隨著工業的發展與科技的進步,大氣污染及其對人類身體健康的危害已成為全球最為關注的環境問題之一[1,2].蘭州由于復雜的地理條件、自然氣象環境、特殊的工業結構和城市的快速發展,使大氣污染成為蘭州突出的環境問題。
蘭州市 2003 年被確定為國家重點監控大氣污染指數的城市,多年處于全國后 10 位之列。針對蘭州市大氣污染的嚴峻形勢,自 2011 年以來,蘭州市政府采取多種治理與管控措施,使蘭州市的空氣質量發生了明顯的改善。因此,有必要對近五年蘭州市大氣污染的變化情況進行分析,以期對治理成效進行客觀的評價,并為今后科學地制定大氣污染控制政策提供參考依據。
1 蘭州市主要污染數據的獲取
本文所用的有關蘭州市大氣污染的數據主要由甘肅省環境監測中心提供,數據包括蘭州市2009 年 1 月 1 日至 2013 年 12 月 31 日逐日空氣污染指數、主要污染物濃度、空氣質量級別和全年污染物的排放量。同時參看了 2005 - 2013年歷年的蘭州市環境狀況公報。本文分析中所用全國及其他城市的空氣污染指數資料取自中華人民共和國環境保護部數據中心全國城市空氣質量日報數據和 2009 - 2013 年每年的中國環境狀況公報。本文采用數理統計的方法對獲得的數據進行處理,并借助 Excel 軟件繪制相關圖表進行分析。
本文提到的污染日或污染空氣是指空氣質量等級Ⅲ級以上的情況,季節中春季為 2-4 月、夏季為 5-7 月、秋季為 8-10 月、冬季為 11月-次年 1 月。
2 蘭州市大氣污染現狀分析
2. 1 2013 年蘭州市空氣質量狀況
2013 年蘭州市空氣質量等級達到 Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級的天數分別為 9、290、52、4天和 10 天。其中,優良天數為 299 天,占全年總天數的 81. 82%.污染天數為 66 天,占全年總天數的 18. 08%.圖 1 為 2013 年蘭州市空氣質量等級月分布圖。由圖 1 可知,當年空氣質量為Ⅰ級天數分布在 2 月、4 月、6 月、7 月、9 月和 10月; Ⅱ級天數每個月都有,通常占主導地位; 污染天數主要分布在冬、春兩季中,為 63 天,占全年污染天數的 95. 45%,其中 3 月份達到了 20 天,且重度污染的天數達到了 7 天,占全年重度污染天數的 50%.【1】
表 1 為蘭州市 2013 年每月的環境空氣質量綜合指數及全國排名。蘭州市環境空氣質量綜合指數在夏、秋兩季較低,而在冬、春兩季較大。
當年環境空氣質量綜合指數平均數為 4. 04,在全國主要監控的 74 個城市中排名第 10( 2012 年排名為第 31 名) .
2. 2 2013 年蘭州市空氣主要污染物
2013 年蘭州市空氣污染物主要是可吸入顆粒物、SO2和 NO2.可吸入顆粒物年平均濃度為0. 153 mg / m3,超 過 國 家 二 級 標 準 ( 0. 07mg / m3) ; SO2年平均濃度為 0. 033 mg/m3,低于國家二級標準( 0. 06 mg/m3) ; NO2年平均濃度為 0. 035 mg/m3,低 于 國 家 二 級 標 準 ( 0. 04mg / m3) .圖 2 為 2013 年蘭州市空氣主要污染物濃度的月分布圖??晌腩w粒物在夏、秋兩季濃度較低,冬、春兩季濃度較高,其中 3 月份達到最高值; SO2和 NO2全年總體表現為年初與年底處于濃度較高的狀態,但 7 月份兩污染物濃度發生增大現象,尤其 NO2濃度成為全年的次高峰?!?】
2. 3 2013 年蘭州市空氣污染的基本特征與成因分析
由圖 1 和圖 2 可知,蘭州市空氣污染主要由可吸入顆粒物、SO2和 NO2引起,其中可吸入顆粒物是引起空氣污染的罪魁禍首。當大氣中可吸入顆粒物濃度較大時,會導致空氣質量明顯下降。在 3 月份,可吸入顆粒物月平均濃度為0. 297 mg / m3,是國家二級標準的 4. 24 倍,導致3 月份的污染天數達到了 20 天,還出現了 7 天的重度污染天氣。同樣,11 月份可吸入顆粒物濃度的升高也導致污染天數的增加。此外,SO2和 NO2對蘭州市的空氣污染也有助推作用。在7 月份,由于 SO2和 NO2月濃度的增大,也出現了Ⅲ級的污染天氣,導致當月的環境空氣質量綜合指數高于同季的其他月份數值。
可吸入顆粒物是引起蘭州市空氣污染的主要因素,其來源歸納起來可分為天然源和人為源。天然源主要是各種沙塵。蘭州由于地處北方,自然界中的沙塵容易受風的作用而懸浮在天空中,這即包括蘭州市區外的沙塵,也包括市區內裸露地表的自然揚塵。天然沙塵對蘭州市空氣質量有著顯著的影響。2013 年蘭州市共出現了 15 次的沙塵及浮塵天氣,其中 3 月份浮塵天氣達到了 8 天,可吸入顆粒物在發生浮塵天氣時的瞬時濃度范圍為 0. 129 ~ 1. 901 mg/m3,這也是 3 月份可吸入顆粒物濃度高、污染天氣( 包括重度污染) 出現頻次最多的原因。而 2 月份由于下了二場小雪,使得該月的可吸入顆粒物濃度在冬、春兩季中處于最低值??晌腩w粒物人為源主要是工業生產、機動車尾氣、生活燃燒、建筑和交通產生的煙塵和粉塵。2013 年蘭州市煙( 粉) 塵排放總量為 4. 02 萬 t,其中,工業排放量為 3. 8 萬 t,生活及其他排放量為 0. 22 萬 t.由此可見,工業排放的可吸入顆粒物占人為源的比重很大。蘭州市在冬季由于采暖因素,使各種煤煙型的污染物濃度增高,而蘭州市地處于群山環抱的河谷盆地里,靜風頻率大,逆溫層出現頻率高,使污染物難以擴散[3],這也是蘭州市冬季污染天數增加的原因之一。