播州城市环境空气质量下滑原因分析及研究

刘昌文，路 阳，徐自江

(1.遵义市播州区生态环境监测站，贵州 遵义 563100；2.茅台学院，贵州 仁怀 564507)

1 引言

城市环境空气质量优劣评价，使用环境空气优良天数比率、综合指数、首要污染物等来衡量[1，2]，涉及的监测项目包括PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO和O36个参数[3，4]。城市环境空气质量的好坏直接影响到市民的人居环境、心理情绪、身体健康以及社会经济发展等各方面[5～7]，分析一个地方影响城市空气质量的因素对城市环境管理具有现实意义。

播州区连接贵阳和遵义，地理位置特殊。2021年城市环境空气质量呈现下滑情况，为了防止播州区城市环境空气质量持续下降，根据其区位特点、工业企业状况布局和环境特点等，研究播州区城市环境空气管理存在的问题及对策，可以为城市环境管理提供参考决策依据。尤其首要污染物为O3天数随着高温、化石能源燃烧排放、不利气象、污染物排放增加[8～12]等因素的影响，城市环境空气质量防控难度增大，同时臭氧作为氧化性极强的气体，它对人体健康、生态环境、气候变化都有不利影响[13～15]，为了做好播州城区环境空气质量管理，结合区域地形地貌、气象、污染源和近期监测等进行分析，提出防控措施。

2 播州区概况及环境空气质量现状

2.1 播州区概况

遵义市播州区(原遵义县)地处贵州省北部，是2016年3月20日经国务院批准、6月6日正式挂牌成立的新区，东接湄潭县、瓮安县，南邻息烽县、开阳县，西连仁怀市、金沙县，北邻红花岗区、汇川区，属于国家战略下的黔中经济区和黔北经济协作区核心区域，系贵州“金三角”战略腹地，是长江中上游综合开发和黔渝经济合作的重要节点。播州区城区规划辖5个街道(南白街道、播南街道、影山湖街道、桂花桥街道、龙坑街道)及3个镇(三岔镇、三合镇、苟江镇)，中心建成区面积约40 km2，人口约30万人。按照遵义城市同城化发展，全区共有98台公交车、296台出租车，其中公交车全部为清洁能源，出租车250台为清洁能源。居民天然气普及率为78.47%，自建房居民大多使用燃煤取暖。全区规模上企业164家，主要涉及火电、冶金、建材、陶瓷、酿造等行业。地处西南出海大通道，北离重庆260 km，南距贵阳110 km，渝贵快铁、川黔铁路穿境而过，兰海、杭瑞、贵遵复线、遵义一环高速公路及210国道、326国道交汇互通。属中亚热带季风性湿润气候区，城区海拔在900～920 m之间，累年平均气温14.9 ℃、无霜期291 d、降雨量1035.7 mm，主导风向东北风。

2.2 城市环境空气质量现状

2021年城区环境空气质量有效监测天数365 d，优良天数 342 d，轻度污染18 d，中度污染1 d，优良天数比率是 94.8%，综合指数3.13，全年首要污染物为PM2.5、O3。与2020年相比，综合指数上升0.34，优良天数比率下降 3.4%，高温天气臭氧监测结果偏高。贵州省88个县(区)、遵义市15个县(区)城市中，播州区2021环境空气质量排名省市倒数第一名，城市环境空气质量明显下降。

3 问题原因分析

3.1 地形地貌分析

播州区地处大娄山山脉南侧，属黔中丘陵和黔北山地过渡地带。分为3种地貌区：一为境内西北中山峡谷区，占全区面积的25%，海拔900～1300 m，崇山峻岭倚肩并列，河谷狭小弯曲；二为境内东南丘陵平坝区，占全区面积66%，海拔800～1000 m，丘冈起伏，坝地连片，土地肥沃；三是河谷边缘深切区，占全区面积的9%，河谷切割深度100～400 m。

播州区位于遵义市城区的南部，受北部大娄山脉及南部黔中丘陵的影响，遵义市城区总体为群山环抱的山间盆地地形。播州区城区多为东北西南向的丘陵地形，北部汇川区及红花岗区地势较低。播州城区城市建设位于象山山脉以东，桂花山脉以西，南北延伸，呈现狭长带状，污染物扩散慢，污染物容易在城区上空堆积[16]。

播州区属中亚热带季风性湿润气候，累计年平均气温14.9 ℃、无霜期291 d、降雨量1035.7 mm，冬无严寒，夏无酷暑。多年气象数据分析，播州区月平均风速在1.4～1.8 m/s之间(表1)，风速较小且静风频率达13.8%，播州区主要风向为东北和东北东及东向合计占36.6%，其中以东北向为主导风向，占到全年15.1%左右(图1)，播州区位于遵义市中心城区新蒲新区、红花岗区的下风向，遵义南部平桥工业园排放的污染物会推移到播州城区，产生叠加影响[17]。

图1 播州区多年风向玫瑰

表1 播州区多年平均风速 m/s

2021年播州区年降水量为1228 mm，其中降水量主要分布在夏季的6月、7月及9月，冬季降水量较少，大气污染物的湿清除效果较差(图2)。

图2 2021年播州区月降水量分布

播州区城区地势为四周高中间低的山间盆地地形，在主导东北风条件下，大气污染物受丘陵山体阻塞，风速降低，污染物容易在播州城区沟壑区域内累积，大气污染物不易稀释扩散。在主导东北风条件下，遵义中心城区新蒲新区、红花岗区等上风向地区生活源、工业源等产生的大气污染物输送到播州城区，产生污染物的叠加效应。

3.2 空气质量现状分析

3.2.1 城市环境空气优良天数比率变化

2016～2021年播州区环境空气质量优良天数比率整体呈下降趋势，2019年优良天数比率下降到97.21%，2020年环境空气质量优良天数比率有所上升，但2021年工业企业恢复生产后，大量的大气污染物的排放，增加城市环境空气容量中的总量，和其他综合因素共同作用，导致发生轻度及以上污染天气19 d，环境空气质量优良天数比率下滑明显(图3)。市民、工业企业恢复生活生产活动后，排放的烟粉尘、颗粒物[18～20]成为影响播州城区首要污染物的主要原因。

图3 播州区2016～2021年环境空气质量优良天数比率变化

3.2.2 大气污染物浓度

播州区2016～2021年O3年均浓度呈上升趋势，2021年年均浓度为118.52 μg/m3，O3年均浓度变化比较明显；PM2.5、PM10、SO2、NOX在2016～2021年浓度变化较小(表2)。

表2 2016～2021年播州城市环境空气质量大气污染年均浓度

3.2.3 空气质量污染现状分析

2016～2021播州区总共出现轻度及以上污染37 d，其中出现轻度污染33 d、中度污染4 d。对污染日首要污染物分别是O3污染7 d、PM10污染1 d、PM2.5污染29 d，所以播州大气污染主要以PM2.5及臭氧为主(表3)。

表3 2016～2021年播州区空气质量轻度及以上污染数据 μg/m3

续表3

结合污染日的月份分布可看出，播州区PM2.5污染集中在12月份、1月份、2月份的冬、春季，臭氧污染集中在7月及8月份的夏季，形成冬、春季PM2.5及夏季臭氧的混合型污染特征(图4)。冬春季节，城区仍有部分居民燃煤取暖，造成近地面局部污染加重，同时城区冬春季静风频率高，空气湿度大，易形成不利于污染物扩散的大雾逆温天气，所以冬春季环境空气质量相对较差。秋季天气凉爽，气温较高，利于污染物的扩散，空气质量较好。夏季较高的气温加快了污染物质在水平和垂直方向上的扩散，充沛降水对空气有清洁作用。

图4 2016～2021年空气质量污染首要污染物占比

3.2.4 综合指数排名分析

播州区2021年综合指数排名遵义市最后一名，综合指数为3.13，其中PM2.5、PM10、SO2及O3单项指数排名也是靠后。通过分析污染物的综合指数占比可知，目前PM2.5、PM10、O3及SO2是影响播州区环境空气质量的主要污染物(图5和表4)。

表4 遵义市县区2021年综合指数排名

图5 播州区大气污染月份分布

3.2.5 污染与周边城市的关系分析

播州区2021年PM2.5浓度与周边城市的变化趋势基本一致，同高同低明显，播州区与周边城市大致处于同一污染区域内，但播州区PM2.5浓度偏高于遵义市其他区县，略低于息烽县，见图6和表5。

图6 播州区2021年污染物的综合指数占比

表5 播州区2021年环境空气质量单项指数统计

播州区SO2浓高于周边城市，并且SO2浓度全年变化没有明显规律，均会出现峰值。播州区SO2与周边城市来源不一致，受到城区周边苟江工业园内工业源排放影响。居民生活排放的SO2季节变化明显，冬季高夏季低，与遵义属于燃煤污染型城市相一致。

3.2.6 站点对比分析

播州象山及播州十二小站点PM2.5浓度冬季变化趋势基本一致，夏季象山站点浓度偏低于十二小站点。播州象山及十二小站点二氧化硫浓度相关性较差，冬季二氧化硫两站点均出现高值，夏季后十二小站点二氧化硫浓度较低，但象山公园站点出现高值，两站点二氧化硫主要来源不一致。

播州区目前空气质量下滑明显，以冬季PM2.5及夏季臭氧的混合型污染为主。播州区排名影响的主要污染物为PM2.5、PM10、SO2及O3。播州区PM2.5与周边城市基本处于同一污染区域内，但偏高于遵义市其他周边城市。播州区SO2较高于周边城市，其主要是受工业源排放影响的结果。

图7 播州区与周边城市2021年PM2.5浓度对比变化

图8 播州区与周边城市2021年SO2浓度对比变化

4 播州区大气污染源现状

4.1 大气污染源排放总量

播州区NOX排放量为8790.83 t/年、SO2排放量为8963.77 t/年、PM2.5排放量为3077.28 t/年、PM10为3804.82 t/年，4项指标区域排放强度大(见表6)。

表6 播州区大气污染源排放总量 t/a

播州区SO2排放主要来自工艺过程源、NO2主要来自工艺过程源及移动源，PM2.5一次排放主要来源于工艺过程源、化石燃料燃烧源、生物质燃烧源及扬尘源(图9～图13)。

图9 2021年播州区象山及十二小PM2.5浓度对比

图10 2021年播州区象山及十二小SO2浓度对比

图11 播州区二氧化硫排放量占比

图12 播州区氮氧化物排放量占比

图13 播州区PM2.5排放量占比

5 结论及建议

结合以上分析可知，播州区目前空气质量下滑明显，以冬季PM2.5及夏季臭氧的混合型污染为主。

播州区排名影响的主要污染物为PM2.5、PM10、SO2及O3。播州区PM2.5与周边城市基本处于同一污染区域内，但偏高于遵义市其他周边城市，播州区SO2较高于周边城市，主要受工业源排放影响。

影响播州区城市环境空气质量的主要原因，同样是自然、工业、交通、城建、生活[21]5方面因素的混合叠加。

播州区要提升环境空气质量要结合5个方面污染物来源实施源头控制，减少污染物产生量。结合地形地貌、风速风向、时空特点、优化道路交通、建筑工地抑尘防控、人工增雨、应急措施与工业企业节能减排、清洁生产、燃料替代等，精准制定管控方案并组织实施，才能提升播州区城市环境空气质量，遏制下滑。