疫情管控期间沿江典型城市大气环境污染特征分析

吴 璇，方南希，熊 婷，王 新，叶长庆

（1.上海漾清环保科技有限公司，上海 200000； 2.江西师范大学附属中学，江西 南昌 330000；3.九江市柴桑区生态环境局，江西 九江 332000）

0 引言

通常大气污染源主要包括工业源、移动源、扬尘源、生物质燃烧源以及餐饮源等，按照我国春节期间习惯，大部分小型工业企业和工地均停工，餐饮源及移动源则比较活跃，而今年由于疫情，餐饮行业停止开业，道路上车流量显著减少，各污染源排放都受到了明显的抑制。

关于各城市大气污染状况的特征分析[1-9]及影响因素[10-16]以及特定管控措施对空气质量的影响[17-21]有非常多的文献，而在疫情期间各污染源排放触低的情况下探讨环境污染特征的文献没有找到，为了研究最大限度的管控措施对空气质量的影响，本文对春节疫情期间各污染物浓度及各污染源排放量进行了对比分析，并且对大气污染物来源进行了研究。该论文的实施有利于探讨加大减排、管控力度是否能有效改善空气质量，进一步科学分析污染物来源，提出科学合理的管控策略。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究区域位于江西省北部，地处长江与鄱阳湖口的交汇处，东面鄱阳湖，北面长江，西面众多湖泊，南面庐山，是联结全省与长江开发带和沿海开放带的“北大门”。与疫情严重的湖北隔江相望，因此受此次疫情影响较大。研究区域位置见图1。

图1 研究区域位置

研究区域具有相当规模、门类比较齐全的工业体系，拥有矿产、建材、服装、纺织、化工、机械等9 大支柱产业，且乡村工业蓬勃发展，已初步形成了以电子产业，医药产业，纺织产业，化工产业，包装印染产业，食品加工产业等6 大支柱产业为主体的多种结构的城郊型经济的工业生产体系，拥有钢铁、生物制品、金属、40 万t 硫酸等重大工业项目。近年，研究区域处于大力开发阶段，规划增设高铁等设施，建成区内正在施工楼盘近20 家。

1.2 数据来源

（1）环境空气质量数据来源于江西省环境空气质量APP 和九江市空气质量联网监测管理平台数据。

（2）污染源数据来源于研究区域大气污染源排放清单。本清单的编制方法主要是基于环境保护部颁布的8 个技术指南，排放因子主要参考《指南》中的系数、美国EPA AP-42 系数、文献中的系数以及《指南》中推荐的依据土壤扬尘进行土壤扬尘实验的实测系数。通过工信局、住建局、城管局、交通局、公安局、国土资源局等获得工业企业、建筑工地、餐饮、道路、土壤、移动源等基础信息，对研究区域23 家施工工地及27 家重点堆场发放调查表格获取活动水平数据，并结合2018 年统计年鉴以及环统数据，对83 家工业企业的生产工艺、废气处理工艺、废气排放量以及污染物排放浓度、燃料、原材料使用情况进行了现场核实，累计发放调查表格120 余份。

（3）气象数据来源于研究区域气象局。

1.3 研究方法

（1）污染源排放量计算方法

本文利用研究区域污染源排放清单数据，主要对工业企业、移动源、扬尘源、餐饮源、生物质燃烧源等进行计算： 工业企业包括工业锅炉以及工艺过程源、移动源包括道路移动源（客车、火车、摩托车等）以及非道路移动源（工程机械及企业厂内机械）、扬尘源包括道路扬尘、土壤扬尘、施工扬尘以及堆场扬尘、餐饮源为研究区域内260 家餐饮企业、生物质燃烧源包括工业生物质锅炉以及生物质开放燃烧。通过调查分析平时、正常春节（2018～2019 年春节）和疫情管控期（2020年1月24日～1月30日春节期间） 这 3 个阶段各污染源活动情况，对 SO2，NO2，PM2.5，PM10及CO 的相对年排放量进行计算。

（2）污染物来源分析

利用HYSPLIT-4 模型[22]对肺炎疫情期间气流后向轨迹进行分析，选取研究区域为后向轨迹起始点，模式模拟起始高度选为500 m，因为500 m 高度的风场较能准确反映边界层的平均流场特征[23]，对2020年 1月24日～1月30日进行模拟，每 24 h 模拟一条后向轨迹，以分析不同地区、不同路径的气流对本区域空气质量的影响。

2 结果与讨论

2.1 研究区域空气质量特征

研究区域整体空气质量较好，年优良率可达87%~90%，首要污染物为 PM2.5，PM2.5污染天数占比48%，其次为O3，污染天数占比28%。2019 年研究区域环境空气6 项污染物中，除PM2.5质量浓度为42 μg/m3外，其余 5 项均达国家标准，PM2.5污染较严重情况主要出现在1 月及12 月，浓度总体呈现冬季最高、春秋次之、夏季最低的趋势。浓度变化趋势见图2。

图2 研究区域2019 年PM2.5 月平均浓度变化

2.2 疫情期间与非疫情期间空气质量比较分析

对肺炎疫情期间（1 月24 日～1 月30 日春节期间） 以及2018，2019 年同期研究区域的空气质量指数（AQI）值进行统计，其日变化趋势见图3。

图3 肺炎疫情期间AQI 与2018，2019 年同期对比

由图3 可知，2020 年肺炎疫情期间，研究区域AQI 值波动较小，全部天数均处于优良状况，AQI 在1 月 31 日达到最高值（94），较 2019 年峰值（200）下降 53%，较 2018 年峰值（147）下降 36%；AQI 平均值为 63，较 2019 年（111）下降 43%，较 2018 年（96）下降50%；优良率为100%，比2019 年同期（50%）增加50 个百分点，比 2018 年同期（75%）增加 25 个百分点。说明与2018～2019 年同期相比，肺炎疫情期间空气质量较好。

春节前、疫情期间及历年春节6 项主要大气污染物质量浓度见表1。

表1 不同时段各污染物均值以及变幅 μg·m-3

由表1 可知，与春节前相比，疫情期间研究区域NO2下降显著，为 66%，其次为 PM10和 PM2.5，分别为38%和31%； 与2018～2019 年同期平均值相比，PM2.5，PM10，SO2，NO2，O3_8h和 CO 质量浓度均分别下降45%，53%，72%，72%，28%和 2%，其中以 SO2和 NO2降幅最大，其次为PM10和PM2.5，且降幅明显高于春节前；与2018～2019 年春节期间平均值相比，SO2下降最明显，为 71%，其次为 PM10，PM2.5和 NO2，分别为34%，32%和31%。

2.3 污染源排放特征

根据研究区域大气污染源清单，对研究区域平时、正常春节（2018～2019 年春节）及疫情期间各污染源排放量进行分析。各污染源排放量见图4。

图4 各污染源排放量

由图4 可知，平时施工扬尘和堆场扬尘排放量最大，以PM10和PM2.5为主，其次为工业企业，以NOx和CO 排放为主；正常春节期间以工艺过程源和道路移动源排放为主，其中工艺过程源主要排放CO 和PM10，道路移动源主要排放CO 以及NOx，与平时相比，工业企业NOx排放量、扬尘源排放量及非道路移动源均显著减少，下降幅度分别为97.6%，99%，71%；疫情期间，各污染物排放量达到最低，与正常春节期间相比，移动源和餐饮源排放量均有明显下降，分别为61%和100%，但工业企业和移动源仍以CO 排放为主。

2.4 疫情期间大气污染来源分析

由图4（c）可知，疫情期间研究区域本地源排放量较大的污染物为CO 和PM10，以工艺过程源排放为主，占本地一次排放量的74%，通过调查，在此期间研究区域的一家石灰和石膏制造企业以及一家铜矿采选企业仍正常运转，其CO 以及PM10排放量分别占工艺过程源各污染物总排放量的54%和37%。其次为移动源以及扬尘源，分别占本地一次排放量的17%和9%，移动源中以汽油车排放CO 为主，扬尘源中PM10和PM2.5主要来自道路扬尘和堆场风蚀扬尘。

疫情期间，研究区域PM2.5与PM10质量浓度比值为 0.93，PM2.5占比较高。

研究区域疫情期间、2018～2019 年同期以及2018～2019 年春节期间气象条件见图5。由图5 可知，肺炎疫情期间，研究区域平均气温为8 ℃，平均相对湿度为74%，平均风速为0.43 m/s。气温与2018～2019 年相比差异不明显，而相对湿度较2018～2019年同期较大，风速与2018～2019 年相比较小，因此大气水平扩散条件较弱，有利于二次颗粒物的形成以及吸湿增长[24]，易造成PM2.5污染[25]，表明疫情期间气态污染物二次转化对研究区域PM2.5有较大贡献。

图5 疫情期间气象参数与2018～2019 年对比

研究区域疫情期间气流后向轨迹图以及PM2.5日均质量浓度变化见图6 和图7。

图6 疫情期间研究区域气流后向轨迹

图7 疫情期间PM2.5 日均浓度变化

由图6、图7 可知，疫情期间对研究区域造成较明显影响的气流主要来自京津冀、山东及武汉等地。1 月 27 日，28 日，PM2.5质量浓度逐渐上升达到一个较高值，气流轨迹源自京津冀东北部经山东、安徽等到达研究区域，由于今年京津冀PM2.5质量浓度上升明显，因此对研究区域空气质量有不利影响。1 月30日，PM2.5质量浓度再次到达一个较高值，此日气流主要来自武汉地区，气流传输距离较短，携带污染物浓度较高。

2.5 管控建议

综上所述，疫情期间研究区域工业源、扬尘源、移动源及餐饮源减排幅度增加，NO2及 PM10，PM2.5平均质量浓度较历年有明显下降。因此，建议研究区域加大对这4 类源的管控力度，尤其对涉NO2排放的工业企业、柴油车辆及非移动柴油机械、施工扬尘以及堆场扬尘的管控，可以采取推行工业企业低氮改造、升级油品质量、加强重型柴油车辆的远程在线监管、提高工地全面围挡、出场车辆冲洗、路面硬化等施工水平[26]、提高餐饮行业油烟治理设施效率等措施，以减少污染物排放。同时，研究区域受污染物传输明显，建议进一步明确区域协同调控的区域范围及污染物类别，制定区域联防联控制度，加大区域大气污染联防联控力度。

3 结论

受肺炎疫情影响，研究区域空气质量较历年有大幅度改善，其中以 NO2，PM10，PM2.5下降显著，同时工业源、扬尘源、移动源以及餐饮源减排量较大。肺炎疫情期间，研究区域本地一次排放以CO 和PM10为主，而气象条件易于二次颗粒物的形成，且受到来自武汉、安徽等近距离传输及京津冀地区远距离传输。建议研究区域加强对本地污染源的管控，推进污染防治设施升级改造，并进一步加强区域联防联控。