冬季供暖对沈阳市各功能区4种大气污染物浓度的影响

陈宗娇

摘要 [目的] 研究冬季供暖對沈阳市不同功能区4种大气污染物浓度的影响。[方法] 根据沈阳市2013年全年11个监测点位的PM10、PM2.5、SO2、NO2实时监测数据，分析4种污染物浓度的月变化规律，并应用主成分分析方法对供暖期和非供暖期该市6类功能区4种污染物对各功能区的影响进行分析。[结果] 污染物PM10、PM2.5、SO2的浓度受供暖影响月变化明显，NO2的浓度受供暖及降水的双重影响月变化规律与其他3种污染物有较大不同；供暖期工业区各类污染物浓度最高，商业交通居民混合区供暖期和非供暖期各类污染物浓度均较高，供暖期农村和风景名胜区较其他点位污染物浓度最低；农村、商业交通居民混合区点位NO2浓度最高。[结论] 该研究可为进一步调控与治理沈阳市大气污染提供理论支撑。

关键词 大气污染物；供暖期；浓度

中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）03-00862-02

Abstract [Objective] The research aimed to study the influences of period heating in winter on the four atmospheric pollutants contents of different areas in Shenyang City.[Method] The content changes of four atmospheric pollutants （PM10，PM2.5，SO2 and NO2） across the months of 2013 was analyzed based on data of 11 monitoring points under 6 air environmental function areas in Shenyang.Meanwhile，the Principal Component Analysis （PCA） was used to detect the relationships among period heating，concentrations of four atmospheric pollutants and air environmental function areas.[Result] The results showed that period heating influenced remarkably on contents of PM10，PM2.5 and SO2，which presented apparently on month changes.Concentration of NO2 was influenced by both period heating and precipitation，which showed different month changes compared to other three atmospheric pollutants.Industrial zone had most atmospheric pollutants during heating period while commercial traffic residents mixed zone had higher atmospheric pollutants both in the heating period and in non-heating period.Rural area and scenic spot had lowest concentration of four atmospheric pollutants during winter time.For concentration of NO2，rural area and commercial traffic residents mixed zone were higher than other air environmental function areas through 2013.[Conclusion] This research could provide scientific supports for the further adjustment and control of air pollution in Shenyang City.

Key words Air pollutant； Heating period； Concentration

沈阳市大气污染属于煤烟型大气污染[1]，且冬季主要消耗煤炭实现供暖[2]，主要污染物主要表现为颗粒物、二氧化硫和二氧化氮[3]。因该区冬季采暖期长，昼夜温差大，冬季逆温频现，大气污染物的扩散与输送较难[4]，已有多项研究针对该市的大气污染扩散与输送特征、大气污染物的时空分布及大气污染与气象因子的关系[3，5-6]。近期研究发现，大气污染对人体心肺功能水平及免疫能力有不良影响[7-8]，导致慢性呼吸道疾病、心脑血管疾病多发，且显著提高了总死亡率[9]。

中国北方冬季供暖期大气污染物浓度显著增加已被诸多研究所关注[10-12]，但针对供暖期与非供暖期城市各功能区大气污染物变化规律的研究相对较少，该研究依托2013年全年沈阳市11个监测点位的四种大气污染物浓度数据，根据其隶属的六类城市功能区结合冬季供暖期和非供暖期进行分析，研究4种污染物浓度的变化规律及各功能区污染特征。

1 研究区监测点概况

1.1 监测点分布

选取的11个监测点位遍布沈阳市市区主要职能部位，涵盖和平区、铁西区、大东区、皇姑区、棋盘山开发区、沈北新区和东陵区（浑南新区）。监测点位分布见图1。

1.2 监测点所属功能区

根据研究需要，将沈阳市各监测点位按国家标准GB 3095-2012环境空气功能区质量要求，划分为工业区、商业区、居住区、文化区、文教居住混合区、清洁区和对照区，基本信息见表1。

2 研究方法

2.1 数据采集与分析方法

采用自动监测分析仪，24 h连续监测。颗粒物浓度采用微量震荡天平法或实时连续β射线法根据重量法测定，SO2浓度采用脉冲荧光分析法应用二氧化硫分析仪进行分析，NO2浓度的测定采用化学发光法应用氮氧化物分析仪进行分析。基础数据为小时浓度平均值，数据有效性满足标准GB3095-2012要求。

由图3主成分分析结果可知，两轴共解释了96.4%的数据变异性。其中，因子1可解释87.2%的数据差异性，主要与供暖期及非供暖期有关；因子2可解释9.2%的数据差异性，主要与NO2浓度有关。供暖期工业区、商业交通居民混合区、居住区和文教居住混合区PM10、PM2.5和SO2浓度较高，且3种污染物浓度相关性较强，在这4类功能区周围均分布有采暖锅炉或集中供热厂，说明3种污染物冬季受燃煤采暖影响较大，与以往研究结果一致[15-16]；农村和风景名胜区监测点位PM10和PM2.5全年濃度均较低，原因是农村点位地形平坦，范围广，利于污染物扩散[11]，而风景名胜区地处城市外缘山区，受人类活动影响较小，且两类监测点位均没有供暖锅炉。与其他3种污染物不同，NO2与各功能区关系略有不同，其中商业交通居民混合区和农村全年浓度均较高，而工业区供暖期浓度较高，这主要是因为NO2来源于工业燃煤（工业区冬季燃煤需要量增加）及机动车燃油的排放（商业交通居民混合区的车辆通行较频繁）[17]，而农村NO2浓度较大则源于土地肥料N 的生物学转化过程释放大量的NO2 [18]。值得注意的是，除农村和商业交通居民混合区监测点位供暖期与非供暖期NO2浓度大致相当，工业区供暖期浓度大幅高于非供暖期外，居住区、文教居住混合区和风景名胜区均为非供暖期浓度大于供暖期浓度。

4 结论

大气污染物中PM10、PM2.5和SO2浓度受供暖影响较大，冬季浓度大幅升高。各监测点位工业区、商业交通居民混合区和居住区污染物浓度较高，农村和风景名胜监测点位浓度较低。大气污染物PM10、PM2.5和SO2浓度冬季受燃煤影响较大，而NO2受各监测点位的实际情况影响较大。该研究对环境空气功能分区与污染物浓度在供暖期与非供暖期的变化规律及关系进行探索，为进一步调控与治理大气污染提供了一些数据支持与理论支撑，但是关于大气中NO2浓度的变化规律及原因需要更多地进行研究与分析。

参考文献

[1] 董新，张久昌.沈阳市大气污染防治对策[J].环境保护科学，1994，20（1）：45-48.

[2] 李锐，方晓明，李姝，等.“十五” 期间沈阳市煤炭消费与大气污染相关性分析[J].环境保护科学，2006，32（5）：14-16.

[3] 马雁军，刘宁微，王扬锋.辽宁中部城市群大气污染分布及与气象因子的相关分析[J].气象科技，2005，33（6）：527-532.