近5年呼伦贝尔市大气污染影响因素分析

苏日娅 那仁朝格图

(1.呼伦贝尔学院 内蒙古 海拉尔 021008；2.蒙古国国立教育大学 蒙古国 乌兰巴托)

2013年国务院颁布实施了《大气污染防治行动计划》[1]，经过新标准第一、二阶段监测实施的161个城市后，于2015年推广至全国338个地级以上城市。呼伦贝尔市2015年起实施空气质量新标准，同年为了有效解决城市燃煤污染问题，使中心城区的天更蓝，空气更清新，呼伦贝尔市投资了15亿元，实施中心城区集中供热和“拆炉并网”工程，拆除锅炉120座，新增集中供热325.8万平方米①。

为了进一步打好蓝天保卫战，截止2019年底呼伦贝尔市主要采取了燃煤锅炉脱硫、脱硝、除尘设施升级和超低排放改造，淘汰10蒸吨及以下老旧锅炉工程②；城市建成区10蒸吨以上非火电行业燃煤锅炉污染治理设施提标改造和10蒸吨及以下燃煤锅炉全部淘汰或改用清洁能源工程③；完成60万千瓦燃煤发电机组改造和供热燃煤锅炉“冬病夏治”、燃煤电厂超低排放、柴油货车污染治理等工作④；完成30万千瓦以上火电机组超低排放改造任务等等⑤。于此同时，《呼伦贝尔市大气污染防治条例》[2]已于2019年11通过自治区人大常委会审议，于2020年1月1日起施行。

实行 GB 3095-2012《环境空气质量标准》[3]之后，鲜见有关呼伦贝尔市6项污染物特征的报道。综上，利用呼伦贝尔市2015、2017和2019年PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO 和O3环境空气自动监测数据，结合呼伦贝尔市自然环境、气候特征、能源结构、污染物排放特征，分析了呼伦贝尔市大气污染物的特征及其影响因素，以期为当地大气污染治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1研究区域概况

呼伦贝尔市(115°31 E′～126°04 E′、47°05′N～53°20′N)位于内蒙古自治区东北部，是全国面积最大的地级市。其以境内呼伦湖和贝尔湖得名，南部与兴安盟相连，东部以嫩江为界与黑龙江省为邻，北和西北部以额尔古纳河为界与俄罗斯接壤，西和西南部同蒙古国交界。拥有世界四大草原之一的呼伦贝尔大草原，主要以农牧业为第一产业支柱产业，以煤化工为第二支柱产业，以旅游业为第三支柱产业的北方城市。

呼伦贝尔地处温带北部，大陆性气候显著。全市气候特点是冬季寒冷漫长，夏季温凉短促，春季干燥风大，秋季气温骤降霜冻早。降水量变率大，分布不均匀，年际变化也大。夏季降水量大而集中，秋季降水量相应减少，主要依靠燃煤采暖，全年有7个月(10月1日～翌年4 月30日)的供暖期。

1.2 数据来源

从中国空气质量在线监测分析平台PM2.5历史数据库公开数据，收集呼伦贝尔市国家环境空气质量自动监测点位2015、2017和2019年PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO和O3等6项污染物的实时监测数据，通过Origin软件进行数据分析。

2 结果与讨论

2.1 环境空气质量现状

2015年、2017年和2019年呼伦贝尔市环境空气质量指数(AQI)、空气质量等级占比如图1、图2所示。上述三年中出现污染日的天数分别为21、8和5d。其中轻度污染分别为19、7和1d；中度污染1、0和2d；重度污染1、0和0d；严重污染0、1和2d。污染天数与2015年相比分别下降了61.9%和76.2%。

图1 2015年、2017年和2019年呼伦贝尔市环境空气质量指数(AQI)

三年中，呼伦贝尔市空气质量6项污染物PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO和O3年平均值(见表1)均未超出GB 3095-2012年均值二级标准限值。空气质量等级中优良天气的占比分别为94.1%、97.6%和98.6%，其中等级为优的天数的占比从29.1%提高到了79.1%，污染天气的占比从5.9%下降到了1.4%(见图2)。

图2 2015年、2017年、2019 年呼伦贝尔市空气质量等级占比

表1 2015年、2017年和2019年空气质量6项污染物年平均浓度

与2015年相比，2017年空气质量6项污染物中PM10、PM2.5、SO2和NO2年平均浓度下降了45.9%、39.7%、69%和19.5%，CO和O3的浓度上升了12.4%和5.8%；2019年PM10、PM2.5、SO2、NO2和CO年平均浓度下降了52.5%、51.2%、74.4%、45%和25.7%，O3的浓度上升了5.6%(见图3)。

图3 呼伦贝尔市2015年与2017年、2015与2019年6项污染物平均浓度年际比较

三年中，O3和CO年平均浓度峰值均出现在2017年，曲线分布为两端低中间高，其他四项指标浓度均呈现逐年下降的趋势。

2.2 大气污染物时间变化特征

2.2.1 月变化特征

2015年、2017年和2019年各污染物月浓度最高值、最低值出现月份统计和污染物浓度月变化趋势如表2和图4所示。

上述三年中，PM2.5、SO2、NO2和CO峰值出现在1月～2月，采暖季明显高于非采暖季，说明燃煤取暖对呼伦贝尔市环境空气质量有一定的影响；PM10浓度峰值出现在4月～5月，其他月份呈现下降趋势，说明4月～5月风速较大，沙尘频繁，PM10受沙尘影响较大，PM10浓度有所升高；4月～5月PM2.5/PM10(质量浓度比，下同)三年平均值仅为0.37，明显低于其他月份，春季粗粒子污染特征明显，6月～9月PM10、PM2.5、SO2、NO2和CO均有所降低，这可能与停止燃煤采暖和降水集中有关[4][5]。O3与其他污染物变化趋势相反，这可能与日照强度增加和温度升高有关[6][7]。

图4 2015年、2017年和2019年污染物参数月变化趋势

表2 2015年、2017年和2019年空气质量6项污染物最高值、最低值出现月份统计 单位：月

2.2.2 季节变化特征

根据气象学方法将全年分为春季(3月～5月)、夏季( 6月～8月)、秋季(9月～11月)和冬季(12月～翌年2月) 四季进行分析。

PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO和O3季节性变化如图6所示。PM2.5四季平均浓度基本呈现两端高中间低，这与冬春两季燃煤取暖和夏秋两季降雨集中有关；PM10受沙尘和燃煤取暖共同影响，冬春两季高于夏秋两季；NO2和CO季节变化规律一致，冬季最高，春季次之，秋季最低；SO2冬季最高，夏季最低；PM2.5/PM10冬季最高，春季最低，冬季PM2.5/PM10高可能与冬季大气稳定度较高、细粒子生命周期较长、易在空气中累积有关，而春季风沙较大，粗颗粒占比高；SO2/NO2(质量浓度比，下同)能够反映固定源与移动源的影响比重[7]，该比值高，则说明冬季燃煤取暖的影响相对其他季节较高。SO2/NO2在春冬两季明显高于夏秋两季，春冬两季燃煤取暖导致SO2/NO2增高，夏秋两季SO2/NO2降低与污染源排放强度低和降水集中有关。

图5 2015年、2017年和2019年污染物季节性变化趋势

2.2.3 污染天污染物变化特征

呼伦贝尔市2015年、2017年和2019年累计出现中度、重度和严重污染天气分别为2d、1和4d。

从污染天气污染物平均浓度及污染物质量浓度比分布表我们可以得出，污染期间,颗粒态污染物的浓度较高，与清洁天气相比，PM10和PM2.5的浓度普遍高出清洁天气6～25和2～11倍，中度及以上污染天气85%发生在春季，说明呼伦贝尔市春季风速较大，沙尘频繁，PM10受沙尘影响较大。

表3 八次污染过程期间主要污染物平均浓度及污染物比值

续表3

结论

截止2019年底，呼伦贝尔市实施空气质量新标准已满五年，空气质量等级中优良天气的占比从2015年的94.1%提高到了2019年的98.6%，其中等级为优的天数的占比从29.1%提高到了79.1%，污染天气的占比从5.9%下降到了1.4%；污染物PM10、PM2.5、SO2、NO2和CO年平均浓度呈下降趋势，与2015年相比降幅在25.7～74.4%之间；O3与其他污染物变化趋势相反，上升了5.6%；呼伦贝尔市中度及以上污染天气多数出现在春季，首要污染物为PM10，4月～5月PM2.5/PM10三年平均浓度仅为0.37，明显低于其他月份，春季粗粒子污染特征明显。