乌海市中心城区二氧化氮升高成因解析

刘忠秀，史荣华

（1.内蒙古环境监测总站乌海分站，内蒙古 乌海 016000；2.乌海市海勃湾区畜牧兽医中心，内蒙古 乌海 016000）

0 引言

中国是大气污染较重的国家之一，乌海市又是大气污染较严重的城市之一。所以，很有必要解析乌海市的大气污染成因。乌海市2022年氮氧化物浓度较去年整体升高，为了更好地分析乌海市氮氧化物污染情况，本研究结合气象参数，绘制污染玫瑰图，说明污染来源的方位；利用遥感监测数据直观污染成因；利用皮尔逊相关性系数分析方法，分析社会经济发展与氮氧化物污染的关系，更进一步分析氮氧化物的污染成因。

1 监测点位分布、数据来源及方法

1.1 监测点位分布

乌海市中心城区设置的国控环境空气自动监测点位数量有4个，分别为海北新城、聚英学校、林业局和中海勃湾学校，相对均匀地分布在乌海市中心城区。监测项目按照GB 3095—2012国家环境空气质量标准的要求监测包括臭氧在内的六项污染物。

1.2 分析采用的数据及方法

环境空气的数据选取乌海市中心城区国控监测站点，且经过审核；社会经济的数据来源于乌海市统计局及官网（http://tjj.wuhai.gov.cn/）。NO2监测仪器为先河C9841B,分析方法为化学发光法，24 h连续在线自动监测。

2 中心城区二氧化碳变化特征

2.1 NO2月变化特征

2022年1—8月乌海市中心城区NO2浓度同比上升18.2%。其中同比上升幅度最大的是1月，其次为2月。整体上，2022年1—8月乌海市氮氧化物整体呈逐渐下降趋势，较2021年同期浓度整体上升，尤其是1月和2月浓度较去年相对较高（详见表1和图1）。

图1 乌海市NO2月均浓度变化趋势

表1 乌海市2022年1—8月NO2浓度分析

2.2 NO2日变化特征

2022年1—8月及各单月，乌海市中心城区的NO2浓度呈现“双峰”变化，8：00—9：00和21：00—23：00NO2的浓度分布达到当日的两个峰值（详见图2）。8：00—9：00的峰值是早晨上班的高峰及逆温易形成时段，此时机动车的贡献较大,形成白天的峰值；21：00—23：00的峰值是工业企业生产活动排放的累积，形成夜间的峰值。

图2 NO2日变化图

3 NO2 污染成因分析

3.1 利用污染风向玫瑰图分析

由于海北新城国控站点海拔较高、周围环境较为开阔，所以选取该站点的气象数据与中心城区NO2监测数据，利用origin2022绘制污染风向玫瑰图。通过污染物风玫瑰图分析可知，浓度较高的1月和2月NO2来源方向主要为东北、西南和东南方向；3月、4月、5月、6月NO2来源方向主要为东南方向；7月和8月NO2来源方向为偏南，整体浓度较小。1—8月NO2主要来源于东南和东北方向，且1月和2月氮氧化物污染过程主要受到东北和偏南方向的影响，考虑为受乌海市矿区和南部工业园区氮氧化物污染所致（详见图3和图4）。

图3 2022年1—8月乌海超级站NOX污染玫瑰图

3.2 利用遥感监测分析

利用中科锐景的遥感卫星影像图分析NO2浓度。遥感监测与国控点监测数据对照，二者有很好的对应关系，能够较好的反应和说明2022年乌海市氮氧化物升高的原因。通过遥感监测分析，2022年1月乌海市辖区内及乌海市周边氮氧化物的排放强度较去年同期异常高，导致地面监测浓度异常的高；2月份海勃湾区辖区及北部、乌达辖区和西北部及南部、海南辖区北部及东部鄂尔多斯市交界处氮氧化物浓度较上一年比较高；2022年3月乌达区偏南部、海南区的北部及东部周边的排放强度较上一年减轻，故氮氧化物有所下降。4月、6—8月海南区东部与鄂尔多斯市交界处氮氧化物的排放较上一年升高导致地面监测浓度升高；5月氮氧化物升高主要是由于海南区辖区范围内及乌达区偏南部氮氧化物的排放强度升高所致。通过遥感分析说明，1—2月份氮氧化物浓度的升高是本地与周边共同高强度的排放所导致，5月份氮氧化物的升高主要由乌海市自身排放所导致（详见图5）。

图5 2022年1—8月NO2 遥感监测与国控点监测数据同期对比

3.3 地面氮氧化物监测数据与社会经济指标间的相关性分析

利用皮尔逊相关系数法对乌海市中心城区NO2监测浓度变化与社会经济发展统计指标进行相关性分析。当相关系数的绝对值在1.0～0.8，为极强相关；当相关系数的绝对值在0.8～0.6，为强相关；当相关系数的绝对值在0.6～0.4，为中等程度相关；当相关系数的绝对值在0.4～0.2，为弱相关；当相关系数的绝对值在0.2～0，为弱相关或无相关。由于环境空气监测数据与社会经济发展指标存在复杂的关系，故取置信度为90%，显著性水平为0.1；若P值＜0.1，视为不具有统计学意义。

3.3.1 NO2浓度与企业产品产量间的相关性分析

把2022年1—8月NO2地面监测浓度与18种企业产品的产量进行关性分析，P值＜0.1的仅有石灰、水泥、铁合金和自来水生产量，其他产品与NO2地面监测浓度的相关性分析不具有统计学意义。与石灰产量和铁合金产量的相关系数分别为0.6401和0.6869，存在显著正强相关性；与水泥和自来水生产量的相关系数分别为-0.7614和-0.8679，存在显著强和极强负相关性（详见表2）。从统计学的角度分析来看，石灰和铁合金的产量对氮氧化物浓度升高的贡献具有较高概率，应加强对其生产环节重点管控。

表2 NO2与企业生产产品皮尔逊相关分析统计表

3.3.2 NO2浓度与财政收入方面的相关性分析

把2022年1—8月NO2地面监测浓度与6项财政收入经济指标进行相关性分析，具有统计学意义的指标有4项。NO2地面监测浓度与一般公共预算收入、税收收入和上划中央税收的相关系数分别为0.9056、0.9572和0.8535，存在显著极强正相关性；与上划自治区税收的相关系数为0.7253，存在显著强正相关性（详见表3）。通过分析，反映出随着财政收入的增加，氮氧化物的浓度会随之升高，说明财政收入会对NO2浓度的升高具有正向贡献作用。

表3 NO2浓度与财政收入指标皮尔逊相关分析统计表

3.3.3 NO2浓度与金融经济指标间的相关性分析

把2022年1—8月NO2地面监测浓度与13项金融经济指标间进行相关性分析，具有统计学意义的指标有5项（详见表4）。NO2地面监测浓度与金融机构本外币存款余额、金融机构人民币存款余额、住户存款、非金融企业存款和机关团体存款的相关系数分别为-0.8850、-0.8835、-0.8514、-8476和-0.9431，均具有显著负极强相关性，反映出存款的增加对氮氧化物浓度具有负向贡献作用。

表4 NO2与金融指标皮尔逊相关分析统计表

3.3.4 NO2浓度与社会经济用电量间的相关性分析

把2022年1—8月NO2地面监测浓度与12项社会经济用电量指标间进行相关性分析，具有统计学意义的指标高达11项（详见表5）。NO2地面监测浓度与全社会用电量、第二产业、工业、煤炭开采和洗选业、石油与煤炭及其他燃料加工业、化学原料和化学制品制造业、黑色金属冶炼和压延加工业、电力热力生产和供应及城乡居民生活用电量的相关系数分别为0.9329、0.9378、0.9378、0.9417、0.9112、0.9470、0.9096、0.9014和0.8518，具有显著正极强相关性；与非金属矿物制品第三产业用电量的相关系数分别为0.7084和0.7447，存在显著正强相关性。通过分析，反映出社会经济的用电量对NO2地面监测浓度具有正向贡献作用。

表5 NO2与社会经济用电量皮尔逊相关分析统计表

3.3.5 NO2浓度与规模以上工业企业经济效益指标间的相关性分析

把2022 年1—8 月NO2地面监测浓度与8 项规模以企业经济效益指标间进行相关性分析，具有统计学意义的指标有6 项（详见表6）。NO2地面监测浓度与企业营业收入、营业成本、资产、负债、应收账款和产成品资金占用额的相关系数分别为0.9598、0.9561、0.9493、9493、0.9265 和0.9419，均具有显著正极强相关性。通过分析，反映出规模以上工业企业经济效益与NO2地面监测浓度呈现正比例关系，进一步说明企业生产对NO2浓度具有正向贡献作用。

表6 NO2与规模以上工业企业经济效益指标皮尔逊相关分析统计表

4 结论

（1）2022年1—8月乌海市NO2呈冬季高、夏季低趋势，较2021年同期浓度整体上升，尤其是1月和2月浓度较去年相对较高。

（2）从日变化来看，乌海市中心城区的NO2浓度呈现“双峰”变化，早晨由于逆温和早高峰，出现一个白天的峰值；夜间污染排放的累积出现夜间的峰值。

（3）乌海市2022年1月气温上升较明显，风速降低，不利于污染物扩散；氮氧化物来源主要受到来自偏南及东南方向的影响最多，考虑乌海市氮氧化物污染过程主要受南部工业园区和矿区排放的氮氧化物影响。

（4）通过遥感监测分析，2022年1—8月乌海市氮氧化物浓度的升高，主要是自身排放和周边排放强度增加共同作用的结果。

（5）通过NO2地面监测浓度与18种企业产品的产量进行相关性分析，发现石灰和铁合金的产量对氮氧化物浓度升高的贡献具有较高的概率；与6项财政收入经济指标进行相关性分析，反映出财政收入的增加，氮氧化物的浓度会随之升高，说明了财政会对NO2浓度的升高具有正向的贡献；与13项金融经济指标间进行相关性分析，发现存款对氮氧化物浓度具有负向贡献作用；与12项社会经济用电量指标间进行相关性分析，反映出社会经济的用电量对NO2地面监测浓度是有正向贡献作用的；与8项规模以企业经济效益指标间进行相关性分析，反映出规模以上工业企业经济效益与NO2地面监测浓度呈现正比例关系，进一步说明企业生产对NO2浓度有正向贡献作用。

5 对策建议

（1）加强早晨8：00—9：00矿区的车辆管控，特别是非道路移动机械。同时也要加强企业夜间生产的排污管控，保证达标正常排放。

（2）建议加大对南部园区内企业和矿区的监管，加强固定源排放、机动车尾气及矿区煤矸石自燃的管控，从源头上减少氮氧化物排放。

（3）通过遥感监测分析，乌海市需要加强对乌海辖区内及周边企业的管控，并进一步落实好乌海周边联防联控政策。

（4）企业的生产对NO2浓度具有正向贡献作用，要进一步加强对企业的生产环节的管控。