四川省秸秆集中露天焚烧时期颗粒物污染特征研究及防控建议

曹 攀, 罗 彬, 张 巍, 杜云松, 刘培川

(四川省环境监测总站，成都 610091)

· 大气环境 ·

四川省秸秆集中露天焚烧时期颗粒物污染特征研究及防控建议

曹 攀, 罗 彬, 张 巍, 杜云松, 刘培川

(四川省环境监测总站，成都 610091)

着重探讨秸秆焚烧时期颗粒物污染特征，包括颗粒物污染的时空变化特征、PM2.5与PM10的相关性分析等，反映了秸秆焚烧时期的污染状况，并提出了秸秆焚烧的几点针对性防控措施建议。

秸秆焚烧；污染特征；污染防控

1 前 言

近年来，农作物秸秆焚烧成为大气污染的新源头，是大气污染的主要污染源之一。自20世纪80年代以来，粮食产量大幅提高，四川省为农业大省，据统计，2015年四川省农作物总播种面积为96 900平方公里，粮食产量达3 443万吨，谷物产量达2 827万吨[1]。每年夏收和秋收之际，有大量的小麦、油菜、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，不仅成为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首。

现代化肥的大量使用、省柴节煤技术的推广、烧煤和使用液化气的普及，使得对秸秆的需求大大减少。但秸秆不及时处理，会影响小麦等秋播作物的播种，秸秆成为了“用处不大”但必须处理掉的“废弃物”，成为大规模焚烧秸秆屡禁不止的客观原因。

秸秆集中露天焚烧时，对大气中颗粒物浓度增加有明显影响，本文着重分析了秸秆焚烧时颗粒物(PM10和PM2.5)的污染状况，为大气污染防治措施的改进提供一定的技术支撑，以及对每年秸秆焚烧时期城市空气污染防治和环境空气质量预测预警具有重要意义。

2 数据来源

采用2015～2016年四川省21个市(州)94个国家级城市环境空气自动监测子站长期定点监测数据，主要以颗粒物PM10和PM2.5的小时平均浓度、日均浓度进行分析。所用数据来自2015～2016年四川省环境空气质量公报[2]、国家空气质量监测联网管理平台、四川省空气质量监测网络管理平台。

3 仪器监测方法

参与评价的颗粒物监测仪器均采用β射线法。β射线法是利用β射线衰减的原理，颗粒物沉淀在滤膜上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时，β射线能量衰减，通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度[3]。

颗粒物样品进入仪器主机后被收集在可以自动更换的滤膜上，在仪器中滤膜的两侧分别设置了β射线源和β射线检测器，随着样品采集的进行，在滤膜上收集的颗粒物越来越多，颗粒物质量也随之增加，β射线检测器检测到的β射线强度会相应地减弱。由于β射线检测器输出信号能直接反应颗粒物的质量变化，仪器通过分析β射线检测器的颗粒物质量数值，结合相同时段内采集的样品体积，最终得出采样时段的颗粒物浓度。

4 结果与分析

4.1 污染天数月季变化特征

统计2015年、2016年秸秆集中焚烧的影响天数(表1)，结果显示，2015年、2016年全年全省秸秆焚烧污染天数分别为38天、22天，2016年污染天数较2015年减少16天。秸秆焚烧污染主要集中发生在春季和秋季，分别为 4～6月和8～10月，其中2015年10月污染天数最多，达到16天(图1)。

表1 四川省秸秆焚烧污染天数Tab.1 Straw Burning Pollution Days in Sichuan Province (d)

图1 四川省秸秆焚烧影响月季变化Fig.1 The monthly and quarterly change of straw burning influence in Sichuan Province.

4.2 污染浓度日变化特征

监测结果显示(图2、图3)，2015年和2016年的秸秆焚烧期间，PM10和PM2.5的日变化趋势均具有较好的一致性。受逆温、上下班高峰和秸秆焚烧影响呈明显双峰形态，在夜间22时，浓度突然升高明显，达到峰值，表明秸秆集中焚烧时间段主要集中在夜间。

图2 2015年四川省秸秆焚烧污染期间日变化Fig.2 The daily change of straw burning pollution in Sichuan Province in 2015.

图3 2016年四川省秸秆焚烧污染期间日变化Fig.3 The daily change of straw burning pollution in Sichuan Province in 2016.

4.3 污染浓度区域空间变化特征

四川盆地西部包括成都、德阳、绵阳、眉山、资阳、乐山、雅安7市，盆地南部包括泸州、宜宾、自贡、内江4市，盆地东北部包括南充、达州、广安、遂宁、广元、巴中6市，攀西高原地区包括西昌、攀枝花2市，川西高原地区包括马尔康、康定2市。由于秸秆焚烧对川西高原地区影响不大，故着重探讨盆地西部、盆地南部、盆地东北部、攀西高原4大区域颗粒物浓度变化特征。

根据统计结果显示(图4)，在秸秆焚烧污染期间，盆地南部污染情况最为严重，其春季和秋季PM10和PM2.5颗粒物浓度均为最高；攀西高原受秸秆焚烧影响最小，PM10和PM2.5颗粒物浓度均为最低。

4.4 污染浓度分布特征

从图5可以看出，各污染物浓度分布具有较明显的规律特征：(1)污染高值浓度区域主要集中在盆地南部，其次是盆地西部；(2)秸秆焚烧污染严重程度依次为：2016年春季〉2015年秋季〉2016年秋季〉2015年春季。

4.5 各城市污染增量

为更清楚地反映出秸秆焚烧时对各城市的影响状况，用污染期间各城市的 “污染平均浓度”减去其未受污染时的“常态平均浓度”，得到各城市的“污染增量”，用来反映城市受污染影响的程度大小。

结果显示(图6)，2015年春季PM10和PM2.5污染增量最大的城市分别为内江市和眉山市；2016年春季PM10和PM2.5污染增量最大的城市均为资阳市；2015年秋季 PM10和PM2.5污染增量最大的城市分别为成都市和眉山市；2016年秋季 PM10和PM2.5污染增量最大的城市均为自贡市。

图4 2015年和2016年秸秆焚烧期间盆地四大区域颗粒物浓度Fig.4 The concentrations of particulate matter in the basin during the burning of straw in 2015 and 2016.

4.6 PM2.5与PM10占比及相关性特征

结果显示(图7)，与沙尘天气影响不同，沙尘期间PM2.5/PM10比例显著降低，接近30%[4]，而在秸秆焚烧期间，各城市污染期间和常态期间的PM2.5/PM10占比变化趋势基本一致，占比值变化也不大，大多城市占比维持在50%～70%之间，其结果亦符合相关研究资料[5]。秸秆焚烧污染期间，PM2.5与PM10的相关系数为0.960(图8)，呈现出非常显著的正相关性。结果表明，秸秆焚烧时，对PM10和PM2.5均有很大影响，在PM10浓度升高的同时，也伴随着PM2.5浓度的升高，对人体的危害程度也大幅增加。

图5 2015年和2016年秸秆焚烧期间颗粒物浓度分布Fig.5 The concentration distribution of particulate matters during straw burning in 2015 and 2016

图6 2015年和2016年秸秆焚烧期间颗粒物浓度增量Fig.6 The increment of particle concentration during straw burning in 2015 and 2016.

图7 2015年和2016年PM2.5与PM10占比Fig.7 The proportion of PM2.5 and PM10 in 2015 and 2016.

图8 2015年和2016年PM2.5与PM10相关性Fig.8 The correlation between PM2.5 and PM10 in 2015 and 2016.

5 防控建议

5.1 以用促禁、以奖促禁、以责促禁，以罚促禁

大力发展和推广秸秆综合利用技术，提高秸秆综合利用率，建立各级秸秆收集、处置投入机制，创建以秸秆为原料的新型生态工业，实行种植业、养殖业、农副产品加工业和秸秆生态工业四业相结合的高级阶段生态农业的生产模式；制定秸秆综合利用补贴标准，对秸秆还田机械设备、秸秆综合利用企业和秸秆还田农业经营主体进行补贴；严格落实管理监督责任，成立秸秆禁烧巡查组开展定期或不定期督查，重点巡查秸秆焚烧现象严重的城市；建立秸秆露天焚烧处罚机制，提高违规成本，依规实施处罚，并依法追究相关领导责任。

5.2 疏堵结合，推行市场化

秸秆的综合利用问题须通过市场化的途径加以解决，以市场化的理念来认识秸秆的资源价值，看待其发展前景，以企业化的制度来推进秸秆的综合利用，拓宽其开发利用的途径。建立以市场为导向、企业为主体、农民积极参与的长效机制。

5.3 加大政府宣传、财政投入和科学研究

舆论宣传导向是做好秸秆禁烧工作的切入点。充分调动广大农民的积极性，通过短信平台、微信、微博等通讯工具向群众宣讲政策，使群众切实了解秸秆禁烧工作的长远效益，引导群众用发展的眼光正确对待秸秆禁烧工作，进而主动参与到秸秆禁烧工作中来。同时，要加大秸秆焚烧的财政补贴投入，推行税收减免等政策和措施，积极发展秸秆综合利用的科学研究工作。

6 小 结

秸秆露天焚烧已成为我国大气的重要污染来源之一，会排放大量的有毒有害物质，其中以颗粒物为甚。秸秆露天焚烧会严重污染环境，影响人体健康，降低能见度，严重威胁交通安全。

通过对2015～2016年秸秆焚烧时期的连续监测，总结了四川省秸秆焚烧的高发时期，以及颗粒物浓度的时空变化特征，发现四川省秸秆焚烧主要集中在4～6月和8～10月；秸秆焚烧时对颗粒物(PM10和PM2.5)影响很大，其浓度升高明显，在夜间22时到达峰值，且PM10和PM2.5呈现出显著的正相关性；盆地南部地区受污染影响最为严重，其次为盆地西部地区。

[1] 四川省统计局，四川统计年鉴[R].成都：中国统计出版社，2016.

[2] 四川省环境保护厅，四川省环境质量报告书(2015年)[R].成都:四川省环境保护厅，2016.

[3] GB3095-2012,环境空气质量标准[S].

[4] 曹 攀.北方沙尘暴对四川省输入性浮尘污染的影响研究[J].中国科技纵横，2015，(7):3-4.

[5] 周 雯,陈建文，王 斌，等.成都大气污染物在焚烧秸秆时的溯源初步探究[J].中国环境监测，2014，(3)：47-54.

Study on the Characteristics of Particulate Pollution and Prevention and Control in Sichuan Province during the Period of Centralized Open Burning of Straw

CAO Pan,LUO Bin,ZHANG Wei, DU Yun-song, LIU Pei-chuan

(SichuanEnvironmentalMonitoringCenter,Chengdu610091,China)

This article discussed the characteristics of particulate matter pollution during the burning of straw, including the spatial and temporal change of particulate pollution, PM2.5and PM10correlation analysis, which reflects the pollution during the straw burning period, and put forward some targeted suggestions of prevention and control measures of straw burning.

Straw burning; pollution characteristics; pollution control

2017-02-17

曹 攀(1983-)，女，成都人，2010年毕业于四川师范大学环境科学专业，硕士研究生，研究方向为大气自动监测及预警预报。

X703

A

1001-3644(2017)03-0082-07