汕尾市環(huán)境空氣質(zhì)量變化特征

高開民

(廣東省汕尾生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，廣東 汕尾 516600)

1 引言

目前，我國主要以6種基本污染物：二氧化硫(SO2)、二氧化氮 (NO2)、可吸入顆粒物(PM10)、細(xì)顆粒物(PM2.5)、 臭氧(O3)及一氧化碳(CO)作為統(tǒng)計(jì)影響大氣環(huán)境質(zhì)量的主要指標(biāo)[1]。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化和城市化的持續(xù)進(jìn)行，城市人口的增長，機(jī)動(dòng)車保有量的上升，環(huán)境空氣污染時(shí)有發(fā)生[2]。

汕尾市位于廣東省東南沿海，在北緯20°27′～23°28′和東經(jīng)114°54′～116°13′之間，北倚蓮花山脈，與河源市、梅州市交界；南臨南海；東連揭陽市；西與惠州市接壤，全市總面積4802.7 km2。汕尾市地處中國大陸東南部沿海，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，海洋性氣候明顯，光、熱、水資源豐富。其主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是：氣候溫暖，雨量豐沛，干濕明顯，光照充足[3]。截至2021年末，汕尾市常住人口268.69萬人，2021年實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值1288.04億元。民用汽車保有量35.69萬輛，占全省當(dāng)年民用汽車總量的1.0%[4]。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

汕尾市空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于汕尾市3個(gè)城市國控空氣自動(dòng)監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括日均、月均值和年評價(jià)指標(biāo)。監(jiān)測數(shù)據(jù)按《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095-2012)進(jìn)行評價(jià)，數(shù)據(jù)時(shí)段為2014年1月1日至2021年12月31日。3個(gè)國控監(jiān)測站點(diǎn)，分別位于市環(huán)保局(115.365°E，22.775°N)、市政府(115.371°E，22.790°N)和新城中學(xué)(115.362°E，22.793°N)，均位于汕尾市城區(qū)中心位置。廣東省年評價(jià)濃度及排名等數(shù)據(jù)來源于廣東省生態(tài)環(huán)境廳公眾網(wǎng)《廣東省空氣和水環(huán)境質(zhì)量及排名情況》。

2.2 數(shù)據(jù)分析

基于汕尾市2014～2021年的大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012)及其修改單進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評價(jià)污染物濃度及水平[5]，并采用時(shí)空格局法和秩相關(guān)系數(shù)法等方法揭示2014～2021年空氣污染物濃度的變化趨勢。采用環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)法綜合評價(jià)空氣污染物濃度的變化趨勢，并與廣東省總體評價(jià)指標(biāo)比較。

Spearman秩相關(guān)系數(shù)法為《環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規(guī)范(試行) 》 (HJ 663-2013)推薦的評價(jià)方法。秩是指樣本值的大小在全體樣本從小到大排序后所占的次序，秩相關(guān)系數(shù)以次序代替實(shí)際數(shù)據(jù)而求得的一種統(tǒng)計(jì)量。利用 Spearman 秩相關(guān)系數(shù)計(jì)算大氣污染物年評價(jià)濃度變化趨勢，有利于從客觀定量的角度地判斷污染物濃度的變化情況，比人為主觀判斷更加為可靠。其公式為：

(1)

式(1)中，γS表示Spearman秩相關(guān)系數(shù)，n表示時(shí)間周期的數(shù)量，n≥5，Xj表示周期j按時(shí)間排序的序號(hào)，1≤Xj≤n，Yj表示周期j內(nèi)污染物濃度按數(shù)值升序排序的序號(hào)，1≤Yj≤n[6]。

3 結(jié)果與討論

3.1 年度變化規(guī)律

汕尾市2014～2021年空氣污染物年評價(jià)濃度變化趨勢如圖1和表1所示。2014～2021年SO2年平均濃度范圍分別為8～10 μg/m3，均達(dá)到了一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Spearman秩相關(guān)系數(shù)為-0.690，小于臨界值γ= 0.643(n=8，單側(cè)檢驗(yàn)顯著水平為0.05)，呈顯著下降趨勢；NO2年平均濃度范圍分別為10～14 μg/m3，均達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，秩相關(guān)系數(shù)為-0.863，呈顯著下降趨勢；PM10年平均濃度范圍為29～54 μg/m3，均達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Spearman秩相關(guān)系數(shù)為-0.961，呈顯著下降趨勢；PM2.5年平均濃度范圍18～33 μg/m3，2014年年平均濃度最高，2020年最低，Spearman秩相關(guān)系數(shù)為-0.958，呈顯著下降趨勢；CO年評價(jià)濃度范圍分別為0.7～1.0 mg/m3，均達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Spearman秩相關(guān)系數(shù)為-0.893，呈顯著下降趨勢；O3年評價(jià)濃度范圍87～143 μg/m3，均達(dá)到了二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Spearman秩相關(guān)系數(shù)為0.185，2014～2021年期間O3年評價(jià)濃度基本無變化。汕尾市2014年環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)為3.32，至2021年下降為2.44，最低為2020年(環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)2.35)，根據(jù)圖2環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)明顯呈下降趨勢，采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法分析，秩相關(guān)系數(shù)-0.905，小于臨界值γ= 0.643(n=8，單側(cè)檢驗(yàn)顯著水平為0.05)，呈現(xiàn)顯著下降趨勢，表明了汕尾市環(huán)境空氣質(zhì)量明顯改善。汕尾市2014～2021年AQI達(dá)標(biāo)率92.3%～98.1%之間，達(dá)標(biāo)率最高在2016年，最低在2014年?？傮w上，汕尾市在2014年以來環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良，并呈現(xiàn)持續(xù)改善的趨勢，環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)在廣東省城市排名中連續(xù)7年位居第一[7]。

圖1 汕尾市2014～2021年空氣污染物年評價(jià)濃度變化趨勢

3.2 逐月變化規(guī)律

汕尾市2014～2021年空氣污染物月份變化趨勢見圖3。SO2在夏季(6～8月份)濃度最低，多年平均濃度為8 μg/m3，其中6月份濃度最低(7μg/m3)；在秋季(9～11月份)濃度較高，多年平均濃度為10 μg/m3，其中10月份濃度最高(10 μg/m3)；2021年與2014年相比，秋冬季節(jié)SO2濃度明顯降低，夏季持平。NO2在夏季(6～8月)濃度較低，多年平均濃度為8 μg/m3；冬季(12月、1月、2月份)濃度較高，多年平均濃度為16 μg/m3，3月份濃度也較高(16 μg/m3)，其中1月份濃度最高(18 μg/m3)；2021年與2014年相比，7月份持平，其他月份NO2濃度明顯降低。PM10在夏季(6～8月份)濃度較低，多年平均濃度為25 μg/m3，其中6月份濃度最低(23 μg/m3)，在

圖2 汕尾市2014～2021年環(huán)境空氣質(zhì)量綜合評價(jià)指標(biāo)

冬季(12月、1月、2月份)濃度較高，多年平均濃度為48 μg/m3，其中1月份濃度最高(53 μg/m3)，2021年與2014年相比，各個(gè)月份PM10濃度均降低，秋冬季節(jié)改善尤為明顯。PM2.5在夏季(6～8月份)濃度較低，多年平均濃度為14 μg/m3，其中6、7月份濃度最低(13 μg/m3)，冬季(12月、1月、2月份)濃度較高，多年平均濃度為33 μg/m3，其中1月份濃度最高(37 μg/m3)，2021年與2014年相比，各個(gè)月份PM2.5濃度均降低，秋冬季節(jié)改善尤為明顯。CO在夏季(6～8月份)濃度較低，多年平均濃度為0.6 mg/m3；冬季(12月、1月、2月份)濃度較高，多年平均濃度為0.8mg/m3；2021年與2014年相比，各個(gè)月份CO濃度均明顯降低。O3月均濃度變化規(guī)律總體上呈現(xiàn)雙峰的特點(diǎn)，冷暖季節(jié)交替時(shí)較高(4月與10月份)，多年平均濃度分別為102 mg/m3和116 μg/m3；夏季6～8月份較低，多年平均濃度分別為77 μg/m3，最低為6月份(72 μg/m3)，變化規(guī)律與廣東省其他城市相似[8～10]。

表1 Spearman秩相關(guān)系數(shù)法判定2014～2021年濃度變化趨勢

總體上，6項(xiàng)基本污染物在月份變化上大致呈現(xiàn)“微笑曲線”，與我國空氣質(zhì)量月均空氣質(zhì)量曲線呈現(xiàn)出先降后升的“U”型趨勢基本一致[11～13]，在夏季6～8月份濃度較低，其中SO2、CO、PM10和PM2.5秋冬季節(jié)(10月至次年1月)濃度較高，NO2在12月、1月和3月份濃度較高，O3在冷暖季節(jié)交替的4月和10月份濃度較高。

圖3 汕尾市空氣污染物月均變化趨勢

3.3 超標(biāo)分析

汕尾市2014～2021年合計(jì)有效監(jiān)測天數(shù)2908 d，累計(jì)超標(biāo)天數(shù)121 d，超標(biāo)比率為4.2%。2014～2015年主要超標(biāo)污染物為O3和PM2.5，2015年之后，主要超標(biāo)污染物為O3。統(tǒng)計(jì)結(jié)果與廣東省環(huán)境空氣質(zhì)量公報(bào)一致，O3成為了廣東省首要污染物[14～16]，在汕尾市O3作為首要污染物的比例達(dá)到了100%(表2)。

表2 汕尾市2014～2021年環(huán)境空氣超標(biāo)天數(shù)統(tǒng)計(jì) d

4 結(jié)論

以汕尾市環(huán)境空氣質(zhì)量站點(diǎn)2014～2021年的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析汕尾市環(huán)境空氣質(zhì)量變化特征。主要結(jié)論如下：

(1)汕尾市2014～2021年SO2、NO2、PM10、PM2.5和CO等污染物濃度呈現(xiàn)了顯著下降趨勢，O3年評價(jià)濃度呈現(xiàn)波動(dòng)變化，無明顯改善趨勢，總體上，汕尾市在2014年以來環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良，并呈現(xiàn)持續(xù)改善的趨勢，環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)在廣東省城市排名中連續(xù)7年位居第一。

(2)汕尾市環(huán)境空氣污染物呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化規(guī)律，均在夏季6～8月份濃度較低，其中SO2、CO、PM10和PM2.5秋冬季節(jié)(10月份至次年1月份)濃度較高，NO2在12月份、1月份和3月份濃度較高，O3在冷暖季節(jié)交替的4月份和10月份濃度較高。

(3)汕尾市空氣污染自2015年之后，主要污染物以O(shè)3為主，近年來O3作為首要污染物的比例達(dá)到了100%。