大氣復(fù)合污染現(xiàn)狀及對(duì)策范文

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《經(jīng)緯天地》2017年第4期

摘要：運(yùn)用灰色聚類法評(píng)價(jià)溫嶺市空氣污染較為集中的月份的空氣質(zhì)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(xì)分析空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)和其中每一天的PM2.5和O3濃度的變化趨勢(shì)。結(jié)合污染源普查數(shù)據(jù)，對(duì)影響空氣質(zhì)量的因素進(jìn)行剖析，提出了大氣復(fù)合污染防控的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：灰色聚類法；變化趨勢(shì)；污染源普查；大氣復(fù)合污染

大氣復(fù)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(fù)合型大氣污染狀況，往往伴隨灰霾和光化學(xué)煙霧等惡劣天氣情況［1］。近年來(lái)的研究顯示PM2.5對(duì)人體呼吸系統(tǒng)和心血管健康等方面都會(huì)產(chǎn)生一定的影響［2-5］，因而分析一個(gè)城市的PM2.5濃度的時(shí)間變化規(guī)律對(duì)于城市里心臟病、呼吸系統(tǒng)疾病患者做好防護(hù)有一定的意義。灰色聚類是根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)矩陣或灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)將一些觀測(cè)指標(biāo)或觀測(cè)對(duì)象聚集成若干個(gè)可以定義類別的方法［6］。已有分析［7］顯示溫嶺市空氣質(zhì)量超標(biāo)的天數(shù)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(yùn)用灰色聚類法分析上述月份空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)，并分析上述月份中每一天的PM2.5和O3濃度的變化趨勢(shì)，結(jié)合污染源普查數(shù)據(jù)，對(duì)影響空氣質(zhì)量的因素進(jìn)行詳細(xì)剖析，有針對(duì)性的提出大氣復(fù)合污染防控的對(duì)策。

1評(píng)價(jià)方法

1.1數(shù)據(jù)來(lái)源

選用本地環(huán)保大樓空氣自動(dòng)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(gè)月的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析，極少數(shù)缺失數(shù)據(jù)用三次樣條插值的辦法補(bǔ)齊（Matlab程序中的spline函數(shù)）。以2013年10月、2013年11月作為秋季超標(biāo)集中月份，2013年12月、2014年1月作為冬季超標(biāo)集中月份，2014年3月、2014年4月作為春季超標(biāo)集中月份。

1.2聚類因子的選取

聚類指標(biāo)僅選擇SO2、NO2、PM10、PM2.5四項(xiàng)，因?yàn)椋海?）從上述6個(gè)月份的數(shù)據(jù)看，CO日均值濃度都符合一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，O38h滑動(dòng)平均的日均值濃度基本上都符合二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，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(zhì)量超標(biāo)月份空氣質(zhì)量的變化趨勢(shì)，而非不同評(píng)價(jià)方法的比較。1.3灰色聚類分析由于各指標(biāo)量綱及代表意義均不同，先采用均值化法［8］對(duì)各聚類指標(biāo)和《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）中各指標(biāo)灰類值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)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(duì)象，將SO2、NO2、PM10、PM2.5作為聚類指標(biāo)，依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)將空氣質(zhì)量分為4個(gè)灰類，對(duì)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的聚類指標(biāo)進(jìn)行聚類分析。

2空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)剖析

2.1空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)

3類和4類的天氣應(yīng)該是空氣污染相對(duì)較重的類別，因而應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注3類或4類天氣連續(xù)分布的時(shí)段。2013年10月在第2天出現(xiàn)4類的天氣，而在第6天和第8天出現(xiàn)1類的天氣，在10月20日至27日出現(xiàn)了3類天氣連續(xù)分布的形態(tài)；2013年11月絕多數(shù)2類的天氣集中分布在上半月，1類天氣則出現(xiàn)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(xiàn)在第16、23、24天，也在下半月，這說(shuō)明2013年11月下半月空氣質(zhì)量變差，在11月15日到24日出現(xiàn)3類或4類天氣連續(xù)分布的形態(tài)；2013年12月2類和3類的天氣基本呈現(xiàn)交替分布的形態(tài)，空氣質(zhì)量最差的天氣出現(xiàn)在第7天和第8天，為4類，最好則出現(xiàn)在第16日到第18日，為1類，沒有發(fā)現(xiàn)3類或4類天氣連續(xù)4天以上分布的情形；2014年1月4類天氣出現(xiàn)在第4、5、18、31天，未發(fā)現(xiàn)1類天氣，1月18日至21日出現(xiàn)連續(xù)4天3類或4類天氣連續(xù)分布的形態(tài)；2014年3月4類天氣出現(xiàn)在第28天，未發(fā)現(xiàn)1類的天氣，3月13日至20日出現(xiàn)了3類天氣連續(xù)分布的形態(tài)；2014年4月4類天氣出現(xiàn)在第18天和第30天，2類與3類的天氣交替出現(xiàn)，未發(fā)現(xiàn)3類或4類天氣連續(xù)4天以上分布的形態(tài)，未發(fā)現(xiàn)有1類的天氣。

2.2主要二次顆粒物變化趨勢(shì)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(shì)見圖1。2013年10月PM2.5和O3日均值濃度呈現(xiàn)非常相似的波動(dòng)形態(tài)，PM2.5日均值濃度的峰值出現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)在同一天或相互鄰近的幾天，波動(dòng)規(guī)律近似于“上升-下降-上升-下降-上升-下降”曲折往復(fù)的形態(tài)。2013年11月，PM2.5日均值濃度的峰值出現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)幾乎一致的波動(dòng)形態(tài)，兩者很多峰值與谷值出現(xiàn)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(xù)至第21天，而PM2.5則寬幅波動(dòng)，在第13天、第18天出現(xiàn)谷值，在第16天出現(xiàn)明顯峰值，在第22天開始，O3開始出現(xiàn)波動(dòng)，日均值濃度先上升出現(xiàn)峰值，后兩天連續(xù)下降在第24天出現(xiàn)谷值，而后則呈現(xiàn)近似于“M”型的變化趨勢(shì)。在第22天開始，PM2.5呈現(xiàn)寬幅震蕩，變化急劇，第23天達(dá)到峰值（0.116mg/m3）后，在第25天驟然下降達(dá)到谷值（0.029mg/m3），此后兩天其值逐日上升，而后又窄幅波動(dòng)。2013年12月，PM2.5日均值濃度峰值出現(xiàn)在第7天、第13天、第21天、第26天，谷值則出現(xiàn)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(nèi)窄幅波動(dòng)。從第1天到第7天，PM2.5日均值濃度呈逐日上升的趨勢(shì)，直至第7天達(dá)到一很高的峰值（0.309mg/m3），這提示這段時(shí)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(fù)常態(tài)，呈現(xiàn)“上升―下降―上升―下降―上升―下降―上升”曲折往復(fù)的變化趨勢(shì)。2014年1月，PM2.5日均值濃度的峰值出現(xiàn)在第5天、第19天、第26天、第31天，谷值則出現(xiàn)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(nèi)窄幅波動(dòng)。該月PM2.5的變化呈現(xiàn)與上月第11天起至月末相似的波動(dòng)形態(tài)，即類似于“上升―下降―上升―下降―上升―下降―上升”循環(huán)往復(fù)的七段。2014年3月，PM2.5日均值濃度峰值出現(xiàn)在第11天、第19天、第28天，谷值則出現(xiàn)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(nèi)波動(dòng)；2014年4月，PM2.5日均值濃度在0.024～0.082mg/m3范圍內(nèi)波動(dòng)，O3日均值濃度在0.057～0.118mg/m3范圍內(nèi)波動(dòng)。

3影響因素分析

影響本市環(huán)境空氣質(zhì)量的主要污染源有交通源、生活源、工業(yè)源和農(nóng)業(yè)源。工業(yè)源主要有燃煤鍋爐和工業(yè)窯爐的煙塵、SO2、NOx排放，從溫嶺市第一次全國(guó)污染源普查結(jié)果看，煙塵排放前五位的行業(yè)分別為非金屬礦物制品業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、造紙及紙制品業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)、塑料制品業(yè)，占工業(yè)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(yè)分別為非金屬礦物制品業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、造紙及紙制品業(yè)、塑料制品業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)，占工業(yè)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(yè)分別為非金屬礦物制品業(yè)、造紙及紙制品業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)、農(nóng)副食品加工業(yè)，占工業(yè)源排放總量的比例分別為46.16%、12.43%、10.62%、7.51%、6.97%，工業(yè)粉塵排放前五位的行業(yè)分別為交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)，占工業(yè)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(yè)粉塵排放量的比例約為2.46：1。我市醫(yī)化、涂裝、合成革、橡膠塑料制品、印刷包裝、制鞋、化纖等行業(yè)均有VOCs排放，但有關(guān)排放量的資料至今仍是空白。生活源主要有施工揚(yáng)塵、道路揚(yáng)塵、餐飲油煙、露天焚燒、裝修和干洗廢氣等，調(diào)查發(fā)現(xiàn)生活源煙塵、SO2、NOx排放量分別僅占生活源和工業(yè)源污染物排放總量的10.2%、7.5%和10.7%；交通源主要是機(jī)動(dòng)車的尾氣排放，包括：黃標(biāo)車、公交車、出租車等營(yíng)運(yùn)車輛；農(nóng)業(yè)源主要有秸稈焚燒、農(nóng)業(yè)氨污染、采礦粉塵。從我國(guó)沿海城市PM2.5化學(xué)組成與來(lái)源研究結(jié)果看［9］，機(jī)動(dòng)車尾氣排放和煤燃燒對(duì)大氣PM2.5影響最大，貢獻(xiàn)率分別為54%～75%和32%～52%，地面揚(yáng)塵和二次顆粒物的貢獻(xiàn)率次之，分別為15%～24%和15%～58%，海鹽對(duì)PM2.5的影響較小，貢獻(xiàn)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(lái)單因子的評(píng)價(jià)方法下若某一因子超出3類標(biāo)準(zhǔn)值即為3類天氣，在本市目前空氣污染的狀況相對(duì)而言可能不是很重，因而在這樣的評(píng)價(jià)方法下，絕多數(shù)的天數(shù)都被判為2類，這樣就難以看出空氣質(zhì)量的變化情況，而灰色聚類能更好的分離出3類的天數(shù)，這對(duì)于研判一個(gè)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(shì)尤其是PM2.5的變化趨勢(shì)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(dāng)PM2.5出現(xiàn)峰值時(shí)侯，灰色聚類結(jié)果顯示這些天都是4類的天氣，這提示PM2.5濃度可能會(huì)在一定程度上決定空氣污染的狀況，而用灰色聚類來(lái)分析研判空氣污染狀況的結(jié)果是比較準(zhǔn)確的。

5結(jié)論和建議

本文采用灰色聚類法評(píng)價(jià)本市空氣質(zhì)量，可以比較準(zhǔn)確的研判空氣污染趨勢(shì)。通過觀察發(fā)現(xiàn)本市空氣污染較重的時(shí)段出現(xiàn)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(duì)上述空氣污染較重的時(shí)段進(jìn)行調(diào)查，以發(fā)現(xiàn)哪些人類活動(dòng)較為頻繁，或者推進(jìn)PM2.5的源解析工作以實(shí)時(shí)掌握氣污染源變化情況。從我市污染源普查結(jié)果看，氣污染物排放居前的行業(yè)也是煤炭消耗量較大的行業(yè)，因而推斷應(yīng)把污染控制的重點(diǎn)放在工業(yè)企業(yè)煤炭消費(fèi)總量等方面，宜采取以燃?xì)忮仩t代替燃煤鍋爐、以中頻爐代替燃煤沖天爐等舉措削減工業(yè)煤炭消費(fèi)。在空氣重污染時(shí)段，應(yīng)加大對(duì)涉及混凝土攪拌的建材企業(yè)的無(wú)組織粉塵排放的監(jiān)管力度，加大對(duì)有機(jī)廢氣排放較大的企業(yè)的監(jiān)管力度，整治大街露天燒烤等餐飲油煙廢氣，加強(qiáng)對(duì)露天焚燒、非法燃燒煙花爆竹、秸稈焚燒等污染活動(dòng)的執(zhí)法監(jiān)管。必要的時(shí)候?qū)嵤┸囕v道路限行。

作者：汪浩；蔡宇峰；李萍 單位：溫嶺市環(huán)境保護(hù)局