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第１９卷增刊第１期 ２０ｏ６年７月 江苏环境科技 Ｊｉａｎｇｓｕ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．１９ ｓｕｐｐ．１ Ｊｕ１．２００６ 济南市城市环境空气污染特征及变化趋势分析 彭晓瑛， 苏佰礼， 唐厚全， 鲁 岩 （济南市环境保护监测站， 山东 济南 ２５００１４１ 摘 要： 以１９９７—２００４年济南市环境空气质量监测结果为依据，分析了济南市环境空气质量现状及污染变化趋势． 污染综合指数８年总体来说有下降趋势，但最近５年基本无变化；分析了济南市大气污染特征及其原因为：由燃煤引 起的ＳＯ 与烟、粉尘及地面扬尘污染形成了长期以来影响济南市空气质量的主导因素．并且随着机动车辆的迅速增 加，机动车燃料燃烧造成的尾气污染亦不可忽视 关键词：环境空气质量； 污染特征： 趋势 中图分类号：Ｘ８ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—８＂６４２（２００６）Ｓ１—００４７—０３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｈａｎｇｉｎｇ Ｔｒｅｎｄ ａｎｄ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔａｒ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ａｉｒ ｉｎ Ｊｉｎａｎ ＰＥＮＧ Ｘｉａｏ－ｙｉｎｇ， ＳＵ Ｂａｉ－ｌｉ，ＴＡＮＧ Ｈｏｕ～ｑｕａｎ，ＬＵ Ｙａｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｊｉｎａｎ ｃｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｙｅａｒ ｏｆ １９９７—２００４ ｏｆ Ｊｉｎａｎ ｃｉｔｙ，ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｔａｔｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ Ｊｉｎａｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｉｎ ｇｅｎｅｒｌ，ｔａｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｌｙ ｉｎｄｅｘ ｈａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｒｅｎｄ ｉｎ ８ ｙｅａｒｓ，ｂｕｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｒｅｓｅｎｔ ５ ｙｅａｒｓ．Ｔｈｅ ａｉｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｃａｕｓｅ ｏｆ Ｊｉｎａｎ ｃｉｔｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｕｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｔｈｅ Ｊｉｎａｎ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｒｅ ＳＯ２，ｌｆｙ ａｓｈ ａｎｄ ｄｕｓｔ，ｗｈｉｃｈ ｍａｉｎｌｙ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｃｏａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ．Ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｒａｐｉｄｌｙ，ｔｈｅ ｔａｉｌ ｇａｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｆｕｅｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄｎ ｔ ｂｅ ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｉｒ ｑｕａｌｉｔｙ：Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒ：Ｔｒｅｎｄ ０引言 １．２污染物浓度年际变化 近年来，济南市的经济建设和社会发展取得了 巨大进步，但随之而来的城市人口增长、交通规模扩 将ＰＭ。０，ＳＯ２，ＮＯ２的近８年（１９９７～２００４年）数 据按年统计，得出济南市空气主要污染物质量浓度 大、能源消耗增加等造成济南市环境问题比较突出． 特别是空气污染始终是公众关注的主要环境问题，直 接影响了城市居民身体健康和生活质量的提高．已成 为制约城市可持续发展的重要因素。本文以１９９７～ ２００４年济南市环境空气质量监测结果为依据，分析 了济南市环境空气质量现状及污染变化趋势，并对济 南市大气污染特征及原因进行了分析．这对该市创建 国家环保模范城市具有一定的参考价值。 １ 济南市环境空气质量现状 １．１ 评价标准 年际变化趋势和环境空气综合污染指数年际变化 趋势。分别见图１和图２。 ｎ３６ ０、３０ ０．２６ ０．２０ ０、１６ ０．１０ ０．ｏ６ ０ １９９７ １９９８ １９９９ ２０００ ２ｏ０１ ２００２ ２ｏ０３ ２００４ 年份 图１ 济南市空气主要污染物浓度年际变化趋势 济南市环境空气质量执行《环境空气质量标准》 ＧＢ ３０９５－－１９９６中规定的二类区标准…．年平均限 值如下：ｐ（ＳＯ２）为Ｏ．０６ ｍｇ・ｔ－３ ｐ（ＰＭ。０）二级标准为 ０．１０ ｍｇ・Ｌ－３，ｐ（ＮＯ２）为０．０８ ｍｇ・ 。 年份 图２济南市环境空气综合污染指数年际变化趋势 由图１可知：１９９７￣２００４年Ｐ（ＰＭ。０）年日均为 收稿日期：２０ｏ５—１２—２８ 修回日期：２００６－０４一Ｏｌ ０．１２９—０．３０１ ｍｇ・Ｉｎ ．最大年日均质量浓度超标２．０ 倍，ｐ（Ｓ０２）年日均范围为０．０４５～０．１７７ ｍｇ・Ｉｎ ，最大 年日均质量浓度超标１．９５倍，ｐ（Ｎ０２）年日均范围在 作者简介：彭晓瑛（１９７３一），女，山东济南人，工学学士，大学本科，在读 硕士．工程师．从事环境监测与科研工作． 维普资讯 http://www.cqvip.com
江苏环境科技 ２００６年７月 ０．０２９～０．０８５ ｍｇ・ｎｉ ，最大年１３均质量浓度超标０．０６ 倍。８年中年均值全部处于超标状态，ｐ（ＳＯ２）有５年年 高，夏季最低，春秋季居中的特征。在冬季采暖季节的 １月、２月，Ｐ（ＳＯ：）浓度均超过了国家规定的二级标 准．３月、ｌ１月、１２月虽没有超标．月均值也明显高于 其他月份，变化曲线全年呈凹型变化： （２）环境空气中ｐ（ＮＯ２）月均范围在０．０１７～０．０６８ 均值超过标准，ｐ（ＮＯ２）年均值只有１年超过标准。 １９９７～２０００年３项污染物均呈显著下降趋势。 自２０００年以来，ｐ（ＰＭ，。）变化不大，但有逐年上升的 趋势；ｐ（ＳＯ９有４年保持达标，而２００３年出现了超 标现象，ｐ（ＳＯ９偶有反弹；ｐ（ＮＯ２）从２０００．年到２００３ 年的４年中，污染物的平均增长率约为１７％．增长趋 ｍｇ・ｍ 之间，月均值均在国家规定的二级标准之内： 上半年ｐ（ＮＯ２）明显高于下半年； （３）Ｒ（ＰＭ ０１月均范围在０．０８９～０．２０８ ｍｇ・ｍ 之 势明显，２００４年有所回落，ｐ（ＮＯ２）已成为潜在的污 间，最大月均值超标１．０８倍．且只有８月、９月份均 染因素。 由图２可知：自１９９７年以来．济南市环境空气 ３项污染物的综合污染指数在２．７ｌ～６．８４之间．最 高的是１９９７年．最低的为２００２年．１９９７～２０００年呈 显著下降趋势，空气质量明显改善，而近５年来．综 合污染指数变化趋于平缓且略有波动。 １．３ 污染物浓度季度变化 ２００４年环境空气中３项主要污染物的季平均 浓度和污染指数见表ｌ。 表１ 环境空气主要污染物污染指数评价结果 由表ｌ经计算可知，第一季度、第四季度ＰＭ，。 负荷系数分别占４７．９％和５２．５％，居第一位；ＳＯ：负 荷系数分别占３４．６％、３５．６％．居第二位。表明济南市 第一、四季度采暖季节污染较为严重．属典型的煤烟 型污染；第二、三季度ＰＭ。。负荷系数接近或大于 ６０％，而ＳＯ２的负荷系数仅占１８．９％和１５．２％，属明 显的风沙扬尘污染。 １．４污染物浓度月变化 ２００４年济南市环境空气主要污染物月平均质 量浓度变化。见图３。 月份 图３ ２ｏｏ４年济南市环境空气主要污染物月变化趋势 由图３可知：（１）济南市２００４年环境空气￣Ｐｐ（ＳＯ：） 月均范围在０．０１４～０．１２２ｍｇ・ 之间．最大月均值超标 １．０３倍．具有明显的季节变化规律．主要表现为冬季最 值低于国家规定的二级标准；受冬季采暖，春季干旱 多风，受外来风沙和地面扬尘等因素的影响，ｐ（ＰＭ，０） 在一年中污染时间长、影响范围广．年污染负荷达 ５４．８％，是影响济南市环境空气质量的首要污染物。 ２污染趋势分析 ２．１ 污染趋势检验方法 采用ｓｐｅａｒｍａｎ秩相关系数法 ，分析环境污染 趋势有无显著性。其秩相关系数计算公式为： ｒ Ⅳ ＝ｌ—ｌ Ｌ ６∑ｄｉ＝１ 『／【Ｊ 一Ｎ】 ＝Ｘ— 式中：ｒｑ为统计检验用的秩相关系数；ｄｉ为变量Ｘ和 变量 的差值；Ｘ为周期ｊ到周期．７ｖ按浓度值从小 到大的序号； 为按时间排列的序号。 经检验； 的绝对值大于ｓｐｅａｒｍａｎ秩相关系数 统计表中的临界值 ，表明变化趋势有显著意义； 如果 是负值，表明为下降趋势；如果 ＞０，则表明 为上升趋势。 ２．２趋势检验结果分析 １９９７～２００４年ＳＯ２、ＮＯ２和ＰＭ，０等主要污染物及 污染监测均值见表２。 表２ １９９７ ２０Ｏ４年济南市空气污染年均值 根据秩相关系数统计检验结果表明：１９９７～２００４ 年ＳＯ２，ＮＯ２，ＰＭ１０的 值分别为一０．８６，０．９６，一０．６２； ２０００～２００４年ＳＯ２，ＮＯ２，ＰＭ，０的 值分别为一０．４０， ０．７０，０．７０。说明：①ｓＯ：持续呈下降趋势，但最近５年 的下降趋势减缓；￣ＮＯ 最近８年有显著下降趋势， 维普资讯 http://www.cqvip.com
第ｌ９卷增刊第ｌ期 彭晓瑛等济南市城市环境空气污染特征及变化趋势分析 ４９ 但最近５年反而呈上升趋势，但上升趋势不显著；③ 陆，地势南高北低．呈浅碟状构造，由此引起的山风 ＰＭ 。最近８年总体来说有下降趋势，但后５年呈缓 慢上升趋势。污染综合指数，其中：（８年） ＝一０．７８， （５年） ＝一０．１，说明污染综合指数总体来说有下降 趋势，但后５年基本无变化。 ３济南市大气污染特征及原因分析 ３．１ 污染特征 济南市是典型的北方内陆城市，能源结构以煤 炭为主。且具有北方城市冬季取暖的特点；工业结构 以黑色金属冶炼及压延加工业、电力、蒸汽、热水的 生产和供应业、化学原料及化学制品制造业、非金属 矿物制造业等行业为主，重工业比例偏大，占６０％以 上；在市区及市区边缘地带分布着以燃煤为主的钢 铁厂、水泥厂、火力发电厂等重污染企业，由燃煤引 起的ＳＯ，与烟、粉尘及地面扬尘污染，形成了长期以 来影响济南市环境空气质量的主导因素，并且随着 机动车辆的迅速增加，机动车燃料燃烧造成的尾气 污染亦不可忽视。 ３．２ 原因分析 （１）以煤为主的燃料消费。济南市能源消费构成 以固体燃料为主（包括煤炭和焦碳） ］，约占济南市 能源消费总量的７０％左右，清洁能源（包括天然气、 输入电力）仅占４．８％。济南市自九十年代以来每，年 消费煤炭均在８００～９００万ｔ左右，由此产生的ＳＯ 与烟粉尘等污染物排放总量为ｌ３．９８～４９．１２万ｔ。 劣质煤的使用，加之相当数量的企业锅炉设备陈旧， 除尘设施运行管理欠佳，基本上无脱硫装置，从而造 成了济南市空气污染较重，１９９９年实施控煤后，煤 的平均含硫量一般在０．７７％～１．０％，使济南市空气 污染有了较大改善。 （２）不合理的产业结构与布局。电力、冶金、化工 和水泥是济南市重要的支柱产业，能源消费约占济 南市工业消费能源总量的６０％左右，是大气污染物 排放的主要来源。同时，传统发展模式下形成的工业 布局明显不合理，市区内中小企业又与居住、商业、 交通等区域混杂，没有合理的功能分区。 （３）城市生态环境较差且基础设施落后。 济南市整体生态环境保护与建设相对滞后，水土流 失严重，林木覆盖率低，森林资源匮乏，空气自净能 力差：基础设施落后，城市绿化覆盖率较低，地面裸 露易产生扬尘，直接影响空气质量；２００４年济南市 热化率仅为３８％，气化率为９４％，这说明城市基础 设施依然相对落后。直接影响空气质量。 （４）特定的地理条件使污染加重。济南市地处内 和谷风对济南地区的局地环流有着重要影响．不利 于污染物的扩散。南部石灰岩山区生态环境脆弱，多 粗骨性褐土．植被发育较差：北部黄河冲洪积物．土 质松散，遇大风地面易起风沙扬尘。城市下垫面土壤 风沙尘和二次扬尘均是大气颗粒物的主要来源，济 南市常年主导风向为西南风，次主导风向为东北风， 静风频率较多：冬季采暖期常遇静风、逆温等不利于 污染物扩散的气象条件。冬季采暖期污染物排放量 大．且常遇静风、逆温等不利于污染物扩散的气象条 件．导致污染物浓度大幅度升高，因而。地理环境是 影响空气质量的重要因素。 （５）扬尘污染严重，是造成可吸入颗粒物超标的 主要原因。据统计，济南市环境空气中可吸入颗粒物 的首要污染源为扬尘，分担率在３０％以上．尤其是春 季可达５４％。随着近几年济南市经济的持续发展，一 系列城市建设重点工程相继展开，旧城改造、新区建 设、道路拓宽工场等施工工地遍布市区，部分施工工 地防尘措施落实不到位，造成了严重的扬尘污染，再 加上各类沙土、粉煤灰露天堆放、垃圾渣土随意倾倒、 运输遗撒现象较为严重，另外，城市道路保洁措施落 后，机械化清扫程度低，极易造成二次扬尘污染，加重 了市区扬尘污染程度。扬尘污染严重，是近８年来可 吸入颗粒物始终处于超标状态的主要原因。 （６）机动车数量急增，尾气污染不容忽视＿４ 。 机动车作为流动污染源，分布范围广，机动车尾气是 空气中ＮＯ，，ＣＯ和超细颗粒物的主要来源。我市机 动车保有量每年以１５％的速度递增，市区机动车保 有量由１９９０年的ｌ２．２万辆增至２００ｌ４年的８３．８万 辆，而市区道路面积不到市区面积的２％，近ｌ０年只 增加了ｌ＿３％，而机动车保有量却增加了５．９倍，高峰 时段道路堵塞，车辆怠速行驶，增加了尾气排放。近 几年汽车路（抽）检尾气合格率较低，油品的质量也 不尽如人意，加油站柴油质量抽查合格率仅为 ７５．５％。随着机动车的大量增加，特别是大量尾气排 放不合格的车辆对空气质量的影响日渐突出。 ４结语 为控制济南市的环境空气污染，济南市坚 持实施可持续发展战略，认真落实环境保护基本国 策。不断加大环境保护和生态建设力度，相继实施了 造绿工程、容貌工程、蓝天工程、清洁能源行动等一 系列环境保护重点工程。使济南市环境恶化的势头 得到了初步的控制．空气环境质量有了较为明显的 改善。但是同时也要看到环境空气污染的严峻性： （下转第５ｌ页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
第１９卷 增刊第１期 沈 琰等 常州市可吸人颗粒物ＰＭ。。极值分析 ５１ 由表１可见：＠ＰＭ。。值在３个测点之间的差异值 测试１３的差异值很大，第一次３测点Ｐ（ＰＭ。。）的平 均值为０．０３４ ｍｇ・ＩＴＩ～，比标值为０．２２７，第二次３测 点ｐ（Ｍ。。）的平均值为０．２６０ ｍｇ・ｍ～，比标值为１．７３。 两次不同时段Ｐ（ＰＭ。。）值竞相差约７倍。 时间是很少出现的）。在上述气象条件下。常州城市 层，致使Ｐ（ＰＭ。。）值达到２００５年的最大值，城建学 校、常工院测点的Ｐ（ＰＭ。。）值的比标值均在１．５以上， 而且Ｐ（ＳＯ２）１３平均出现０．１０３ ｍｇ・ｍ～，．Ｐ（ＮＯ２）１３平 较小，即空间分布差异值较小。＠ＰＭ。。值在２次不同 所排出的大气污染物不能扩散，不断积聚在近地面 均出现０．１２２ ｍｇ・ｍ 的高值，对这些测点而言，这样 ２．２ 两次测试的气象情况 的高的质量浓度值也是很少出现的。 （１）ＰＭ。。极小值出现时段的气象情况分析 通过上述气象资料分析，可以看出２４ ｈ的前半 根据气象资料，ｌ１月１４ ３１ １２１ｔ￣至１５ １３ ｌｌ时之间． 段内维持降水，且２４ ｈ内降水量在１０ ｍｍ以上，这对 有明显降水，降雨量达１６．４ ｍｍ，ＰＭ。。等污染物被雨 对Ｐ（ＰＭ。。）值有明显的冲刷作用，使Ｐ（ＰＭ。。）出现接 滴吸附或溶解，并随雨水降落到地面，从而使空气得 近极小值。冬半年，晴朗夜间到次１３上午，出现微风 以净化。其问风速大多为５～６ ｍ・Ｓ～，城市内排气筒所 （风速１～２ ｍ・Ｓ ）、逆温和大雾持续稳定约１２ ｈ，从而 排出的污染物扩散也较快，且地表有水，地面扬尘也 使城市排放的大气污染物不能扩散，积聚在近地面 不会产生。另外，当时常州还处于上升气流中，近地 层，是本次ＰＭ。。年最大值产生的主要原因。同时也可 层的大气污染物也迅速扩散至高空。因此，ｌ１月１４～ 看出，对ｐ（ＳＯ ），ｐ（ＮＯ ）值也引起明显的增大作用。 １５ ３１，不但ｐ（ＰＭ 。）值很小，而Ｊｔｐ（ｓｏ：），Ｐ（ＮＯ：）值也 据有关资料报道，当ＳＯ 与颗粒物同时被人体吸人， 分别仅为０．０１５ ｍｇ・ｍ～．０．００７ ｍｇ・ｍ～．已接近该测点 会在呼吸道形成一种硫酸雾，造成的生理反应比单 ＳＯ２，ＮＯ２的年最低值。 纯的ＳＯ 值高出４～２０倍。因此，如此“烟雾茫茫”的 （２）ＰＭ。。年最大值出现时段及之前的气象情况 时段，要尽可能地避免外出活动。 分析 由气象资料表明：从２５ １３开始，常州持续受偏 ［参考文献】 南气流影响，大气中水汽持续增加，使空气中水汽 【１］沈恒华，黄世鸿．ＴＳＰ的来源与气象因素对１、ｓＰ测试的影响 很充沛；１０月２３ １３ １２１１￣至２４１３ ｌｌ时，天气晴朗，且微 【Ｊ］．环境监测管理与技术，１９９６，８（４）：１５—２４． 风（风速在２ ｍ・Ｓ 以下）：２５ １３夜间开始持续１２ ｈ的 （责任编辑胡燕荣） 稳定逆温、大雾（注：逆温和大雾同时持续约１２ ｈ的 （上接第４９页） ＰＭ。。超出了国家规定的二级标准，ＮＯ：浓度持续增 ［参考文献】 长，距离创建国家环境保护模范城市的要求还有一 定的差距。因此，在“环境与发展”方面，济南市应始 【１］ＧＢ ３０９５—１９９６，环境空气质量标准【Ｓ］． 终坚持走可持续发展的道路，寻求经济效益、社会效 【２］济南市统计局．济南统计年鉴（２０ｏ５）【Ｍ］．北京：中国统计出 版社．２００５． 益、环境效益的统一，在经济持续快速发展的同时， 【３］国家环保局．大气环境分析方法标准Ｘ－作手册【Ｍ］．北京： 采取有效的大气污染控制措施，使济南市的大气环 国家环保局．１９９８． 境质量得到进一步改善，在达到创建国家环境保护 【４］王志国．济南市机动车排气污染现状与控制对策研究［Ｊ］． 模范城市的要求的同时，向生态园林城市迈进。 环境科学研究，１９９９（３）：３５—３７，４１． （责任编辑胡燕荣）
