2005年天津市环境空气质量时空变化分析

2005年天津市环境空气质量时空变化分析

污染的质量与一个城市的综合竞争力密切相关。这直接影响到投资环境和居民的健康，因此它受到政府和公众的关注。目前,全国已有180个地级以上城市(109个重点城市)实现了环境空气质量日报,其中90个地级城市(83个重点城市)还实现了环境空气质量预报,并通过电视台、电台、报纸等媒体向社会发布。一个城市空气质量主要由两方面决定:一是污染源的排放及分布状况,二是大气对污染物的扩散能力。天津市位于中纬度欧亚大陆东岸、华北平原东北部、海河流域下游,地处半干旱半湿润季风气候区,属暖温带大陆性季风,四季分明,冬季寒冷干燥;夏季高温高湿,雨热同季;春秋季为季风转换期,冷暖多变。天津市现有13个环境空气质量监测国控点(含清洁对照点1个),分布在不同的功能区域,主要监测项目为SO2、NO2和PM10。本文对天津市12个环境空气质量监测国控点(不含清洁对照点)2005年的SO2、NO2和PM10的监测数据按时间段进行统计分析,确定3种空气污染物的时间变化趋势和规律,并对3种空气污染物之间的相关性按照不同季节进行相关性分析。1各段的空气污染物变化规律由于不同时段的气象条件存在较大的差异,因此,不同时段内空气污染物的质量浓度也存在一定的变化规律,探讨不同时间段各种空气污染物的变化规律,对于了解空气污染物的污染趋势、制定污染预防措施具有重要意义。天津市冬季最低气温在-10℃以下,在11月15日至次年3月15日期间采用集中供热的方式向各企事业、居民点供暖,因此,天津市在采暖期和非采暖期的空气污染状况存在较大的差异,本文分别对3项污染物在全年、采暖期、非采暖期的时间变化规律进行探讨。1.1时,全球均值的峰谷比SO2质量浓度时间变化规律(图1)。由图1可见,SO2的时间变化曲线呈现典型的双峰双谷型,小时年均值的最大值出现在8:00左右,次大值出现在21:00-22:00之间;小时年均值的最小值出现在15:00左右,次小值出现在3:00左右;小时年均值的峰谷比为1.79。采暖期、非采暖期和全年SO2质量浓度具有类似的时间变化规律,其中,采暖期SO2的质量浓度在各个时段都远远高于全年和非采暖期的SO2浓度,表明天津市SO2污染呈现典型的季节性,采暖期由于大量燃煤供热锅炉的使用,造成SO2的浓度远远高于年均值,SO2在采暖期为影响天津市环境空气质量的首要污染物。1.2生成0.2个月内的质量浓度见表1PM10质量浓度时间变化规律(图2)。由图2可见,PM10的时间变化曲线呈现典型的双峰双谷型,小时年均值的最大值出现在8:00左右,次大值出现在20:00-21:00之间;小时年均值的最小值出现在15:00左右,次小值出现在3:00左右;小时年均值的峰谷比为1.42。采暖期、非采暖期和全年PM10质量浓度具有类似的时间变化规律,其中,非采暖期PM10的质量浓度略低于采暖期和全年PM10的质量浓度,表明天津市PM10污染并没有典型的季节性,全年PM10的浓度变化不显著。采暖期PM10主要来自燃煤供热锅炉的燃烧,而非采暖期则由于春、秋两季风力较大,使得道路扬尘等开放源成为PM10的主要贡献。1.3时间变化规律NO2质量浓度时间变化规律(图3)。由图3可见,NO2的时间变化曲线呈现典型的双峰双谷型,小时年均值的最大值出现在19:00左右,次大值出现在8:00左右;小时年均值的最小值出现在14:00左右,次小值出现在1:00左右;小时年均值的峰谷比为1.84。环境空气的NO2主要来自于汽车尾气,天津市NO2的时间变化曲线的两次高峰分别出现在7:00-9:00和18:00-20:00,这和上下班高峰交通拥塞、机动车运输频繁密不可分。采暖期、非采暖期和全年NO2质量浓度具有类似的时间变化规律,其中,采暖期NO2的质量浓度在各个时段都略高于全年和非采暖期的NO2浓度,表明天津市NO2污染呈现较为典型的季节性。通过上述分析,SO2、NO2和PM10的时间变化规律具有一个共同的特点,即在14:00-16:00时间段出现最小值。对天津市全年平均风速进行比较,平均风速在14:00-16:00时间段内最大,说明风速和污染物的质量浓度间的关系是负相关。2污染物燃烧过程相关空气中SO2、NO2和PM10等污染物主要来自于各种人为污染源的排放,其中大部分来源于矿物燃料的燃烧过程,下面本文将对3种污染物的相关性进行探讨。为了便于比较,对全年、采暖期和非采暖期的数据都选用α=0.05的显著性水平,则得tα/2(n-2)=t0.025(22)=2.0687。2.1s10和so2质量浓度的相关性PM10—SO2在全年、采暖期和非采暖期的回归方程、相关系数、t值及显著性(表1)。由表1可见,PM10和SO2时间变化具有高度的相关性,说明影响PM10和SO2质量浓度的污染源具有较强的相关性。采暖期PM10和SO2时间变化的相关性最高,表明冬季燃煤锅炉的燃烧过程对于PM10和SO2质量浓度的贡献很大,是导致PM10和SO2质量浓度升高的重要因素。2.2冬季燃烧锅炉过程、no2和so2时间变化的关系NO2—SO2在全年、采暖期和非采暖期的回归方程、相关系数、t值及显著性(表2)。由表2可见,NO2和SO2时间变化在全年和采暖期具有较高的相关性,而在非采暖期则不具备显著的相关性。采暖期冬季燃煤锅炉的燃烧过程是NO2和SO2时间变化具有较高相关性的主要原因;在非采暖期NO2和SO2时间变化相关性较低,则是由于NO2和SO2排放源类型不同,排放SO2的主要污染源是工业污染源,而排放NO2的主要污染源是机动车尾气。2.3污染源的影响NO2—PM10在全年、采暖期和非采暖期的回归方程、相关系数、t值及显著性(表3)。由表3可见,NO2和PM10时间变化具有较高的相关性,说明影响NO2和PM10质量浓度的污染源具有较强相关性。非采暖期相关性最高,是由于PM10的排放和机动车的行驶产生的尾气污染和道路扬尘关系密切。3天津市地面平均风速的基本状况(1)天津市3种主要空气污染物SO2、NO2和PM10的时间变化规律呈现典型的双峰双谷型,SO2、NO2和PM10都在14:00-16:00时间段出现最小值,这与天津市地面平均风速在该时段最大密切相关。(2)天津市SO2、NO2污染呈现明显的季节性,在采暖期污染物质量浓度比非采暖期有显著增加;PM10的污染并不呈现明显的季节性,采暖期和非采暖期的污染