太原市环境空气污染变化趋势对比分析

马 翔 李建玲

（1.山西省太原生态环境监测中心，山西 太原 030002；2.山西威灵环境科技有限公司，山西 太原 030032）

煤烟型污染是太原市大气的主要污染源。太原市在环境保护方面采取一系列措施，改善空气质量，但是污染仍然很严重。为了全面反映太原市环境空气治理效果，采用单项指标直接对比，多项指标综合对比和五年均值滚动对比的方法，对环境质量进行对比，得出环境空气质量的变化趋势。

1 环境空气主要污染物单项对比分析

采用可吸入颗粒物、细颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳日均值第95%位数浓度值和日最大臭氧8 小时均值第90%位数浓度值六项指标对2011～2020 年环境空气质量进行单项对比分析，重点以环境空气主要污染物的5 年均值变化状况进行对比，同时对2 个五年期的一些特殊年份值，如末期年份值、最高年份值和最低年份值也做了比较。对比情况见表1。

从表1 中可以看出：可吸入颗粒物、细颗粒物、二氧化氮、臭氧持续超标，二氧化硫、一氧化碳稳定达标。其中可吸入颗粒物和细颗粒物有所下降，仍然持续超标：2016—2020 年与2011—2020 年相比，可吸入颗粒物年平均浓度值下降4.35%，仍超二级标准0.57 倍；细颗粒物年平均浓度值下降22.22%，超二级标准0.60 倍；二氧化氮有所上升，持续超标：2016—2020 年与2011—2020 年相比，平均浓度值上升42.42%，超二级标准0.18 倍；臭氧有所上升，持续超标：2016—2020年与2011—2020 年期间，年平均浓度值上升20.71%，超二级标准0.06 倍；二氧化硫、一氧化碳大幅下降，稳定达标：2016—2020年与2011—2020年期间二氧化硫年平均浓度值下降47.83%，一氧化碳年平均浓度值下降26.67%。

表1 太原市环境空气主要污染物浓度对比统计表（单位:μg/m3，CO:mg/m3）

2 环境空气质量综合对比分析

采用可吸入颗粒物、细颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳日均值第95%位数浓度值和日最大臭氧8 小时均值第90%位数浓度值六项指标对2016～2020 年与2011～2020年期间环境空气质量进行综合对比分析。

根据GB 3095—2012《环境空气质量标准》中年平均值二级标准限值分别计算各项指标，2 个5 年期间的污染分指数及其综合指数，空气综合污染指数越高，空气污染越严重，见表2。

从表2 中可知，2016—2020 年太原市环境空气质量的6 项指标的综合指数为6.56，与2011—2020 年的7.08 相比，下降7.34%，说明环境质量持续改善。

表2 太原市环境空气质量综合对比表

2016—2020 年与2011—2020 年相比，可吸入颗粒物、细颗粒物、二氧化硫、一氧化碳分指数都不同程度地下降。其分指数分别下降了1.88%、18.78%、46.90%和24.66%，二氧化氮和臭氧分指数有所上升，分别上升了42.17%和29.27%。

从分指数分担率来看，2016—2020 年与2011—2020年期间相比，可吸入颗粒物的分担率上升了1.33%，占到23.93%；细颗粒物分担率下降了3.43%，占24.39%；二氧化氮和臭氧的分担率分别上升了6.27%和4.58%，分别占17.99%和16.16%；二氧化硫和一氧化碳的分担率分别下降了6.81%和1.93%，分别占9.15%和8.38%，说明太原市环境空气污染已经从以烟尘污染和二氧化硫污染为主的煤烟型污染特征转化为以颗粒物和挥发性有机污染为主的复合型污染特征。

3 太原市十年长期趋势滚动分析

3.1 环境空气主要污染物5年滚动均值分析

为消除气象等偶然因素影响，采用5 年滚动均值进行环境空气污染物长期趋势分析。十年间，经滚动推算，每项污染物可得6 个连续五年均值，进一步采用Spearman 秩相关定量分析，可得出各污染物更稳定可靠的长期变化趋势规律。计算结果见表3。

表3 太原市环境空气主要污染物五年均值滚动分析表（单位：μg/m3，CO：mg/m3）

2011—2020 年，太原市环境空气中各类污染物五年均值经滚动分析，部分污染物指标下降，部分污染物指标上升，变化趋势稳中有降，如图1 所示。

图1 太原市环境空气主要污染物五年均值滚动分析图

计算结果表明：2011—2020 年，太原市环境空气中可吸入颗粒物、细颗粒物呈下降趋势，但不显著；二氧化硫和一氧化碳呈显著下降趋势；二氧化氮和臭氧呈显著上升趋势。

工业规模逐年扩大，但是工业污染指数有所下降，说明在工业污染物控制和减排方面取得了一定的成绩。但太原市区为狭长形两山夹一盆地中间由汾河一分为二的形状，汽车尾气是影响氮氧化物排放的主要因素，特别是上下班高峰期交通拥堵，汽车尾气对NO浓度显著影响。

3.2 太原市环境空气主要污染物年际变化情况

GB 3095—2012《环境空气质量标准》2013 年开始执行，为统一项目和标准，选择2013—2020 年主要污染物的年均值进行年际变化分析。2013—2020 年，太原市环境空气中主要污染物可吸入颗粒物、细颗粒物、二氧化硫和一氧化碳的年均浓度值呈显著下降趋势；二氧化氮的年均浓度值呈上升趋势，但不显著；臭氧的年均浓度值呈显著上升趋势。太原市环境空气污染年际变化情况见表4。太原市环境空气污染年际变化如图2 所示。

表4 太原市环境空气污染年际变化表（单位：μg/m3，CO：mg/m3）

从图2 可以看出，2020 年与2013 年相比，可吸入颗粒物、细颗粒物、一氧化碳和二氧化硫的年均浓度值明显呈现出逐年下降的趋势，二氧化氮的年均浓度值分别上升了4.65%，可以说是略微上升，总体处于稳中有降的水平。

图2 2013—2020 年环境空气污染年际变化图

4 综合分析

由于几项主要的环境空气污染物其环境浓度不同程度地降低，环境空气质量综合水平逐年提升；然而，应关注个别监测点出现NO和O的增长势头，因为它们是影响环境空气质量优良天数比例的主要污染因子。其原因，主要包括以下几个方面。

4.1 在污染排放方面

工业污染占有相当大的比重，规模以上工业增加值呈持续上升态势；在采暖方面，冬季为每年采暖需求最高时段，集中供暖和民用采暖负荷处于高位，加上环境空气扩散条件较差，因此每年冬季是环境空气污染的高发期。

4.2 在物理条件方面

物理条件主要指气象条件，其决定了一个区域有多大的环境容量。包括太原市在内的京津冀及周边地区受弱气压场控制，风速较小，特别是太原及周边地区近地面以及1000m左右逆温强度较高时，将严重限制污染物的扩散。如太原及周边区域出现降雨雪过程，过程前后相对湿度长时间接近饱和，加速气态污染物向颗粒物二次组分的转化以及颗粒物的吸湿增长，既提升了细颗粒物浓度，也导致大气能见度下降。另外，降尘和扬尘污染也使环境空气质量下降。

4.3 在化学转化方面

在化学转化方面，太原市细颗粒物组分构成二次无机离子占比总体在50%以上，表明NOx 的二次转化对细颗粒物污染起主要贡献；随着有机物、元素碳浓度增加，表明燃煤排放的SO的二次转化对细颗粒物污染的贡献相对突出。从源头上，工业企业二氧化硫、VOCs 的排放，以及煤烟型和汽车尾气型NO二者综合型排放特征是太原市光化学烟雾容易发生的重要原因。

臭氧年均浓度值上升了25.68%，已成为主要的污染因子。天气因素中夏秋季持续高温和强日照天气会加剧大气光化学反应，近地面氮氧化物（NO）和挥发性有机物 （VOCs）参与高温、强光照条件下的光化学反应过程，极有利于臭氧生产而造成臭氧浓度明显升高。

5 总结

通过对比可以看出，2011—2020年，太原市环境空气主要污染物可吸入颗粒物、细颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭氧6 项指标的综合指数下降7.34%，说明太原市环境质量有所改善。但受区位条件、地理气象、资源条件、经济实力、污染排放、管理水平等多种因素的影响和制约，空气污染防治形势仍然严峻，任重道远。

针对太原市环境空气质量存在的问题，提出如下对策：充分利用环境政策，使重污染企业转型；加快形成绿色生产方式，推动重污染企业搬迁改造，严格控制总量与浓度，对涉及VOCs 排放的场所进行管控，巩固扬尘污染管控成果，持续开展降尘攻坚；强化“1+30”区域联防联控机制，积极应对重污染天气；推进油烟、加油站和油库油气回收、主要道路机动车尾气遥感在线监控系统建设，继续采用重型柴油车加装远程在线监控系统，通过“车”、“油”、“路”三个环节治理交通污染；在国控点周边开展生活源片区集中治理试点工程，有效改善周边环境，建设一流现代生态宜居城市。