南昌市湾里管理局大气污染特征及其防治

杨礼挺

（南昌市生态环境保护综合执法支队湾里大队，江西南昌 330004）

南昌市湾里管理局由原湾里区于2020年撤区后设立，地处南昌市西北部，境内多山地丘陵，城区位于梅岭山脚，由幸福街办、站前街办和招贤镇部分区域组成，与新建区长堎镇、望城镇相连。境内自然生态禀赋优越，素有“南昌后花园”“城市中央公园”的美誉，大气环境质量在全市名列前茅，其改善情况同南昌市总体趋势保持一致，受地形、产业结构等原因影响又具有一定的差异性。

本文以2018—2021年湾里城区连续4年大气环境监测数据为主要研究对象，通过数据分析得出湾里大气主要污染特征，并重点对臭氧污染与其他主要污染物、气象因素之间相关性及防治措施进行探讨，为湾里城区大气环境质量持续改善提供一定参考。

1 大气环境质量分析

湾里城区内设有1个大气省控站点，位于梅岭大道西侧。该站点自2018年以来运行平稳，各项污染物监测数据较为完整，为本文研究提供了重要支撑。

1.1 主要污染物浓度变化情况

2018年以来，湾里城区SO2（二氧化硫）浓度保持低位运行，CO（一氧化碳）、NO2（氮氧化物）浓度基本稳定，PM10（颗粒物）、PM2.5（细微颗粒物）震荡下降，O3（臭氧）浓度呈上升态势。2021年仅有PM10与O3浓度略高于2020 年，O3浓度变化趋势与PM10存在一定关联。具体数据见表1。

表1 湾里管理局2018—2021年污染物年均浓度

以上变化趋势与湾里周边森林覆盖率较高，城区内工业企业数量较少，车流量稳步提升，且于2017年底城区内燃煤锅炉全部淘汰和2019年城区范围划为高污染燃料禁燃区促进煤改气、煤改电的政策落地实施存在较大关联。因此SO2年均浓度明显下降，PM2.5、PM10稳中有降，NO2、CO 则保持相对稳定，O3处于上升通道。其中，PM10与气候变化和建筑、道路等易产生扬尘项目开工存在较大关联，如2021年初疫情后复工复产形势较好，该年1季度PM10浓度较上年同期上升54%。

1.2 影响空气质量优良率的主要污染物变化情况

近年来湾里轻度以上污染d 数基本保持稳定，维持在17～21d 之间。2018 年，湾里16d 轻度污染，2d中度污染。首要污染物中PM2.5为18d，占比100%；PM10（颗粒物）和O3（臭氧）均为0d。2019年，湾里15d 轻度污染，2d 中度污染。首要污染物中PM2.5为16d，占比94.12%；O3为1d，占比5.88%；PM10为0d。2020 年，湾里18d 轻度污染。首要污染物中O3为10d，占比55.56%；PM2.5为8d，占比44.44%；PM10为0d，占比0%。2021年，湾里20d轻度污染，1d中度污染。首要污染物中O3为17d，占比80.95%；PM2.5为3d，占比14.29%；PM10为1d，占比4.76%。将PM2.5与O3污染d 数的占比变化做一个对比，可以得到图1。

图1 湾里管理局污染d气主要污染物占比变化图

从上图可以看出，污染d 气中主要污染物PM2.5占比逐步下降，O3占比逐渐上升，在2020 年形成一个重合。影响湾里空气质量的主要污染物出现由PM2.5逐步向O3转变的趋势。

2 主要污染物间相互关系及其变化趋势

为进一步深化认识，借助SPSSAU 数据分析软件对主要污染物浓度及有关因素进行量化分析，探究主要污染物间相互关系。

2.1 臭氧与其他因子间相互关系

2.1.1 臭氧与其他主要污染物之间相关性

臭氧日益成为影响湾里空气质量的重要污染物，O3与各主要污染物间是否存在相关性，通过采取年均值、月均值、日均值与小时均值进行分析。

（1）O3_8h 第90百分位数与主要污染年均值之间的关系。通过对2018—2021年年均数据进行Kendalls相关分析，得出表2。

表2 O3与主要污染物年均值Kendalls相关分析表

通过该表可知，O3_8h 第90百分位数与各主要污染物年均值相关系数均偏小，接近于0，且p值均大于0.05。因此O3_8h 第90 百分位数与各主要污染物年均值之间无显著相关。

（2）O3_8h 月均值与主要污染物月均值之间的关系。通过对2018—2021 年月均值数据进行Kendalls相关分析可知，O3_8h 月均值与主要污染物月均值相关系数均偏小，接近于0，且P 值均大于0.05。因此O3_8h 月均值与主要污染物月均值之间无显著相关。

（3）O3_8h 与主要污染物日均值之间的关系。鉴于日均值数据较多，选取2021年9月O3污染高发月份作为研究对象，该月共出现9dO3污染d 气，其中1d 中度污染，8d 轻度污染。通过对2021年9月日均值数据进行Kendalls 相关分析可知O3_8h 和PM10之间的相关系数为0.582，并呈现出0.01水平的显著性，说明O3_8h 和PM10之间有着显著的正相关；与PM2.5之间相关系数为0.407，呈现出0.05 水平的显著性，说明O3_8h 和PM2.5之间有一定的正相关。

为进一步研究O3_8h 与PM10、PM2.5之间关系，将2021年9月主要污染物日均浓度进行线性回归分析，得出表3。

表3 O3与PM10、PM2.5日均值线性回归分析

从 表3得出：O3_8h=41.761+3.316*PM10-1.681*PM2.5，R2=0.613，意味着PM10，PM2.5可以解释O3_8h的61.3%变化原因。对模型进行F检验，（F=21.394，p=0＜0.05）分析可知：PM10会对O3_8h 产生显著的正向影响，PM2.5对O3_8h 产生影响并不显著。

同时将2021 年9 月O3_8h 数值与PM10日均值进行分类汇总分析，可以得到图2。

通过图2 可以进一步得出O3_8h 浓度与PM10日均值之间存在十分显著的正相关的结论。

（4）O3浓度与主要污染物小时均值之间的关系。鉴于日均值数据过多，选取2021年9月28日O3中度污染的小时均值作为研究对象。通过对2021年9月28日数据进行Kendalls 相关分析可知O3和PM10之间的相关系数值为0.651，并且呈现出0.01水平的显著性，因而说明O3和PM10之间有着显著的正相关。

将2021年9月28日O3浓度与PM10小时均值进行分类汇总分析，可以得到O3=9.6324PM10+58.466，R2=0.597 4。通过该公式可以发现O3浓度与PM10小时均值之间存在显著的正相关。

2.1.2 臭氧与气压、气温、湿度、风向及风速等气象因素相关性

为探究O3与气压、气温、湿度、风向及风速等气象因素之间相关性，对2021 年9 月的O3_8h 日均值与气压等气象数据进行Kendalls 相关分析。发现O3_8h 和湿度之间的相关系数值为-0.460，并呈现出0.05水平的显著性，因此二者存在显著的负相关。进行线性回归分析可得到：O3_8h=322.703-2.239*湿度，R2=0.373，意味着湿度可以解释O3_8h 的37.3%变化原因。对模型进行F检验，（F=16.632，p=0.000＜0.05），说明湿度对O3_8h 的确会产生显著影响。

对2021 年10月、2020年9月日均值数据分别进行Kendalls 相关分析。可以发现O3_8h 与湿度同样存在负相关，与温度之间则存在正相关。将O3_8h 分别与气温与湿度日均值进行线性回归分析，发现湿度影响的比例高于气温。因此，O3高发的春夏、夏秋季节，湿度越小，温度越高，O3浓度越高。

2.2 O3及PM2.5浓度变化趋势分析

在气候、输入性污染以及相关管控政策未出现较为剧烈变化的情况下，将O3_8h 第90百分位与PM2.5年均浓度数据带入趋势线进行拟合，可以得出O3_8h第90百分位=103.52（X-2017）0.2162；R1=0.924 1。PM2.5=-0.75（X-2 017）2+1.85（X-2 017）+32.25；R2=0.892 3。若X=2022，O3_8h 第90百分位2022年上升到146.6。PM2.5年均值则下降至22.75μg/m3左右。

因年度均值数据较有限，加之污染物浓度在宏观上受气候、政策、输入性污染变化以及本地污染源排放等方面影响较大，以上预测可能存在一定偏差，但PM2.5污染持续改善，O3污染进入平缓上升通道的大趋势不会改变。O3污染管控将成为湾里大气环境质量持续改善需要面对的重要课题。

3 臭氧污染防治分析及管控建议

臭氧污染日益成为湾里空气质量持续改善的最重要影响因素，同时直接决定了空气质量优良率这一刚性考核目标的顺利完成与否。臭氧污染的形成与治理更多的由社会生产方式、能源政策调整等宏观条件所决定，学术界对此已有较为广泛的研究。本文拟从数据分析出发，发现湾里臭氧污染高发时段内O3与PM10存在显著正相关，与湿度存在显著负相关，与气温存在一定正相关。针对以上发现，以强化微观管控为切入点，提出以下建议：

1）在臭氧污染高发的重点时段，积极做好PM10协同管控。春夏之交的5月与夏秋之交的8—10月是湾里臭氧污染d 气高发易发的重要时段，PM10浓度易出现较为剧烈变化，特别是夏秋季节，PM10浓度进入由夏季较低水平向秋冬季较高水平转变的上升通道。该时段内PM10偏高的同时O3浓度往往也偏高，PM10的协同管控对于应对臭氧污染，延缓迟滞臭氧影响，减少臭氧污染d 数具有重要意义，而PM10的主要来源为扬尘，因此必须强化扬尘治理。从湾里实际出发，深化扬尘治理，重点是要做好工地、道路、裸地等易产生扬尘领域的综合治理，落实部门职责，持续推进“四尘三烟三气两禁”，对工地施工、道路保洁和裸地覆盖等情况适时开展督查检查。

2）在高温低湿气候条件下，积极探索人工增雨、城市增湿的方式，减轻臭氧污染程度。湿度与O3存在显著负相关，即湿度越低，O3浓度往往越高。8-10月间，午间气温较高，湿度较低，O3浓度往往也是1d 之中最高的时段。在持续高温少雨的情况下，合理利用人工增雨作业增加空气湿度可以有效减轻臭氧污染的同时提升环境舒适度。在增雨作业气候条件不充分的情况下，采取雾炮车围绕城市主要路段循环作业、加大道路洒水作业，加油站点定时洒水等临时性措施和适当扩大城市绿地、水体面积等方式适当增大空气湿度，减缓城市热岛效应。