2017～2020年珠海市金湾区环境空气质量变化特征分析

范灿鹏，熊 杰

(珠海市西部生态环境监测中心，广东 珠海 519040)

0 引言

随着社会的进步和发展，人们对环境空气质量越来越关注，环境空气污染危害人体健康，影响民众日常生活，因此环境空气质量是衡量和评价城市可持续发展能力及宜居程度的重要指标[1]。金湾区是珠海市三大行政区之一，位于珠海市西南部，地处珠江出海口磨刀门与崖门之间的南海之滨，属典型的南亚热带季风海洋性气候，常年气温高。境内有规模以上企业300多家，重点发展航空、生物医药、新能源、现代服务业等产业，是中国工业百强区。为了解金湾区近年来环境空气质量变化特征，本文对2017～2020年金湾区环境空气质量进行了统计分析和评价，为提高金湾区环境空气质量、打赢蓝天保卫战提供科学依据。

1 分析方法

1.1 数据来源

金湾区环境空气自动监测站点位2015年建于三灶镇金海岸大道西三灶科技工业园管委会大楼楼顶，自2017年起实行全指标监测，监测项目包括二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、可吸入颗粒物(PM2.5)、细颗粒物(PM10)、臭氧(O3)和一氧化碳(CO)，本文所用数据为该自动站2017～2020年自动监测数据及年统计数据。

1.2 评价标准

空气质量评价依据《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)、《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ 633—2012)和《环境空气质量评价技术规范(试行)》(HJ 663—2013)进行。其中，在评价年度空气质量状况时，O3以日O3-8 h浓度的第90%分位数为评价值，CO以日均浓度的第95%分位数为评价值，其余4项污染物均取日浓度的均值。

1.3 评价方法

空气质量指数评价采用《城市环境空气质量排名技术规定》(环办〔2018〕19号)[2]中空气质量最大指数法、综合指数法和单项指数法对污染物进行分析评价，计算公式为：

空气质量最大指数：Imax=MAX(Ii)

(1)

(2)

单项指数：

Ii=Ci/Si

(3)

式中，Ci——污染物i的评价浓度值，i包括全部六项指标，即PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3；

Si——污染物i的年均浓度二级标准限值(当i为O3时，Si为日最大8小时平均的二级标准限值；当i为CO时，Si为日均浓度二级标准限值)。

2 结果与分析

2.1 2017～2020年环境空气优良率及污染物浓度年变化趋势

由表1可得，2017～2020年金湾区除2017年O3-8 h 90%分位数超出GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准的0.13倍外，其他年份和其他污染物因子浓度均达标。另外，表1显示PM10年均浓度持续下降，SO2年均浓度均远远低于二级标准，无明显变化，CO日均第95百分位数范围为1.0～1.2 mg/m3，差异性不大，NO2年均浓度总体呈下降趋势，但2018年有所上升，O3-8 h浓度总体呈下降趋势，2018年均浓度达到最低值，PM2.5年均值无明显变化趋势，2020年均浓度达到最低值。

表1 金湾区2017～2020年环境空气各项污染物年平均浓度统计表及优良达标率

2017～2020年全部年份环境空气质量优良率均保持在80%以上，优良率总体呈上升趋势，上升趋势相对较为平稳，2018年优良率达到94.6%，为历年最高水平，这可能与金湾区为保证2018年航展时期的空气质量，从产业、交通、建设和社会生活等几个方面全面施行的多项治污减排措施有关，且取得了显著效果。

2.2 2017～2020年环境空气质量指数评价

从表2数据可看出，各项污染物单标指数均呈下降趋势，环境空气质量综合指数(Isum)由高到低依次为2020年<2018年<2019年<2017年，表明近4年2017年金湾区空气环境质量最差，2020年空气质量相对最好。2017～2020年空气质量最大指数(Imax)均为O3，O3对综合指数贡献率持续最高，其次是PM2.5和PM10，提示2017～2020年O3是影响金湾区环境空气质量的主要污染物，这可能与金湾区地处沿海地区，紫外线照射强烈，太阳光直射时间长、常年温度高有关，且最近几年金湾区化学产业有所增加、VOCs排放增多，对O3浓度也有一定影响。

表2 金湾区2017～2020年环境空气质量评价统计表

2.3 各项污染物因子月均浓度变化

本文依照气象学将年度的季节做出划分：3～5月为春季，6～8月为夏季，9～11月为秋季，12月至次年2月为冬季[3]。图1～图6分别为2017至2020年期间NO2、SO2、PM2.5、PM10、O3和CO的月均浓度变化。

图1 NO2浓度变化

图2 SO2浓度变化

图3 PM2.5浓度变化

图4 PM10浓度变化

图5 O3浓度变化

图6 CO浓度变化

从图1、图3和图4可看出，NO2、PM10和PM2.5的月均浓度变化规律基本一致，均呈现两边高中间低的“U”型分布，具有明显的冬季高、夏季低的季节变化特征，峰值大都出现在1月份和12月份，谷值一般出现在6月份和7月份，这与珠海其他相关研究一致[4-5]。在冬季受东北气流控制，以北风、西北风为主，北方地区输送现象明显，且冬季大气环境稳定度高，逆温现象频繁出现，污染物不易稀释扩散，导致PM10和PM2.5质量浓度提高[6]。金湾区每年从3月份开始，降水量开始增多，5月份进入雨季，7月份进入台风季，至10月份降水量才逐渐减少，高气温、高湿度和降水量对颗粒物的去除作用显著，NO2被吸收、扩散和转化为二次污染物的速率高于其他季节，因此夏季的NO2、PM10和PM2.5月均浓度均处于低水平[4]。已有研究表明，NO2主要来源于各种矿物燃料燃烧、工业生产排出的废气和机动车尾气，PM10受燃煤、机动车尾气和尘局地扬尘影响较大，PM2.5的来源包括工业源、机动车、扬尘和生物质燃烧等[7-9]。说明大气污染物之间具有同源性，且扩散条件的好坏同时影响污染物浓度的高低。

从图2看出，2017～2020年的1～7月份，SO2月均浓度没有明显规律性变化，但大都从8月份后浓度又开始逐渐上升，除2018年最高值出现在11月份，2017、2019和2020年月均浓度都在冬季达到最高值，这也可能与秋冬季污染物不易稀释扩散有关。

O3并非由污染源直接排放，而是由氧气、氮氧化物及挥发性有机化合物在阳光作用下发生光化学反应形成[10]。从图5看出，O3在秋季浓度均处于较高水平，2018～2020年最高值均出现在秋季(9～11月)，这种情况在海口市区臭氧浓度变化研究也出现[11]；2017年峰值出现在5月份，该年度珠海气候变化较大，5月份经常出现突发雷电暴雨然后晴热情况，特大台风“天鸽”也出现在该年度，是由自然气候条件造成的O3浓度突然变高。2017年O3浓度在6月份达到最低值，2018～2020年月均浓度均在7月份达到年度最低值。金湾区秋季空气干燥，整体气温高，光化学反应条件良好，有利于O3的反应生成，至12月气温开始下降，浓度才有所下降。

CO浓度水平无明显季节及年份差异性变化，浓度大概在0.7～1.3 mg/m3范围之间，2017～2019年均在7月份浓度达到最低值，2020年最低值出现在6月份。

3 结论

(1)2017～2020年，SO2和CO 95%分位浓度差异性不大，PM2.5年均值无明显变化趋势，其余3项污染物浓度总体呈下降趋势。除了2017年O3-8 h 90%分位超出国家二级标准0.13倍外，其他年份及其他污染物因子均达标，环境空气优良率均保持在80%以上。

(3)2017～2020年期间，2017年金湾区空气环境质量最差，2020年空气质量相对最好，O3是影响金湾区环境空气质量的主要污染物，其次是PM10和PM2.5。

(4)2017～2020年，6项污染物浓度最大值均出现在秋冬季，最低值出现在春夏季，表现出明显的季节性。