焦作市城区雾霾天气成因与对策分析

林云,李美玲,宋党育

（1.河南理工大学资源环境学院,河南焦作454003；2.温县人民政府,河南焦作454000）

2012年冬以来,河南省焦作市难觅阳光明媚、空气清新的晴好天气,取而代之的是持续出现的雾霾天气,特别是早晚时分,大雾弥漫,能见度很低,空气中充斥着灰尘与泥土的味道,呼吸受到严重影响.随着经济的发展,能源消耗量的不断增加,大量污染物的集中排放,在不利于扩散的气象条件下,多种污染物发生复杂的相互作用,形成大气复合污染和霾现象,导致大气能见度下降.雾对能见度的直接影响显而易见,此外雾对大气颗粒物的物理化学特征也有着重要的影响,不仅导致大气颗粒物及其中水溶性成分浓度的增加,而且还会促进二次有机化合物和超细颗粒物的生成[1-2],从而间接降低了大气能见度.研究表明,除了雾,霾是造成大气能见度下降的另一主要因素[3-5].雾霾天气不仅给居民的出行造成了不便,更重要的是长期在雾霾天气下生活,人们的身体健康会受到影响.调查发现,受雾霾天气的影响,焦作市各大医院收治的呼吸系统疾病的患者明显增加.气象专家的调查和医学专家的临床实践证明,由各种原因造成的雾霾天气对人体健康形成的伤害远远比沙尘暴的危害大得多.研究结果显示,深入到细支气管和肺泡的超细颗粒物可迅速被吸收,且不经过肝脏解毒便进入血液循环进而分布到全身.这会加重呼吸系统疾病,更严重的是会引起充血性心脏哀竭、冠状动脉硬化或肺动脉高压等心脏疾病.长期处于这种环境还会诱发肺癌.除此之外,灰霾天气还导致近地层紫外线辐射减弱,易使空气中传染性病菌活性增强,导致传染病增多[6].

因此,及时了解雾霾天气形成原因及影响因素,在此基础上提出防治对策及建议,从而降低雾霾天气发生频率,减少和降低雾霾天气带来的不利影响,是当前经济社会生态文明建设,建立美丽焦作的迫切需要.

1 研究区概况

焦作地处中纬度地带,属大陆季风型温暖带半干旱性气候,四季分明.据焦作气象站1952-2001年气象观测资料,多年平均降水量为600.09 mm,最大年降水量1 101.7 mm（1955年）,最小年降水量260.3 mm（1981年）.降水年内分配不均,多集中在6-9月份,占年降水量的75%左右,而12、1、2三个月份降水量不到5%.年蒸发量为年降水量的3倍,多年平均蒸发量为1 774.2 mm,其中以5-7月最为强烈,占全年年蒸发量的40%左右.多年平均气温13.4℃,相对湿度70%.最低气温出现在1月份,平均气温-2.1℃,最高气温出现在6月份,月平均气温27.0℃.

2 焦作市空气质量特征

焦作市是由煤炭工业发展起来的老工业基地,在建国后几十年里,工业一直以煤炭、化工、陶瓷、橡胶、建材为主,能源构成中煤炭占90%以上,加之城市工业布局又不尽合理,许多重污染部门都分布在市区及近郊,而郊外的水泥厂、火电厂、化工厂等又多处于城市盛行风向的上风向,这种工业布局不仅不利于大气污染物的自然稀释、扩散和净化,反而加重了城市的大气污染程度.近年来,随着经济结构的升级与转型,大气污染程度有所减轻[7].焦作市2005-2012年环境空气平均综合污染指数变化趋势见图1,2009-2012年每月天气状况优良天数见图2.

由图1可知,自2005年来,焦作市城市环境空气平均综合污染指数呈下降趋势,空气质量定性评价级别由轻污染变为良,表明环境空气质量有所好转.空气中首要污染物由SO2变为可吸入颗粒物,2008年焦作市环境空气中SO2年均值0.07 mg/m3,NO2为0.035 mg/m3,可吸入颗粒物年均值为0.096 mg/m3.2010年焦作市环境空气中SO2年均值0.064 mg/m3,NO2为0.031 mg/m3,可吸入颗粒物年均值为0.100 mg/m3.

由图2可知,2009-2012年每月天气状况为良好及优的总天数有所下降,表明从2009年至2012年焦作市总体天气状况呈恶化趋势.同时研究发现,焦作市空气质量变化呈现出明显的季节性,春夏季空气质量较好,秋冬季质量较差（见图2、图3）.

3 雾霾天气的成因及影响因素

雾霾天气的形成是多种因素共同作用的结果.一方面与悬浮细颗粒物和气态污染物的增加有关[8]；另一方面人类活动所导致的下垫面的改变和气象条件对雾霾天气的形成也有重要影响[9].

3.1 污染物的排放

一直以来,焦作市规模以上工业企业能源消费品种都以煤炭和电力为主.虽然焦作市节能降耗、综合利用已取得一定成效,但是由于方方面面的原因,节能降耗、综合利用的深度和广度与先进地区相比,还存在相当大的差距和一些不容忽视的问题.重点耗能企业增多,耗能水平上升.焦作近几年产值大幅度增长主要是靠化工、有色金属冶炼业等少数重点行业、少数重点企业带来的,对拉动焦作经济发展起着不可替代的作用.但另一方面,这些高能耗产业的快速发展,也增大了能源的消耗量.随着国家节能减排政策的出台,高能耗问题有了一定程度的改善,但是部分大企业暂时停产或减产致使能耗总量暂时性下降,不会给地区带来长期效益,一旦这些企业改造结束,开足马力生产,能耗总量将会大幅度上升.正是这些因素导致了焦作市空气质量较差,雾霾天气居多.

焦作市空气污染指数与各污染物变化曲线见图4,天气状况为优良天数的季节变化见图5.

由图4可知,一年中冬季的天气状况最差,这主要由于冬季为采暖季,大量化石燃料的燃烧,增加了大气中总悬浮颗粒物含量,同时SO2、NO2等污染物浓度也有所提高,致使空气污染指数增大,雾霾天气增多.由图5可知,天气状况为“优”及“良好”的天数呈逐年递增趋势,这是因为从2009年以来,随着城市供暖方式的改变,燃煤锅炉的清理,污染物的排放量有所较减少,从而使冬季空气污染状况得到改善.

随着经济的发展,机动车越来越多,从2000年到2010年,焦作市机动车数量持续快速增加,机动车尾气逐渐成为大气污染新的制造者.虽然目前机动车尾气在大气污染物总量中所占的比重并不特别大,但机动车尾气会增加大气的氧化性,形成更多二次气溶胶,导致更多雾霾天气发生.

3.2 下垫面的改变

近年来,随着人口的增加和城市建设迅速发展,高层大楼越来越多,建筑物密度也随之增加,下垫面的阻挡和摩擦作用使区域风明显减弱,水平方向静风现象增多,污染物难于扩散和稀释,更加剧了雾霾发生频率和强度.

3.3 气象条件

雾霾是局地特征十分明显的现象,其形成是由多种天气条件和环境因素决定的.天气系统中的气温、相对湿度、风速、大气稳定度等诸多条件都会对雾霾形成产生影响.研究发现,雾霾天气的出现呈明显的季节性,这除了与化石燃料燃烧排放的污染物有关外,还与气象条件有关.

冬季为主要的采暖季,采暖季人们取暖和做饭燃烧大量化石燃料,加之冬季气温低、气压高、降水稀少、气候干燥、风速较小、日照时数少、大气层结稳定、大气逆温出现频率和强度较高,大气污染物不易稀释和沉降,容易形成雾霾天气[8].相反,一年中夏季雾霾天气日数较少,这是因为炎热季人们较少使用化石燃料,加之夏季气温高,太阳辐射强烈,空气对流旺盛,大气层结不稳定,大气污染物容易扩散,同时大量降水沉降和稀释作用,大气中气溶胶粒子大量减少,不易形成雾霾天气.

4 对策及建议

4.1 开展大气雾霾预报,提高预警能力

依靠科技支撑,建立大气雾霾预报系统,积极开展监测,形成风险信息研判,利用媒体像播报天气预报一样适时向公众发布.引导公众采用多种方式进行防范,尽量减少雾霾天气对人们生活的影响.同时开展相关研究,摸清雾霾天气形成的规律,明确排放清单和控制对策,有针对性地指导基层单位做好防范工作.

4.2 科学规划城市布局,避免“摊大饼”式的规模扩张

在城市规划中,要依据焦作自然地理环境,充分考虑大气扩散条件,预留空气通道.特别要注意研究城区上升气流到郊区下沉距离,将污染严重的工业企业布局在下沉距离之外,避免这些工厂排出污染物从近地面流向城区.

4.3 加大对机动车污染治理,倡导绿色出行

4.3.1 坚持优先发展公交 目前焦作市大部分公交车量已更新为清洁能源车辆,但仍有少数公交车依旧为柴油车.因此要加快公交车更新换代步伐,淘汰“冒黑烟”的柴油车,使用天然气、液化气等清洁能源的新型公交车辆.同时,进一步优化公交线路,解决塔南路以东没有直达新城区公交线路的问题,更方便市民出行.

4.3.2 鼓励市民私家轿车油改气 近年焦作市私家车呈几何数增长,而非清洁油品的机动车尾气排放是形成雾霾的主要因素之一,因此要采取多种方式加大对加气站的投入,在市区形成方便快捷的加气站网络,引导私家车使用天然气、液化气等清洁能源,降低烟尘的排放量,减轻空气污染程度.

4.3.3 着力旧城改造,打通断头路、丁字路 靠优惠政策激励开发商对城中村、棚户区进行改造,建成现代化的精品小区,优化城市环境,改善住行条件,建成畅通焦作,增强水平方向区域风的流动性.

4.4 持续抓好北山绿化,增大城市绿地面积

各类植物是净化环境的最好帮手,不仅能有效吸附空气中有毒有害物质,还可美化、优化城市环境.要充分利用太行山南的地理优势,动员群众开展植树造林、雨季飞播造林等,巩固北山治理成果,保护山体植被,发挥树木涵养水源、净化空气的作用.以创建森林城市为契机,充分发挥街道社区和市直机关、商店居家等单位和个人在植树种草栽花中的作用.大力推进城区立体绿化、道路绿化、屋顶绿化、居室绿化,让更多城区绿化发挥吸霾除尘、净化空气及美化环境等功能.

4.5 出台地方性法规,依法治霾

随着空气质量标准的进一步提高和监控污染物数量的进一步增加,依据大气污染防治法,针对焦作实际,将细颗粒物PM2.5提到重要位置,率先出台地方性法规,规范相关部门,加强对产业发展规划环境影响的评价,加大产业调整力度,加快淘汰落后产能,尤其是新引进项目要严把环境评价第一道关口,严禁新上高污染、高能耗工业项目,防止新污染源的形成.

5 结论

通过对焦作市城区空气质量现状分析,探讨了焦作市城区雾霾天气的成因及影响因素,得到如下结论：①近年来,焦作市环境空气平均综合污染指数呈下降趋势,空气质量有所好转,但天气状况呈恶化趋势,且焦作市空气质量变化呈现出明显的季节性,春夏季空气质量较好,秋冬季质量较差；②焦作市雾霾天气主要是由悬浮细颗粒物和气态污染物的增加引起的,此外人类活动所导致的下垫面的改变以及气象条件对雾霾天气的形成也有重要影响；③结合焦作市具体情况,提出了开展雾霾天气预报、科学规划城市布局、加大机动车污染治理、增加城市绿化面积以及出台地方法规,依法治霾等防霾对策及建议.

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[6]康宝华.浅议 PM2.5 的危害与防治[J].科技视界,2012（24）：288.

[7]2010年焦作市环境质量报告书[EB/OL].（2010-12-04）[2013-08-18].http：//www.jzshb.gov.cn/?thread-9186-1.htm l.

[8]卢照方.灰霾天气的形成与灰霾监测[J].绿色科技,2011（9）：131-132.

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