长治市主城区环境空气质量变化趋势分析

中国环境学会  2011年 03月31日

  郭文涛 赵富强 常海林 长治市环境监测站 山西长治 046000(联系电话:  郭文涛1393556528)


  摘要:通过分析长治市环境空气28年的监测资料,研究了长治市主城区环境空气质量变化趋势及影响因素。结果表明:环境空气质量隨着城市人口经济的发展、国家环境保护政策变化而不断变化,通过严格的环境管理、能源结构调整、机动车尾气治理、及城市生态绿化等促进了环境空气质量不断好转。
  关键词:环境空气质量;变化趋势;研究


  Ambient air quality trends analysis in the main urban of Changzhi
  Guo Wen-tao  Changzhi Environment Monitoring Station, Changzhi, 046000
  Abstract:Ambient air quality trend and influencing factors in the main urban of Changzhi City was studied by analyzing the monitoring of ambient air for 28 years in Changzhi City , The results showed that: environment air quality along with urban economic development, national environmental policy changes and continue to change, through rigorous environmental management, energy source structural adjustment, motor vehicle exhaust control, and urban eco-greening of the environment to promote continuous improvement in air quality .
  Key words: environmental air quality; change in trend; Analysis


  长治市位于山西省东南部,全市区域面积13896km2,是山西省能源化工基地之一。长治市主城区位于长治市中部偏南,上党盆地东部,城区面积56 km2。长治市社会经济发展迅速,自1985年市管县体制改革至2008年,城区人口由24.6万发展到41.6万,全市国内生产总值由24.7亿元增加到682.13亿元,在工业生产总值中重工业所占比例达到70%,全年规模以上工业综合能源消费总量1392.32万吨标准煤。同时主城区的环境空气质量也发生了很大的变化。本文利用长治市环境空气定点监测资料,探讨城市发展过程中空气质量变化趋势及其防治措施,对控制长治市空气污染有重要意义。


  城市空气质量监测布点分布


  长治市环境空气质量监测自1982年开始,随着城市的发展和监测的需要,经过多次变化,从2000年过渡到现在的4个全自动日报监测点。这些监测点分布在城区的各个功能区,其数据基本能反映市区大气环境质量状况。


  数据处理


  由于国家环境空气质量标准及分析方法的变化,监测项目除SO2和降尘外,NOx变为NO2,总悬浮颗粒物变为可吸入颗粒物,为保持监测数据的可比性和连续性,本文采用了相应的转换系数进行了转换:NO2与NOx 的转换采用了杨金林等在《湖南有色金属》第15卷第6期《环境空气中NO2与NOx 的相关性试验》中转换系数,可吸入颗粒物和总悬浮颗粒物转换采用了原国家环境保护局审批的换算系数,换算系数为1.747。


  分析方法


  使用Daniel趋势检验方法(又名Spearman秩相关系数法)分析长治市空气污染物的变化趋势及其统计学显著性特征,公式为:
  rs=1-[6 ( xi-yi)2 ]/[n3 -n]
  式中,rs 为秩相关系数;n为时间周期数;xi 为年均值从小到大排列的序数;yi为年先后排列序数。
  rs值的正负分别表示污染的增长和下降,其绝对值的大小表示变化的强度。将秩相关系数rs的绝对值与Spearman秩相关系数统计表中的临界值Wp进行比较。如果 rs ≥Wp,则表明变化趋势有显著意义。
  根据长治市城区空气污染浓度总体变化态势,本文用Daniel趋势检验分析各污染物28年来变化趋势。


  结果


  空气污染浓度总体变化态势
  使用Daniel趋势检验方法分析各污染物年度变化趋势,结果表明不同的污染物表现出不同的变化特征(图1),由图中可以看出:长治市环境空气污染变化趋势除总悬浮颗粒物(降尘)外可以分为两个阶段,即1982-1999年各类污染物总体表现为上升阶段,环境空气质量下降,1999年以后各类污染物呈下降趋势,环境空气质量逐步改善;SO2则在2004年前总体表现为上升阶段, 2004年以后呈明显下降趋势。
  近28年来降尘(rs=-0.598,w0.01=0.465)呈总体显著下降趋势,年度主要分布在1982-1991和1999年以后,在1991-1999年间其它污染物处在上升阶段,降尘浓度基本没有变化。
  总悬浮颗粒物呈总体下降趋势,年度主要分布在1982-1991和1999年以后(rs=-0.952w0.01=0.746)呈显著下降趋势,在1991-1999年间处在缓慢上升阶段。
  SO2在1982-2004年以前(rs=-0.999,w0.01=0.601)呈显著上升趋势,从2004以后(rs=--1w0.01=1)年开始呈显著下降。
  NOx在1982-1999年以前(rs=-0.955,w0.01=0.712)呈显著上升趋势,从1999年以后(rs=-0.830,w0.01=0.746)开始呈显著下降。
   
  4.2采暖期和非采暖期污染物浓度的比较
  每年的11月至次年的3月底为长治市的供暖期。近28年来长治市SO2、NOx、TSP、降尘采暖期和非采暖期浓度比较见图2、图3。由图中可以看出各污染物采暖期浓度均高于非采暖期浓度,其中SO2的采暖期浓度与非采暖期浓度相差最大,采暖期浓度是非采暖期浓度的3.26倍;总悬浮颗粒物的采暖期浓度与非采暖期浓度相差最小,采暖期浓度是非采暖期浓度的1.09倍。污染物采暖期浓度均高于非采暖期浓度与冬季采暖以煤为主的能源结构有着直接的关系,冬季SO2浓度高、污染重,体现煤烟型污染特征。
  
  4.3环境空气质量变化趋势分析
  长治市是山西省能源重化工基地的重要组成部分,环境空气质量隨着城市人口经济的发展、国家环境保护政策变化而不断变化。长治市多年来通过严格的环境管理、能源结构调整、机动车尾气治理、及城市生态绿化等促进了环境空气质量不断好转。


  4.3.1严格的环境管理 长治市的环保工作是在上世纪七十年代逐渐展开的,当时大家的环保意识较低,环境管理处于起步阶段,各种污染源的环保设施安装率较低,致使当时的环境空气污染主要表现为高颗粒物(降尘)低SO2、NOx的污染形态。随着环境管理的不断加强,各种污染源实现达标排放,环境空气质量趋于相对稳定。1995年以后经济快速发展,环境空气污染源增加的压力越来越大,原来主要依靠污染源末端治理手段已不能适应的公众对环境质量的要求,长治市加强了城市环境综合整治,把环境质量、污染物排放总量、蓝天碧水工程等生态环境保护指标的考核与GDP考核置于同等重要的位置,纳入长治市经济社会发展评价体系。制定了《长治市城市扬尘污染防治管理办法》,配置喷雾降尘车,控制城市扬尘污染,
  抑制了环境空气恶化的势头,并在1999年以后实现环境空气质量逐年好转。1982年统计,市区年消耗原煤150万吨,在用锅炉400台,由于安装除尘设施锅炉占总台数的38.9%(占总吨位的61%),除尘设施以除尘效率低的旋风除尘器为主,环境空气污染主要染污物为颗粒物,通过实施严格环境管理,实现了重点污染源全面达标,2008年在用锅炉1000余台但总悬浮颗粒物仅为1982年的1/4.6。长治市在国家113个重点城市年度考核中, 由2004年的105位前移到2008年的23位,净移了83位,稳定达到国家二级标准。连续四年成为山西省空气质量最好的城市。


  4.3.2能源结构调整 合理利用能源,改革能源构成,改进燃烧设备,是控制大气污染和节约能源的重要途径。长治市能源结构以煤为主,城市燃气从上个世纪九十年代起步,至2008年已形成了以人工煤气为主,液化石油气、天然气为补充的格局,城市气化率达到91%以上。对餐饮洗浴锅炉实施燃气改造。冬季采暖采用集中供热,2008年市区集中供热率达到50%,停用或拆除燃煤锅炉282台,每年减少燃煤10万余吨,削减烟尘排放量2920吨、二氧化硫排放量740吨。


  4.3.3机动车尾气治理 长治市主城区汽车保有量由1982年的2.6×103辆增至2008年的1.4×105辆。随着全市机动车保有量的快速增长,机动车排气污染已成为影响我市空气环境质量的主要因素之一。为有效遏制机动车排气污染,先后对13万余辆机动车进行了检测,对7000余辆尾气不合格的车辆进行了治理。推广清洁能源,全面启动了“油”改“气”工作,先后对1000余辆出租车,70余辆环卫车进行燃料改造,并更新了60辆双燃料公交车。通过以上措施大幅度地减轻了机动车尾气污染,隨着机动车增加氮氧化物年均值2008年比2004年下降了约53%。


  4.3.4城市生态绿化 城市绿化可以有效地改善空气质量和生态环境,植物对于一定浓度范围内的大气污染物,不仅有一定的抵抗能力,而且也有相当程度的吸收净化能力。植物叶片提供了大量暴露在大气中的过滤和反应表面,为植物吸收、积累、转化大气污染物提供了物质条件,植物细胞通过吸收和生化反应及生长代谢、定期的叶片脱落吸收气体污染物,对重要的空气污染物HF、SO2、NO2、O3、Cl2、PAN能进行较快的吸收。据《太原市城市中心区大气污染物垂直分布情况及其对应的绿化研究》(太原市环境科学研究设计院,2003年,山西省科技进步二等奖)课题,国槐枝条韧皮部和叶片都有吸收与积累二氧化硫的作用,其中叶片含硫量是枝条韧皮部的2.7-5.2倍,在生长季节以叶片为主要吸收器官,在冬季则以韧皮部吸收。绿化植物还能够阻挡、过滤和吸附空气中的灰尘从。长治市自2001年以来,连续多年大搞城市园林绿化建设,种植了市树国槐、桧柏、银杏、法桐、金丝楸等乔木,各种花灌木及草坪,建成区绿化覆盖率由2001年的16.2%提高到2008年的46.8%,同期长治市环境空气质量持续好转,二级天数由93天增加到346天。


  5 结论


  5.1 长治市环境空气污染变化趋势除总悬浮颗粒物(降尘)可以分为两个阶段:即1982-1999年各类污染物总体表现为上升阶段,环境空气质量下降,1999年以后各类污染物呈下降趋势,环境空气质量逐步改善;SO2则在2004年各总体表现为上升阶段, 2004年以后呈呈显下降趋势。总悬浮颗粒物(降尘)呈总体下降趋势,年度主要分布在1982-1991和1999年以后(rs=-0.952w0.01=0.746)呈显著下降趋势。各污染物采暖期浓度均高于非采暖期浓度,其中SO2的采暖期浓度与非采暖期浓度相差最大,采暖期浓度是非采暖期浓度的3.26倍;总悬浮颗粒物的采暖期浓度与非采暖期浓度相差最小,采暖期浓度是非采暖期浓度的1.09倍。污染物采暖期浓度均高于非采暖期浓度与冬季采暖以煤为主的能源结构有着直接的关系,冬季SO2浓度高、污染重,体现煤烟型污染特征。
 

  5.2 环境空气质量隨着城市人口经济的发展、国家环境保护政策变化而不断变化。长治市多年来通过严格的环境管理、能源结构调整、机动车尾气治理、及城市生态绿化等促进了环境空气质量不断好转。
   
  参考文献:
  1 杨金林 ,曾光明 ,宁 枫.环境空气中NO2与NOx 的相关性试验[J]. 湖南有色金属,2002,18(6)37-38
  2 吴鹏鸣等.环境空气监测质量保证手册[M]北京:中国环境科学出版社,1989:421-422. 
  3 张德强,陆耀东等.园林绿化植物对大气二氧化硫和氟化物污染的净化能力及修复功能[J].热带亚热带植物学报 2003,1 1(4):336-340.
  4 J.B马德 T.T.科兹洛夫斯基.植物对空气污染的反应[M].科学出版社,1984:242-244
  5 张菊等,苗鸿,欧阳志云等.近20年北京市城近郊区环境空气质量变化及其影响因素分析[J].环境科学学报,2006,26(11)1886-1891.
  6 马广大等.大气污染控制工程[M].中国环境科学出版社,1986:12-16
   
  郭文涛: 男,1989年毕业于天津理工学院化学工程专业,长治市环境监测站,高级工程师.长期从事环境监测与研究.
  E-mail: gwt666@sina.com     
  

 
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