“十一五”期间大庆市空气质量及变化趋势分析*

姜晓慧，张思冲，周晓聪，邱 雪，陈 杰

(1.哈尔滨师范大学;2.哈尔滨市环境监测中心站)

0 引言

大气污染是指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境［1］.目前我国已形成京津冀、长三角、珠三角和成渝地区4个明显的臭氧和灰霾复合型污染区［2－4］.随着不断加重的大气污染，我国很多城市对空气质量问题都十分关注，建立了完善科学的监测和预测系统.在国外，Baldasano等认为世界范围内污染物浓度存在下降趋势，其中SO2浓度持续下降，NO2浓度已接近WHO的标准.但是在较贫穷的国家和低收入水平的国家，空气污染物的浓度仍然很高，而且随着这些国家的进一步发展，污染也更加严重.目前亚洲的颗粒物污染比较严重，而臭氧在全部分析点均超标，已成为全球性问题［5］.

大庆市隶属于黑龙江省，是一座以石油、石化、汽车为支柱产业的著名工业城市.随着经济的发展、人口的增加以及城市化进程的加快，空气污染已成为近年来大庆市重要的环境问题之一.

石油资源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，被誉为国民经济的“血液”［6］.大庆市是我国最大的石油生产基地和重要的石油化工基地，连续27年年产原油5000万吨以上［7］.伴随着石油的开采，石油化工企业的兴起和私人轿车持有量的不断增加，大庆市的空气质量问题日益凸显，受到了人们的广泛关注.大庆市是典型的北方城市，冬季寒冷有雪，春秋季风多.冬季采暖以煤炭为主要能源，燃煤导致SO2和烟尘排放较高［8］，污染物的浓度达到最大值，春季有所减轻.目前大庆市的空气污染总体特征是处于煤烟型污染特征，局部地区呈现煤烟型和氧化型的复合污染特征［9］.

1 研究区概况

1.1 自然概况

大庆市位于黑龙江省西部，松嫩平原中部，北纬 45°46'至 46°55'，东经 124°19'至 125°12'之间.市域面积22161 km2.大庆市地域平坦，平均海拔146 m.全市地处北温带大陆性季风气候区，冬季寒冷有雪，春秋季风多.全年无霜期较短.雨热同季，有利于农作物生长.大庆市油气资源巨大，地热资源丰富，湿地资源面积大，草原料辽阔，工业用地充足.

1.社会概况

据大庆市2011年统计年鉴统计:2010年，大庆市总人口数290万，年底实现地区生产总值2900.1亿元，第一、二、三产业同比增长均达到10%以上.地方财政税收达到175.5亿元.全市人民生活水平有显著提高，城镇居民人均可支配收入20015.6元，城镇恩格尔系数为32.6%;农民纯收入8045元，农村恩格尔系数为38.3%［10］.

“十一五”期间农业生产稳步发展，林牧渔业逐年增产.大庆市是典型的石油资源型城市，工业经济是城市经济的支柱，占全市经济总量的80%以上［11］.同时，地方工业和高新技术产业也在快速发展.旅游业发展迅速，截止到2010年底，接待游客 743.5 万人次，同比增长 6.2%［10］.

2 大庆市“十一五”期间空气质量状况

2.1 “十一五”期间大庆市各年空气质量达标情况

大庆市全市建立了5个环境空气质量监测点位［12］，监测的主要污染物有 SO2、可吸入颗粒物(PM10)、NO2和降尘.

空气污染指数(API)是反映大气环境质量水平的重要指标［13］.空气污染指数是评价空气质量的一种数值模型，最早是由美国环保署于20世纪70年代研究制定的一种反映每日空气质量的报告方法，当时称为污染标准指数(PSI).因其能够向公众提供及时、准确、易于理解的城市地区空气质量状况，并可用来进行环境现状评价、回顾性评价和趋势评价，因此在国内外被普遍应用［14］.“十一五”期间，大庆市城市环境空气污染指数的平均值为51.8，空气质量达标平均天数为358.2 d，达标率约为98%.各年的空气质量达标天数如图1.

图1 “十一五”期间大庆市各年空气质量达村天数

2.2 “十一五”期间大庆市空气质量评价

2.2.1 评价标准

空气质量评价标准是采用《环境空气质量标准》(GB3095–1996)二级标准(表 1)［15］，空气质量评价方法采用单因子评价法，空气质量时报采用API评价.

表1 《环境空气质量标准》中某些污染物的限值 mg/m3

2.2.2 主要污染物达标情况

(1)SO2达标情况

SO2的主要来源是煤和石油在燃烧过程中存在着有机硫和无机硫的化学反应.在全国范围来看，工业烟尘和SO2排放量约占全国烟尘和SO2总排放量的85%.“十一五”期间大庆市SO2的检测值达到国家一级标准，五年的平均值是0.122 mg/m3，十一五期间大庆市SO2的日均值变化图如图2.

图2 “十一五”期间大庆市SO2日均变化图

(2)可吸入颗粒物(PM10)达标情况

可吸入颗粒物(PM10)是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于等于10 μm，通过呼吸系统可以进入人体的颗粒［16］.“十一五”期间大庆市PM10的日平均值和年平均值都有明显的变化，均达到国家二级标准，其中年平均值由2006年的 0.062 mg/m3降低到 2010年的0.018 mg/m3，PM10的日平均值变化如图3.

图3 “十一五”期间大庆市PM10日均变化图

(3)NO2达标情况

NO2的主要来源是石化燃料的燃烧(即汽车尾气).“十一五”期间大庆市NO2的年平均值呈下降趋势，尤其是2006、2009两年尤为明显，但2010年的年平均值达到“十一五”期间的最大值(如图4)，日平均值变化不大，基本保持在0.003～0.065 mg/m3，达到国家一级标准.

图4 “十一五”期间大庆市NO2年均变化趋势图

(4)降尘达标情况

降尘是指直径大于10 μm，在重力作用下可降落的颗粒状物质［17］.多产生于固体破碎、燃烧残余物的结块及研磨粉碎的细小碎屑物质，自然界中刮风和沙尘暴也可能产生降尘.“十一五”期间，从大庆市降尘年平均检测值有所下降，从2006年的最高值30.33 t/m2·月减少到2010年的11.40 t/km2·月.达到黑龙江省推荐标准.其月变化值如表2所示.

表2“十一五”期间大庆市降尘月变化表t/km2·月

3 “十一五”期间大庆市空气质量变化趋势

3.1 研究方法

利用spearman秩相关系数法，根据“十一五”期间空气质量监测数据，对大庆市空气主要污染物进行秩相关分析，其数学公式如下:

rs— 秩相关系数;

di—变量Xi和变量Yi差值;

N—时间周期;

Xi—周期1到周期N按浓度值从小到大排列的序号;

Yi—按时间排列的序号.

将秩相关系数rs的绝对值与秩相关临界Wp进行比较，若绝对值大于Wp则表明变化显著，如是负值，则表明为下降趋势.当N=5时，Wp=0.90.

3.2 研究结论

“十一五”期间，大庆市空气主要污染物总体呈下降趋势，变化趋势不显著，分析结果如表3所示.

表3 “十一五”期间空气主要污染物相关趋势变化表

“十一五”期间大庆市空气质量年际变化平稳.主要污染物的污染指数逐年缓慢下降，空气质量有改善的趋势.2010年主要污染物指数全部呈下降趋势，主要污染物中降尘的改善尤为明显.但是大庆市空气污染质量问题仍继续存在着，对未来的空气污染防治工作应继续开展.

4 大庆市空气质量变化原因分析

4.1 城市布局和产业发展

大庆市已经成为东北地区仅次于沈阳、大连、哈尔滨、长春的第五大城市.大庆市石化产业雄厚，由于历史原因和工业化的不断发展，城市布局极不合理，工业区和居民区混杂，工业区与商业区、文化区混杂，且工业集中分布在城区，致使城区环境空气污染较重，污染物不易扩散.

4.2 季节和气象因素

城市空气质量好坏与季节及气象条件关系十分密切.季节因素主要是受采暖期的影响，北方冬季漫长，在冬季采暖期，燃煤量的急剧增加使SO2和烟尘的污染加重.

由于近几年不断出现沙尘暴、雾霾等恶劣天气现象，气象因素也成为影响空气污染的一个重要因素.由于大风、扬尘和大雾逆温等天气的影响，空气中的可吸入颗粒物浓度增大，空气中PM 10含量增加，对人类的身体和生产生活都产生一定的影响.

4.3 汽车尾气

在20世纪初，汽车进入我国，1994年，中国政府颁布了《汽车工业产业政策》，宣布轿车将置于优先发展的地位，并鼓励私人购买轿车.大庆市的油气资源丰富，大庆市民拥有的私人轿车数量也大幅增加.汽车尾气中所含的主要物质是NO2，占空气污染物中NO2总量的2/3.

5 结束语

“十一五”期间大庆市空气质量达标天率较高，为98%.在“十一五”期间，大庆市API指数的平均值为51.8，空气质量达标平均天数为358.2天，表明空气污染与防治取得良好的效果.

在各种主要污染物中，降尘治理取得良好的效果，SO2、NO2的治理需要进一步加强.

应加强对PM2.5的监测和治理.以雾霾天气为代表的复合型空气污染越来越严重，对PM2.5的监测和治理要进一步加强，高度重视PM2.5对人体健康造成的危害和对生活带来的各种影响.

6 讨论

6.1 主要问题分析

通过对“十一五”期间，大庆市空气质量变化趋势分析，可以看到，“十一五”期间大庆市空气质量状况持续改善，API指数逐年降低，主要污染物排放量逐年减少.环境空气的主要污染因子是可吸入颗粒物.

造成这些问题的主要原因:一是生产生活的废气排放量放量逐年增加.二是人口密度不断加大.三是工厂的布局不合理.四是资源的利用不合理.五是人们的环保意识淡薄.

6.2 对策和建议

(1)政府加强管理，加强执法力度，提高违法成本.

(2)全面规划合理布局，在处理工业污染防治时，要对点源、面源集中整治.

(3)区域集中供暖供热，扩大集中供热覆盖面积.

(4)改变燃料结构，提高燃煤利用率，同时加大科技投入，寻找替代能源.

(5)提倡选择公共交通出行，大力发展清洁能源，加大基础设施建设，增加公共交通投入，如公交、地铁等.

(6)提高市民环保意识，加大宣传力度.

(7)加大绿化投入，增加绿化面积，积极植树种草.

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