近年来上海市杨浦区环境空气质量简析

何肖忠， 仇雁翎

(同济大学 环境科学与工程学院，上海 200082)

1 引言

随着经济的发展和社会的进步，曾经一些发达国家经历了百余年的空气污染问题在我国近20年内集中爆发。2018年7月3日，国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，计划目标通过3年的努力，大幅度减少主要大气污染物排放总量，同时减少温室气体的排放，进一步明显降低PM2.5浓度，明显减少重污染天数，明显改善环境空气的质量，明显增强人民的蓝天幸福感。

上海市杨浦区位于上海中心城区东北部，是上海市中心城区面积最大的一个区，也曾经是上海市最大的工业聚集地。区内坐拥百年大学、百年市政、百年工业的“三个百年”历史。近年来，从“工业杨浦”到“知识杨浦”、再到“创新杨浦”的转型发展理念是区内重要的发展目标。本文主要研究了近年来杨浦区环境空气中的主要特征污染物中与工业生活最为相关的几个指标：二氧化硫、可吸入颗粒物、细颗粒物[1～6]。

2 研究内容

2.1 二氧化硫(SO2)

SO2是一种最常见的空气污染气体，在工业革命开始后，在人类所有工业生产过程中，主要是发电过程以及含硫燃料的使用过程中，这些生产工艺流程中都会产生二氧化硫气体。该地区降雨、降雪等气候现象在形成过程中，水分溶解并吸收了空气中残存的二氧化硫气体后，就会形成pH值小于5.6的酸性降水，也就是日常生活中所说的酸雨。2017年10月27日，世界卫生组织和国际性癌症科学研究组织发布的《致癌物清单基本梳理参照》中，二氧化硫被列为3类致癌物。人类长期性接触低浓度的二氧化硫将会影响呼吸系统和肺功能，进而会引发咳嗽、黏液分泌、加重哮喘和慢性支气管炎等症状，呼吸道感染也有明显上升。环境空气中二氧化硫浓度升高会导致死亡率的上升，当环境空气中有悬浮颗粒物的协同作用时，这种污染的空气对人体健康造成的影响更为显著。

2.2 可吸入颗粒物(PM10)

PM10是总悬浮颗粒物中的一种，通常指粒径在10 μm以下的颗粒物，也可以称为可吸入颗粒物。PM10的化学和物理成分较为复杂，组成与该地区的气候、季节等环境因素有着较大的关系。当PM10在环境空气中长时间存在时，对该地区的大气能见度，当地人民的身体健康都有着很大程度的影响。PM10的来源主要是由各式各样工业生产过程中直接排放的颗粒物组合而成，有一部分是大气环境中成型的超细颗粒物与气溶胶等。陈亦晨等人[7]认为PM10和PM2.5与慢性阻塞性肺疾病的死亡率有明显的相关性。上海地区的PM10与儿童哮喘发病之间呈正相关，长期生活在空气污染的家庭环境中会导致儿童哮喘发病率的升高和症状严重程度的加重。上海市PM10中还含有As、Cd和Cr，这三种元素有致癌风险，且成年人高于儿童，室内高于室外[8]。

2.3 细颗粒物(PM2.5)

随着近年来全国各地不断爆发的环境污染和空气质量问题，人们关注的重点也从刚开始的可吸入颗粒物PM10，更进一步开始关注细颗粒物PM2.5，并开始对PM2.5进行研究。颗粒物悬浮在环境空气中，当其空气动力学直径小于2.5 μm时，就称为PM2.5。PM2.5的组成较为复杂，可能含有重金属，也可能含有多环芳烃等有毒成分。PM2.5的活性很强，容易吸附微生物等有害物质。PM2.5也能够和PM10一样长时间悬浮于环境空气中，影响环境空气质量和大气能见度。由于PM2.5粒径比PM10更小，人类的鼻腔、咽喉都无法抵挡其进入细支气管、肺泡，PM2.5通过肺泡壁进入毛细血管内，再进入人体血液循环系统中，对人体的呼吸系统和心血管系统造成一定伤害。江晓栋等人[9]研究表明PM2.5表现出急性毒性和发育毒性，危害人体健康。对颗粒污染物的长期暴露可引发心血管病和呼吸道疾病以及肺癌。当空气中PM2.5的浓度长期高于10 μg/m3，会导致死亡风险的上升。浓度每增加10 μg/m3，总死亡风险上升接近4%，心肺疾病带来的死亡风险上升6%，肺癌带来的死亡风险上升8%。此外，大气中的PM2.5极易吸附多环芳烃类的有机污染物和重金属污染物，从而致使PM2.5对人体在致癌、致畸、致突变的机率上出现明显升高[10]。

3 数据分析

3.1 二氧化硫(SO2)

2014～2018年上海市杨浦区内二氧化硫浓度变化从3～66 μg/m3。日均值最大值分别为66；63；51；27；32 μg/m3，呈明显下降趋势。日均值的年平均分别为16.9；14.4；11.7；11.1；8.4 μg/m3，且呈现出逐年下降态势(图1)。

图1 2014～2018年SO2(μg/m3)日均值的最小值、最大值、和均值

从二氧化硫日均值(图2)可以看出，整体SO2浓度呈现下降趋势，2014～2016年期间还出现过个别浓度较高的日期，但均未超过国家二级标准160 μg/m3，2016年作为“十三五”的开年，杨浦区政府都提出了新的节能减排的要求和目标，随着老旧工业厂房的改造、搬迁和升级，杨浦区内的SO2排放浓度也出现了明显下降，从图2中也能看出2016年后没有出现过单日浓度特别高的情况，基本保持在一个稳定的低浓度排放区间内。

3.2 可吸入颗粒物(PM10)

2014～2018年上海市杨浦区内可吸入颗粒物(PM10)浓度变化从8～256 μg/m3。参考《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中二级标准[11]，年均值是70 μg/m3。PM10(μg/m3)年均值分别为72.8、71.0、57.1、60.0、51.1 μg/m3(图3)，2014和2015超过国家二级标准，自2016年起连续3年低于70μg/m3，达到了国家二级标准，呈现出明显的逐年下降态势。

图2 2014～2018年SO2 (μg/m3)日均值

图3 2014～2018年PM10(μg/m3)日均值的最小值、最大值、和均值

图4为2014～2018年PM10日均值分布图，图中红线为国家二级标准单日最大浓度150 μg/m3，从图4中可以看出，PM10的超标天数逐年减少。经统计，5年中PM10超标天数一共52 d，占比2.85%。其中2014年22 d，当年超标率6.03%。2015年16 d，当年超标率4.38%。2016年7 d，当年超标率1.91%。2017年4 d，当年超标率1.1%。2018年3 d。当年超标率0.82%。从超标率的数据也可以看出PM10呈现逐年下降态势，也代表着空气质量的改善。近年来区内对搅拌站、堆场和道路扬尘的重点管控和治理对PM10的下降也起到了一定的作用。

图4 2014～2018年PM10(μg/m3)日均值

3.3 细颗粒物(PM2.5)

2014～2018年上海市杨浦区内细颗粒物(PM2.5)浓度变化从4～227 μg/m3。参考《环境空气质量标准》(GB3095-2012)中二级标准，24小时均值是75 μg/m3，年均值是35μg/m3。2014～2018年PM2.5(μg/m3)年均值分别为53.5、53.6、44.4、38.9、36.0 μg/m3(图5)，近年来有改善趋势，但仍未达到国家二级标准。

图5 2014～2018年PM2.5(μg/m3)日均值的最小值、最大值、和均值

PM2.5自开始被关注以来就一直得到广泛的重视，PM2.5相较于TSP、PM10的粒径更小，毒性更强，危害也更大。近年来PM2.5超标也是雾霾天气的主要元凶之一。图6为2014～2018年PM2.5日均值分布图，途中红线为国家二级标准75.0μg/m3。从统计结果来看PM2.5近五年超标天数一共260 d，超标率14.24%，首要污染物为PM2.5的天数占51.9%。其中2014年超标72 d，当年超标率19.73%。2015年超标77 d，当年超标率21.10%。2016年超标50 d，当年超标率13.66%。2017年超标29 d，当年超标率7.95%。2018年超标32 d，当年超标率8.77%。从图6中看出超标主要还是出现在1月份左右，环境空气温度低，大气扩散条件差不利于污染物的扩散。近年来随着区政府的重视，对类扬尘的监管力度加大，对企业的排污监察加强，都一定程度上使得PM2.5污染得到缓解。随着政府部门对PM2.5的重视，PM2.5还是呈现出逐渐改善的态势，超标天数也有明显下降。2018年已经基本接近国家二级标准。

图6 2014～2018年PM2.5(μg/m3)日均值

3.4 主要污染物与国家标准的比较

从图7中可以看出2014～2018年杨浦区内SO2浓度均值从16.9 μg/m3下降到8.4 μg/m3，5年内累计下降幅度超1倍，下降趋势明显，整体均值远低于国家二级标准，处于低污染水平。SO2主要来源在于工业企业，近年来随着科学技术的进步与发展，各种高效的SO2处理和排放设备被广泛应用。部分工业企业的排放设备的升级改造，也有一部分企业搬迁至上海市内指定化工园区中，这些都对杨浦区内SO2逐年下降有着重要的贡献。可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)成为近年来人们对环境空气质量最为关心的指标。PM10在2014和2015年都超过了国家二级标准。2016年开始低于国家二级标准。PM2.5呈现逐年下降态势，但并没有达到国家二级标准。政府部门在控制工业废气、机动车尾气排放、各类建筑扬尘、生活污染排放中还有很长的路要走。

3.5 主要污染物的季节变化特征

SO2浓度均值分布为夏季<春季<秋季<冬季，整体变化趋势与其他污染物相似，但整体浓度较低，达到国家二级标准。PM10和PM2.5季节浓度均值分布为夏季<秋季<春季<冬季，夏季和秋季污染浓度为34.1 μg/m3、47.6 μg/m3和40.0 μg/m3、59.4 μg/m3处于低污染水平，夏秋两季上海经常出现台风天气，有利于污染物扩散。但春冬两季明显升高，主要因为上海市这两个季节降雨偏少，加上北方污染物南下，气象条件也不利于污染物扩散。

4 结论与建议

(1)综合以上分析，上海市杨浦区近年来空气质量在逐渐变好，主要污染指标明显改善。结合区内实行的《三年行动计划》，在空气质量改善方面效果明显。

图8 2014～2018年空气污染项目季节浓度均值变化特征

(2)PM2.5成为近些年来杨浦区最主要的空气污染指标，在处于污染天气时，PM2.5占首要污染物的51.9%。虽然PM2.5整体呈现出逐年下降趋势，但仍然未达到国家二级标准，常年处于超标状态，需要持续加大关注。在“十三五”收官的后几年中，杨浦区PM2.5虽然已经完成“十三五”既定目标，但是在解决PM2.5对环境空气污染的道路上还是任重而道远。

(3)气象条件对各项空气污染指标有一定影响，其中风速、降水量都会影响SO2、PM10、PM2.5这几项污染指标[12]。