徐州市2017年11月空气污染状况分析研究

苗欣慧

（徐州市环境监测中心站，江苏 徐州 221000）

五省通衢，徐州作为淮海地区中心，发展战略立足淮海经济中心城市，经济产业得到快速发展。但是，长期粗放型经济增长方式给生态环境带来巨大威胁。近几年市内频发严重污染事件，尤其是传统产业中的煤场、钢厂、水泥场等中小企业排放大量空气污染物，远远超出环境承载能力，导致徐州市空气质量超标严重，复合型大气污染问题突出。面对日益严重的空气污染，徐州市政府积极响应中央《大气污染防治行动计划》和《能源行业大气污染治理方案》等强制减排政策，加快产业转型，发展高新产业，淘汰落后产能，坚持走高质量发展道路，开展大气污染防治督查工作，问责追责，强化媒体曝光，坚决打好大气污染防治攻坚战。本文全面探究徐州市大气污染问题具体情况，深入解析污染问题的来源，努力协助大气治理工作，为徐州市环保政策的制定和实施提供理论支撑。

本文针对2017年11月徐州市大气监测数据进行研究。有效监测共30 d，主要监测因子为二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、可吸入性颗粒粒径小于10 μm（PM10）、可吸入性颗粒粒径小于2.5 μm（PM2.5），其日平均浓度变化趋势如图1所示。

日平均浓度指一个自然日24 h平均浓度的算术平均值，污染物的日平均浓度限值参考《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）[1]。由表1可以看出，SO2日平均浓度变化范围为20～45 ug/m3，均未超标；NO2日平均浓度变化范围为39～99 ug/m3，3 d超标；CO日平均浓度变化范围为0.496～1.322 mg/m3，均未超标；O3日平均浓度变化范围为19～164 ug/m3，1 d超标；PM10日平均浓度变化范围为65～270 ug/m3，14 d超标；PM2.5日平均浓度变化范围为31～153 ug/m3，16 d超标。整体分析表明，徐州11月份的颗粒物浓度整体偏高，其中，PM2.5月均值82 ug/m3；PM10月均值150 ug/m3。

图1 2017年11月各常规污染物日平均浓度变化趋势

表1 监测污染物的日平均浓度变化范围及超标天数

1 PM2.5水溶性离子监测结果分析

1.1 水溶性离子的污染特征分析

水溶性离子平均浓度占PM2.5浓度的45.7%，其中和总和占PM2.5的43.4%，表明徐州市颗粒物污染物以硝酸盐和硫酸盐为主。如图2所示，PM2.5出现峰值的同时，水溶性离子也处于峰值，共出现4次峰值（阴影部分）。峰值出现时的空气质量情况均为轻度以上污染，其中，峰值最高的一次出现在6-8日，其间污染等级为轻-中-重度污染，风向主要为西北风，风速小于2 m/s，不利于污染物的扩散。湿度介于60%～80%，温度介于15～20℃，此条件有利于硝酸盐的形成。和浓度变化基本趋势一致，具有良好的对应关系，说明三者可能受相同因素的影响[2]。

1.2 NOR和SOR分析

为了更好地研究硫酸盐和硝酸盐的形成机制，很多学者用硫的转化率和氮的转化率表示SO2和NOx向硫酸盐和硝酸盐的转化程度和过程。图3为徐州11月硫氮二次转化率的时间序列，在此期间，NOR的平均值为0.18，SOR的平均值为0.15，均高于一次排放特征值0.1，表明和主要为二次氧化。

一般地，用质量浓度比是否大于1来表示污染以移动源为主还是以固定源为主，徐州11月的平均比值等于2.73，表明当地的二次无机盐主要来源于移动污染源。

2 重金属污染分析

大气颗粒物中的重金属污染物具有不可降解性，通过呼吸进入人体后，造成各种人体机能障碍，甚至引发各种疾病，其中As、Cr、Ni、Pb和Cd具有一定的致癌能力，As和Cd对人体有潜在致畸作用，而Pb和Hg则对胎儿有毒性作用[3]。

从图4可以看出，重金属的峰值出现在14日晚间，主要的金属元素是钙、铁、钾、锌。由11月空气监测数据计算可得，重金属总体平均浓度为3 286.52 ng/m3，其中，钙元素的平均浓度为808.16 ng/m3，占重金属总浓度的25%；K元素的平均浓度为642.67 ng/m3，占重金属总浓度的19%；铁元素的平均浓度为596.14 ng/m3，占重金属总浓度的18%；Cu元素的平均浓度为342.00 ng/m3，占重金属总浓度的10%。

3 挥发性有机物（VOCs）污染分析

从图5可以看出，11月7日、12日、13日、19日和20日的VOCs浓度普遍偏高，尤其是芳香烃和卤代烃。在此期间，芳香烃中的间/对-二甲苯浓度最高值达到1 826.30 ug/m3，甲苯和乙苯浓度最高值可达909.77 ug/m3和1 226.46 ug/m3，卤代烃中的1,2-二氯乙烷浓度最高值为1 460.26 ug/m3。若仪器数据采集正常，则可能是因为周边有固定的VOCs排放源。如图5所示，VOCs各类源占比排序：芳香烃（56%）＞卤代烃（17%）＞烷烃（12%）＞醛类（8%）＞酮类（3%）＞烯烃（2%）＞炔烃（1%）。

图2 2017年11月徐州监测站水溶性离子和PM2.5浓度时间序列图

图3 2017年11月徐州监测站NOR和SOR的时间序列

图4 徐州11月重金属浓度时间序列

图5 徐州11月VOCs时间序列图

4 原因分析

11月6-8日风向主要为南风，平均风速为1.55 m/s，此风速不利于污染物的水平扩散，污染物主要为细颗粒物。PM2.5质量浓度在7日下午处于上升阶段，达到峰值，PM2.5占PM10的百分比为65%。7日夜间，风向有所转变，但风速较低，颗粒物有所沉降。8日凌晨，高空2 km左右有轻微的污染传输带，导致8日上午颗粒物浓度居高不下。随着边界层升高，近地面颗粒物驱散，高空颗粒物浓度增高。11月13-17日天气为多云转阴，17日有降雨，此次污染过程主要为局地产生的细粒子污染，不利的气象条件导致颗粒物的驱散能力较弱，空气质量持续较差。11月27-30日空气质量为轻度-中度污染-良好分布状况，28日为中度污染，成因主要是外来传输导致，污染传输过去后，本地污染占主导作用，污染物主要为细粒子污染。

1 中华人民共和国环境保护部.GB 3095-2012 环境空气质量标准[S].北京：中国标准出版社，2012.

2 张 蕊.河北省固城镇PM2.5中水溶性无机离子污染特征研究[D].天津：天津师范大学，2014.

3 谭吉华，段菁春.中国大气颗粒物重金属污染、来源及控制建议[J].中国科学院研究生院学报，2013，30（2）：145-155.