大氣復合污染現狀及對策范文

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《經緯天地》2017年第4期

摘要：運用灰色聚類法評價溫嶺市空氣污染較為集中的月份的空氣質量，以2013年10月、11月和12月以及2014年1月、3月和4月為例詳細分析空氣質量變化趨勢和其中每一天的PM2.5和O3濃度的變化趨勢。結合污染源普查數據，對影響空氣質量的因素進行剖析，提出了大氣復合污染防控的對策。

關鍵詞：灰色聚類法；變化趨勢；污染源普查；大氣復合污染

大氣復合污染是一種以SO2、NOx和PM10等為主的一次污染物與以PM2.5和O3為主的二次污染物并存的復合型大氣污染狀況，往往伴隨灰霾和光化學煙霧等惡劣天氣情況［1］。近年來的研究顯示PM2.5對人體呼吸系統和心血管健康等方面都會產生一定的影響［2-5］，因而分析一個城市的PM2.5濃度的時間變化規律對于城市里心臟病、呼吸系統疾病患者做好防護有一定的意義。灰色聚類是根據灰色關聯矩陣或灰數的白化權函數將一些觀測指標或觀測對象聚集成若干個可以定義類別的方法［6］。已有分析［7］顯示溫嶺市空氣質量超標的天數主要集中在冬季的12月和1月，春季的3月和4月，秋季的10月和11月，本文旨在運用灰色聚類法分析上述月份空氣質量變化趨勢，并分析上述月份中每一天的PM2.5和O3濃度的變化趨勢，結合污染源普查數據，對影響空氣質量的因素進行詳細剖析，有針對性的提出大氣復合污染防控的對策。

1評價方法

1.1數據來源

選用本地環保大樓空氣自動站2013年10月、2013年11月、2013年12月、2014年1月、2014年3月、2014年4月六個月的數據來進行分析，極少數缺失數據用三次樣條插值的辦法補齊（Matlab程序中的spline函數）。以2013年10月、2013年11月作為秋季超標集中月份，2013年12月、2014年1月作為冬季超標集中月份，2014年3月、2014年4月作為春季超標集中月份。

1.2聚類因子的選取

聚類指標僅選擇SO2、NO2、PM10、PM2.5四項，因為：（1）從上述6個月份的數據看，CO日均值濃度都符合一級標準，O38h滑動平均的日均值濃度基本上都符合二級標準，且二者的變幅均很小；（2）主要目的是通過灰色聚類法獲取空氣質量超標月份空氣質量的變化趨勢，而非不同評價方法的比較。1.3灰色聚類分析由于各指標量綱及代表意義均不同，先采用均值化法［8］對各聚類指標和《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）中各指標灰類值進行標準化處理。將2013年10月、2013年11月、2013年12月、2014年1月、2014年3月、2014年4月中的每一天作為聚類對象，將SO2、NO2、PM10、PM2.5作為聚類指標，依據評價標準將空氣質量分為4個灰類，對經標準化處理后的聚類指標進行聚類分析。

2空氣質量變化趨勢剖析

2.1空氣質量評價

3類和4類的天氣應該是空氣污染相對較重的類別，因而應重點關注3類或4類天氣連續分布的時段。2013年10月在第2天出現4類的天氣，而在第6天和第8天出現1類的天氣，在10月20日至27日出現了3類天氣連續分布的形態；2013年11月絕多數2類的天氣集中分布在上半月，1類天氣則出現在第2天和第13天，也在上半月，而3類的天氣集中分布在下半月，4類的天氣則出現在第16、23、24天，也在下半月，這說明2013年11月下半月空氣質量變差，在11月15日到24日出現3類或4類天氣連續分布的形態；2013年12月2類和3類的天氣基本呈現交替分布的形態，空氣質量最差的天氣出現在第7天和第8天，為4類，最好則出現在第16日到第18日，為1類，沒有發現3類或4類天氣連續4天以上分布的情形；2014年1月4類天氣出現在第4、5、18、31天，未發現1類天氣，1月18日至21日出現連續4天3類或4類天氣連續分布的形態；2014年3月4類天氣出現在第28天，未發現1類的天氣，3月13日至20日出現了3類天氣連續分布的形態；2014年4月4類天氣出現在第18天和第30天，2類與3類的天氣交替出現，未發現3類或4類天氣連續4天以上分布的形態，未發現有1類的天氣。

2.2主要二次顆粒物變化趨勢剖析

溫嶺市空氣污染較重月份主要二次污染物的變化趨勢見圖1。2013年10月PM2.5和O3日均值濃度呈現非常相似的波動形態，PM2.5日均值濃度的峰值出現在第2天、第12天、第22天、第27天，而O3日均值濃度的峰值出現在第2天、第12天、第21天、第24天、第26天；PM2.5日均值濃度的谷值出現在第4天、第7天、第19天、第25天、第28天，而O3日均值濃度的谷值出現在第3天、第6天、第18天、第25天、第30天，可見兩者有很多的峰值與谷值出現在同一天或相互鄰近的幾天，波動規律近似于“上升-下降-上升-下降-上升-下降”曲折往復的形態。2013年11月，PM2.5日均值濃度的峰值出現在第1天、第4天、第7天、第16天、第19天、第23天、第27天，O3日均值濃度的峰值則出現在第1天、第4天、第7天、第22天；PM2.5日均值濃度的谷值出現在第2天、第5天、第13天、第18天、第21天、第25天，O3日均值濃度的谷值則出現在第3天、第6天、第9天、第24天、第27天。第1天至第9天，PM2.5與O3呈現幾乎一致的波動形態，兩者很多峰值與谷值出現在同一天或相鄰幾天，從第10天開始O3濃度變幅均很小一直持續至第21天，而PM2.5則寬幅波動，在第13天、第18天出現谷值，在第16天出現明顯峰值，在第22天開始，O3開始出現波動，日均值濃度先上升出現峰值，后兩天連續下降在第24天出現谷值，而后則呈現近似于“M”型的變化趨勢。在第22天開始，PM2.5呈現寬幅震蕩，變化急劇，第23天達到峰值（0.116mg/m3）后，在第25天驟然下降達到谷值（0.029mg/m3），此后兩天其值逐日上升，而后又窄幅波動。2013年12月，PM2.5日均值濃度峰值出現在第7天、第13天、第21天、第26天，谷值則出現在第17天、第22天、第28天。O3日均值濃度則在0.068～0.100mg/m3范圍內窄幅波動。從第1天到第7天，PM2.5日均值濃度呈逐日上升的趨勢，直至第7天達到一很高的峰值（0.309mg/m3），這提示這段時間有較重的空氣污染，第7天后其濃度值逐漸下降，到第11天起開始恢復常態，呈現“上升―下降―上升―下降―上升―下降―上升”曲折往復的變化趨勢。2014年1月，PM2.5日均值濃度的峰值出現在第5天、第19天、第26天、第31天，谷值則出現在第12天、第24天、第27天。O3日均值濃度則在0.056～0.099mg/m3范圍內窄幅波動。該月PM2.5的變化呈現與上月第11天起至月末相似的波動形態，即類似于“上升―下降―上升―下降―上升―下降―上升”循環往復的七段。2014年3月，PM2.5日均值濃度峰值出現在第11天、第19天、第28天，谷值則出現在第12天、第25天、第29天，O3日均值濃度則在0.055～0.113mg/m3范圍內波動；2014年4月，PM2.5日均值濃度在0.024～0.082mg/m3范圍內波動，O3日均值濃度在0.057～0.118mg/m3范圍內波動。

3影響因素分析

影響本市環境空氣質量的主要污染源有交通源、生活源、工業源和農業源。工業源主要有燃煤鍋爐和工業窯爐的煙塵、SO2、NOx排放，從溫嶺市第一次全國污染源普查結果看，煙塵排放前五位的行業分別為非金屬礦物制品業、通用設備制造業、造紙及紙制品業、農副食品加工業、塑料制品業，占工業源排放總量的比例分別為25.61%、24.30%、10.31%、9.10%、7.70%，SO2排放前五位的行業分別為非金屬礦物制品業、通用設備制造業、造紙及紙制品業、塑料制品業、農副食品加工業，占工業源排放總量的比例分別為29.71%、18.57%、13.55%、10.51%、8.57%，NOx排放前五位的行業分別為非金屬礦物制品業、造紙及紙制品業、通用設備制造業、交通運輸設備制造業、農副食品加工業，占工業源排放總量的比例分別為46.16%、12.43%、10.62%、7.51%、6.97%，工業粉塵排放前五位的行業分別為交通運輸設備制造業、有色金屬冶煉及壓延加工業、通用設備制造業、非金屬礦物制品業、化學原料及化學制品制造業，占工業源排放總量的比例分別為49.04%、19.39%、17.46%、6.02%、3.57%，煙塵與工業粉塵排放量的比例約為2.46：1。我市醫化、涂裝、合成革、橡膠塑料制品、印刷包裝、制鞋、化纖等行業均有VOCs排放，但有關排放量的資料至今仍是空白。生活源主要有施工揚塵、道路揚塵、餐飲油煙、露天焚燒、裝修和干洗廢氣等，調查發現生活源煙塵、SO2、NOx排放量分別僅占生活源和工業源污染物排放總量的10.2%、7.5%和10.7%；交通源主要是機動車的尾氣排放，包括：黃標車、公交車、出租車等營運車輛；農業源主要有秸稈焚燒、農業氨污染、采礦粉塵。從我國沿海城市PM2.5化學組成與來源研究結果看［9］，機動車尾氣排放和煤燃燒對大氣PM2.5影響最大，貢獻率分別為54%～75%和32%～52%，地面揚塵和二次顆粒物的貢獻率次之，分別為15%～24%和15%～58%，海鹽對PM2.5的影響較小，貢獻率僅占5%～8%。目前我市尚未開展PM2.5的源解析工作。

4討論

在原來單因子的評價方法下若某一因子超出3類標準值即為3類天氣，在本市目前空氣污染的狀況相對而言可能不是很重，因而在這樣的評價方法下，絕多數的天數都被判為2類，這樣就難以看出空氣質量的變化情況，而灰色聚類能更好的分離出3類的天數，這對于研判一個月里的空氣污染變化情況尤其有意義。分析主要二次顆粒物變化趨勢尤其是PM2.5的變化趨勢具有很大的意義，以PM2.5峰值的分析為例，我們看到2013年10月第2天、2013年11月的第16天和第23天、2013年12月的第7天、2014年1月的第5天和第31天、2014年3月的第28天，當PM2.5出現峰值時侯，灰色聚類結果顯示這些天都是4類的天氣，這提示PM2.5濃度可能會在一定程度上決定空氣污染的狀況，而用灰色聚類來分析研判空氣污染狀況的結果是比較準確的。

5結論和建議

本文采用灰色聚類法評價本市空氣質量，可以比較準確的研判空氣污染趨勢。通過觀察發現本市空氣污染較重的時段出現在2013年10月20日–27日、2013年11月15日–24日、2014年1月18日–21日、2014年3月13日–20日。建議對上述空氣污染較重的時段進行調查，以發現哪些人類活動較為頻繁，或者推進PM2.5的源解析工作以實時掌握氣污染源變化情況。從我市污染源普查結果看，氣污染物排放居前的行業也是煤炭消耗量較大的行業，因而推斷應把污染控制的重點放在工業企業煤炭消費總量等方面，宜采取以燃氣鍋爐代替燃煤鍋爐、以中頻爐代替燃煤沖天爐等舉措削減工業煤炭消費。在空氣重污染時段，應加大對涉及混凝土攪拌的建材企業的無組織粉塵排放的監管力度，加大對有機廢氣排放較大的企業的監管力度，整治大街露天燒烤等餐飲油煙廢氣，加強對露天焚燒、非法燃燒煙花爆竹、秸稈焚燒等污染活動的執法監管。必要的時候實施車輛道路限行。

作者：汪浩；蔡宇峰；李萍 單位：溫嶺市環境保護局