2013～2019年天津市环境空气污染研究

郭 鑫，李红柳，李 燃，郭洋琳，杨嵛鈜，杨 阳

（1.天津环科环境规划科技发展有限公司，天津 300191；2.天津市生态环境科学研究院，天津 300191）

0 引言

天津市是京津冀协同发展的“双城之一”，明确了“一基地三区”和“五个现代化天津”的发展战略和目标愿景，对良好生态环境提出了更高要求[1]。 新时期，天津市以习近平生态文明思想为引领，坚持践行“绿水青山就是金山银山”等先进理念，全力做好污染防治工作。 即将步入的十四五时期是 “两个一百年”奋斗目标的历史交汇期，是打好污染防治攻坚战之后，向实现生态环境根本好转迈进的第一个五年规划期，在攻坚战后如何持续有效保护和改善天津市生态环境，是十四五面临的重大问题。优良的环境空气是幸福生活的重要组成部分，直接关系老百姓日常生活，大气环境污染受社会的关注程度也越来越高[2-3]。 尽管天津市以前所未有的工作力度推进空气质量改善措施的实施，但由于大气环境质量影响因素十分复杂，环境空气质量仍超标比较严重[4]。 目前天津市地区环境空气质量与2013年相比有所好转，但仍不乐观。 本文选取SO2，NO2，PM2.5，PM10，CO和O3环境空气中6 种主要污染物，分析2013 ～2019年天津市环境空气质量变化情况及存在的问题，旨在研究2013 ～2019年天津市地区空气质量超标污染物的时空分布特征，以期为即将到来的十四五时期天津市大气环境质量改善研究提供科学参考依据。

1 研究方法

1.1 数据来源

2013 ～2019年天津市6 项主要污染物年均浓度来源于对应年份的《天津市环境状况公报》（《天津市生态环境状况公报》），2019年全国环境空气6 项污染物浓度来源于2019年《中国生态环境状况公报》。

1.2 技术方法

天津市行政区矢量数据基于谷歌影像通过Arcgis 10.2 矢量化获得，2013年和2019年天津市4种超标污染物空间分析通过Arcgis 10.2 实现。 所有图片均在Arcgis 10.2 和OriginLab 8 中绘制成图，并在CorelDRAW 12 中进一步优化处理。

2 天津市环境空气质量现状分析

2.1 环境空气质量显著改善

2013 ～2019年天津市空气中6 项污染物变化趋势见图1。 由图1 可以看出，与2013年相比，2019年6 项主要污染物中仅O3浓度较2013年增长33.1%，其余5 项均显著降低。 2019年PM2.5，PM10，SO2，NO2和CO 质量浓度分别为51，76，11，42 μg/m3和1.8 mg/m3，较2013年分别下降45.8%，45.3%，79.6%，12.9%和48.6%，SO2质量浓度下降幅度最大。

图1 2013 ～2019年天津市空气中6 项污染物变化趋势

2.2 环境空气质量仍超标严重

十三五以来，天津市制定实施了《天津市贯彻落实京津冀大气污染防治强化措施 （2016 ～2017年）实施方案》、《天津市2017年大气污染防治工作方案》以及《天津市2017~2018年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》。2018年7月，天津市政府印发实施了 《天津市打赢蓝天保卫战三年作战计划（2018 ～2020年）》，虽以前所未有的工作力度共同推进环境空气质量改善措施的实施，但由于大气环境质量影响因素十分复杂，环境空气质量总体呈改善趋势仍不乐观。 自实施大气污染防治行动计划以来，天津市环境空气中主要污染物浓度仍较高，超过GB 3095―2012《环境空气质量标准》。 2013 ～2019年天津市空气中6 项污染物浓度见图2。 由图2 可以看出，2019年仅SO2和CO 质量浓度达到GB 3095―2012 《环境空气质量标准》，PM2.5，PM10，NO2和O3质量浓度均超标，分别超标0.46，0.09，0.05 和0.25 倍。

图2 2013 ～2019年天津市环境空气中6 项污染物浓度

根据2019年《中国生态环境状况公报》，2019年天津市PM2.5，PM10，NO2，CO 和O3质量浓度分别高于全国平均质量浓度的41.7%，20.6%，55.6%，28.6%和35.1%，SO2质量浓度与全国平均水平相持平。

由以上分析可知，2013 ～2019年天津市PM2.5，PM10，NO2和SO2质量浓度整体虽呈逐年下降趋势，但2019年PM2.5，PM10和NO2质量浓度仍超国家GB 3095―2012《环境空气质量标准》；O3质量浓度增长趋势明显，远超国家GB 3095―2012《环境空气质量标准》。

3 天津市环境空气超标污染物空间分布特征分析

3.1 PM2.5 质量浓度空间分布特征

2013年和2019年天津市16 个区PM2.5年均质量浓度变化见图3。由图3 可以看出，2013年天津市16 个区中PM2.5质量浓度均高于65 μg/m3，未达到GB 3095―2012 中的标准要求35 μg/m3，且差距较大，PM2.5污染相当严重。 2019年，13 个区PM2.5质量浓度均下降至55 μg/m3以下，下降幅度较大。

图3 2013年和2019年天津市16 个区PM2.5年均质量浓度变化

与2013年相比，2019年天津市16 个区中PM2.5质量浓度虽然均在下降，但是与国家标准35 μg/m3相比，仍差距较大，16 个区中PM2.5质量浓度最小的蓟州区也达到45 μg/m3，各区PM2.5质量浓度短期内达标难度均较大，还需进一步加大PM2.5治理力度。

3.2 PM10 质量浓度空间分布特征

2013年和2019年天津市16 个区PM10年均质量浓度变化见图4。

图4 2013年和2019年天津市16 个区PM10年均质量浓度变化

由图4 可以看出，2013年天津市16 个区中PM10质量浓度均未达到GB 3095—2012 《环境空气质量标准》70 μg/m3，除蓟州区PM10质量浓度为104 μg/m3之外，其它各区均高于105 μg/m3。 2019年，蓟州区PM10质量浓度达到国家标准，其它各区均未达标，和平区、河西区、南开区和滨海新区PM10质量浓度分别为73，73，75 和75 μg/m3，与国家标准70 μg/m3相比，差距较小，短期内加大PM10治理，可实现达标，其余各区还需加大PM10治理力度。

3.3 NO2 质量浓度空间分布特征

2013年和2019年天津市16 个区NO2年均质量浓度变化见图5。 由图5 可以看出，2013年天津市16 个区中仅宁河区、蓟州区和北辰区NO2质量浓度均达到GB 3095―2012《环境空气质量标准》40 μg/m3，分别为37，39 和40 μg/m3，其它各区NO2质量浓度均介于41~45 μg/m3之间。 2019年，各区NO2质量浓度均明显下降，其中蓟州区、静海区、宝坻区、南开区、北辰区、和平区和红桥区NO2质量浓度分别为28，35，36，37，38，39 和39 μg/m3，达到国家标准，其它各区虽没达到国家标准，但也都介于41~45 μg/m3之间，距国家标准40 μg/m3差距较小，短期内加强NO2治理可实现天津市全区NO2达标。

图5 2013年和2019年天津市16 个区NO2年均质量浓度变化

3.4 O3 质量浓度空间分布特征

2013年和2019年天津市16 个区O3年均质量浓度变化见图6。 与2013年相比，2019年天津市16个区中O3质量浓度均明显增加。 由图6 可以看出，2013年除南开区、北辰区和武清区O3质量浓度超过GB 3095―2012 《环境空气质量标准》160 μg/m3之外，其它各区均达标，其中南开区、北辰区和武清区O3质量浓度分别为162，165 和178 μg/m3。 2019年16 个区O3质量浓度均未达标，武清区O3质量浓度为179 μg/m3，其它各区O3质量浓度均超过180 μg/m3，远超国家标准160 μg/m3。

图6 2013年和2019年天津市16 个区O3年均质量浓度变化

与2013年相比，2019年天津市16 个区O3质量浓度均明显增加，除南开区、北辰区和武清区O3质量浓度接近国家标准160 μg/m3之外，各区差距均较大，要实现O3质量浓度达标，治理难度较大，必须加强治理措施，力争各区O3质量浓度逐年降低直至达标。

4 讨论

天津在长期发展中形成了工业占比高的产业结构和以煤为主的能源结构，实现根本转变需要一个较长的过程。结合天津市经济发展，深入分析天津市环境空气质量超标现象，得出天津市环境空气质量超标主要是因为以下几点因素。

（1）产业结构偏重。 作为传统的特大型工业城市，2019年天津第二产业占比达35.2%，尽管天津市通过对传统产业技术改造，大力发展战略性新兴产业，加快培育新的发展动能，但产业结构优化、新旧动能转换尚需时日。

（2）能源结构偏煤。受冬季采暖需求突出等因素影响，煤炭占一次能源比例在45%以上。 外购电比例约30%，明显低于北京和上海（分别超过70%和40%）。 天津市石化产业较为发达，挥发性有机物排放量大，随着机动车保有量持续增加，NOx排放量也不断加大，二者为O3生成提供了充分的前体物条件，使O3污染问题逐渐显现[5-6]。

（3）运输结构偏公路。 天津公路货运比重较高，机动车排放NOx贡献突出，特别是占汽车保有量不到10%的柴油货车排放占机动车排放总量的70%。过境的货运车辆中，近2/3 是重型柴油车。

目前天津市在PM2.5问题尚未解决情况下，O3问题已逐渐凸显并且逐渐严重，秋冬季PM2.5和夏季O3超标是制约天津市空气质量改善的主要瓶颈，治理难度较大。此外，天津市正处在开发建设的重要阶段，城市基础设施建设、各类施工项目散布点多面广、强度大。虽然通过治理和监管，有效提升了企业、工地等排放个体的环境绩效，污染物排放总量有所下降，但由于企业多，工地多，造成污染源数量多，导致污染物排放总量仍然远超环境承载能力[7]。

十四五期间，天津市应以聚焦PM2.5控制、协同控制O3污染为重点，研究提出至2035年生态环境根本改善的大气环境质量改善的目标，以期在十四五末实现天津市环境空气质量显著改善。

5 结论

本文主要研究了2013 ～2019年天津市环境空气质量变化情况和存在的问题，深入分析了4 种超标污染物时空变化特征，主要得出以下结论。

（1）2019年天津市环境空气质量虽大幅提高但仍超标严重，仅SO2和CO 质量浓度达到GB 3095―2012 《环境空气质量标准》，PM2.5，PM10，NO2和O3质量浓度均超标，分别超标0.46，0.09，0.05 和0.25 倍。

（2）与2013年相比，2019年天津市16 个区O3质量浓度均大幅增加，其它污染物浓度均在减少。十四五期间，天津市应以聚焦PM2.5控制、协同控制O3污染为重点，加大大气污染治理力度。