沧州市主要大气污染物浓度变化特征及其健康风险评估研究*

李鹏程 尤晓娟 潘磊

1. 河北师范大学地理科学学院 河北 石家庄 050010；2. 河北水利电力学院沧州市遥感与智慧水利技术创新中心 河北 沧州 061000；3. 河北省沧州中西医结合医院 河北 沧州 061000

引言

沧州市作为环京津冀城市群的重要沿海开放城市，制造业、石化行业是其重要的支柱产业，与此同时交通运输行业的迅猛发展，排放大量大气污染物，引发的空气污染问题威胁人体健康，制约城市良性发展[1]。近年来，沧州市制定大气治理攻坚强化措施，强化燃煤、车辆、企业管控，相继开展了锅炉达标治理专项方案、“煤改电”工程、VOCs（挥发性有机物）汽修企业环境污染整治行动，另外通过生态系统构建、海绵城市推进等措施[2]，环境污染得到有效遏制，取得初步成效。

本文以沧州市2019-2021年主要大气污染物（PM10、PM2.5、NO2、CO、SO2、O3）为研究对象，根据监测数据开展大气污染物逐月浓度变化特征及其健康风险评价研究，为有关部门开展区域污染防控及健康风险防范提供数据支撑。

1 数据来源及分析方法

1.1 数据来源及污染物分析方法

沧州市2019-2021年主要大气污染物（PM10、PM2.5、NO2、CO、SO2、O3）主要来自于空气质量监测及环保部平台对外发布的数据。对沧州市2019-2021年主要大气污染物及空气质量指数进行时间变化分析，并通过Origin2021b作图比较。

1.2 健康风险评价研究健康风险评价研究主要对沧州市主要大气污染物（PM10、PM2.5、NO2、CO、SO2、O3）进行评价，采用暴露风险模型：

其中：R为沧州市主要污染物健康风险评价值；C为对应污染物浓度均值，μg/m3，EI为对应系数[3-4]，RfC参考平均浓度，μg/（m3*·d）。

大气污染物暴露风险限值1×10-6（瑞典、荷兰环保部推荐值）。

2 沧州市主要大气污染物浓度变化特征

2.1 沧州市主要大气污染物浓度均值逐月变化特征

沧州市主要大气污染物月平均浓度变化趋势图见图1、图2所示。

图1 沧州市主要大气污染物月平均浓度变化图

图2 沧州市大气污染物CO月平均浓度变化

由2019-2021年污染物PM10浓度月均值变化趋势，整体曲线为类抛物线形状，且其为上开口，月均浓度变化值较其他污染物显著，7-9月份大气污染物平均浓度为49.26μg/m3，明显低于其他月份，5月份为63.46μg/m3。近三年大气污染物月度均值中12、1、3月份明显高于其他月份，主要是由于采暖季及气象条件的影响，但2021年该时段平均浓度较2019、2020年明显降低，与沧州市“煤改电”、“煤改气”等环保措施推进力度密切相关。大气污染物浓度逐月变化存在小幅度波动，但整体上存在冬季显著升高，夏季显著降低，春、秋季节居中的现象。

由2019-2021年污染物PM2.5浓度月均值变化趋势，曲线走势与PM10类似，月平均浓度最大值均出现在采暖季，12、1、2月平均浓度分别为67.58、85.53、63.59μg/m3，5-8月份大气污染物浓度维持在较低水平，平均浓度为28.75μg/m3，大气污染物逐月浓度波动较小，在季节上与PM10变化相同。

由2019-2021年污染物NO2浓度月均值变化趋势，曲线走势为开口向上的类抛物线形式，月均值变化不显著，1、10-12月份较其他月份有较大幅度升高，该时段月平均浓度为46.09μg/m3，3-9月份变化较平缓，该时段月平均浓度为24.91μg/m3，污染物浓度整体呈现春、冬季节高，夏、秋季节低，NO2主要由于锅炉废气、汽车尾气的无序排放，加之春、冬季节较稳定的大气层结状态产生的，NO2对人尤其是儿童肺部具有腐蚀、刺激性，在春、冬季节着重关注该污染物的防控。

由2019-2021年污染物SO2浓度月均值变化趋势，其走势较平缓，月均值变化不大，抛物线开口大，其中1、2月平均浓度分别为21.69、15.18μg/m3，3-12月平均浓度为10.23μg/m3，冬季平均浓度最大，其余季节无显著差异，二氧化硫主要来源于含硫矿物质燃烧及无序排放，同时特定大气环境下加剧其浓度累积。

由2019-2021年污染物O3浓度月均值变化趋势，其变化走势陡峭，月均值变化较大，与其他主要污染物不同，其为开口向下型抛物线，5、6月份平均浓度分别为91.18、117.09μg/m3，增幅达28.41%，7、8月份平均浓度分别为114.54、93.71μg/m3，降幅达18.19%，6、7月份平均浓度显著升高，与其他污染物相反，夏季浓度最大，冬季最小。

由2019-2021年污染物CO浓度月均值变化趋势，CO由于燃料的不完全燃烧产生，在采暖期的12、1、2月份浓度显著升高，该时段平均浓度为1.18mg/m3，3-11月份平均浓度相对较低，为0.51mg/m3，较高峰时段下降达56.78%。

综上，沧州市主要大气污染物PM10、PM2.5、NO2、CO、SO2整体变化趋势类似，均为开口向上的抛物线或类抛物线型，浓度差异显著性存在差别，但均为冬季或春、冬季浓度最高，夏季浓度最低，O3则趋势相反。各种污染物浓度在逐月变化的差异性，体现出各污染物的主要排放时段差异，产生机制不同，探究该规律可为有关机关、部门针对性制定政策，采取有效措施提供理论支撑。

2.2 沧州市空气质量指数逐月变化特征

AQI （空气质量指数）空气质量指数-污染程度分类见表1。沧州市空气质量指数逐月变化趋势见图3，沧州市污染程度最严重的为1月份，空气质量指数平均值为121.29，且＞101，空气污染程度属于Ⅲ级（轻度污染），其余月份均值在51.67-96.28之间，空气污染程度属于Ⅱ级（良），春、冬季节大气污染程度较重，秋季次之，夏季最轻。

表1 空气质量指数-污染程度分类表

图3 沧州市空气质量指数逐月变化图

3 沧州市不同人群健康风险评估

2017-2021年沧州市主要污染物PM10、PM2.5、NO2、CO、SO2、O3对应各年龄段暴露风险值区间分别为（0.028-0.098）×10-6、（0.031-0.107）×10-6、（0.019-0.067）×10-6、（0.003-0.011）×10-6、（0.009-0.030）×10-6、（0.041-0.012）×10-6，均小于大气污染物暴露风险限值1×10-6（瑞典、荷兰环保部推荐值），各污染物中，暴露风险值最大的为PM2.5、PM10，最小的CO。暴露风险值最大的年龄段为2～＜3 岁、9 个月～＜1 岁，最小的为15～＜18 岁、0～＜3 月，未成年人为污染物暴露风险较敏感人群，儿童的健康风险评估值较成年人高，主要由呼吸量、暴露时间的差别所致，另外在生理系统方面，未成年人身体处于发育阶段，各器官、生理系统的免疫能力较低，容易受到污染物等毒素的侵蚀，应为重点关注和保护人群。

4 结束语

沧州市主要大气污染物PM10、PM2.5、NO2、CO、SO2整体变化趋势类似，均为冬季或春、冬季浓度最高，夏季浓度最低，O3则趋势相反。各种污染物浓度在逐月变化的差异性，产生机制不同，探究该规律可为有关机关、部门针对性制定政策，采取有效措施提供理论支撑。

2017-2021年沧州市主要污染物浓度均值对应各年龄段暴露风险值均小于大气污染物暴露风险限值，各污染物中，暴露风险值最大的为PM2.5、PM10，最小的CO。暴露风险值最大的年龄段为2～＜3 岁、9 个月～＜1 岁，最小的为15～＜18 岁、0～＜3 月。