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大气污染的特征合集13篇

时间:2023-09-21 10:01:18

大气污染的特征

大气污染的特征篇1

1.1采样点大气汞样品采样点设在中国海洋大学崂山校区环境科学与工程学院四楼(36.16°N,120.5°E,距地面高度9m).于2013年1月14~17日每日09:00~21:00(其中17日09:00~16:00)采集大气中总气态汞(TGM)和颗粒态汞(PHg),每小时采集一次样品.二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、臭氧、一氧化碳等6项指标的实时小时浓度值和环境空气质量指数(AQI)为青岛市李沧区环境监测站实时监测数据.

1.2样品采集与分析

空气中TGM和PHg样品采集和分析均按照美国EPAMethodIO-5方法[14]进行.

1.2.1TGM采样及分析空气TGM用金砂管采集,吸附管前装置聚四氟乙烯滤器,内装玻璃纤维滤膜(使用前在马弗炉500℃加热2h),滤除空气中的颗粒物,使用真空泵以0.3L/min的流速采样(连接管路均为酸浸泡、清洁处理的聚四氟乙烯管).解析金砂管冷原子荧光光谱仪测定(BrooksRand,ModelIII).测定结果为气态元素汞(GEM).由于活性气态汞(RGM)在气态总汞(TGM)中的比例小于5%,本文中将GEM近似为TGM,以便于与其他地区比较.吸取饱和汞蒸气制作实验标准工作曲线,分析期间每隔12h用标准汞蒸汽进行校正.

1.2.2PHg采样及分析颗粒汞使用开放式聚四氟乙烯滤器采集,用真空泵以28.3L/min的流量把颗粒物收集到玻璃纤维滤膜(WhatmanGF/F1825-047)上,采集的颗粒物为空气中总颗粒物质接近于大气总悬浮颗粒物(TSP).为防止污染,聚四氟乙烯滤器及镊子等实验用具均要经过酸清洁,玻璃纤维滤膜在马弗炉中500℃加热2h,除去其中的汞.分析时,将滤膜置于聚四氟乙烯消解罐中,加入20mL硝酸溶液(10%HNO3,1.6mol/L)进行微波消解.根据EPAmethod1631E[15]测定消解液中汞的含量.待消解液在室温下冷却1h后,取5mL消解液定容至50mL.以5mL/L的量加入BrCl,将其他形态的汞氧化为二价汞;加入0.5mL的NH2OH•HCl,让其反应5min;将样品转到干净的气泡瓶,加入0.25mLSnCl2溶液用300~400mL/min的流量氩气吹20min,富集在金砂管上,解吸金砂管原子荧光光谱仪(BrooksRand,ModelIII)测定.测得的汞回收率为102.1%.

1.3轨迹分析

采用美国国家海洋和大气局(NOAA)的后向轨迹模式(HYSPLIT4)[18],分析采样期间气团移动路径,对抵达青岛的大气气团模拟了跨时3d的后向运动轨迹.考虑到霾日大气污染物主要集中在低空,轨迹计算的起始点高度为100m.轨迹模式所用的气象数据来源于NCEP/NCAR(NationalCentersforEnvironmentalPrediction/NationalCenter)的大气研究.用聚类分析对后向轨迹分组,分组的原则是达到组间差异极大,组内差异极小.

2结果与讨论

2.1大气汞的含量和变化特征2013年1月14~17日,青岛市经历了一次大范围的霾污染过程,14日为重度霾日,15、17日为轻度霾日,16日为非霾日.14~17日PM2.5的质量浓度均值分别为226、163、99、174µg/m3,远超过环境空气质量二级标准(GB3095-2012)(75mg/m3)[19].大气中气态汞(TGM)的平均浓度为(2.8±0.9)ng/m3,颗粒汞(PHg)的平均浓度为(245±174)pg/m3.由表1可以看出,本研究中的TGM浓度远低于贵阳、长春、重庆、兰州、北京等内陆城市,与上海、宁波等沿海城市以及长白山、贡嘎山等偏远山区接近,略高于黄海和成山头等近海海域测定的TGM分别为(2.61±0.50)ng/m3和(2.31±0.74)ng/m3,表明青岛、上海、宁波等沿海地区都受相对清洁的海洋空气影响,TGM含量高于黄海,低于内陆城市.本研究的PHg浓度与上海、长春接近,低于北京、贵阳等地但远高于偏远山区,由于采样期间正处于青岛采暖期,燃煤释放大量颗粒汞,且受霾影响,颗粒物在大气中积累不易扩散,从而导致较高的PHg浓度.尽管采样期间发生严重的霾天气,颗粒态汞偏高,仍低于国内部分内陆城市.1月14~17日,TGM的平均浓度分别为3.16,2.95,1.86,3.40ng/m3,PHg的平均浓度分别为393,329,170,39pg/m3.如图1所示,受气象条件(如温度、风速、风向、湿度等)和人为源、自然源排放等的影响,气态汞(TGM)和颗粒态汞(PHg)浓度呈波动变化.TGM变化趋势与PM2.5一致,14~16日呈下降趋势,17日TGM浓度又开始回升,降温使供热增加导致污染物排放增加.而PHg整体呈下降趋势,14、15日受霾天气的影响,颗粒汞在大气中积累,浓度较高.16日冷空气到来,积累在大气中的PHg也随之被输运到其他地区,颗粒汞浓度降低.17日霾又开始出现,PHg浓度明显低于其他3日,颗粒汞的波动小,含量较为稳定,表明颗粒物的来源、组成或汞含量与14、15日有一定差异.14日和15日,TGM与PHg浓度呈负相关关系(相关系数r分别为-0.327、-0.385;P分别为0.326、0.217).14~17日颗粒汞的质量浓度(PHg/TSP)分别为0.71,0.87,0.63,0.62mg/kg,14、15日PHg的质量浓度明显高于16、17日,表明在重度霾天气下,颗粒物中汞的含量升高,这表明汞在颗粒物中的积累,可能存在TGM向颗粒态汞的转化.空气中TGM是汞的主要存在形态(本研究中占92%),霾日大气中细颗粒物以及其他的大气污染物在低空积聚,容易发生光化学反应产生自由基及臭氧等,都能把元素态汞氧化成二价汞[32],近些年研究认为OH⋅可以直接把Hg0(g)颗粒物氧化成HgO(s)气溶胶颗粒[33],模拟实验表明O3在城市环境中与Hg0反应会生产HgO的气溶胶[34],颗粒物在大气化学中也会起到催化剂的作用[35].反应生成的二价汞及HgO气溶胶结合在颗粒物表面,从而导致气态汞向颗粒汞的转化,使颗粒物中的汞不断积累.16日,随着冷空气的到来,积累在大气中的污染物扩散,污染物含量降低,TGM和PHg变化主要反映了污染源排放的变化,二者呈正相关关系(r=0.429,P=0.148).17日霾重新出现,TGM和PHg浓度又表现为负相关关系(r=-0.607,P=0.144).

2.2环境因子与大气汞浓度的相关性对大气中TGM和PHg与气象要素和其他大气污染物质进行相关分析,结果见表2.TGM、PHg与风速均呈负相关关系,风速的增加有利于大气汞的稀释扩散.二者与相对湿度呈正相关关系,主要是由于雾霾天气高相对湿度是受静稳天气系统的影响而出现的,易造成大气污染物的积累.温度升高,有利于环境中气态汞的再释放.ROSA等[36]对墨西哥受人为影响较少的地区研究得到TGM与温度正相关的结论.本研究中TGM与温度正相关,但相关性不显著,与张艳艳等[37]在上海市的研究结果类似,表明霾日温度不是影响本地TGM变化的主要因素.PHg与温度显著正相关,气温较高的白天也常常是人类活动较多的时候,将向环境中释放各种颗粒物质,如汽车行驶、施工等.另外,在霾日大气中较多的颗粒物和污染物聚集也容易发生光化学反应,发生元素汞的氧化,并与颗粒物结合.Xiu等[21]的研究认为,不同地点PHg与温度的相关关系较为复杂.若二者具有正相关关系,则表明光化学转化是颗粒汞形成的主要途径;反之,若二者负相关,则表明在颗粒物表面的汞沉降作用更为重要.TGM与SO2、NO2呈显著正相关,大气中的SO2和NO2主要来源于化石燃料的燃烧,与Kim等[38]对韩国地区的研究结果一致.化石燃料的燃烧是重要的人为汞源,根据Wu等[39]和Pirrone等[40]的研究,2003年中国的燃煤释放了256~268t汞到大气中,占总的人为汞源的40%左右.研究认为TGM与CO具有相似的来源,且二者的大气停留时间相差不大[41].本研究中也发现TGM与CO显著正相关,这都表明本地TGM变化主要受化石燃料燃烧的影响。比较PHg、TGM与环境因子的相关性可以看出,PHg与各气象因子均存在显著相关性,与其他的大气污染物相关性很弱;TGM与之相反,与各气象因子相关性弱,而与大气污染物显著正相关.可见,在霾日TGM和其他气态污染源的同源性,而PHg浓度主要由大气中颗粒物的组成和含量所控制.气象因素常常影响到大气中颗粒物粗细颗粒的组成、含量、存在时间等.

2.3霾日大气汞的外来源分析大气中的污染物除了来自本地源的影响,还受到外来源输入的影响.来自不同方向的气团经过区域不同,携带的污染物质也会有所差异.因此,对不同路径来源化学物质的分析有助于揭示其可能的来源[4243].对所采集的46个样品用HYSPLIT模型进行了72h的气团后向轨迹聚类分析,分为5类:聚类1,气团来自山东省内,占30%;聚类2,气团来自蒙古中部,占24%;聚类3,气团来自俄罗斯,占3%;聚类4,气团来自俄罗斯与蒙古东部交界附近,占9%;聚类5,气团来自蒙古东部,占30%(图2).由表3可以看出,TGM浓度为聚类1>聚类5>聚类3>聚类4>聚类2,而PHg浓度为聚类3>聚类4>聚类1>聚类2>聚类5.不同的气团来源对TGM和PHg的浓度变化产生不同影响.聚类1所对应的14个样品主要是霾严重的14、15日,传输距离短(72h传输距离约500km),移动速度慢,气团起始高度低(约500m).霾日低空的污染物质不易扩散,而较慢的传输速度有利于气团中污染物质的积累,从而导致聚类1中较高的TGM和PHg浓度.第3类和第4类所占的比例小,均为长距离传输,样品也来自14、15日,但与聚类1的气团来源差异较大,聚类3和4样品分别来自14日傍晚和15日早晨,而聚类1样品来自14、15日的上午和午后.聚类3和聚类4的PHg浓度接近,明显高于其他3类.聚类3的气团在传输60h后高度仍大于500m,而聚类4的气团传输48h后接近地面传输.聚类4的PM10和PM2.5浓度约为聚类3的一半,但由于近地面污染严重,PHg在颗粒物中所占的比例要高于聚类3.因此,霾日大气中的汞主要来自近距离传输,长距离传输气团也带来污染区域的颗粒物,PHg含量升高.聚类5与聚类1所占比例相同,但聚类5的72h传输距离约1500m,气团起始高度(约1000m)也要高于聚类1.聚类5的PHg浓度最低,TGM浓度仅次于聚类1,原因是聚类5的14个样品中有8个来自17日,5个来自16日.16日的冷空气导致大气中积累的颗粒态汞被带到其它区域,17日霾日PHg在颗粒物中积累较少,颗粒物浓度也较低.而TGM由于在大气中的停留时间长,受外来源的影响较大,气团的传输过程中携带了大量途径区域的TGM进入青岛地区,冷空气过后夜晚供暖增强也会向空气中排放较多的气态元素汞.聚类2气团经24h的传输后,气团的途径区域与聚类5基本一致,然而其TGM和PHg浓度均较低.原因是聚类2所对应的11个样品中有8个来自于16日,受冷空气影响,带来相对清洁的空气.

3结论

3.12013年1月14~17日,青岛霾天气下,大气中气态汞(TGM)的平均浓度为(2.8±0.9)ng/m3,颗粒汞(PHg)的平均浓度为(245±174)pg/m3.TGM浓度与其他沿海城市及偏远山区相当.采暖期燃煤释放以及霾天气下颗粒污染物的积累,导致较高的PHg浓度.

3.2重度霾日PHg/TSP值显著高于非霾日,且在霾日TGM和PHg含量呈负相关.霾日大气中细颗粒物含量高,可能存在TGM向PHg的转化,使颗粒物中汞的含量增加,对健康影响不利.

大气污染的特征篇2

中图分类号 X22 文献标识码 A 文章编号1002-2104(2009)112-0073-05

近年来,在广东经济快速发展的同时,全省污染排放总量也呈上升趋势。2007年广东国内生产总值比上年增长13.6%,工业增加值增长19.8%,增速创近八年新高。但2000―2006年《广东省环境状况公报》的数据显示,2006年广东工业废气排放总量为13584亿m3,年均增长10.2%。广东省空气中的二氧化硫、烟尘和粉尘等主要污染物浓度有所下降,但由于燃烧废气的排放上升,导致空气质量略有下降。2006年全省二氧化硫排放126.7万t,比1990年增长3倍。烟尘、粉尘排放在样本期的后半段呈下降态势,这说明广东的环境规制是有一定成效的。

由于总体污染排放尤其是sch排污量居高不下,广东部分城市空气污染不断加重,全省多数地区酸雨污染仍然严重,其中酸雨酸度最强的是佛山市,酸雨量占总降水量的43.6%。广东省气象局公布的《2007年广东省大气成分公报》显示,2007年广东全省灰霾日数达75.7天,比常年显著偏多,这表明广东省各大城市尤其是珠三角地区大气污染日趋严重。2007年是近50多年来广东灰霾日最多的年份,全省有27个市、县的年灰霾日数破历史最高记录。其中尤以珠三角灰霾较重,年灰霾日普遍在100天以上,其中东莞、新会分别达到213天和238天。灰霾严重表明广东大气尤其是城市大气污染加剧。研究显示,珠三角地区大气中的光化学污染严重,尤其是大气中的细粒子颗粒物比重在增加,造成灰霾天气时能见度明显下降,同时对人体危害更大,造成人体呼吸道、心脑血管、肝、肺等内脏受损。因此,要实现经济发展与环境保护的协调发展,需要理解产业特征、环境规制与污染排放之间相互作用的复杂机理。

以往有关环境规制的研究往往集中于产业区位布局、生产率减污支出的效应,而几乎没有关注产业特征,如产业的资本密度、产业规模、产业能源消耗和R&D支出与污染排放的关系。例如,Gary和Shadbegian(2003)检验了造纸行业环境规制活动与空气和水污染的排放关系,发现减污支出和受污染影响居民的特征会减少污染排放。本文以广东省制造业为例,集中研究产业特征、环境规制和污染排放强度的相互关系,从而有助于评价污染排放的各个决定因素的相对重要性,并为政府制定有效的节能减排政策提供理论与经验依据。

1 基于产业特征的污染排放机制模型分析

本文采用世界银行Pargal和Wheeler(1996)的研究模型,考察产业的污染排放机制。该模型认为,污染排放相当于一种商品,其均衡水映了各产业对环境服务的需求及社会对环境服务的供给的相互作用关系。

1.1污染需求

决定产业环境需求的因素包括能源、要素密度、产业规模、生产效率、现代生产工艺的采用以及技术创新。

(1)能源投入。大多数空气污染物来自矿物燃料的燃烧。我国产业结构重型化趋势明显,对原材料和能源的需要也增多。而产业生产过程中使用的矿物燃料越多,对污染的需求也越多。因此,高能耗的产业往往是污染产业。

(2)要素密度。①物质资本密度与污染。最近的一些研究显示,美国和英国单位产值减污成本最高的产业同时也是物质资本密集型产业(Antweiler等,2001)。因此,依赖机械设备的产业比依赖劳动投入的产业产生的污染较多,部分原因是产业的物质资本密度与能源密度之间具有一定的相关性。②人力资本密度与污染。人力资本密度与污染的关系较为复杂。一方面,与低技术产业相比,高技术的人力资本密集型产业往往是效率较高、污染较少的清洁产业。另一方面,低技术的劳动密集型产业也可能较为清洁,因为污染产业通常需要较高的人力资本(熟练劳动)来维持。因此,人力资本密度与污染排放强度之间的关系是不确定的。

(3)企业规模。企业规模是指产业中单个企业的附加值。一方面,产业的总产出与污染排放之间存在负相关关系,即产出的增加使单位产出的污染排放下降,这说明资本使用以及污染控制可能存在规模经济。另一方面,规模大的企业更容易成为政府环境管理机构监控的目标,这在一定程度上抵消规模收益。因此,企业规模与污染排放强度之间的关系是不确定的。

(4)效率。污染排放与效率呈负相关关系。具有效率的产业往往是单位产出污染排放较少的产业。

(5)现代生产工艺的采用。新建企业或采用现代生产工艺的企业更为清洁。由于环境规制不断提高,现代的生产工艺往往更加节约资源,因此,单位产出的污染排放也较少。

(6)技术创新。产业的技术创新会减少污染需求。企业进行技术创新的目标就是实现工艺创新。而工艺创新可以提高效率,增加废物循环利用,减少原材料投入,从而减少单位产出的污染排放。

1.2污染供给

环境规制包括正式规制和非正式规制。正式规制是指政府代表公众利益对污染实施控制,包括传统的命令和控制方法以及经济手段,如污染税和排污权交易。发展中国家由于正式规制较弱甚至缺失,因此,公众通过谈判或游说的非正式规制更为明显(Pargal and Wheeler,1996)。

2 计量模型与数据说明

被解释变量E表示单位产值的污染排放,本文使用空气污染物中三种不同污染物的排放强度(s02、烟尘和粉尘)对方程进行估计。变量ai和di分别表示产业和年份的特定效应。本文使用19个制造业和7年(1999―2005)的面板数据进行估计。所有的货币单位都以1990年为基期进行折算以剔除通货膨胀的影响。这19个制造业分别是:非金属矿物制品业、水泥制造业、造纸及纸制品业、农副食品加工业与食品加工制造业、通信设备、计算机及其他电子设备制造业、化学原料及化学制品制造业、仪器仪表及文化、办公用机械制造业、塑料制品业、皮革、毛皮、羽(毛)绒及制品业、纺织服装、鞋和帽制造业、医药制造业、有色金属冶炼及压延加工业、交通运输设备制造业、通用设备制造业和电器机械及器材制造业、印刷业、记录媒介

的复制、石油加工及炼焦业、化学纤维制造业、橡胶制品业、黑色金属冶炼及压延加工业。

本文的污染排放数据来源于相关年份的《广东省统计年鉴》和广东省环保局提供的环境统计数据。其他变量的数据均来自相关年份的《广东省工业统计年鉴》和《广东省统计年鉴》。

从表1中我们可以看出,根据污染物的不同,工业内部的不同产业污染排放强度的差别很大,最大值与最小值之比的变动幅度分别为7861.67:1(烟尘排放强度)一60 921.00:1(粉尘排放强度)。这就意味着,即使是产业结构发生的变动很小,产业平均污染密度也可能发生较大的变动。因此,本文以广东省制造业为例,集中研究产业特征、环境规制和污染排放强度的相互关系。

2.1对需求变量的说明

如上所述,广东的大气污染严重,因此本文侧重于对大气污染产业特征的研究。Nit表示单位产值的能源消耗,包括煤、焦炭、原油、柴油、煤油、汽油、天然气和电力的消耗。物质资本密度PCI以单个工人创造的附加值的非工资部分衡量,即,(产业附加值一工资)/就业人数。人力资本密度HCI以单个工人创造的附加值中支付给熟练工人工资的比重衡量,即工资/产业附加值一非熟练工人工资×就业人数。规模变量SIZEit以单个企业的附加值衡量,即某一产业的附加值/该产业的企业数目。现代生产工艺CAPit是产业的资本支出占附加值的比重,本文以《广东省统计年鉴》中“按行业分城镇固定资产建设和投资总规模”衡量资本支出。产业的资本建设投资越大,产业的机械设备就会越新,因此该数据是衡量产业采用新工艺的较好指标。RDit以《广东省统计年鉴》的新增固定资产衡量。

2.2对供给变量的说明

方程中的REG是一组反映正式和非正式规制的向量。我国《大气污染防治法》第三条规定,国家采取措施,有计划地控制或者逐步削减各地方主要大气污染物的排放总量。地方各级人民政府对本辖区的大气环境质量负责,制定规划,采取措施,使本辖区的大气环境质量达到规定的标准。这意味着,地方政府对国家没有制定标准的项目有权限自行设定地方标准。因此,当地方政府实施这些环境标准时就会考虑本地区的经济和社会条件。

由于环境规制具有地方性特征,因此需要分析正式规制和非正式规制的地方层面的影响因素。衡量正式规制的指标如下:第一,地区的污染投诉率。其含义是地区的污染投诉数量/该地区的产值。第二,地区的失业率。由于地方政府实施正式规制取决于当地的社会问题,因此使用失业率衡量地区的社会状况。失业率影响地方环境规制的原因有两个:第一,一个地区的失业率越高,投入污染治理的资源就越少;第二,如果污染企业能提供就业机会,地区的公众会容忍这些企业的存在,这种效应在高失业率地区尤其明显。因此,高失业率会导致宽松的环境标准和吸引更多的污染企业。

衡量非正式规制的指标如下:第一,收入。相关研究表明,收入与规制之间存在一定的联系(Daspupta等,2001),收入越高的地区,对清洁环境的需求越强。富裕地区对污染影响的关注程度高于贫困地区。同时,一个地区的就业机会越多,向政府进行游说以反对污染企业的集体行动的力量越大。本文使用失业率衡量地区收入。

第二,人口密度。一方面,地区的人口密度越高,意味着受污染影响的人口越多,因此反对这些污染企业的公众也越多。另一方面,高人口密度地区的排污效应与人口密度低的地区相比,不易引起公众的注意。因此,人口密度对污染排放的影响并不确定。

第三,人口因素。人口因素包括年龄结构和受教育程度。年轻人口比重高的地区更为关注污染问题,对污染企业进行游说的可能性也越大。本文以15岁以下人口衡量年龄结构这一变量。另外,如果一个地区的人口受教育程度低,对环境污染的后果意识就不强。而且,这些地区可能对现有的正式规制渠道的使用也非常有限。因此,污染企业倾向于布局在教育程度较低的地区。本文以地区获得高等教育人口的比重衡量受教育程度。

由于本文的污染数据和产业特征数据要求产业层面而非地区层面的数据,而上述衡量规制指标的变量都是地区层面的数据,因此,需要把地区层面的规制数据相对应转化为产业层面的数据。下面以污染投诉这一变量为例说明如何进行转换。

其中,下标i、r和t分别表示产业、地区和年份,s表示地区r的产业i的产出占全国该产业的比重,PROSit表示地区r的污染投诉占该地区总产出的比重。因此,某一产业占该地区的产出比重越高、污染投诉率越大,PECoprns的值越大。其它变量如地区失业率(REG)、人口密度(REGm)、人口年龄结构(REGagepop)和教育水平(REC-edu)的计算方法相同。这些变量用广东省21个地级市的数据计算而得。

3 计量结果

表1是使用固定效应和随机效应方程的估计结果。通过对固定效应模型和随机效应模型的豪斯曼检验(HausmanTest),结果显示,对SO2而言,Hausman检验的概率值为0,000,因此可以拒绝原假设,即解释变量与误差项存在一定的关系,使用固定效应模型更优。对于烟尘和粉尘而言,Hausman检验的概率值分别为0.754和1.000,因此无法拒绝原假设,使用随机效应模型更优。所以,对于SO2本文侧重于讨论固定效应模型,对于烟尘和粉尘侧重于讨论随机效应模型。

3.1污染需求变量的估计结果

表2显示,三种污染物的排放强度作为被解释变量的估计结果表明,能源密度与污染排放强度呈正相关且统计上显著。另外,烟尘和粉尘的排放强度作为被解释变量的估计结果中,物质资本密度、人力资本密度与烟尘和粉尘的污染排放强度呈正相关,这说明物质资本和人力资本密度高的产业同时也是高污染密度产业。人力资本密度的符号在理论预期上是不确定的,但估计结果表明,高人力资本产业往往污染密度更大。这一结果与美国和英国的产业特征一致,这一观点在国内首次提出。

表2还显示,烟尘和粉尘作为被解释变量的估计结果中,企业平均规模与烟尘和粉尘的排放强度呈负相关。但是,资本支出作为现代生产工艺替代变量在统计上并不显著。SO2和粉尘估计方程的结果中,R&D与SO2和粉尘的污染排放强度呈显著的负相关。

3.2污染供给变量的估计结果

表2显示,SO2作为被解释变量的估计结果中,人口密度与SO2的排放强度呈正相关,这说明人口密度越高的地区,产业的污染排放量越大。这是由于人口密度高的地

区,污染企业不易发现,因此规制压力小,产业的污染密度高。另外,教育程度与SO2、烟尘和粉尘的排放强度呈显著的正相关,这说明地区人口的受教育程度越高,环境规制越严格,污染排放越小。人口密度与各污染排放物的关系不显著。

4 结论和政策建议

4.1结论

由于产业特征与污染排放之间的联系紧密,因此对于政府部门和企业而言,理解影响产业污染排放强度的产业特征至关重要。本文使用广东省19个制造业2000―2006年的数据对产业污染排放强度的影响因素进行研究。结果表明,污染排放强度与能源使用、物质资本密度和人力资本密度存在正相关关系。另一方面,污染排放强度与企业规模和R&D支出呈正相关关系。污染排放强度与资本支出呈负相关,但统计上并不显著。

就环境规制变量而言,本文使用污染投诉率衡量正式规制,估计结果显示,该变量对污染排放强度的影响为负且统计上显著。地区人口密度、失业率、年龄结构和受教育程度对污染排放强度有影响但不显著,这说明非正式规制的作用还不是很明显。

4.2政策建议

(1)根据能源使用密度与污染排放的关系,提出区别污染产品与清洁产品的污染税。本文的结果表明,如果规制指向能源使用,成效将会较为显著。尽管能源使用的下降将会减少污染密度,但根据能源的污染含量而征收不同的能源使用税对一些污染物(例如SO2)将起到明显的作用。因为产业不但具有减少能源使用的动机,而且还具有转向使用清洁能源的动机。例如,转向低硫排放的煤炭或者从煤炭转向天然气。

大气污染的特征篇3

1仪器及分析方法

分析仪器分别为:PE-AAnalyst原子吸收分光光度计,砷化氢发生装置。砷采用二乙氨基二硫代甲酸银光度法,镍、铜、铅、镉采用原子吸收分光光度法。

2数据处理与质量控制

数据统计分析采用均值型污染指数法,评价标准采用清洁对照点监测值进行评价。质量控制是保证监测结果准确可靠的必要措施。在监测过程中,根据质控程序对所用仪器参数进行校准。对实验室分析采用带国家标准样品和加标回收措施进行准确度控制。结果表明,曲线斜率b、截距a和相关系数r均在规定的范围内,标准样品和加标回收率实验均符合要求。

结果与分析

1蔬菜基地环境空气中重金属污染特征

按照环境空气综合污染指数法,对环境空气中重金属污染分级(分级依据为国家环境监测总站环境质量报告书编写技术规定)。即:P<4轻污染;4<P<6中污染;6<P<8重污染;P>8严重污染。环境空气质量分级见表1。环境空气中重金属污染区域特征为:西湾、东湾、下四分、中盘一带远郊区(蔬菜种植区)为轻污染区;白家嘴一带近郊区为中污染区;高崖子近城区为重污染区。环境空气中重金属监测指标污染特征主要以Ni、Cu污染为主,Cd、Pb污染为辅,并且Ni、Cu污染为重污染,Cd为中污染,Pb为轻度污染,As无污染。

2蔬菜基地土壤中重金属污染特征

依据中国文化书院《环境影响评价》中关于土壤环境质量评价方法中的土壤分级方法,由于土壤本身尚无分级标准,所以土壤的分级一般都按综合污染指数而定。P<1定为未受污染,P>1为已污染,P值越大,污染越严重。根据这一分级规则,由表2可见,新华、东湾、西湾一带的土壤未受重金属污染,土壤环境质量较好;其余测点均为轻度污染。土壤重金属污染特征表现为以Cd污染为主,其次为Ni,两项指标均为轻度污染,其它三项指标无污染,但Cu却处于将要污染的临界值。由此可见,金昌市土壤中重金属污染表现出很强的地域特征,即以冶炼厂为座标,沿东南方向,从高崖子至西湾、东湾,污染程度依次减轻。

3蔬菜中重金属污染特征

由于蔬菜中无重金属评价标准和分级标准,故本次评价是参照土壤的分级方法,采用对照点新华测点监测值作为评价标准的,其污染特征具有一定的区域性。根据土壤的分级规则,城郊蔬菜种植区西湾与东湾所采集的四种最常见蔬菜中,重金属含量相对新华而言均属轻度污染,且污染水平基本相当,其中西红柿相对而言污染偏高,辣椒与豆角偏低。蔬菜的区域污染特征为:离市区较近的西湾蔬菜中重金属污染重于离市区较远的东湾,即离市区越近,重金属污染越重。蔬菜中各项重金属指标的污染特征为:各项指标中重金属污染特征不十分显著,表现为As污染略高于其它指标,Cd污染略低于其它指标,其余指标污染水平相当。

污染原因分析

1环境空气

从环境空气中重金属污染特征分析,可清楚地看到,环境空气中重金属污染地域特征很明显是以冶炼厂为中心,向东南、西北两个方向展开,并且呈逐渐减弱之势,由此也说明造成环境空气中重金属污染的原因,主要是冶炼烟气中排放的大量金属粉尘。其次气象因素也是很重要的原因之一,这两个方向区域的环境空气中重金属污染严重,是因为金昌市夏季的主导风向为西北风与东南风,因此,导致这部分区域环境空气中重金属污染加重。

2土壤

根据土壤中重金属污染特征,再加上这一带灌溉用水为金川峡水库地表水,而金昌市地表水中重金属指标均达到《地表水环境质量标准》GB3838-2002中二级标准,不会对土壤造成污染,由此可以得出造成高崖子一带土壤中重金属污染的主要原因是金川公司冶炼烟气所致。

3蔬菜

根据蔬菜中重金属污染特征,各区域蔬菜中重金属监测结果同清洁对照点相比,相差不是很大,但还是表现出了地域特点,即离冶炼厂越近,蔬菜中重金属污染越重,可以说造成蔬菜中重金属污染的原因是由冶炼烟气造成的。

结语

通过对金昌市蔬菜基地环境空气、土壤、蔬菜中重金属污染特征研究,得出蔬菜基地环境空气已不同程度受到重金属的污染,且表现为离城区越近重金属污染程度越重;而土壤、蔬菜未受重金属污染,但仍表现出很明显的污染地域特征,即离市区较近区域土壤及蔬菜中重金属含量高于离市区较远的区域。表明金川公司冶炼烟气对金昌市蔬菜基地环境质量造成了不同程度的影响,应引起各方面的关注。

防治措施

1制定污染防治规划

金昌市有关部门应结合市区环境空气中重金属污染现状,划定重金属污染规划区,制定规划区重金属污染防治规划,确定目标,逐年实施,控制污染。

2形成各部门齐抓共管机制

污染防治工作涉及部门广泛,如环保、城建、林业、水利等部门,应建立起由政府对规划区环境空气质量负责,环保部门统一组织协调、监督管理,各部门通力合作,齐抓共管的管理运行机制。

3建立制度,规范管理

环境空气中重金属污染防治工作,技术难度大,没有成熟的管理经验可以借鉴。因此,要建立切实可行的管理制度,使污染防治工作有章可循,有法可依,逐步走上法制化轨道。

4强化源头管理,推行清洁生产

金昌市的环境污染与生产工艺技术落后、管理不善密切相关。冶炼过程的采掘率和金属回收率较低,这样,既浪费了资源,又污染了环境。因此,要依靠科技进步,积极探索研究冶炼烟气中重金属回收利用的新途径,推行清洁生产工艺,以减少污染物排放。

5加强“菜篮子”产品产地环境管理

在所划定的“菜篮子”产地设置必要的防治污染的隔离带或缓冲区,在其周边要严格控制工业污染源的排放,对已经投产的有污染且不达标的建设项目,必须严格监管,依法停产治理,对逾期不能达标的企业,建议政府对其关闭。加强对“菜篮子”产品产地的环境监督管理力度,及时调查处理“菜篮子”产地环境污染事故与纠纷,并对“菜篮子”产品产地环境质量实施动态监测与评价,为政府选择划定“菜篮子”产品产地提供依据。

6充分发挥环境监测的技术监督作用

大气污染的特征篇4

1.城市空气污染状况与特征

城市环境空气污染同企事业单位从事经济活动紧密相连,从我国实施工业化发展以来,城市空气污染便一直长期存在。七十年代,兰州石化基地的淡蓝色烟雾现象、八十年代二氧化硫总体排放量的迅猛增长、酸雨现象的形成、九十年代氮氧化物污染现象以及当前我国多地持续的雾霾天气,无不说明,城市空气污染现象已越发严峻,并呈现出一种逐步上升的趋势。

2010年我国颁布的机动车污染预防治理年报,公布了机动车形成污染、排放毒害气体的状况。目前该类污染现象越发严重,机动车尾气逐步变成我国较多城市空气污染的主体来源。同时呈现出较多区域高浓度颗粒物污染以及臭氧污染的双高污染特征,还显现为污染的区域性以及复杂性特点。

2.城市空气污染治理包含的问题

城市空气污染治理过程中首先在质量标准层面存在一定的问题。标准对于治理污染发挥了基础作用。该过程中需要明确大气出现的污染物种类,具体浓度,对大众生活形成的影响等,方能制定有效的治理措施。环境质量标准为在一定时期阶段中,对空气污染物质最大准许的质量浓度限定。

对人类健康形成影响作用的空气污染物质均应囊括到该标准范畴之中。而当前城市空气污染治理过程中,该标准却没能全面显现出确保大众健康的工作原则,同时无法及时全面的映射大气环境的具体状态以及发展变化。尤其是PM2.5变成污染物区域能见度降低的显著空气污染特征,却没能在我国全部各城市囊括到评价因子之中,同时还存在监测技术应用的困难问题。

另外,城市空气污染治理工作中,还存在区域治理方式较为单一的问题。例如就烟尘污染明确相应控制区域,并配置消烟除尘系统装置。对于二氧化硫污染,制定控制区域预防规划,限定高硫煤应用开采,注重管控火电厂生产污染、化工、冶金行业发展,并降低排放总量。而当氮氧化物变成主要污染物质之时,则进行机动车污染治理,并分阶段履行管理标准。该类单一模式下虽然在治理专项污染物层面呈现出一定效果,然而当前以臭氧以及雾霾为主体的空气污染现象,仍旧沿用单一方式则无法契合新时期复合性空气污染治理的工作需要。

另外,对于触犯大气污染预防治理法规的行为惩处的力度较为有限,无法实现威慑作用。通常处理形式为罚款,并制定上限,不会超出限定金额。对于谎报、拒绝检查、弄虚作假、不当处置、应用污染物、擅自、超标排放等行为,处罚的金额往往低于企业违规所得。进而导致企业甘愿缴纳罚款也不会遵循规定要求做好防污治理工作。同时处罚管理通常针对企业,而责任人却没能实施相应处罚。

3.城市空气污染治理有效机制

3.1实施区域联合防控机制

区域联合防控管理机制,是治理区域空气污染的良好手段。我们应总结北京奥运会、上海世博会工作的成功经验,遵循联防联控管理、优化区域空气环境质量有关指导意见的要求,进一步明确工作思想、基础原则,把握具体目标、掌握重点防控区域。应创新工作机制,基于科学研究之上进行统一规划。应将区域视为核心整体,利用科学分析明确区域空气环境污染的总体排放量以及物质分布状况,呈现出的时空变化特征、大气污染相互影响作用的强度以及传输的具体规律,而后制定有效的防范治理策略。可引入数值模拟手段技术,掌控污染特征,通过联合制定,确保空气治理合乎标准。应把握属地管理以及不同区域联动的工作原则,通过横向合作、签署协议履行预防治理工作规划。倘若区域中各个主体经济实力相当,而大气污染为急需应对处理的问题,则可进行合作治理。相反区域经济主体水平包含明显差别,治理问题等级不一致,便可履行非合作策略。

3.2多重污染物质同步治理

针对单一污染物治理实效性不强的状况,应基于当前大气污染复合性特征,采用多重污染物质同步治理的工作模式。由传统单一物质治理发展形成多污染物质全面治理的局面。应树立战略目标,开始时期可进行一类主要污染物质的管理治理,而后可基于一类物质的治理逐步发展为防控复杂性二次污染的治理。接下来通过多类主体污染物质治理防控二次污染物质。最终形成同步治理多类二次有毒污染物质的模式。

应树立协同治理的工作理念,汲取发达国家成功经验,将污染环境治理、能源管理政策以及管控温室气体总体排放的整合管理策略,通过互相关联影响,达到事半功倍的工作效果,以合理的成本投入创建合理的共同利益。该类更丰富意义的多类污染同步治理的工作模式,可使空气质量符合相应标准限值要求,同时可达到减排的工作效果。

另外,可引入低碳环保策略控制硫化物、氮氧化物以及颗粒物等污染物的总体排放量,降低额外投入成本,营造健康环保的空间环境。

3.3加大惩处力度,优化法治管理机制

纵观城市空气污染治理工作发展,不难看出,目前逐步严峻的城市空气污染形势,同惩处违规行为力度较轻有紧密联系。为此,应优化法制化管理工作机制,加大惩治力度。进一步修订相关环境空气防治污染法规。正视提升环境执法力度不仅不会对经济建设发展形成负面影响,还可良好的管控污染物总体排放。

为此,应有效的降低行政命令,杜绝责令行为导致的较多争议现象。应强化强制执行效果,通过行政处罚,达到良好效果。另外,应丰富行政处罚类别,不应对明显的盈利工作进行惩处,没收违规所得。

还应对其他类非直接性,但却包含间接盈利特征的行为进行必要的处罚。例如,违法进行排污的行为,虽然企业没有通过排污的过程取得直接的利润,却节约了用于污染物治理的经费投入,进而实现了间接获利的目标。因此针对以上情况,也应惩罚并剥夺其相应的经济利益。针对情节过于严重或屡次违规的行为应责令停产。另外应对有关负责人进行违规惩处,进行刑事指控,或者判处行政拘留。还应确保处罚金额高出违规所得,进而提升管理防控威慑力。

4.结语

综上所述,只有针对城市空气污染特点、环保治理工作特征、存在的问题等,合理制定科学有效的工作机制,有效的弥补漏洞与不足,提升工作实效性,开创洁净环保型城市,优化提升城市行驶,达到社会效益、经济效益和环境效益的统一,真正实现健康、可持续、生态化、绿色化的发展要求。 [科]

【参考文献】

[1]刘永红,余志,黄艳玲,蔡铭,徐伟嘉,李璐.城市空气污染分布不均匀特征分析[J].中国环境监测,2011(3).

大气污染的特征篇5

中图分类号:X22 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2011)005-109-03

1. 前言

随着工业化发展进程的加快和人们对于环境需求的不断提升,环境空气污染已经成为目前城市发展所面临的最为突出的难题之一,环境空气质量的好坏不仅直接影响到城市居民的健康,而且给周边动植物的生长和文物古迹的保护等都有直接或者间接的影响。为此,王宏等结合气象条件对福州市的环境空气质量情况进行了特征分析,并得出了气象与环境空气质量之间的一些相关性,而刘新玲等和杨书申等分别对比分析了山东五城市和北京、上海两城市之间的大气污染特征,均认为由于不同城市之间气象因素、企业类型、企业规模等方面的不同会有不同的环境污染特征和成因。

北仑区作为一个临港大工业基地,集中了包括北仑电厂、宁波钢铁厂、台塑化工、吉利汽车、申洲织造公司等在内的众多大型企业,这些大型企业对北仑的环境空气影响究竟如何已经成为北仑区政府和老百姓关注的焦点,也是北仑区进一步打造适合移居城市的必要参数之一。本文通过深入分析2010年度北仑区域内三套环境空气自动站的监测数据,对北仑区的环境空气质量特征和污染来源进行了系统的研究,并针对现状提出了一些相关的建议。

2. 实验方法

2.1 监测点位及监测项目

2.1.1 监测点位

北仑区域目前共设置三个大气环境空气质量自动监测点位,分别位于城中(监测站),城东(宁波钢铁厂宿舍区),城西(青峙变电所),其中城东和城西位于工业区周边。

2.1.2 监测项目

可吸入颗粒物(PM10),二氧化硫(SO2,氮氧化物(NOx)。

2.2 监测仪器和方法

采用三个固定的环境空气自动站(美国热电环境仪器有限公司)进行连续24小时自动监测,并对小时均值、日均值、月均值、年均值进行数据统计分析。其中仪器设各原理和型号为:(1)PM10的测定:β射线法。仪器为FH62C-14型可吸入颗粒物分析仪。(2)SO2的测定:紫外脉冲荧光法。仪器为43C型二氧化硫分析仪。(3)NOx的测定:化学发光法。仪器为42C型二氧化氮分析仪。

3. 结果与讨论

3.1 污染物浓度的季节变化规律

图1、图2、图3清楚的显示了城中、城东、城西点位的SO2、NO2、PM10的月均值浓度情况,显然,每个点位的SO2、NO2、PM10的浓度随着季节的变化,始终呈现出一、四季度高,二、三季度低的变化趋势,这一结果与董蕙青等对广西主要城市的研究结果基本一致,但是与刘新玲等的对于山东五城市的大气特征研究结果(主要是SO2浓度)则略有差异,这种差异主要来自于北方典型的冬季燃煤采暖因素的影响,故南方地区冬季的污染物浓度基本与春季差别不大,而且相比于北方城市总体上浓度要低的多;此外,北仑区地属亚热带季风气候区,又临东海,四季分明,受到这样季节性气候变化的影响,北仑区域气候情况总体上表现为一、四季度空气比较干燥,昼夜温差明显,大气逆温现象频率较高,不利于污染物的传输扩散,此外,较低的湿度和无植被覆盖的地面也加剧了污染,尤其是可吸入颗粒物在环境空气中的高浓度,而二、三季度太阳辐射强度强,逆温层的生成时间缩短,大气对流活动旺盛,污染物扩散较好,此外,夏季较多地降雨也使得污染物得到了溶解和冲刷作用,因此,总体上环境空气质量较好。

3.2 污染物浓度的日变化规律分析

为了考察三个污染因子在一天当中的浓度变化情况,随机抽取了2月、4月、6月、8月、10月和12月的一天对这三个因子的浓度变化情况进行分析,结果如图4、图5、图6所示,显然SO2在08:00~12:00范围内呈现出一个浓度的最高峰,凌晨和夜间浓度最低;而NO2和PM10情况则基本一致,均呈现出两个波峰和一个波谷的情况,具体的来看,NO2的两个波峰分别出现在09:00和17:00左右,波谷则出现在13:00左右,而PM10的波峰和出现时间分别为08:00左右、18:00左右和14:00左右,总体上两者每天浓度的波动情况相似,这个结果与马彬等对深圳市环境空气的研究结果基本一致,只是在出现峰谷值的时段略有差异,环境空气污染日变化趋势不仅和人们的生产/生活等活动有关而且还和每天的气象变化存在一定的相关性,即早上08:00~09:00左右是上班的高峰期,而下午17:00~18:00是下班的高峰期,这两个高峰期内均显示了较高浓度的NO2和PM10,而中午13:00~14:00以及凌晨和夜间均为休息时间,这一时段机动车少,企业生产和排放的污染物也较少;而SO2的波峰则与不利气象条件有关,即08:00~12:00,是太阳照射地面,地面温度上升,空气对流加强,夜间形成的逆温层遭到破坏,高空排放的二氧化硫向低层注入,而导致这一时段二氧化硫浓度峰值。

3.3 污染物的来源分析

为了考察北仑区域SO2,NO2、PM10三个污染因子的污染源情况,表1、表2、表3分别列出了这三个污染因子在不同点位的年均浓度、节假日浓度以及非节假日浓度情况,显然除了城西点位的PM10外,三个点位各个污染因子之间的差别不大,这可能是由于北仑区域的污染主要来自于机动车尾气和大工业企业的污染物排放,机动车本身的流动性和大工业企业的高空排放都有利于污染物在北仑区域的快速扩散,从而使得污染物浓度在三个点位基本分布均匀,而城西点位的PM10浓度偏高则可能是由于城西点位附近土地正处于开发建设阶段,由其导致的建筑施工扬尘引起了局部的可吸入颗粒物浓度偏高。

为了进一步的考察工业企业和机动车对SO2、NO2、PM10三个污染因子的贡献程度,对三个点位在节假日和非节假日的污染物浓度情况进行了对比研究,显然,三个污染因子在三个不同点位上均都显示了非节假日浓度要高于节假日的趋势,由此可以看出,北仑区域的工业企业对于这三个污染物的浓度均存在一定程度的贡献,但是从比例的数据上来看,高出的浓度并不显著,其中相差最大的是SO2的节假日/非节假日浓度比例,其节假日比非节假日浓度高20%~30%,这说明工业企业对于污染物的贡献并不是北仑区域SO2、NO2、PM10三个污染因子的主要来源,其对污染的贡献是相对有限,更多的污染主要还是来自于北仑区域越来越多的机动车所产生的尾气,这个结果和王淑云等所提出的许多城市的机动车尾气是污染的次要因素不一致,此外,SO2企业贡献比例相对较高可能与北仑区域的宁波钢铁厂、北仑电厂等大燃煤企业有关,其燃煤产生的SO2对于区域SO2污染存在较大贡献。

4. 结论与建议

北仑区的环境空气质量存在典型的季节性特征和日变化特征。受典型季节气候的影响,存在典型的季节性污染物浓度变化,总体上表现为一、四季度污染严重,二、三季度空气质量较好;受日气象条件变化和人们生产活动的影响,SO2、NO2和PM10三个污染因子浓度在一天中分别表现为一个波峰,两个波峰一个波谷和两个波峰一个波谷的变化趋势。

北仑区的污染物主要来自机动车尾气的排放,其次是区域内大工业企业的排放主要表现为北仑电厂等大燃煤企业对SO2的贡献。

通过对污染物来源的分析,建议进一步加强做好以下几个方面的工作:

(1)由于污染物的主要来源是机动车尾气的排放,故一方面需要倡议政府部门和公众公车或私车的使用频率,做到尽量坐公交车;而另一方面要加强机动车的准入制度,对于不符合国家相关排放标准的机动车禁止使用,提倡低能耗、低排放的清洁车。

(2)要提高对于北仑区的三座环境空气自动站数据的反应敏感性,尤其是城东和城西点位,要加强实时监控,对于异常情况,及时通知监察大队和重大项目监管科等相关科室,并对异常情况进行实时跟踪。

(3)除了常规的几项污染因子外,作为一种监控手段,有必要对一些周围具有特征排放因子的污染物实行实时监控。随着城东和城西两个自动站在线色谱项目的开展,这两个环境空气自动站无疑会成为对周围台塑、化工码头、宁波钢铁等等产生有机物特征污染因子的企业异常情况监控的排头兵,通过这样的一种监控手段,结合北仑区环境监测站的应急监测车和实验室分析,并与其它职能科室相配合,可以建立一套完整、可靠、有效的环境预警机制,这对于北仑区这样一个临港大工业基地是必要的也是必需的。

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大气污染的特征篇6

征求意见稿的相关要求

征求意见稿提出,我国将建立重污染天气监测预警体系,实施排污许可制度,同时突出燃煤、机动车、扬尘等重点领域以及重点区域的大气污染防治。根据征求意见稿,我国将建立重污染天气监测预警体系。可能发生严重雾霾等重污染天气时,省级人民政府须适时发出预警,县级以上地方人民政府将依据重污染天气预警启动应急响应,采取责令有关企业停产限产、限制部分机动车行驶等应对措施。

征求意见稿还要求实行排污许可管理制度,对重点大气污染物排放实行总量控制。省级人民政府应按照国务院的规定削减和控制本行政区域的重点大气污染物排放总量,超过排放总量控制指标的地区,将暂停新增重点污染物排放总量的建设项目环境影响评价文件的审批。

在重点领域大气污染防治方面,征求意见稿提出,国家将进行煤炭消费总量控制,优化煤炭使用方式,减少煤炭生产、使用、转化过程中的大气污染物排放;在机动车船污染防治方面,国家鼓励发展公共交通,合理控制机动车保有量,推广应用节能环保型机动车和新能源机动车。

征求意见稿还特别指出,县级以上地方人民政府可以根据本行政区域大气污染防治的需要和机动车排放污染状况,划定高污染车辆禁行区。

征求意见稿还强化了对有关政府和部门及其工作人员的追责机制及违法排污行为的处罚力度,对有关违法行为规定了没收违法所得、处以罚款、吊销许可证、责令停产整治以及责令停业、关闭等行政处罚。

征求意见稿的总体思路和原则

征求意见稿立足于我国当前大气污染防治的实际情况和经济技术条件,以新修订的环境保护法为依据,全面落实《大气污染防治行动计划》提出的各项制度措施,主要遵循4条原则:

源头治理,协同管控。坚持规划先行、明确标准,强化对建设项目的环保要求和对排污单位的排放管理,加强大气污染的源头管控;从单一污染物控制向多污染物协同控制转变,从大气污染治理的属地管理向区域联防联控转变。

综合施策,突出重点。综合采用经济、法律、技术和必要的行政手段防治大气污染,并结合当前实际,突出燃煤、机动车、扬尘等重点领域以及重点区域的大气污染防治。

强化责任,从严管理。强化政府和企业的环保责任,明确公民的环保义务。同时,严格法律责任,加大对污染违法行为的处罚力度,提高违法成本,使排污者不敢违法。

立足当前,着眼长远。积极回应社会关切,针对当前雾霾等重污染天气频发的形势,建立重污染天气预警和应对机制。同时,通过法治方式引导能源结构和产业结构调整,提高产品质量,淘汰落后工艺、设备,建立健全大气污染防治的长效机制。

征求意见稿的主要内容

征求意见稿一共八章,分别为总则、大气污染防治的标准和规划、大气污染防治的监督管理、大气污染防治措施、重点区域大气污染联合防治、重污染天气应对、法律责任和附则,共计102条。主要相关内容如下:

明确政府的环保责任

规定县级以上人民政府将大气污染防治工作纳入国民经济和社会发展规划,加大财政投入,地方各级人民政府对本行政区域的环境空气质量负责,实行以环境空气质量改善为核心的大气环境保护目标责任制。对地方各级人民政府、有关部门及其负责人完成大气环境保护目标的情况进行考核,考核结果向社会公开 (第三条、第四条) 。

完善排放总量控制和排污许可制度

规定省级人民政府应当按照国务院的规定削减和控制本行政区域的重点大气污染物排放总量,并将重点大气污染物排放总量控制指标分解落实到市、县,再由市、县人民政府分解落实到排污单位。排污单位要同时执行国家和地方污染物排放标准和重点污染物排放总量控制要求。对超过排放总量控制指标的地区,暂停新增重点污染物排放总量的建设项目环境影响评价文件的审批。同时,明确排污许可证发放的范围、要求及发证机关。新的排污许可证制度在整合现有排污申报制度的基础上,将环境影响评价、“三同时”、总量控制、达标排放等一系列制度衔接起来 (第十四条、第十五条)。

加强重点领域大气污染防治

针对燃煤、机动车、工业、扬尘等重点领域进一步强化防治措施,如燃煤大气污染防治方面,增加了煤炭消费总量控制、绿色电力调度等内容;机动车船污染防治方面,增加了鼓励发展公共交通、新生产机动车排放达标评估、油品质量监管、环保召回等制度,并授权县级以上地方人民政府划定高污染车辆禁行区。同时,增加了工业大气污染防治和扬尘污染防治两节。

突出重点区域大气污染防治

增加重点区域大气污染防治一章,经国务院批准划定的大气污染防治重点区域,要统一规划、统一标准;明确协同控制目标,提出重点防治任务和措施;进一步提高重点区域的环保标准;实行煤炭消费的等量或者减量替代;在规划环评会商、联动执法、信息共享等方面建立起区域协作机制(第五章)。

建立重污染天气监测预警体系

增加重污染天气应对一章,可能发生严重雾霾等重污染天气时,省级人民政府应当根据本级环境保护主管部门与气象部门的会商结果,确定预警等级并适时发出预警。县级以上地方人民政府依据重污染天气预警,及时启动应急响应,采取责令有关企业停产限产、限制部分机动车行驶等应对措施(第六章)。

完善法律责任,加大处罚力度

大气污染的特征篇7

中图分类号:P458

文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2016)20-0020-05

1 引言

我国城市灰霾天气频发,并呈现影响范围广 、持续时间长、污染物浓度高等特征(唐宜西等,2013),受到社会广泛关注。灰霾天气出现时,室外能见度降低,容易引发交通事故,诱发各种疾病,严重干扰城市正常运转(白志鹏等,2006;程从兰等,2003;刘玉兰等,2012;宋宇等,2003;吴珂等,2013)。2014年,在湖南省境内发生多次大范围、 长时间的灰霾天气,空气污染严重影响人们的生产生活和身体健康。准确研判污染现状及走势,开展有效空气质量预报工作对减少灾害损失,科学降霾至关重要。以2014年6月12~17日在长沙市发生的一次重污染天气为例,对其污染特征和气象条件等进行综合分析,并通过部门会商,对未来72 h城市环境空气质量进行预报。同时,探讨灰霾成因,以及其持续时间与气象条件的关系,从而深化对灰霾现象的认识。

2 研究背景

2014年6月,长沙市进入初夏,城区环境空气质量较好。12日12:00,位于湖南省北部的湖北省武汉市实时AQI迅速升高,18:00左右达到最高值500,污染等级为严重污染。22:00,AQI又快速回落至200左右,并维持相对稳定,详见图1。13日清晨起,我省长沙市的环境空气质量开始明显下降,并达到严重污染等级,周边的岳阳、湘潭、株洲均出现中度污染以上天气。14日开始各地空气质量均恢复平稳,15~17日小幅波动后空气质量恢复良好,研究锁定在6月12~17日这个变化周期。

3 资料和方法

根据PM2.5浓度变化特征,结合综合的高低空气象资料和天气形势资料,解释此次重污染天气形成、持续直至结束的原因,为霾天气的预报、预警提供依据。本文选取资料时间长度为2014年6月12日0:00至17日23:00;空气质量监测资料来源于湖南省长沙市、株洲市、湘潭市、岳阳市、常德市和张家界市已建成的空气自动监测站点。长沙市空气自动监测点位如图2。

4 结果与讨论

4.1 长沙市环境空气质量的变化情况和原因分析

长沙市PM2.5质量浓度随时间的推移呈现明显的“山”字型变化特征(详见图3)。12日晚间,受污染气团影响,PM2.5质量浓度出现快速上升趋势,于12日22:00开始激增,至13日2:00达到第一个峰值(352 μg/m3),之后略有回落;随后,可能又受到小股污染气团的影响,13日清晨PM2.5的质量浓度再次上升,于13日7:00达到最高峰(549 μg/m3);峰值过后PM2.5质量浓度呈显著

下降趋势,在13日15:00出现最后第三个峰值(264 μg/m3),16时后,PM2.5质量浓度逐步下降,并趋于稳定。此次污染过程总体概括共历经四个阶段:污染前平稳期为12日1:00~22:00,长沙市PM2.5浓度基本保持稳定,维持在150 μg/m3上下;污染物累计期为12日22:00~13日7:00,长沙市PM2.5浓度由138 μg/m3迅速上升至549 μg/m3,升幅达259%;污染消退期为13日7:00~14日1:00,PM2.5浓度由496 μg/m3下降至100 μg/m3,降幅达到396%;污染后平稳期为14日1:00~15日0:00,PM2.5浓度基本维持在100 μg/m3上下。详见图3。

选取长沙市10个城市环境空气监测点位的PM2.5质量浓度进行分析。结果表明,12~14日的72 h内,10个监测点位的PM2.5质量浓度变化趋势具有较好的相似性,即在12日1:00~22:00基本保持稳定,浓度在200 μg/m3以下;12日深夜,各点位的PM2.5质量浓度开始加快升高,12日23:00~13日6:00为污染物累积阶段,PM2.5质量浓度波动式上升且均维持在较高水平;到13日晨6:00~7:00,10个监测点位的PM2.5质量浓度均达到峰值。其中,长沙市最北端的沙坪(对照点)位于污染物向南传输通道上,首先于13日6:00出现最大峰值392 μg/m3;而位于中南部的其他9个监测站点也分别于13日7:00左右达到峰值,浓度范围在386~602 μg/m3之间。

总体来看,本次长沙市10个空气质量监测点位的PM2.5质量浓度几乎在同一时间发生突变(图4),而本地大气污染物排放没有突发事件发生足以使全城环境空气质量严重恶化。此外,位于最北端的沙坪站点相对其余9个站点提前了1个 h达到污染峰值,表明了此次大气污染可能是输入性的,且具有自北向南的污染传输特征。

4.2 周边城市环境空气质量的变化情况和原因分析

从长沙市周边5个城市的PM2.5的质量浓度监测结果看,12日1:00~19:00,都相对平稳的变化。但从20:00开始,位于最北部的岳阳市的城市环境空气质量开始变差,PM2.5质量浓度迅速攀升,到13日0:00达到峰值352 μg/m3,且较长沙市出现峰值的时间早了7 h;毗邻长沙市且位于我市南部的湘潭市与长沙市PM2.5质量浓度的变化趋势基本一致,但由于污染气团向南推进需要时间,因此PM2.5峰值出现的时间较长沙晚了1 h,于13日8:00达到434 μg/m3的最高值。株洲市整体受此次污染影响较小,12日1:00~13日16:00 PM2.5质量浓度一直在100 μg/m3上下小幅波动,13日18:00上升至最大值240 μg/m3,峰值出现的时间较长沙推迟了11 h,且峰值浓度有大幅下降,可能是污染气团向南推进,速度快,且卷扫范围比较狭小,向东扩散效果不明显所致,位于长沙市西部的常德和张家界市由于相同的原因,受影响小,污染相对较轻,详见图5。

4.3 污染过程气象条件分析

根据卫星遥感大气气溶胶监测产品做出的后向轨迹图7可知,6月12~13日,污染气团主要来自北方城市,经湖北省传输至位于湖南省最北部的岳阳市,受偏北风影响,最早出现PM2.5污染;长沙市和湘潭市境内的主导风向仍为偏北风,PM2.5污染趋势基本同步;而株洲市境内呈现南风和北风盘旋对峙局面,南风带来的清洁气团与北风携带的污染气团互消互制,因此污染情况较长沙和湘潭市轻,且峰值滞后出现;常德市和张家界市境内的主导风向为西风,受污染气团影响相对较轻(详见图6和图7)。

从13日20:00和14日8:00ECWRF_海平面气压图可以看出(图8),6月13~14日期间,长沙市高空等压线稀疏,处在均压场控制之下,地面和低空风速较小,低层大气层结稳定,气象条件不利于污染物的扩散。

4.4 6月15~17日长沙市城市环境空气质量预报

4.4.1 预报研判

在对6月15~17日实况资料分析的基础上,以14日为基准日,对长沙市未来72 h城市空气质量变化的趋势进行预报(图9)。15日,高空仍为高压环流形势,无明显降水发生,地面为均压场形势,中高空主导风向为西风,近地面静风或微风,大气稳定度较高,总体气象条件较差,不利于污染物的扩散和清除,PM2.5将维持较高水平,长沙市的环境空气质量以轻至中度污染为主;16日,受高空槽和地面气旋波影响,偏南风加强,并将迎来一段阴雨天气,大气污染扩散条件有所改善,长沙市的环境空气质量以良至轻度污染为主;17日,高空处于副高边缘,西南暖湿气流旺盛,中低层有切变,且有中等阵雨或雷阵雨发生;地面低压有所发展,低层湿度明显加大,垂直扩散对流加强。因此,从16日起,长沙市的PM2.5质量浓度开始逐渐下降;17日,由于出现降雨,PM2.5质量浓度迅速降低,污染过程结束。

4.4.2 预报结果的准确性检验

根据对未来3 d的预报结果,15~17日长沙市的城市环境空气质量将逐步改善。预测15、16和17日3 dAQI等级分别为中度污染、轻度污染和良,中值分别为155、108和87,首要污染物均为PM2.5。实测结果表明,15、16和17日3天的AQI等级分别为中度污染、轻度污染和良,中值分别为165、110和70,首要污染物均为PM2.5,详见表1。实测值与预测值保持较好的一致性,预报准确率较高。

4.5 本轮大气重污染特征分析

这次发生在长沙市的大气重污染天气,各方面的证据表明,是一次典型的自北向南的外源性输入过程,首要污染物为PM2.5。6月12日夜间,污染气团抵达湖南省境内后,位于最北部的岳阳市的AQI指数迅速升高,随后,长沙市的AQI指数相应增高,并达到严重污染等级。而污染气团过境后,AQI指数应声下降,14日为轻度污染等级。由于后续的气象条件比较不利于污染物扩散,15日又经过了一个弱升高波动,之后AQI稳步下降,到16~17日,长沙市出现大范围降水,污染过程结束。本次大气污染从发生到结束共历时6天。最初来得急、并且污染强度很大,最重污染日空气质量级别达到六级。但污染持续的时间并不长,污染气团过境后,空气质量立即回复到正常水平。长沙市AQI在大气污染期间的变化情况详见表2。在污染后期,结合数值模型预报未来72 h的城市环境空气质量,准确率比较高。判断大大提高了此次空气质量预报的准确率,使预测值更加接近真实值。详见表2。

5 结论

(1)6月12~14日,受偏北气流影响,外源性污染气团由北向南输送至长沙市境内,导致该市的城市环境空气质量迅速下降,达到严重污染级别。污染前后持续了6 d。

(2)大气污染期间,长沙市受较强的海平面高压和均压场控制,垂直大气层结稳定,无风,加上逆温的出现,不利于污染物的扩散、沉降和消除。在污染过程后期,较强的西南暖湿气流和降水的出现 使大气污染得到控制。由此可见,在外源输入和较强静稳天气形势下极易出现重污染天气,但是强对流和降水的发生,能有效改善城市的环境空气质量,起到积极的改善作用。

(3)在污染源排放数量、位置和强度没有变化或变化不大的前提下,空气污染潜势预报主要由天气形势和气象参数决定,预报准确与否的关键是确定合适的气象因子。本次污染过程污染源排放基本保持稳定,在外源输入的前提下,高压、均压场、逆温等静稳天气的准确判断对未来符合造成强污染的判据具有重要指示作用,而暖湿气流、对流及强降水等气象形势的准备判断则对重污染的缓解直至消除起到重要指示作用。

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大气污染的特征篇8

1 引言

随着经济的发展,城市化进程的加快,大气污染物排放量逐年增加,城市空气质量愈发恶化,成都平原地区尤为突出,大气污染成为中国日益突出的重要环境问题之一[1~4]。分析全国75个重点城市空气质量,其中颗粒物PM10、细颗粒物PM2.5、臭氧、SO2和NO2是影响城市大气环境质量的主要污染物,并对生态环境和人体健康产生显著影响[5,6]。随着人民群众对环境保护的日益重视,环境空气质量的优劣成为人们重视的焦点,并逐渐被纳入各级政府的目标考核任务中[7]。

关于资阳市区大气污染物的研究较为缺乏。鉴于此, 笔者利用中国环境监测总站数据和资阳市环保局对外公开的监测数据进行了系统分析,研究了 2015 年资阳市区污染物浓度变化特征,以期为资阳市大气环境状况变化和与防控措施研究提供科学依据。

2 监测网络概况及数据来源

资阳市现有城市空气质量自动监测站5个,其中评价城市点4个,清洁对照点1个。上述城市点位均由国家环保部规范审批建设的国控站点组成,点位代表性良好,基本实现了资阳市城市区域全覆盖。统计数据均来自于中国环境监测总站数据和资阳市环保局空气质量年报。

3 结果分析

3.1 空气质量总体概况

2015年资阳市主城区空气质量参照《环境空气质量标准》(GB3095-2012)要求O测,监测参数项目为二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(8 h平均值,O3)、颗粒物(粒径小于等于10 μm,PM10)和细颗粒物(粒径小于等于2.5 μm,PM2.5)六参数、年均值如表1所示,六参数中年均值除PM10和PM2.5均低于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中二级标准。

2015年资阳市主城区空气质量总体状况良好,其中优良天数为288 d,优良率为78.9%;轻度污染天数61 d,中度污染天数13 d,重度污染天数1 d,无严重污染天数,轻度污染及以上天数为75 d。如图1所示,2015年各首要污染物分布情况,其中PM2.5 污染天数72 d,PM10污染天数109 d,O3 污染天数119 d, O3为首要污染物天数最多,PM10次之,PM2.5最少。

由于资阳市在2014年前执行《环境空气质量标准》(GB3095-1996)标准,2014年以后执行《环境空气质量标准》(GB3095-2012)。2010~2014环境空气质量参照《环境空气质量标准》(GB3095-1996)标准监测,仅监测SO2,NO2,PM10三个参数。为了与资阳市历史空气质量数据统一比较,对2015年只统计三参数。如图2所示,SO2年均浓度值在2010~2013年逐年下降,2014年略有上升,2015年大幅下降,整体趋势呈下降趋势;NO2年均浓度值在2010~2011年逐年下降,2011~2013年逐年上升,2014~2015年大幅下降,整体呈下降趋势;PM10年均浓度值在2010~2013年逐年上升,2014年略有下降,2015年大幅上升,整体呈上升趋势。综上所述,资阳市环境空气质量整体情况不容乐观,尤其颗粒物PM10整体呈上升趋势,空气质量改善压力较大。

3.2 气候环境总体概况

由于资阳市地处成都平原,四季变化对大气质量影响很大,从气象特征看,资阳市冬季少雨多雾,静风和逆温天气频繁,而且光照较弱,日照时间短,该季节不利于大气污染物扩散和稀释,这是造成冬季污染较重的主要原因。夏季逆温天气较弱,太阳辐射强,温度高,大气对流活动旺盛,而且降水充足,对空气的污染物起到清除和冲刷作用,故而夏季污染较轻。如图3,汇总了资阳市近20年月平均降水量和月平均风速,资阳市月平均降水量较多的时间,集中于4~10月份,风速较大的时间集中在4~10月。

3.3 空气质量时间变化规律

一个城市的空气质量主要由两方面决定:一是本地污染源的排放及分布状况;二是当地大气及环境对污染物的扩散能力。本地污染源的状况在一定的季节和时间范围之内,由于地理环境下相对稳定而变化不大,而当地大气环境气候变化对各种污染物扩散能力影响很大。探讨不同时段各种污染物的变化特征,对于了解当地大气污染的变化趋势、制定污染预防措施具有重要意义。

3.3.1 空气主要污染物逐日变化情况

如图4所示,显示了2015年资阳市空气主要污染物SO2、PM2.5、PM10、NO2、O3、CO日均浓度逐日变化趋势。

SO2日均浓度集中在7~119 μg/m3之间,远低于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中SO2日均浓度150 μg/m3 ,且大部浓度值低于该值,没有高于该值的数据,SO2污染特征呈现“U”型变化,两头大中间小的状态,前半年SO2浓度逐渐降低,后半年浓度又逐渐上升。但从历史数据,如图2所示,资阳市SO2浓度的变化趋势为下降趋势。CO日均浓度集中在0.3~1.9 mg/m3之间,数据均低于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中CO日均浓度4 mg/m3 ,CO污染特征呈现 “U”型变化,两头大中间小的状态。SO2和CO全年高值大部分存在于上半年1~3月份和12月份。

PM2.5日均浓度集中在7~164 μg/m3之间,部分数据高于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中PM2.5日均浓度75 μg/m3 ,但大部浓度值低于该值,高于该值的监测数据有51 d,PM2.5污染特征呈现“U”型变化,两头大中间小的状态,前半年PM2.5日均浓度逐渐降低,后半年日均浓度又逐渐上升。PM10日均浓度集中在25~239 μg/m3之间,部分数据高于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中PM2.5日均浓度150 μg/m3 ,但大部浓度值低于该值,高于该值的监测数据有31 d,PM10污染特征呈现“U”型变化,两头大中间小的状态,前半年PM10日均浓度逐渐降低,后半年日均浓度又逐渐上升。PM2.5和PM10,全年高值存在于上半年1~4月份和12月份之间。但从图2历史数据分析,颗粒物PM10整体呈上升趋势。从气候原因分析,1~4月份和12月份是资阳市全年平均降水量和平均风速较小的时间段,气候条件不利于PM10和PM2.5的扩散和稀释[8~10]。

NO2日均浓度集中在7~49 μg/m3之间,数据均低于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中NO2日均浓度80 μg/m3 ,NO2污染特征呈现 “U”型变化,两头大中间小的状态,全年高值大部分存在于上半年1~4月份。但是从图2历史数据分析, NO2整体呈下降趋势。O3日均浓度集中在18~212 μg/m3之间,部分数据高于《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中O3日均浓度160 μg/m3 ,高于该值的监测数据有31 d。O3污染特征呈现倒“U”型变化,两头小中间大的状态,全年高值大部分存在于3~10月份。由于O3浓度和日照以及气温关系很大,而3~10月份是资阳市日照时间变长和气温升高的时间段[11,12]。

3.3.2 空气主要污染物逐月变化情况

如图5所示,显示了2015年资阳市空气主要污染物SO2、PM2.5、PM10、NO2、O3月均浓度逐月变化趋势,由于 CO月均浓度变化在0.8~1.6 mg/m3之间,变化幅度不大,没有列入Ρ取

由图5可以看出,2015年SO2最小月均值在10月和11月,最大月均值2月份;1~4月份全年较高,5~11月变化幅度不大,12月份小幅升高,从全年整体看SO2月均浓度呈现先降低后升高的趋势。2015年NO2最小月均值在6月,最大月均值1月份;1~4月份全年较高,5-9月变化幅度不大,10~12月份小幅升高,从全年整体看NO2月均浓度呈现先降低后升高的趋势。2015年O3最小月均值在11月,最大月均值4月份;4~8月份全年较高,从全年整体看O3月均浓度呈现“倒U型”趋势,即先升高后降低。2015年PM2.5最小月均值在9月,最大月均值1月份;4~9月份全年较低,从全年整体看PM2.5月均浓度呈现U型趋势,即先降低后升高。2015年PM10最小月均值在9月,最大月均值1月份;6~9月份全年较低,从全年整体看PM10月均浓度呈现“U型”趋势,即先降低后升高。

如图6所示,显示了2015年资阳市空气主要污染物PM2.5/PM10月均比值逐月变化趋势。PM2.5/PM10月均比值整体呈现“U型”趋势,全年最低值在6月份,最高值在1月份,基本趋势为先降低后升高。 其中1~3月PM2.5/PM10月均比值大于0.5,说明PM2.5占比较大;3月以后PM2.5/PM10月均比值小于0.5,说明PM10占比较大,全年整体PM10占比较大,颗粒物PM10污染较重。

3.3.3 空气主要污染物季节变化情况

如图7所示,显示了2015年资阳市空气主要污染物SO2、PM2.5、PM10、NO2、O3月均浓度逐季变化趋势,以通用天文季节与气候季节相结合来划分四季。 即3、4、5月为春季,6、7、8月为夏季,9、10、11月为秋季,12、1、2月为冬季。各污染物季节变化趋势明显,除O3外呈现春冬季节高,夏秋季节低,除NO2外四季浓度变化波动较大。

SO2春冬季节浓度远高于夏秋浓度,全年趋势明显,全年冬季浓度最高,夏季浓度最低,冬季浓度值约为夏季的2倍。这主要是由于SO2大部分来源于化石燃料燃烧,冬季的燃煤取暖、露天烧烤、工业用煤会导致SO2等污染物的大量排放,而夏季燃烧源较少且降水较多,使得SO2浓度降低。

O3春夏季节高于秋冬季节,全年春季浓度最高,波动幅度较大,春季浓度值约为冬季的1.6倍. 这是因为秋冬季节在太阳光强减弱的影响下,生成臭氧的光化学反应能力降低,使得秋冬季节臭氧浓度明显下降,远低于光照较强的春夏季节。

NO2春冬季节高于夏秋季节,与臭氧的变化特征相反,夏季资阳市市区的NO2浓度最低,秋冬季节逐渐升高. 这种变化趋势与秋冬季节臭氧浓度降低导致消耗的氮氧化物减少有关,另外,夏季大气对流较强且降水多,有利于污染物的扩散和消除,而秋季秸秆等生物质焚烧在一定程度上也会增加污染物的排放。

资阳市空气中PM2.5和PM10整体污染水平不高。PM2.5春冬季节浓度远高于夏秋浓度,全年冬季浓度度最高,变化幅度较大; PM10春冬季节浓度远高于夏秋浓度,全年冬季浓度最高,变化幅度较大,这是由于春冬季沙尘天气较为频发,且天气相对干燥,风速大于夏秋季节,导致地面扬尘增加,PM10浓度较高。

虽然影响污染物浓度的因素多且复杂,污染物浓度随时间不断波动变化,但除臭氧外,其余五项污染物的变化表现出明显的季节变化特征,都呈现出“U”型分布,即春、冬季的污染程度要重于夏、秋季。由于影响因素不同,臭氧与其余五项污染物的变化趋势正好相反,但也具有明显的季节变化规律。结合各项污染物全年变化情况,8月和9月是一年中资阳市市区空气质量最好的月份,这与资阳市历年气象条件影响基本一致。

4 结论与对策

(1)2015年Y阳市主城区空气质量总体状况良好,其中优良天数为288 d,优良率为78.9%;轻度污染及以上天数为75 d。全年各首要污染物O3为首要污染物天数最多,PM10次之,PM2.5最少。SO2、CO 和NO2年均浓度达到国家二级标准,其余三项污染物浓度超标。

(2)根据各项污染物的逐日变化可以发现,除O3外,其余五项污染物浓度全年呈“U”型分布。3~10月份臭氧浓度较高,SO2和NO2在1~4月和12月浓度较高,PM10和PM2.5浓度在1~4月份和12月份较高,超标现象集中在上述时间段,其中PM10超标31 d,PM2.5超标51 d。

(3)各种污染物均表现出了季节变化的特征,总体呈“U”型分布。臭氧浓度春、夏季要明显高于秋、冬季,春季浓度约为冬季浓度的1.6倍。NO2季节变化幅度较小,夏季浓度值最低。SO2浓度季节变化较大,冬季的浓度最高,秋季浓度最低。PM2.5浓度最高的为冬季,春季浓度高于秋季,夏季浓度最低。而PM10浓度冬季最高,较为明显的高于其它3 个季节,春季浓度次之,夏季最低。

(4)针对三大首要污染物PM2.5、PM10和臭氧,PM2.5和PM10作为主要影响因子,需要尽快完成源解析工作,提高污染防治针对性,此外,PM2.5/PM10大部分比值低于0.6,说明大颗粒物PM10比重占比很大,污染较重,须坚持道路扬尘和工地污染源等治理。对O3要加快建立规范可靠的臭氧量值溯源体系,掌握臭氧来源及分布规律是下一步臭氧污染治理的基础。

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Analysis on the Air Quality and Pollution Characteristics

in Main Urban Areain Ziyang City

Bu Xingbing1, Pan Dun2, Wang Huizhen3

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2.Chengdu Third People’s Hospital,Chengdu,Sichuan 610031, China;

大气污染的特征篇9

中图分类号:X823

文献标识码:A文章编号:16749944(2016)12013303

1引言

雾霾天气指雾和霾同时存在,且区域性能见度低于10 km的空气普遍浑浊现象,是秋冬季常见的天气现象。雾霾的出现会直接影响大气能见度,导致能见度的降低,空气中污染物的增加,也将导致空气质量下降。雾霾不仅影响景观、旅游、交通,而且会对人体健康产生负面效应。随着城市化进程加快及气候的变化,雾霾在城市中也出现了一些变化,包括其出现的频率、范围、强度,以及相应出现不同的变化特征。因此,研究雾霾的气候变化特征以及气象因素对雾霾天气的影响,初步得出雾霾天气的天气成因和污染成因,有利于环境空气质量管理,为提出雾霾的治理方案,提高城市大气能见度,改善城市环境质量提供科技支撑。为此,通过对汉中市区气象建站多年以来的雾霾气候变化数据进行分析,同时选取典型雾霾事件,进行雾霾出现前后气象资料对比分析,得出雾霾日气象要素特征规律。弄清随着城市进程和气候变化汉中市区雾霾的变化特征及地面气象要素响应特征规律,为进一步开展汉中市雾霾防治打下基础。

2资料及方法

所用资料为汉中市汉台区1980~2014年35年逐日历史气象资料中能见度、相对湿度的四次定时观测资料和天气现象资料。2015年1月2~5日逐时地面气象观测资料和PM2.5浓度资料。

雾和霾虽同为视程障碍物,但二者之间却有很大差别,对雾霾的特征研究分析已有很多[1~3]。雾是空气中的水汽凝结现象,是自然的天气现象,与人为污染没有必然联系;霾是排放到空气中的尘粒、烟粒或盐粒等气溶胶的集合体,是大气污染所导致。雾和霾在一天之中可以变换角色,也可能在同一区域内有些地方是霾有些地方为雾。两者可从空气湿度上作出大致判断,通常在相对湿度大于90 %时称之为雾,小于80 %时称之为霾,80 %~90 %之间则为雾霾混合物[1]。为此设立以下雾霾日判定标准:把能见度小于等于10 km作为基本判别,把08时相对湿度小于90 %,且当日无降水定义为一个霾日,08时相对湿度大于等于90 %且当日无降水定义为一个雾日[2]进行统计。本文从对雾霾日进行年际和月际变化分析,得出特征和规律,同时选取2015年1月2~5日典型雾霾事件,进行雾霾出现前后气象资料对比分析,得出雾霾日气象要素特征规律。

3雾霾日数气候变化特征

3.1年际变化特征

图1~2给出了1980~2014年汉中平均雾日和霾日的时间变化序列。可以看出,汉中年平均雾日和霾日变化趋势基本相同。雾日变化幅度没有霾日大,均在20世纪80年代处于低值区,90年代后增加较明显,其中雾日和霾日1990年之前日数较少,小幅波动为主,1991年后雾日和霾日出现跳跃式的增加,雾日在1993年达到极值73 d,霾日在1999年年达到极值26 d,后又回落,2014年出现反复雾日44 d,霾日31 d。1992~2014年间平均每年雾霾日数是96 d,远远超过前期(1980~1991年)平均年雾霾日31d,这反映出1991年后的雾霾天气要比之前雾霾天气发生频繁,说明雾霾天气整体有所增加。分析原因,雾霾日的增加与城市工业化进程,生态环境遭到破花,植被减少等因素都有必然的联系。

3.2月际变化特征

图3给出了1980~2014年汉中各月雾日的逐月累计分布,可以看出,每年深秋到冬季,10~12,1~2月雾日较多,与冬季气温较低,晴朗日数较多,风速较小,大气环流形势稳定,盆地地形水汽较高有关。图4位各月霾日的逐月累计分布。可以看出,每年的1~2月、12月霾日较多,说明冬季是汉中霾天气多发的季节,造成原因主要是人为生产生活的排放,而这种排放又受到季风及天气系统的影响,因为污染源在大气环流形势比较稳定时,有利于污染物在地面的堆积,所以冬季霾日较多;而3~4月处在冬夏环流形势转换的季节,冷空气的频繁南下使得污染物不容易堆积,霾日数相对较少,每年的5~6月,由于夏收夏种阶段秸秆燃烧的影响,空气中污染颗粒物增多,直接导致汉中地区5~6月霾天气增多。7~11月由于处于雨季,降雨可以湿清除污染物,故雾霾天气出现较少。

4一次雾霾污染事件分析

2015年1月2~5日汉中市区出现了一次持续性雾霾天气,过程持续时间较长,影响范围广、空气污染严重,对市区人民生产生活和健康造成了诸多不利影响。

4.1地面要素特征

图5为2015年1月2~5日汉中市AQI指数值和汉台区国家基本站地面自动站能见度、相对湿度、风速、温度平均值随时间的变化曲线。可以看出,汉中市上空污染物峰值出现于晚上20时到凌晨3时左右,地表温、湿、风与能见度变化紧密配合。AQI指数随着相对湿度增大、风速变小和近地面层温度降低逐渐增大,相对湿度大于90 %以上时,AQI指数逐渐降低;能见度随着雾霾的产生逐渐降低。说明有效辐射较强,散热迅速,大气层结稳定,有利于汉中雾霾的生成,当雾霾完全转化为雾时,空气污染程度降低。

4.2影响因素分析

为了进一步定量的分析本次雾霾过程的主要影响因素,选取能见度、相对湿度、风速、温度平均值与AQI指数进行相关分析,结果表明,能见度与AQI指数相关系数最大为-0.684,其次为相对湿度为0.545,风速和温度平均值与AQI指数相关程度较小,可以忽略不计。可以看出雾霾天气空气相对湿度增加,对大气能见度下降和AQI指数升高起到主要作用。而在北方冷空气的入侵之后,相对湿度和AQI指数都迅速减小,雾霾污染过程也随之迅速消散。由于此次过程风速较小、温度变化不明显,AQI指数受两者影响较小。

5结语

(1)汉中雾霾天气,雾日都要远远高于霾日,说明雾天气比霾天气对汉中影响较大,但霾日影响身体健康,不容忽视。汉中雾日和霾日变化趋势基本相同,20世纪80年代前处于低值区,90年代增加较明显,出现跳跃式的增加,1999年后又回落,2014年出现反复,又呈增长趋势。

(2)从月际变化上看,雾日集中在深秋和冬季,霾日多出现于冬季;全年雾日和霾日均有出现,雾日夏季、霾日盛夏和秋季出现概率较小。

(3)2015年1月2~5日是一次持续性时间较长,影响范围广、空气污染严重的雾霾天气过程,本次过程显示有效辐射较强,散热迅速,大气层结稳定,有利于汉中雾霾的生成,当雾霾完全转化为雾时,空气污染程度降低。能见度、相对湿度对AQI指数影响明显,风速及温度平均值相关程度较小。

参考文献:

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大气污染的特征篇10

中图分类号 X823 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2012)03-0027-02

大气是人类赖以生存的基本环境要素。但随着工业的发展、城市人口的增加、煤炭和石油燃料的迅猛增长,大气环境质量日趋恶化,大气污染已成为影响环境和危害人类身体健康的主要因素之一。济南市位于北纬36°40′,东经117°0′,南依泰山,北跨黄河,地处鲁中南低山丘陵与鲁西北冲积平原的交接带上,地势南高北低。地形复杂多样,大体可分为3带:北部临黄带,中部山前平原带,南部丘陵山区带。济南地处中纬度,属暖温带大陆性季风气候区,四季分明:春季干燥少雨,夏季炎热多雨,秋季天高气爽,冬季严寒干燥。近年来,随着国民经济的飞速发展,城市环境污染问题已经成为最严重的环境问题之一,如可吸入颗粒物常会形成大范围灰霾天气[1-2]。因此,分析和研究环境空气质量,对于改善济南市环境空气质量具有极为重要的意义。

1 数据来源

环境空气质量API指数(Air Pollution Index,简称API)是一种反映和评价环境空气质量的数量尺度方法,就是将常规监测的几种环境空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数数值形式,并分级表征环境空气污染程度和环境空气质量状况(表1、表2)[1]。

2 2001―2010年空气质量变化特征

利用环境保护部数据中心2001―2010年济南市空气质量数据,使用国内普遍采用的API空气污染指数来分析不同年份、不同季节环境空气质量变化特征。

2.1 2001―2010年空气质量年变化规律

分析2001―2010年逐日空气质量(图1)可知,2007年空气质量达到良的日数最多,为311 d,占全年总日数的85.2%;其次是2006年(308 d)和2010年(307 d),分别占全年总日数的84.4%和84.1%;最少的是2004年,仅为208 d,占全年总日数的57.0%。轻度污染或轻微污染日数最多出现在2003年和2004年,均达到151 d,占全年总日数的41.4%;其次是2001年,有135 d,占全年总日数的37.0%;最少的是2007年,仅为46 d,占全年总日数的12.6%。由此可见,最近10年空气质量为良或优的日数虽略有波动,但总体呈上升趋势。

2001―2010年API平均值为91(图2),近10年API值总体呈下降趋势,API小于平均值的月份基本上集中在6―10月,谷值出现在8月,峰值大多出现在12月或1月。

2.2 2001―2010年空气质量月季变化规律

污染最轻的月份是8月(图3),10年中出现轻微污染或轻度污染的日数只有9 d,空气质量为良或优的日数达到301 d,占8月总日数的97.1%;污染最严重的出现在12月,10年中有141 d达到轻微污染或轻度污染,占12月总日数的45.5%。

济南市四季分明,春季为3―5月、夏季为6―8月、秋季为9―11月、冬季为12月至翌年2月。分析2001―2009年不同季节的API变化(图4)可知,除了2001年、2004年和2005年春季污染最重外,其余均是冬季污染最重;除了2001年和2004年秋季污染最轻外,其余均是夏季污染最轻,这与上面分析的月变化规律较一致。

大气颗粒物的季节变化规律为:夏季和秋季污染较低,日均变化不是很明显,冬季和春季污染较高,日均变化较明显。颗粒物的污染与不同季节的气候条件有着密切的关系:夏季植被茂盛,固定了土壤,降低了土壤扬尘的影响,同时雨水较多,对污染物有较大的冲刷作用,使空气质量较好;冬季寒冷而干燥,取暖需要燃烧大量煤炭,产生大量的颗粒物,使空气质量较差;春季沙尘较多[3-4],会造成可吸入颗粒物浓度增加,且昼夜温差较大,容易形成逆温,不利于污染物扩散,造成空气质量较差。此外,发生在西北地区的沙尘有时也会输送到济南市上空,这也是春季和冬季济南空气质量下降的另一个原因。

2.3 主要污染物特征

2001―2010年主要污染物为可吸入颗粒物PM10的日数达到3 370 d,占总天数的92.3%,其次污染物为SO2,出现181 d,占总日数的5.0%。可吸入颗粒物的来源呈多样性,既有地面扬尘,又有大量的建筑尘和燃煤尘等。近年来,随着机动车数量的迅速增长,汽车尾气污染和建筑尘逐渐成为导致济南市环境空气污染的主要因素。

2.4 空气质量为重度污染时天气形势

2001―2010年空气质量为重度污染共出现10 d(表3),首要污染物都是可吸入颗粒物PM10,达到重度污染时API最小值为304,最大值为435。

分析空气质量出现重度污染API>400时前一日和当日的天气形势(表4)发现,这几次重度污染的天气形势比较类似:500 hPa均为西北气流或西西北气流,850 hPa温度场有所不同,一是前一日和当日850 hPa均为冷平流,有冷空气持续影响济南,伴随冷空气影响,可能会出现扬沙或浮尘;二是850 hPa由暖脊转为冷平流,暖脊较强时会出现偏南大风,地面转北风后,北风风力也比较大,伴随大风会出现扬沙或浮尘;三是850 hPa由暖平流转为冷平流,地面南风转北风,南风较小,北风较大。空气质量出现重度污染时,前一日均有逆温层或等温层存在,逆温层高度较低,升温幅度较小,近低层逆温层的存在不利于污染物的扩散。

3 结论

济南市的环境空气污染特征表明,济南市环境空气污染趋势得到初步控制,环境空气质量为良或优的日数总体呈逐渐增多的趋势。冬季、春季空气质量比夏季、秋季差,污染最轻的是8月,污染最重的是12月或1月。主要污染物为可吸入颗粒物PM10,占总日数的92.3%,而可吸入颗粒物的来源呈多样性,既有地面扬尘,又有大量的建筑尘和燃煤尘等。近年来,汽车尾气污染和建筑尘逐渐成为济南市环境空气污染的主要因素。空气质量为重度污染时天气形势:500 hPa均为西北气流或西西北气流,850 hPa冷平流或由暖脊转为冷平流,分别对应持续降温过程和由暖变冷的降温过程,大多伴有沙尘天气;前一日近低层存在逆温层或等温层,不利于污染物的扩散,加重了空气的污染程度[5-6]。

4 参考文献

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大气污染的特征篇11

中图分类号 X16 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)14-0161-05

Abstract:Based on the observational data of the daily air quality index(AQI)and the meteorological elements in Chuzhou City in 2015,the relationship between the characteristics of air quality change and the meteorological conditions in Chuzhou City was analyzed. The results show that compared with the previous year,the air quality in Chuzhou in 2015 has not been effectively improved,and the trend of further deterioration.Air quality for the highest level of the highest frequency,followed by mild pollution,the main pollutants to PM2.5-based. There were significant differences in seasonal AQI and obvious seasonal variation characteristics. The AQI was the highest in winter and the fluctuation range was the highest. The summer AQI was the lowest and the fluctuation range was the smallest. AQI was significantly correlated with mean pressure,mean temperature,daily minimum temperature,daily range of temperature,mean wind speed,daily precipitation and AQI of the day before. The AQI regression equation based on meteorological elements has a good effect on the overall trend and average state fitting of AQI throughout the year,but the ability to fit the extreme value is insufficient.

Key words:Air quality index(AQI); Meteorological condition; Correlation; Stepwise regression

城市空气质量与气象条件密不可分[1-4],国内学者对空气质量时空分布特征[5]、空气污染指数节气分布[6]、空气污染变化特征[7]、首要污染物浓度变化[8-9]与气象要素的关系进行了研究,不同城市空气质量特征分析具有一定的共性,但地区差异也很明显[10]。

作为南京都市圈主要成员和皖江城市带承接转移示范区重要一翼,滁州市自2008年开启“大滁城建设”,随着城市规模与GDP总量的快速增长,城市空气的污染问题也日益突出。2016年5月12日,因环境质量未得到有效改善,环境执法力度亟待加强,滁州市被国家环保部点名通报。目前,针对滁州市的空气质量变化与气象条件关系的研究尚属空白,本文主要分析了2015年滁州市空气质量指数(AQI)[11-12]与主要污染物变化特征,并探讨AQI与气象要素之间的关系,为滁州市AQI预测及大气污染防治提供一定的参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源 自2015年1月1日起,滁州市环境监测站(监测点分别位于市老年大学、监测站和市人大宾馆)执行新的环境空气质量标准[11],监测并空气质量指数(AQI)[12]代替原有的空气污染指数(API)[13]。2015年滁州市空气质量日报(逐日AQI、首要污染物、各污染物日均浓度)由滁州市环境保护局提供;2009―2014年滁州市空气质量月报来源于滁州市环境保护局数据中心;2015年对应时段的气象资料来源于滁州国家基本气象站地面观测数据。

1.2 分析方法 根据《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ633-2012),依AQI数值将城市空气质量划分为6级(见表1)。AQI是定量描述空气质量状况的无量纲指数,空气质量分指数IAQI是单项污染物(PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3)的空气质量指数,AQI=max{IAQI1,IAQI2,…,IAQIn}。AQI大于50时,IAQI最大的污染物为首要污染物,若IAQI最大的污染物为两项或两项以上时,并列为首要污染物,IAQI大于100的污染物为超标污染物。AQI与各污染物浓度月平均值为全月日值平均,数据分析使用SPSS18.0软件。

2 结果与分析

2.1 空气质量时间分布特征

2.1.1 2015年空气质量概况 图1为2015年1月1日至12月31日,滁州市不同空气质量类别所占日数的百分比,由图1可见,滁州市2015年出现频率最高的空气质量等级为二级良,占年总日数的58.4%;其次为三级轻度污染,出现频率为20.8%;再次为一级,出现频率为13.7%;中度污染、重度污染出现频率分别为5.5%、1.6%;2015年未出现严重污染,优良空气质量等级占年总日数的比率(也称为空气质量达标率)为72.1%。年平均AQI为85.5,峰值为258,出现在10月16日。首要污染物主要为PM2.5,全年出现272d,其次为PM10、NO2,出现日数分别为41d、6d,可见造成2015年滁州市大气污染的主要因素是细颗粒物PM2.5。

图2为2009―2015年滁州市空气质量达标率变化,由图2可见,2009―2015年平均空气质量达标率为90.5%,2009―2012年滁州市空气质量达标率较为稳定,保持在96%以上,2013―2014年达标率降至85%左右。2015年滁州市空气质量达标率再次出现明显下降,与2014年相比,降幅为15.0%,其中空气质量类别为优的比率下降5.8%;与2009―2014年均值相比,空气质量达标率降幅达到21.5%。由此可见,随着城市的快速发展,空气污染问题逐步显现,与环保部通报相符,2015年滁州市空气质量未能得到有效改善,还有进一步恶化的趋势。

2.1.2 AQI月变化特征 运用SPSS18.0软件对2015年滁州市各月AQI进行方差分析(见表2),结果显示,F分布的观测值为9.686,对应的概率ρ值小于0.001,所以认为,在显著性水平为0.01的前提下,2015年滁州市各月AQI存在显著差异。

图3为2015年滁州市AQI月平均值和标准差变化,由图3可知,2015年各月平均AQI均在50以上,其中1、2、5、10、12月这5个月份月平均AQI超过年均值,为污染高发月份,其中5月和12月空气质量类别为优的日数均为0。AQI最大值出现在12月,达到126.9,空气质量最差,月空气质量达标率仅为32.3%,1月次之,AQI为106.9;3月AQI最低,为62.3,空气质量最好,月空气质量达标率达到96.8%,7―9月AQI较低且变化平缓。比较各月平均AQI的标准差可以发现,12月标准差最大,其次是10月、1月;3月标准差最小,其次是9月、8月,这与AQI的变化趋势基本一致,即AQI较大时,空气质量变化幅度大,AQI较小时,空气质量相对比较稳定。

2.1.3 AQI季节变化特征 对2015年滁州市四季AQI进行方差分析(见表3),结果显示,F分布的观测值为18.530,对应的概率ρ值小于0.001,所以认为,在显著性水平为0.01的前提下,2015年滁州市四季AQI存在显著差异。

图4为2015年滁州市四季AQI平均值和标准差变化,从图4可以看出,滁州市AQI有明显的季节变化特征,春、夏、秋、冬四季AQI平均值分别为77.3、72、83.9、109.3,冬季AQI平均值最高,夏季AQI平均值最低,这说明2015年滁州市冬季空气质量最差,其次是秋季和春季,夏季空气质量最好。从AQI的标准差变化也可以看出,AQI在夏季变化波动最小,春季、秋季次之,冬季波动最大,与四季AQI的变化趋势一致。滁州市冬季并无集中供暖,AQI却呈现出冬季最高,夏季最低的态势,其原因可能是冬季大气层结较稳定,静稳天气多,大气污染物不易扩散[14],而夏季对流旺盛,降水增加,利于污染物的扩散和沉降。

2.2 AQI与气象条件的关系

2.2.1 AQI与气象要素相关性分析 利用滁州国家基本气象站观测数据分析2015年逐日AQI(2015年1月2日至2015年12月31日)与气象要素的相关特征,选取的气象要素包括平均气压、平均气温、日最高气温、日最低气温、气温日较差、平均相对湿度、平均风速、日降水量以及前一日AQI,分析结果如表4所示。由表4可知,AQI与平均气压、平均气温、日最低气温、气温日较差、平均风速、日降水量以及前一日AQI在0.01水平上均显著相关。其中,AQI与前一日AQI相关系数达到0.651,呈显著的正相关关系,说明空气质量变化存在累积和稀释的过程,具有一定的延续性[15]。AQI与平均气压显著正相关,说明气压对AQI有显著的负效应,即气压越高,AQI越高,空气质量越差。这是由于高压系统控制下大气层结相对稳定,污染物不易扩散;当低压系统控制时,近地面污染物随空气辐合上升,易于扩散,降低污染物浓度[16]。AQI与平均气温显著负相关,说明气温对AQI有显著的正效应,即气温越高,AQI越低,空气质量越好。这是因为气温越高,近地面对流活动越强,大气层结越不稳定,污染物易于扩散[16]。这与2015年滁州市空气质量的季节变化特征相符,夏季空气质量最好,冬季空气质量最差。AQI与平均风速显著负相关,说明风速对AQI有显著的正效应,即风速越高,AQI越低,空气质量越好。这是由于大风天气有利于污染物扩散,降低污染物浓度,提高空气质量;当风速较小时,污染物因扩散条件差易累积,影响空气质量[16]。AQI与日降水量显著负相关,说明降水对AQI有显著的正效应,即降水量越高,AQI越低,空气质量越好。这是因为降水对空气中的污染物有冲洗、溶解等作用,有利于污染物湿沉降,可在一定程度上减少近地面污染物浓度[16]。

2.2.2 基于气象要素的AQI回归方程建立与拟合效果检验 选取与AQI显著相关的气象要素(平均气压、平均气温、日最低气温、气温日较差、平均风速、日降水量)以及前一日AQI共7个因子作为自变量,以AQI为因变量Y,进行多元线性逐步回归分析[17-18],建立基于气象要素的AQI回归方程,拟合效果最好的回归方程(1)如下:

为检验回归方程的拟合效果,利用方程(1)对2015年(1月2日至12月31日)滁州市AQI进行拟合,并与AQI观测数据进行对比,如图5所示,回归方程的拟合值与AQI实测值变化基本一致,拟合效果较好。对两组数据的统计量进行分析,观测数据的平均值为85.53,最大值258,最小值24,标准差为39.097;拟合数据的平均值为85.20,最大值198,最小值-11,标什钗28.920。由此可见,观测数据的波动幅度明显大于拟合数据,回归方程对全年AQI的总体变化趋势和平均值拟合效果较好,但对极值的拟合能力较差,拟合结果更趋于平均。

3 结论与讨论

(1)2015年滁州市空气质量达标率为72.1%,与上年相比,下降15%;与2009―2014年均值相比,降幅达到21.5%,空气质量未得到有效改善。空气质量为良的等级出现频率最高,占年总日数的58.4%,其次为轻度污染,出现频率为20.8%。首要污染物主要为PM2.5,全年出现272d,是造成2015年滁州市大气污染的主要因素。

(2)2015年滁州市年平均AQI为85.5,最大值为258,出现在10月16日。各月AQI存在显著差异,12月平均AQI最高,均值为126.9;3月平均AQI最低,为62.3,AQI均值越高,该月空气质量变化幅度越大,空气质量越不稳定。四季AQI也存在显著差异,有明显的季节变化特征,冬季AQI均值最高,波动幅度最大,夏季AQI均值最低,波动幅度最小。

(3)相关性分析表明,AQI与平均气压、气温日较差、前一日AQI显著正相关;与平均气温、日最低气温、平均风速、日降水量显著负相关。其中,AQI与前一日AQI相关系数达到0.651,说明空气质量的变化存在累积和稀释的过程,具有一定的延续性,空气质量指数预报需考虑这一因素。基于气象要素建立的AQI回归方程对全年AQI的总体变化趋势和平均状态拟合效果较好,但对极值的拟合能力不足,甚至出现不符合逻辑的负值,回归方程需进一步优化,选取更多的气象要素,并结合近地面与高空天气形势进行分析,提高拟合效果。

(4)受资料限制,滁州市环境监测站自2015年1月1日起,才开始监测并AQI数据,本研究仅对2015年一年的AQI进行分析讨论,样本数量有限,建立的回归方程存在局限性。本研究未对PM2.5、PM10、NO2等主要污染物浓度的时空分布规律及其与气象条件的关系展开深入研究,未来可结合新增数据样本,进一步开展分析探讨,为滁州市大气污染防治工作提供有力参考。

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大气污染的特征篇12

(一)我国废气排污费制度变迁。

废气排放排污费制度是我国抑制大气污染的重要政策措施,我国废气排污收费制度始于1982年,由国务院了《征收排污费暂行办法》,对征收排污费的目的、对象、标准、收入管理等内容作出了规定,这是我国排污收费制度的起源。1987年通过了《中华人民共和国大气污染防治法》,规定对向大气超标排放污染物的,应缴纳超标准排污费,并规定其收费必须用于污染治理,首次从法律上确立了废气排污费制度。1992年开始在贵州、广东二省及重庆、宜宾等九市开展工业燃煤二氧化硫排污费试点,并于1998年在酸雨控制区和二氧化硫污染控制区扩大二氧化硫排污费的试点面。2000年对《大气污染防治法》进行了修订,明确了废气排污费的计费基础和征收标准的确定方式,同时限定征收的排污费只能用于大气污染防治,并由审计机关依法实施审计监督,从法律层面确保了废气排污费的使用。2003年国务院公布了《排污费征收使用管理条例》,在排污费征收方式、收费范围和收入管理等方面进行了几项重大改革,使得排污收费制度更加完善。到目前为止,我国已经建立了以《大气污染防治法》和《环境保护法》为基础,以《排污费征收使用管理条例》为指导的较为完备的废气排污费政策法规体系。

(二)排污费制度的实施效果。

排污收费制度从实行到现在已经30多年了,这期间不断改进和完善,形成了基本完整的制度体系,积累了大量的排污收费经验。同时提高了企业的环保意识,为保护大气环境提供了制度规范,但其实施效果却并不理想。建立排污收费制度的初衷是为治理环境污染筹集资金,使环境污染的外部成本内部化,进而降低污染排放,改善环境。然而在实际运行过程中,排污收费制度并没有充分发挥其减少污染、筹集治污资金,使污染外部负效应内部化的作用。

从表1可以看出,排污费与环保投资总额相比,相差较大,其占环境污染治理资金的比重极低,最高不超过6%,且近年来有逐渐降低的趋势。排污费只是治理环境污染资金来源的组成部分,而非主要途径,环保资金的主体仍是政府税收等其他财政资金。排污费作为环保专项资金,并没有充分实现其筹集治污资金的目的。

以大气污染物中的主要成分二氧化硫、氮氧化物和烟(粉)尘为例,我们可以看下排污收费制度实行过程中对大气环境污染的抑制效果。

从表2可以看出,近几年二氧化硫的排放总量相对稳定,基本维持在2000万吨左右。但只是从最近五六年开始,二氧化硫排放量才有一定的下降,且下降幅度不大,总体趋势也不稳定。关于氮氧化物的排放量,从仅公布的两年数据来看,2012年比2011年有所下降,但下降比例仅为2.7%。烟(粉)尘排放量2005~2008年以年均10%的速率下降,之后下降速度减缓,甚至在2011年出现了轻微反弹。可见,排污收费制度对于降低废气中主要污染物的排放量起到了一定作用,但效果并不显著。

二、我国现行废气排污收费制度存在的问题

(一)废气排污费的法律地位与大气污染防治紧迫性不适应。

当前我国大气污染已经相当严重,引起了全社会的广泛关注。作为主要的约束废气排放的经济手段,废气排污费制度的法律地位却不能适应大气污染防治紧迫性的要求。废气排污费属于行政收费,其法律地位较低,容易造成征管障碍。一是对企业缺乏强制性。在实际征收过程中,由于企业数量众多,污染物种类复杂,而相关监管力量不足,容易形成征管漏洞。并且法律处罚措施单一、力度不够。现行排污费条例规定对排污者未按照规定缴纳排污费的,责令限期缴纳,逾期仍不缴纳的处应缴排污费1倍以上3倍以下罚款,同时责令其停产停业整顿。对于欠缴、少缴排污费的行为仅规定了相应行政处罚措施,且罚款数额偏低,无法起到警示效果(任红梅,2010)。其也不具有税款征管中的税收保全和强制执行措施,对重大环境违法行为,未规定相应的刑事处罚。在缺乏法律强制性和威慑力的情况下,可能出现部分企业少报、谎报排污量,不缴、少缴、缓缴排污费的情况。二是对地方政府和环保部门缺乏约束力。排污费制度的法律地位低使得其征收缺乏刚性,执法过程中随意性较大。目前多数排污费的征收标准和具体征收办法由地方自行确定,排污费的征收和核定由当地环保部门负责。许多地方官员认为排污费的征收对企业而言是一种负担,不利于当地招商引资和经济增长,从而影响自身晋升。因此出于官员的自利动机及地方保护主义,地方政府容易放松排污费的征管,不能做到排污费的及时足额征收(刘伟明,2012)。

(二)废气排污收费标准与大气污染防治成本不适应。

我国废气排污收费项目种类不少,但其征收标准却远低于污染治理成本。企业都是追求经济利益最大化的,当排污费低于企业治污成本时,企业宁愿缴纳排污费,也不愿意采取有效措施降低污染排放。不仅不能刺激企业降低污染排放,而且筹集的资金也不足以满足政府治理污染的需要,出现“交钱排污”现象。以二氧化硫排污费的征收标准为例,废气排污费按照污染者排放污染物的种类、数量和污染当量计算征收,每一污染当量的征收标准为0.6元,二氧化硫的污染当量值为0.95/千克,折算下来每吨二氧化硫的排污费为570元。而据有关部门测算,平均处理1吨二氧化硫需要花费1052元。二氧化硫的排污费仅为其处理成本的一半,难以起到筹集资金,降低污染排放的作用。

(三)废气排污费征收面与污染源构成不适应。

2003年开始实施的《排污费征收使用管理条例》虽然将排污收费的范围从排放污染物的单位扩展到排污的单位和个体工商户,但仍未涉及居民。从表3可以看到,虽然工业二氧化硫排放量占二氧化硫排放总量的比重较高,都达到80%以上,且近两年突破90%,但也不能忽视生活二氧化硫排放量,居民生活燃煤排放的废气仍是大气污染物的重要来源。而目前废气排污收费制度未将其纳入征收范围,使这部分污染游 离于监管之外。汽车尾气排放也是造成大气污染,导致雾霾增加的重要因素。氮氧化物排放量中,机动车“贡献”了很大一部分,2012年全国氮氧化物排放总量为2338万吨,其中机动车氮氧化物排放量640万吨,占总量的27.37%,随着我国人民收入水平提高,私家车保留数量不断增加,这一比重还将有所上升。而我国目前对机动车、飞机、船舶等流动污染源暂不征收废气排污费,显然不利于缓解大气污染。

(四)废气排污费收支与“阳光”财政不适应。

1987年的《大气污染防治法》中规定征收的大气超标排污费必须用于污染防治,2000年修订后规定只能用于大气污染防治,并实施审计监督。2003年的《排污费征收使用管理条例》在几个方面进行了重大改革,其中包括限定排污费的征收和使用、管理严格实行收支两条线。这些都表明排污收费制度的进步,然而在实际操作中,排污费的征收和使用缺乏公正透明性。一是征收过程缺乏公平、公正性。当前排污费制度缺乏有效监督,地方政府可根据实际情况确定当地排污费的征收标准和具体征收办法,使得不同地区排污费征收标准存在差异。而大气污染的地区外溢性很强,容易造成地区之间的不公平。废气排污费的核定、征收都由环保部门负责,可能由于“寻租”的存在,导致部分企业没有足额及时上缴排污费,造成企业之间的不公平(高萍,2010)。二是管理过程缺乏科学性。废气排污费属于地方收入,不利于全国统筹和中央的宏观调控,且其作为非税收入,尽管实行收支两条线,但并未纳入财政预算。三是使用过程缺乏透明性。目前地方政府对排污费收入的使用具有很大的灵活、自主性,可自行分配对污染治理企业的补助资金。但未公布各项排污费的收支明细,容易出现资金被截留、挪用的现象(杨琴、黄维娜,2006)。若废气排污费的大部分又返还给排污企业,在缺乏有效的机制确保排污企业将返还的废气排污费用于进行脱硫、脱硝处理,减少废气排放的情况下,相当于企业为污染付出的代价又得到相当部分的返还,不能起到遏制企业排污的作用,也难以将资金用到实处。

废气排污费制度的上述缺陷使其在实际实施过程中没有充分发挥其减少污染、筹集治污资金,使污染外部负效应内部化的作用。在当前大气污染严重,雾霾猖狂的背景下,顺应政府费税改革的潮流,将废气排污费改税不失为一个现实性的选择。

三、部分OECD国家大气污染税实施概况及主要经验介绍

我国的大气污染以煤烟型为主,首要污染物是二氧化硫,我国二氧化硫的年排放量2000万吨以上,居世界首位(高萍,2010),主要由二氧化硫排放所致的酸雨严重危害国土资源。氮氧化物也是会产生多种环境影响的污染物,其年排放量同样超过2000万吨。我国目前废气排污费中,二氧化硫和氮氧化物也是主要收费子目,其征收已相对成熟。因此我国废气排污费改税应首先将二氧化硫和氮氧化物列为征税范围,即考虑开征二氧化硫税和氮氧化物税。二氧化硫税和氮氧化物税在许多OECD国家已得到了普遍实施,我国在开征时可借鉴其成功经验。

(一)部分OECD国家二氧化硫税/费,氮氧化物税/费征收情况。

从表4、表5可以看出,二氧化硫税和氮氧化物税在OECD国家得到了广泛实施,虽然名称各不相同,但实际上普遍具有税的特征。

(二)部分OECD国家征收二氧化硫税、氮氧化物税的主要经验。

1.从税基的选择看,二氧化硫税的计税基础主要有三种形式:一是按二氧化硫的排放量征收,如澳大利亚首都地区、斯洛伐克、波兰、西班牙阿拉贡地区、日本、意大利、韩国等;二是按能源产品的含硫量征税,如瑞典;三是采用排放量与含硫量相结合的方式,如丹麦。除捷克采用排放量与含氮量相结合的方式计税外,各国氮氧化物税的计税基础均是氮氧化物排放量。无论是二氧化硫税还是氮氧化物税,多数OECD国家都选择按排放量征收,这对污染源的监测要求比较高。

2.从税率上看,各国税负水平差异较大。税率的设定主要取决于处理成本以及要达到的治理目标等因素。各国均按从量定额方式征收,除日本二氧化硫税率随地区不同而变化外,其他地方均实行统一税率。有的按公斤收取,如澳大利亚、波兰、瑞典等;有的按吨收取,如斯洛伐克、西班牙、加拿大、意大利、捷克等。瑞典的税负水平最高,丹麦其次;波兰、意大利、捷克、西班牙、斯洛伐克税负水平居中且相差不大;澳大利亚和加拿大税率较低。大部分国家氮氧化物税负水平高于二氧化硫税,在以上同时征收二氧化硫税和氮氧化物税的八个国家中,捷克、加拿大氮氧化物税率略高于二氧化硫税;波兰、西班牙二者税率持平;另外四个国家,澳大利亚、斯洛伐克、意大利和瑞典氮氧化物税率显著高于二氧化硫税率。

3.从税款的使用看,多用于治理环境污染。各国二氧化硫税和氮氧化物税的使用方向是完全一致的,主要有三种使用途径:一是为政府筹集环保资金,用于环境保护,如波兰、西班牙、加拿大、韩国和捷克等;二是返还排污企业,用于企业自身污染防治,如澳大利亚、瑞典;三是对环境污染造成的损害进行赔偿,如日本。

4.各国还规定有不同的优惠政策。对主要涉及国防、外交、技术研究以及受影响较大的国内支柱产业进行税收豁免。如西班牙对生物燃料和生物能源免征二氧化硫税;韩国对二氧化硫排放量低于规定标准30%的企业实行减免,并对微型企业规定了达标排放部分免税的优惠政策;丹麦对航空、外交事务和国际组织、商业船只以及用于技术用途的应税含硫商品适用优惠措施;瑞典的优惠政策主要适用于公共服务领域,如火车和其他铁路运输工具,但对电力生产和工业部门进行了豁免。

四、我国开征二氧化硫税和氮氧化物税的初步构想

(一)二氧化硫税、氮氧化物税的设计构思。

1.纳税人。在我国境内生产、生活过程中向大气排放二氧化硫的单位和个人为二氧化硫的纳税人。其中个人包括个体工商户和城镇居民。虽然二氧化硫的排放主要源自工业,居民生活排放的二氧化硫比例较小,仅占10%左右。将居民纳入二氧化硫的征税范围可能会使得纳税人数量众多且极为分散,加大征管难度。但若将居民排除在外会使部分污染源游离在监管之外,使污染效果大打折扣。从OECD国家的实践来看,个人和企业也都是同等对待的。

我国对氮氧化物的关注相对滞后,从2011年起,国家年度环境公报才开始公布氮氧化物的排放数 据。2012年全国氮氧化物排放总量为2338万吨,其中工业氮氧化物排放量1658万吨,生活氮氧化物排放量39.3万吨,机动车氮氧化物排放量640万吨,占总排放量的27.4%。可见,工业氮氧化物排放占总氮氧化物排放量的绝对主体,但也有相当多的氮氧化物来源为以汽油、柴油为燃料的汽车尾气,而居民生活氮氧化物排放占比很小,可忽略不计。因此氮氧化物的纳税人应为在我国境内生产过程中排放氮氧化物的单位和个人以及使用运输工具排放氮氧化物的单位和个人。

2.计税基础。理论上,二氧化硫税可采取按二氧化硫排放量、纳税人使用燃料的含硫量和污染产品的产量征收,以及按照排放量与含硫量相结合的方式征收。每种方式各有利弊,按排放量征收对监测技术要求较高,适用于已纳入环保部门监测的企业;按燃料含硫量征收,操作简单易行,但不能鼓励企业采用先进生产方式减少污染;按污染产品的产量征收仅适用于二氧化硫排放量与产量关联度较高的企业;按照排放量与含硫量相结合的方式能有效、全面控制税源,但实施成本较高。综合考虑我国当前防治大气污染的迫切性要求以及实施成本等因素,宜选择按照排放量与含硫量相结合的征收方式。对于大型工业企业等固定的污染排放源,能实际监测排放量的,按实际监测值征收;对于监测困难的小型污染源(包括居民污染源),按照燃料中的二氧化硫含量征收。

氮氧化物的计税依据可参照二氧化硫。对于能够进行在线监测的大型工业污染源,以实际监测的氮氧化物排放量为计税依据。对于分布分散,难以监测的小型污染源和机动车,以使用的燃料中氮氧化物的含量为计税依据。

3.税率。关于税率形式的选择也有三种方式:一是定额税率,规定每公斤二氧化硫适用的税率。这种方式的优点在于税负的全国统一,有利于全国范围内总边际成本的补偿,有利于地区公平;缺点是没有考虑地区差异。二是将全国按照大气环境中二氧化硫的浓度划分为几类地区,不同地区适用不同税率。这种方式考虑了地区差异,具有灵活性,同时也能保证全国统筹,但容易造成污染源的地区转移和税负地区间的不公。三是规定幅度定额税率,各地可在规定幅度内根据当地减排目标确定具体适用税率。这种方式赋予了地方政府很大的自主性,但也容易造成污染源的转移以及“地方保护主义”。大气污染的地区外溢性很强,当前的雾霾问题也已经成为全国性的问题,防治大气污染应特别重视全国统筹。因此二氧化硫税宜在全国采取统一税率征收,但应建立税率的动态调整机制。结合物价水平及技术因素等,定期对其税率进行调整,以适应不同时期的污染治理要求和成本。

在具体税率的选择上,应充分考虑我国脱硫设施的运行成本,现行二氧化硫排污收费水平可作为一个参考。现行二氧化硫排污收费水平偏低,费改税应提高其税率水平。目前部分省市已将二氧化硫的收费标准从每公斤0.63元提高到1.26元。二氧化硫税率设计的最佳水平是使其外部成本内部化,即使其税额刚好能弥补由于二氧化硫排放所造成的环境损害成本,然而环境损害成本是个综合性的变量,难以测量。因此,参考高萍(2010)的处理方式,采用我国近年脱硫设施的运行费用除以工业二氧化硫去除量,计算出我国单位二氧化硫处理成本,可知我国目前单位二氧化硫处理成本已达到1.48元。如果将脱硫设施的建造成本及其他相关投资计算在内,单位二氧化硫的处理成本将更高。基于我国二氧化硫当前征收水平和环境污染成本内部化的环境税思想,为实现环境税减排治污效应,建议将现阶段二氧化硫的税率应设定在1.5元~2元/公斤的区间为宜,之后结合物价及技术水平等动态调整。

目前关于氮氧化物的治理成本还缺乏统计数据,现行氮氧化物排污费与二氧化硫排污费的收费标准相同,在确定氮氧化物的税率时可参考二氧化硫的税率水平。从OECD国家的经验看来,氮氧化物的税率普遍高于二氧化硫。我国的氮氧化物应适用不低于二氧化硫的税率水平,在实施初期,可选择与二氧化硫相同的税率,即将税率设定在每公斤1.26元~2元的合理区间内动态调整。

(二)二氧化硫和氮氧化物税收优惠。

二氧化硫税和氮氧化物税的征收应注重发挥税收约束与激励的双重作用,刺激企业采用环保设备及清洁的生产方式,降低污染排放。可借鉴OECD国家的普遍做法,对主要涉及国防、技术研究领域给予税收减免。在对企业优惠措施的具体选择上,应避免直接对企业的税收返还。对企业采用脱硫设施的给予税收减免优惠,如规定节能减排设备投资额的一定比例可直接在二氧化硫和氮氧化物的应纳税额中扣除。同时对一定时期内废气减排效果特别突出的企业给予税收减免奖励。对于节约能源、使用清洁能源的机动车可给予一定税收优惠,现行税法已对节约能源、使用新能源的车船在保有环节规定了车船税的减、免征条款,还可在车辆购置环节适用相对较低的车辆购置税税率,鼓励消费者购买环保车辆,减少汽车尾气。

(三)二氧化硫税与氮氧化物税的征收管理。

1.宜作为共享税,中央与地方按一定比例进行划分。将二氧化硫和氮氧化物税作为共享税,主要基于以下考虑:二氧化硫和氮氧化物的地区外溢性很强,需要在中央整体布局下,各地方协调配合,将其作为共享税既能满足地方对当地污染治理的需要,又能为一些区域性、全国性的污染治理项目筹集资金。

大气污染的特征篇13

中图分类号:X823;X169 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2017)02-0254-05

DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2017.02.013

经济和社会的快速发展,造成了污染物的大量排放,大气污染对人类生存环境和生态健康安全造成了严重威胁,引起了公众的广泛关注。有研究显示,在大气污染源一定的情况下,污染物浓度主要取决于大气的扩散能力,气象因素影响着大气污染物的稀释、扩散[1-3]。气象条件(如霾、静风、逆温等)会使大气污染物的分布更为复杂,所以大气环境的好坏与气象条件的关系十分密切[4-7]。常炉予等[8]通过研究气象条件对南京城区大气污染物浓度的影响发现主导风向对污染物的输送有很大影响;董继元等[9]研究认为降水对污染物浓度的稀释清除作用十分明显;魏玉香等[10]通过对南京大气污染物特征及其气象条件的关系分析发现污染物浓度与风速呈负相关;邱粲等[11]研究表明低层有逆温存在,大气层结稳定时,气象条件也不利于污染物的扩散。

本研究以河北南部城市邯郸为例,利用统计方法,从基本气象特征、风、气温、气压、混合层高度、逆温层、静稳指数等气象要素对河北南部空气污染气象扩散条件进行分析。

1 材料与方法

1.1 材料

采用邯郸市气象站2013~2015年的地面观测资料和探空资料。

1.2 分析方法

利用统计方法,对邯郸市空气污染气象扩散条件进行研究。

2 结果与分析

2.1 基本气象特征

邯郸市位于太行山东麓,属暖温带大陆性季风气候,四季分明。春季风多干旱,夏季炎热多雨,秋季温和凉爽,冬季寒冷干燥。年均日照时数为2 318.4 h,年平均气温为13.5 ℃,一般1月为全年最冷月,7月为全年最热月;年均降水量为510.5 mm,降水多集中在7、8月,约占年降水量的51.3%,冬季降水量最少,约占年降水量的2.8%。

2.2 风向、风速气象扩散条件分析

利用2013~2015年地面风资料统计分析表明,全年最多风向为南风(S),频率19.4%(表1、图1);次多风向为北风(N),频率14.6%;北北东风(NNE)居第三位,频率11.5%。风频大于或等于6%的还有南南西风(SSW)、南南东风(SSE)、东北风(NE),频率依次为9.7%、7.9%、6.0%,静风(C)频率6.5%。按季节而言,在全年各季节中,春季、夏季以南风最多;秋季、冬季以北风最多,南风次多。

1)从各风向对应的平均风速(表2)可知,超过 2 m/s的为南南西-南南东风、北-东北风;其中南风的平均风速最大,为2.68 m/s,南南西风次之,为2.60 m/s,全年盛行风向为南风,由于南L平均风速最大,对污染物的输送、扩散较为有利。

2)从平均风速的月变化(图2、表3)来看,3月的平均风速最大,为2.86 m/s,4月次之,为2.70 m/s;8月的平均风速最小,为1.71 m/s,12月次之,为1.73 m/s。按季节统计(图3),春季平均风速最大,为2.68 m/s;秋季平均风速最小,为1.78 m/s,冬季为1.91 m/s,夏季为1.93 m/s。仅就平均风速来说,春季对空气污染物的水平扩散最为有利,秋季最不利于污染物的水平扩散。

3)由表4可知,全年风速小于2.0 m/s的风占53.2%,其中静风频率6.5%。≥2.0 m/s的风占46.8%,其中≥4.0 m/s的风占8.5%。从风速档级频率分布表明,春季是静风、小风最少的时期,秋季静风、小风最多,表明水平扩散条件春季最好,秋季最差。

4)从逐时平均风速(图4)来看,9:00至19:00平均风速均大于2 m/s,其中12:00~16:00平均风速>2.5 m/s,以15:00平均风速最大,为2.74 m/s;19:00至翌日8:00平均风速都小于2.0 m/s,其中2:00~7:00风速

2.3 气温、气压、湿度、降水气象条件分析

据2013~2015年气象资料统计(表5),邯郸市区年平均气温14.9 ℃,以7月最高,平均27.6 ℃; 1月气温最低,平均0 ℃。在全年中,2~6月增温迅速,9~12月降温速度较快。极端最高气温41.2 ℃,极端最低气温-12.8 ℃。年平均气压1 009 hPa。年平均相对湿度61%。年平均降水量41.8 mm,降水主要集中出现在6~9月,此阶段降水量占全年的70%,6~9月降水频发,对空气污染物的稀释、清除较为有利;冬季降水量小,平均相对湿度较大,为雾霾多发季节,不利于空气污染的稀释扩散;春季干燥多风,对空气污染物的水平扩散较为有利。

2.4 混合层高度分析

混合层高度是地面上空某一给定区域污染物可能发生混合的垂直距离,是湍流特征不连续界面的高度。混合层高度越低,越不利于污染物扩散,过低的混合层顶高度使污染物压缩在近地层,导致污染物浓度持续上升,污染程度加重[12-15]。因邢台2015年迁站,资料无可比性,故以邢台南宫资料代表邯郸情况,从2013~2015年逐月的混合层高度分布(图5)来看,3月混合层平均高度最高,为1 724 m,9月最低,为920 m,春季(3~5月)平均混合层高度均超过1 500 m,垂直气象扩散条件为全年最好,夏、秋、冬季平均混合层高度较低,垂直扩散能力相对较差。

2.5 逆温分析

稳定的大气环流背景下,低层逆温层建立和加强会使大气垂直对流运动受阻,大气污染物不易扩散。当逆温层厚度增大,逆温层强度越强,污染浓度就越大[16-21]。选取2013~2015年的探空资料分析邯郸上空逆温分布(图6)情况可以看出,逆温厚度1月最大,为275 m,垂直扩散条件最为不利,6月最小,为150 m,垂直扩散条件为全年最好。

逆温强度从1月开始逐渐下降,6月达到最小,为1.35 ℃/100 m,从7月开始,逆温强度呈波动上升趋势,4~9月逆温强度相对较小,对空气污染物的垂直扩散条件较为有利,10~12月、1~3月逆温强度较大,不利于空气污染物的垂直扩散(图6)。

2.6 静稳天气指数分析

静稳天气指数是表达大气静稳程度的综合气象条件指标,指数越大,则发生或维持大气污染的可能性就越高。从图7可以看出,2013~2015年年平均静稳天气指数为9.7。静稳天气指数在秋、冬季较高,春季最低。其中,1~2月静稳天气指数最高,为全年扩散条件最差时段;3月开始明显降低,扩散条件明显好转,5月达最低,扩散条件达全年最优;6月开始逐渐增加,扩散条件逐渐转为不利。

3 小结

1)风速越大,对污染物的输送扩散越为有利。邯郸市全年盛行风向为南风,由于南L平均风速最大,对污染物扩散较为有利。就平均风速来说,春季对空气污染物的水平扩散最为有利,秋季最不利于污染物的水平扩散;全天不同时间风速分布表明,中午前后的水平扩散条件最好,凌晨水平扩散条件最差。风速档级频率分布表明,春季是静风、小风最少的时期,秋季静风、小风最多,表明水平扩散条件春季最好,秋季最差。

2)降水对污染物的稀释十分有利。6~9月降水较多,对空气污染物的稀释、清除有利;冬季为雾霾多发季节,降水较少,相对湿度大,气象条件不利于污染物的稀释、扩散;春季干燥多风,对空气污染物的水平扩散较为有利。

3)混合层高度越高,气象扩散条件越好。3月混合层平均高度最高,9月最低,春季垂直气象扩散条件为全年最好,夏、秋、冬季平均混合层高度较低,垂直扩散能力相对较差。

4)逆温层强度越强,污染浓度就越大。4~9月逆温强度相对较小,对空气污染物的垂直扩散条件较为有利,10~12月、1~3月逆温强度较大,不利于空气污染物的垂直扩散。

5)静稳天气指数较高时,气象扩散条件差,不利于空气污染物的扩散、稀释。分析表明,邯郸市静稳天气指数在秋、冬季较高,春季最低。1~2月大气层最为稳定,静稳天气指数最高,气象扩散条件为全年最差。

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