意義及責任重大[3-4]。

本文對四川省21個城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位進行調(diào)研，按照城市建成區(qū)面積和人口數(shù)量，對現(xiàn)有點位進行優(yōu)化調(diào)整，能更加客觀代表當?shù)丨h(huán)境空氣質(zhì)量水平。按照《中華人民共和國環(huán)境保護法》《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快推進生態(tài)文明建設(shè)的意見》《國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案的通知》要求，優(yōu)化調(diào)整國家城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位，進一步完善環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)已成為當前極為迫切的一項環(huán)保工作。

1 研究概況

1.1 研究現(xiàn)狀

1.1.1 點位現(xiàn)狀

全省現(xiàn)有國控城市點94個，分布在21個市(州)城市，點位分布圖如圖1所示。其中城市評價點78個，清潔對照點16個，監(jiān)測指標包括二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)、可吸入顆粒物(PM10)和細顆粒物(PM2.5)六項指標。

圖1 四川省空氣自動監(jiān)測站點分布圖Fig.1 Distribution map of automatic air monitoring stations in Sichuan Province

1.1.2 點位存在的問題

隨著全省各城市經(jīng)濟的高速發(fā)展，中心城區(qū)范圍逐漸擴大，建成區(qū)內(nèi)人口和面積大幅增加，導(dǎo)致國控城市點位設(shè)置存在一些不合理問題，點位現(xiàn)存問題主要以下幾類：

①現(xiàn)有國控城市點位數(shù)量已不滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ664-2013)中最低點位要求，點位數(shù)量設(shè)置要求如表1所示；

②原有點位過于密集；

③清潔對照點不參評；

④新建城區(qū)無監(jiān)測點位覆蓋；

⑤城市發(fā)展導(dǎo)致部分點位周邊建筑環(huán)境變化、周邊局地污染源影響問題凸顯，現(xiàn)有點位已無法客觀、準確反映城市區(qū)域內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量，開展點位優(yōu)化確有必要。

表1 環(huán)境空氣質(zhì)量評價城市點設(shè)置數(shù)量要求Tab.1 Quantity requirements of setting up urban stations for environmental air quality assessment

經(jīng)調(diào)研統(tǒng)計，成都、眉山、綿陽、瀘州、樂山、達州、自貢、廣元、遂寧、南充、宜賓、巴中12市由于城市規(guī)劃調(diào)整，建成區(qū)面積和人口大幅擴大，已不滿足最低點位數(shù)量要求，成都、德陽、巴中、攀枝花4市存在原有監(jiān)測點位過密問題，成都、眉山、德陽、綿陽、瀘州、遂寧、宜賓、廣安、巴中9市監(jiān)測點位各城區(qū)未全覆蓋，需做點位優(yōu)化；其余5個市(州)滿足最低點位數(shù)量和監(jiān)測點位各城區(qū)全覆蓋要求，可暫不考慮優(yōu)化。

1.2 研究方法與原則

1.2.1 研究方法

1.2.1.1 在現(xiàn)有國控城市點的基礎(chǔ)上，采用在線監(jiān)測和離線監(jiān)測相結(jié)合方式，并根據(jù)當?shù)匚廴痉植继卣鳌⒌匦蔚孛?、氣象特征等，確定點位調(diào)整的備選區(qū)域。

1.2.1.2 采用加密監(jiān)測、雷達掃描、模型模擬和實地考察等作為監(jiān)測點位優(yōu)化技術(shù)支撐，對優(yōu)化點位進行檢驗并最終確認。

1.2.2 點位優(yōu)化原則

城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位的優(yōu)化設(shè)置應(yīng)結(jié)合城市建設(shè)中遠期總體規(guī)劃，按照區(qū)域均衡、結(jié)合現(xiàn)狀及重點監(jiān)控的原則，規(guī)劃點位。監(jiān)測點位的設(shè)置應(yīng)具有較好的代表性，能客觀地反映一定空間范圍內(nèi)的環(huán)境空氣污染水平和變化規(guī)律。城市區(qū)域內(nèi)，國家環(huán)境空氣質(zhì)量評價點的設(shè)置數(shù)量，應(yīng)符合《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(guī)范(試行)》的要求。由于不同地區(qū)的環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測任務(wù)和監(jiān)測目的不同，監(jiān)測條件也有所差異，因而其監(jiān)測點位的布設(shè)方法也各不相同，城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測的點位優(yōu)化設(shè)置一般應(yīng)遵循以下原則:

一是監(jiān)測點位要具有代表性。所設(shè)置的監(jiān)測點位應(yīng)能反映出監(jiān)測區(qū)域大氣環(huán)境特點、空氣污染水平及其變化規(guī)律等。自動監(jiān)測點位要客觀反映一定空間范圍內(nèi)的環(huán)境空氣質(zhì)量水平和變化規(guī)律，客觀評價城市、區(qū)域環(huán)境空氣狀況，污染源對環(huán)境空氣質(zhì)量影響，滿足為公眾提供環(huán)境空氣狀況健康指引的需求。

二是所選取的監(jiān)測點位要具有可比性。所選取的監(jiān)測點位的條件應(yīng)盡量保持一致，以保證各個點位之間所獲得的監(jiān)測信息具有較強的可比性。

三是要具有整體性。監(jiān)測點位應(yīng)考慮城市自然地理、氣象等綜合 環(huán)境因素，以及工業(yè)布局、人口分布等社會經(jīng)濟特點，能夠反映城市主要功能區(qū)和主要大氣污染源的空氣質(zhì)量現(xiàn)狀及變化趨勢。為了使監(jiān) 測區(qū)域的空氣污染水平及其變化規(guī)律得以較為客觀的反映出來，應(yīng)在符合實際情況和監(jiān)測需要的條件下盡量使監(jiān)測點位分布均勻一些，同時，監(jiān)測點位的選取還應(yīng)充分考慮城市的主要功能區(qū)域和空氣污染源的分布。

四是要具有前瞻性。應(yīng)結(jié)合城市建設(shè)規(guī)劃考慮監(jiān)測點的布設(shè)，使確定的監(jiān)測點能兼顧未來城市空間格局變化趨勢。

五是要具有穩(wěn)定性。監(jiān)測點周圍環(huán)境狀況相對穩(wěn)定，50米范圍內(nèi)無明顯固定污染源。當?shù)卣軌虺鼍哂玫匾?guī)劃證明，監(jiān)測點位一經(jīng)確定，原則上5年內(nèi)不再進行調(diào)整。

六是點位要具備依托性。為保證環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站點供電供網(wǎng)穩(wěn)定、安全有效運行，監(jiān)測點位選址可依托于學校、醫(yī)院、政府機構(gòu)等，保證供電供網(wǎng)穩(wěn)定、運維出入便利、環(huán)境安全等基礎(chǔ)條件，避免建設(shè)在宿舍、食堂、實驗室的樓頂，防止出現(xiàn)運維出入時間受限、油煙、廢氣影響等問題。

七是要兼顧考核需要。監(jiān)測點位規(guī)劃布局時應(yīng)充分考慮區(qū)(市、縣)點位的設(shè)置情況，彌補部分區(qū)(市、縣)考核監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失的狀況。

八是避免生態(tài)化。監(jiān)測點位不能設(shè)置在公園內(nèi)、高山上(旁邊)等綠化植被茂盛的地方，且保證點位周圍環(huán)境狀況相對穩(wěn)定，無地質(zhì)災(zāi)害風險。

1.3 點位優(yōu)化研究技術(shù)路線

點位優(yōu)化技術(shù)路線如圖2所示，先收集相關(guān)數(shù)據(jù)及資料，分析空氣污染特征及變化趨勢，在建成區(qū)范圍內(nèi)，初步篩選點位布設(shè)區(qū)域， 可采用模型模擬、走航監(jiān)測等技術(shù)手段對布設(shè)區(qū)域進行優(yōu)化確認，最后通過現(xiàn)場勘踏查看點位是否符合國家標準規(guī)范，通過對預(yù)選點位至少連續(xù)15天的比對監(jiān)測分析，確定優(yōu)化點位。

圖2 點位優(yōu)化技術(shù)路線圖Fig.2 Stations optimization technology roadmap

可采用技術(shù)手段：

(1)模型模擬 根據(jù)擬測算區(qū)域污染源排放參數(shù)、污染源分布、污染氣象條件、污染特征情況，設(shè)置網(wǎng)格的大小(即網(wǎng)格的邊長)。依據(jù)測算區(qū)域的地形、地貌、氣象條件等，選擇適合的測算模型，模擬整個區(qū)域的污染物濃度分布特征，常用模型有CMAQ、CALPUFF等空氣質(zhì)量模型[5～7]。

(2)走航監(jiān)測 根據(jù)模型模擬結(jié)果，對擬選加密監(jiān)測點位區(qū)域，采用雷達走航車進行水平掃描、垂直監(jiān)測、移動走航監(jiān)測[8-9]，根據(jù)走航監(jiān)測報告，分析區(qū)域污染物分布特征，特別是污染物二氧化硫、顆粒物、揮發(fā)性有機物，獲取區(qū)域的污染源分布情況，便于在加密監(jiān)測點位選取時避開污染源的影響。

(3)加密網(wǎng)格化布點 根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)(HJ 664-2013)》關(guān)于環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位布設(shè)要求：城市加密網(wǎng)格點實測是指將城市建成區(qū)均勻劃分為若干加密網(wǎng)格點，單個網(wǎng)格不大于2km×2km，在每個網(wǎng)格中心或網(wǎng)格線的交點上設(shè)置監(jiān)測點，了解所在城市建成區(qū)的污染物整體濃度水平和分布規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 點位優(yōu)化最大數(shù)額

滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ664-2013)中建成區(qū)面積和人口點位數(shù)量最低要求，且建成區(qū)內(nèi)各城區(qū)滿足至少有1個城市評價點。

全省擬增加28個國控城市評價點，原清潔對照點不變化。優(yōu)化后我省國控點位共計122個，包括16個清潔對照點，107個城市評價點，其中成都、眉山、綿陽、瀘州、樂山、達州、自貢、廣元、遂寧、南充、宜賓、巴中12市分別增加11個、1個、2個、3個、1個、2個、3個、1個、1個、1個、1個、1個國控城市點，按此優(yōu)化后，21城市點位數(shù)量變化如表2所示，21城市點位優(yōu)化后數(shù)量分布圖如圖3所示。

表2 國控城市點優(yōu)化統(tǒng)計(最大數(shù)額)Tab.2 State-controlled city stations optimization statistics (maximum amount)

圖3 四川省最大數(shù)額優(yōu)化監(jiān)測點位分布圖Fig.3 Distribution map of the maximum number of optimized monitoring stations in Sichuan Province

2.2 點位優(yōu)化中間數(shù)額

按照四川省現(xiàn)有國控城市點總數(shù)10%比例增加，即增加10個國控城市評價點，原清潔對照點不變化。

為更好地真實反映環(huán)境空氣質(zhì)量，對于四川省成都平原經(jīng)濟區(qū)、盆地南部等重點區(qū)域城市，優(yōu)先考慮增加點位，保障點位數(shù)量。

由于增加點位數(shù)量有限，為更加合理地分配點位，能夠更全面和準確的反映環(huán)境空氣質(zhì)量，主要考慮補充重點城市新城區(qū)的監(jiān)測點位，滿足建成區(qū)內(nèi)各城區(qū)監(jiān)測點位全覆蓋。經(jīng)組織調(diào)研，成都平原經(jīng)濟區(qū)內(nèi)的成都、眉山、綿陽3個重點城市分別增加6個、1個、1個國控城市點，盆地南部的瀘州、自貢2個重點城市分別增加1個、1個國控城市點。優(yōu)化后我省國控點位共計104個，包括16個清潔對照點，88個城市評價點，優(yōu)化后，21城市點位數(shù)量變化如表3所示，21城市點位優(yōu)化后數(shù)量分布圖如圖4所示。

表3 國控城市點優(yōu)化統(tǒng)計(中間數(shù)額)Tab.3 State-controlled city stations optimization statistics (intermediate amount)

續(xù)表3

2.3 點位優(yōu)化最小數(shù)額

四川省現(xiàn)有國控清潔對照點16個。由于城市經(jīng)濟發(fā)展、點位周邊環(huán)境變化以及行政區(qū)劃的變動，原清潔對照點已無法客觀代表該地區(qū)本底值情況。本次擬根據(jù)各城市實際情況，將原清潔對照點按下述情況進行調(diào)整。

(1)未達標城市(污染物濃度未達到國家二級標準)原清潔對照點在現(xiàn)建成區(qū)范圍內(nèi)，且該城市國控城市點點位總數(shù)量未達到規(guī)范最低要求的，變更原清潔對照點點位屬性，將對照點變更為城市評價點，參與城市環(huán)境空氣質(zhì)量評價(瀘州市、樂山市、達州市、自貢市、遂寧市、南充市、宜賓市)。

(2)未達標城市原清潔對照點在現(xiàn)建成區(qū)范圍內(nèi)，且該城市國控城市點點位總數(shù)量已達到規(guī)范最低點位數(shù)量要求的，將原對照點撤銷后重新選址，調(diào)整出建成區(qū)外(雅安市、資陽市、廣安市)。

(3)未達標城市原清潔對照點不在建成區(qū)范圍內(nèi)，保留原對照點，不進行調(diào)整(成都市、眉山市)。

(4)撤銷已達標城市原清潔對照點，納入全省新增國控城市點總數(shù)統(tǒng)籌部署(阿壩州、涼山州、廣元市、巴中市)。

成都市作為成都平原經(jīng)濟區(qū)核心城市，根據(jù)其現(xiàn)建成區(qū)面積和人口情況，現(xiàn)有監(jiān)測點位數(shù)量已遠遠滿足不了實際需求，故考慮將4個清潔對照點撤銷后納入成都市新增的點位數(shù)量。優(yōu)化后四川省國控點位共計94個，包括4個清潔對照點，90個城市評價點。16城市的國控城市清潔對照點優(yōu)化方式如表4所示。

表4 國控城市清潔對照點優(yōu)化(最小數(shù)額)Tab.4 Distribution map of t optimized monitoring stations for intermediate amount in Sichuan Province

續(xù)表4

3 結(jié) 論

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ664-2013)要求，以及全省各城市建成區(qū)面積和人口等實際情況，可實現(xiàn)三種點位優(yōu)化方案。

3.1 按照建成區(qū)內(nèi)各城區(qū)至少有1個評價點，全省擬增加28個國控城市評價點，原清潔對照點不變化。優(yōu)化后我省國控點位共計122個，包括16個清潔對照點，107個城市評價點，其中成都、眉山、綿陽、瀘州、樂山、達州、自貢、廣元、遂寧、南充、宜賓、巴中12市分別增加11個、1個、2個、3個、1個、2個、3個、1個、1個、1個、1個、1個國控城市點。

3.2 新增10%的評價點，全省擬增加10個國控城市評價點，優(yōu)化后我省國控點位共計104個，包括16個清潔對照點，88個城市評價點，成都平原經(jīng)濟區(qū)內(nèi)成都、眉山、綿陽3個重點城市分別增加6個、1個、1個國控城市點，盆地南部瀘州、自貢2個重點城市分別增加1個、1個國控城市點。

3.3 調(diào)整清潔點，全省現(xiàn)有國控清潔對照點16個，瀘州、樂山、達州、自貢、遂寧、南充、宜賓7市的清潔點調(diào)整為城市點，雅安、資陽、廣安3市的清潔點調(diào)整為建成區(qū)外，成都、眉山2市的清潔點保留，阿壩州、涼山州、廣元、巴中4城市的清潔點可撤銷，納入全省新增國控城市點總數(shù)統(tǒng)籌部署。

以上點位優(yōu)化結(jié)果，綜合考慮了四川省實際狀況，便于各市州進行相關(guān)參考，也為“十四五”點位規(guī)劃工作提供一定的支撐。