西藏自治區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及其未來展望

格桑德吉 李佩航 賈慧 阿瓊

摘要：通過采集2015—2021年西藏自治區(qū)共7個(gè)城市和地區(qū)的SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)污染物的污染特征與現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO年均濃度的變化情況較為穩(wěn)定，O3和NOX濃度呈上升趨勢(shì)，O3-8h平均濃度由2015年的105 μg/m3上升到2021年的124 μg/m3，O3超標(biāo)污染天數(shù)主要出現(xiàn)在5—8月份；PM2.5月均濃度變化呈現(xiàn)顯著的季節(jié)差異，每年夏季（7—9月）PM2.5的含量較低，11月—次年3月含量較高；大氣綜合污染指數(shù)都＜5，優(yōu)良天數(shù)比率98.5%～99.7%。統(tǒng)計(jì)年份中，各年度O3和2015年、2016年P(guān)M2.5年均濃度達(dá)到Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其余4項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)年均濃度均達(dá)到I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，全區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)保持良好。拉薩市和昌都市的NO2/SO2的比值較大，而那曲市和阿里地區(qū)的NO2/SO2的比值較小。

關(guān)鍵詞：大氣環(huán)境；污染特征；現(xiàn)狀分析；評(píng)價(jià)；西藏自治區(qū)

中圖分類號(hào)：X51文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1673-9655（2023）01-0-08

0 引言

西藏自治區(qū)是中國五個(gè)少數(shù)民族自治區(qū)之一。西藏位于青藏高原西南部，平均海拔在4000 m以上，素有“世界屋脊”之稱。西藏下轄6個(gè)地級(jí)市，1個(gè)地區(qū)。近年來，自治區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量得到有效的提升[1，2]，為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。然而，大氣顆粒物污染如揚(yáng)塵等，在春冬兩季氣象條件不利的情況下時(shí)有發(fā)生。大量有害物質(zhì)吸附在可吸入顆粒物上，對(duì)人體健康造成較大的危害[3，4]。此外，西藏自治區(qū)大氣中臭氧的含量顯著增高[5]。近年來，自治區(qū)機(jī)動(dòng)車保有量升高，增加了氮氧化物排放量，進(jìn)而通過光化學(xué)反應(yīng)生成臭氧，這也是造成臭氧污染的一個(gè)原因。臭氧作為大氣二次污染物，當(dāng)濃度過高時(shí)就可能會(huì)引起人體神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等方面的疾病，甚至?xí)T發(fā)癌變、破壞人體免疫系統(tǒng)等。除了危害人體健康外，還會(huì)危害農(nóng)作物等等[6，7]。SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5等為大氣的主要污染物[8]，這些氣體污染物的濃度隨季節(jié)變化而變化[9]，因時(shí)空不同而表現(xiàn)出不同的分布特征[10]，因此掌握其變化規(guī)律與時(shí)空分布特征，以及解析其變化成因?qū)μ岣呶鞑刈灾螀^(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文對(duì)來自于西藏自治區(qū)大氣環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的大氣污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，該批數(shù)據(jù)為 2015—2021年期間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的大氣中SO2、PM2.5、PM10、NO2、NO、CO和O3-8h的濃度值。西藏自治區(qū)大氣環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站分布如圖1所示。通過對(duì)數(shù)據(jù)的整理和分析，準(zhǔn)確反映自治區(qū)大氣污染物的變化特征，并通過大氣污染指數(shù)分析方法對(duì)西藏自治區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行污染等級(jí)評(píng)價(jià)，為未來做好大氣環(huán)境管理提供可更新的數(shù)據(jù)資源，最終為保護(hù)西藏自治區(qū)的生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1 空氣質(zhì)量綜合指數(shù)分析方法

（1） 各污染物單項(xiàng)指數(shù)計(jì)算方法

Pi = Ci / Si

式中：Pi—某種污染物的單項(xiàng)污染指數(shù)；Ci——污染物 i 的濃度值，當(dāng) i 為 SO2、NO2、PM10及PM2.5時(shí)，Ci為月均值，當(dāng) i 為 CO 和 O3時(shí)，Ci為特定百分位數(shù)濃度值；Si—《GB 3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中相應(yīng)污染物 i 的年均值二級(jí)限值標(biāo)準(zhǔn)。

（2）環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)計(jì)算方法

式中：P—環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)；Pi—污染物的單項(xiàng)污染指數(shù)，n—污染物項(xiàng)目；環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)數(shù)值越大表明綜合污染程度越重。

2 大氣污染物的規(guī)律分析

2.1 污染物年均濃度變化及達(dá)標(biāo)情況

2015—2021年自治區(qū)的PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO年均濃度的變化較為穩(wěn)定（見圖2）。2015年這5種污染物的年均濃度分別為16 μg/m3、32 μg/m3、14 μg/m3、14 μg/m3和2.2 mg/m3，而2020年為10 μg/m3、23 μg/m3、7 μg/m3、12 μg/m3和0.9 mg/m3），這些污染物濃度的變化說明了空氣質(zhì)量的逐步改善。與這5種污染物的年變化趨勢(shì)相反，西藏自治區(qū)的O3和NOX濃度呈上升趨勢(shì)，O3-8h 平均濃度由2015年的105 μg/m3上升到2021年的118 μg/m3（低于國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值160 μg/m3）。綜合來看，7種污染物在2015—2021年的年均濃度值均在標(biāo)準(zhǔn)值以下，達(dá)標(biāo)壓力較小。

2.2 污染物在不同地區(qū)的分布

2015—2021年，西藏自治區(qū)7地市所在城市大氣污染物濃度年際變化不大 （見圖3及表1）。那曲市和拉薩市各項(xiàng)污染物的單項(xiàng)污染指數(shù)較高，綜合指數(shù)也在7地市中相對(duì)靠前。拉薩市的NO2和O3濃度較高，林芝市的O3濃度較高，那曲市的NO2和PM10濃度較高，日喀則市的O3和昌都市的CO和O3含量較高。這可能與日照強(qiáng)度、日照時(shí)間等因素相關(guān)，西藏是全國太陽輻射最強(qiáng)的地方，特別是拉薩市，全面的輻射總量達(dá)到195 kcal/m2，日照強(qiáng)度達(dá)到8.2 h/d，為同緯度成都市的2.4倍。

2015—2021年，山南市、阿里地區(qū)大氣環(huán)境中NO2/SO2的比值較為平穩(wěn)，那曲市大氣環(huán)境中NO2/SO2的比值逐漸升高，昌都市大氣環(huán)境中NO2/SO2的比值最大，拉薩市和日喀則市大氣環(huán)境中NO2/SO2的比值先增加后減少，林芝市大氣環(huán)境中NO2/SO2的比值逐漸減少。拉薩市和昌都市的NO2/SO2的比值較大，而那曲市和阿里地區(qū)的NO2/SO2的比值較小。這與城市機(jī)動(dòng)車保有量激增，氮氧化物排放量增加相關(guān)。

2.3 全區(qū)污染物濃度變化趨勢(shì)

2015—2021年西藏自治區(qū)PM2.5月均濃度變化呈現(xiàn)顯著的季節(jié)差異，每年夏季（7—9月）PM2.5的含量較低，11月—次年3月含量較高（見圖4）。這與PM10的數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)相一致。西藏自治區(qū)NO2含量在11月—次年2月較高，與PM2.5變化趨勢(shì)一致。與PM2.5和NO2的月份變化相反，O3污染天次主要出現(xiàn)在5—8月。這可能是因?yàn)槲鞑貧鉁叵奶熳罡?，且每?0%的雨量集中在6—9月，夏季雷雨天氣產(chǎn)生的電荷可以使氮?dú)夂脱鯕夥纸獾皆訝顟B(tài)，有利于臭氧的形成。此外，西藏自治區(qū)冬天最低氣溫較低，在氣候較為溫和的拉薩市，年平均氣溫為7.5℃，比相同維度的平原低8～9℃，且冬季多采用集中供暖[11]。有些老舊城區(qū)沒有集中供暖，采暖期用燒煤炭進(jìn)行取暖，易引起CO和NO2等排放量的增加。西藏地處西南季風(fēng)環(huán)流下游，南亞周邊國家的有機(jī)污染物（臭氧前體物）通過大氣環(huán)流跨界傳輸，到達(dá)西藏上空后，在日照時(shí)間長和紫外線強(qiáng)等特定氣象條件影響下，促進(jìn)臭氧的生成。另外，阿里等地區(qū)由于海拔高和氣壓低，更容易受到大氣平流層臭氧入侵的影響，造成臭氧濃度超標(biāo)。

2.4 大氣環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.4.1 濃度評(píng)價(jià)

自2015—2021年全區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量總體來看，那曲市2015和2016年環(huán)境空氣中的SO2、NO2、PM10、PM2.5和CO的年均濃度相對(duì)于其它地市都較高。那曲市SO2年均濃度2021年較2015年下降75%；那曲市NO2年均濃度2021年較2016年下降39.1%；那曲市的PM10和PM2.5年均濃度2021年較2015年分別下降55.9%和39.4%；那曲市和阿里地區(qū)O3年均濃度有上升趨勢(shì)，兩地市的O3年均濃度2021年較2015年分別上升40.0%和60.0%；2015—2021年的西藏自治區(qū)環(huán)境空氣優(yōu)良天數(shù)年比率為98.5%～99.7%（見表1）。各年度O3和2015年、2016年P(guān)M2.5年均濃度達(dá)到Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其余4項(xiàng)環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)年均濃度均達(dá)到I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（見表1），各年度全區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)到Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.2 空氣質(zhì)量排名

2015—2021年，按照城市空氣質(zhì)量綜合指數(shù)評(píng)價(jià)，西藏自治區(qū)七地市中空氣質(zhì)量較好的市為林芝市、山南市，拉薩市和那曲市空氣質(zhì)量排名相對(duì)較后（見表2）。其中，拉薩市作為全國168個(gè)城市之一，2021年空氣質(zhì)量排名第二位。

3 西藏自治區(qū)7地市 PM2.5和 PM10的回歸分析

對(duì)PM2.5和PM10的斜率進(jìn)行比較（見圖5），判斷大氣中細(xì)顆粒物在可吸入顆粒物中的比例，得出細(xì)顆粒物與粗顆粒物的比值關(guān)系。6個(gè)地級(jí)市和1個(gè)地區(qū)2015年到2021年的比值在0.35～0.50；回歸方程為在PM2.5=0.35PM10到PM2.5=0.50PM10，（R2=0.89～0.97，相關(guān)性P<0.05）PM2.5在PM10中占比較高，細(xì)顆粒物濃度低于顆粒物（PM10），約占35%～50%，是西藏大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。

西藏自治區(qū)2015—2021年大氣環(huán)境中PM10年均濃度呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，PM2.5的年均濃度從2015—2016年呈下降趨勢(shì)，在2017以后沒有明顯變化。這可能是由于隨著自治區(qū)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展不斷提高（見表3），非再生能源（耗竭性能源）消費(fèi)量逐漸下降，導(dǎo)致PM10含量也隨之降低。此外，由于近年來植被覆蓋率提高，地表裸露的塵土及沙石，被植物固定遷移，不易隨風(fēng)飄向空中，對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生了積極的作用。

值得注意的是，PM2.5濃度逐年下降通常會(huì)導(dǎo)致近地面輻射增強(qiáng)，有利于O3生成，但影響較小，不是O3濃度升高的主要原因。

4 結(jié)論與建議

（1）2015—2021年，根據(jù)《GB 3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，西藏自治區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，西藏自治區(qū)總體空氣環(huán)境質(zhì)量持續(xù)保持良好；西藏自治區(qū)從2014年開始，逐步推進(jìn)天然氣的使用，大氣環(huán)境中PM10和PM2.5的排放得到了有效控制。

（2）西藏地區(qū)整體空氣質(zhì)量相對(duì)其他省市較好，但是O3污染問題卻不可忽視。受當(dāng)?shù)靥厥鈿夂驐l件和平流層輸入的影響，O3呈明顯增高趨勢(shì)。

（3）NO2的單因子污染指數(shù)2016年最高，拉薩市和那曲市均超過0.5。拉薩市和那曲市機(jī)動(dòng)車數(shù)量的增加，使得大氣環(huán)境中NO2排放顯著增加。

（4）拉薩市區(qū)大氣環(huán)境中PM10和PM2.5主要受自然因素影響比較明顯。

綜上，西藏自治區(qū)大氣環(huán)境質(zhì)量保持著清潔狀態(tài)，但是由于地理及氣候的影響，大氣物質(zhì)擴(kuò)散條件不夠理想，需要加大大氣環(huán)境質(zhì)量保障措施，加大大氣環(huán)境保護(hù)相關(guān)法律和科學(xué)知識(shí)宣傳力度[4]，引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)做到環(huán)境安全管理，倡導(dǎo)群眾低碳出行，做好清潔能源推廣工作；另外，建議配置大氣環(huán)境走行監(jiān)測(cè)車，在臭氧高值區(qū)域及時(shí)開展臭氧的高空移動(dòng)監(jiān)測(cè)，開展臭氧來源解析，進(jìn)一步探究臭氧的來源及分布特征。

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