城市空气质量分析与管控对策研究

城市空气质量分析与管控对策研究

巴利萌

河南省碳排放权服务中心有限公司  河南 郑州，450000

摘要：针对城市空气质量分析与管控问题展开探讨，采用案例分析法，简要介绍了研究区概况以及空气质量评估分析方法，详细分析了研究区污染数据，并结合实际情况总结提出了大气污染管控的有效措施。根据研究结果可知，通过加强环境监测能力、采取多源数据耦合分析、开展精细化专项防控措施，有助于快速识别城市大气污染成因，提高城市空气质量，达到良好管控效果。研究结果可应用于实际城市空气质量分析与管控项目当中，也可为类似理论研究提供实践经验。

关键词：城市空气质量；成因分析；管控措施

引言

随着工业化和城市化的快速发展，空气污染问题日益严重。城市作为人类活动的主要聚集地，其空气质量对居民健康和生活质量具有重要影响。然而实际影响城市空气质量的因素相对较多，总体上可分为自然源和人为源，自然源指的是由自然界产生的污染物（包括火山喷发、植物释放等排放的污染物），人为源则指由人类生产和生活活动排放产生的污染物，包括燃料燃烧、交通排放、建筑施工、工业排放等，污染源种类繁多复杂，并且由污染源直接排出的一次污染物还可在大气环境中再经过一定的化学反应，产生毒性更强的二次污染物，各种污染相互叠加导致城市大气环境整体呈复合型污染特征，污染管控难度较大。因此，为改善城市环境空气质量，降低污染物浓度，加强对城市大气污染成因的分析以及管控对策的研究和探讨是十分有必要的。

1研究区域背景

本文以某区空气质量达标管控服务项目为例展开研究，2020年是《“十三五”生态环境保护规划》的考核年，同时也是《打赢蓝天保卫战三年行动计划》的收官年。为落实省内相关文件要求，研究区域明确提出本区2020 年环境空气质量目标：PM2.5年均值浓度达到 70μg/m3， PM10年均值浓度达到115μg/m3，SO2年均值浓度波动幅度不得超过一级标准限值（20μg/m3），NO2年均值波动幅度不得超过二级标准限值（40μg/m3）,空气质量优良率达到62.1%。根据达标形势分析，2020年研究区优良率达标存在一定超标风险，且在本市9个县（市、区）排名中长期处于倒数三名内，空气污染形势整体较为严峻。

2 污染成因分析

城市大气环境大多呈复合型污染特征，污染成因不明、污染来源不清、各行业污染排放贡献不明确等原因经常导致管控工作抓不住重点，致使管控效果不明显。因此，厘清污染成因及主要来源，是开展城市空气质量管控工作的重要前提。在实际展开污染成因分析的过程中，必须保障分析结果的准确性以及可靠性，可采取多维度分析摸排的方式，识别研究区热点污染源[1]。本文采用案例分析法来介绍城市大气污染成因分析的主要方法，包括以下内容。

2.1历史数据分析

基于城市近几年空气质量监测数据、气象数据、本地污染源清单等历史数据，开展大气污染规律性及相关性分析，通过多维度分析污染特征及各污染物对空气质量的影响，总结历史污染成因及污染规律，指导空气质量管控工作的有效开展。

针对研究区域，结合历年来研究区空气质量情况，分析各污染物对空气质量综合指数的贡献，其中PM2.5占比高达32%，PM10占比为25%，O3、NO2、SO2、CO占比分别为17%、14%、6%和6%，由此可知，颗粒物（PM2.5和PM10）是影响研究区空气质量的首要因素。通过分析研究区历史空气质量等级发现，在轻度及以上污染天气（166天）中，PM2.5污染天83天、PM10污染天26天、O3污染天57天，其中重度及以上污染天（24天）均为PM2.5污染。整体来看，PM2.5、O3和PM10是影响研究区空气质量及优良率的主要污染因子，其中PM2.5也是造成重污染天气发生的主要原因。通过对研究区污染物浓度月变化情况进行分析，如表1所示, 研究区冬季（1-2月、12月）PM2.5/PM10比值较大，说明该时段细颗粒物污染严重，受冬季低温高湿及静稳天气影响，该细颗粒物污染主要是由一次污染物在大气中发生二次转化产生的二次污染；此外，在冬季SO2/NO2比值较大，说明冬季受燃煤等固定燃烧源影响明显。综上分析，影响研究区空气质量综合指数和优良率的主要污染因子为颗粒物（PM2.5和PM10），尤其是在秋冬季，对空气质量综合指数的贡献率超过50%，且冬季细颗粒物二次污染、固定燃烧源是影响研究区空气质量重要因素。因此，颗粒物的综合治理，是提升研究区空气质量优良率和综合指数排名的关键。

表1 研究区污染物浓度月变化情况

2.2污染来源分析

基于大气污染源清单或源解析监测系统，通过分析重点污染物来源、成因及生成机制，评估其污染贡献情况，从而进一步识别重点排放对象，可为制定精细化、差异化协同管控策略提供决策支撑[2]。

针对本研究区域重点污染物PM2.5，采用颗粒物在线源解析系统及PMF分析模型监测分析其主要组分特征及污染来源，经解析PM2.5各排放源占比如下：二次无机盐占28.6%；燃煤源占23.9%；机动车源20.5%；生物质燃烧源占8.2%；工业源占7.4%；二次有机气溶胶占5.8%；扬尘源占5.7%。由此可知，研究区主要污染源包括：（1）二次无机盐，主要来自气态前体污染物NOx、SO2和NH3的二次转化；（2）燃煤源，主要来源于民用散煤及工业燃烧；（3）机动车源，包括重型柴油货车、黑烟车、非道路移动机械。源解析结果为大气污染治理提供了最直接科学的管控方向。

2.3 污染源整体摸排

利用人工或监测设备巡查调研等方式，获取各污染源类型、位置、数量及排放特征，掌握区域污染源整体分布情况，识别重点污染源及重点污染区域，指导管控工作有针对性的开展实施[3]。

针对本研究区域，采用空气质量走航监测车以空气质量监测站点为中心对周边重点区域展开污染源调查，对其中一个监测点2km范围内调研情况进行统计分析，结果显示：溶剂使用源17个，加油站11个，交通源26个，工地扬尘源22个，工业源64个。因此，明确该站点周边的主要污染源为工业源、交通源、工地扬尘源、溶剂使用源和加油站，通过评估各类污染源的排放水平及影响程度，进一步指导专项管控工作的开展实施，规范相关行为，降低排放，减小环境影响。

2.4 突发性污染高值成因分析

在空气质量日常监测过程中经常发现某个污染指标突然出现高值，进而导致当天空气质量超标。因此针对突发性污染高值事件，需要高度重视，及时展开数据分析，对六项常规指标（SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO、O3）开展关联性分析，通过各指标的污染源指代性特征以及污染源在线监测数据情况初步判断造成高值的主要污染源类型，进一步联合气象参数（风速、风向、温度、湿度等）进行分析，判别污染源的空间范围，同时指挥调度相应的工作人员前往现场开展实时监测巡查，快速排查识别污染源具体位置，并及时解决整改，以此来快速降低污染浓度值，减少污染影响。

针对本研究区域，以某次突发性SO2高值事件为例开展成因分析。如图1所示，2020年12月17日22点，研究区SO2浓度开始上升，18日0点达到峰值139μg/m3，污染过程中，风向由南风转为北风，风速较小，而且仅SO2浓度升高，推测受本地北部企业排放影响。利用监测设备开展走航巡查，结果显示北部工业集中区SO2浓度显著高于监测站点周边浓度，同时对上风向污染源在线监测数据分析，快速识别本次污染过程是由北部两家企业SO2排放加剧所致，最高值升幅达40%左右（见图2）。

图1 污染过程时序变化图

图2企业SO2排放时序变化图

3污染管控措施

3.1生态环境监测能力建设

为强化污染管控效果，提升生态环境监测能力是十分必要的。对此从以下两个方面入手，实现全方位监管和精准溯源。第一，加强环境监管网格化建设，加强对于历史数据分析及污染来源解析等多维度数据分析应用，针对敏感区域、重污染区域以及重点污染源等，展开网格化实时监测，提高环境监管力度。第二，加强污染走航巡查，根据不同时段以及管控需求，可利用走航车、激光雷达等设备，展开日常走航巡查管理，实现精准溯源。此外，当研究区污染物浓度存在超标风险的情况下，启动应急巡查，基于监测设备可及时确定污染来源，快速有效解决污染问题，以保障环境空气质量[4]。

3.2多源精细化专项防控

3.2.1 面源污染问题

以研究区为例，所面临的面源主要是道路扬尘污染。对此，在展开专项防控的过程中，先基于道路积尘走航监测结果，明确重点路段问题，并展开强化清洁。以机械清扫为主，通过增加清扫频率，加强防尘整治。此外，为保障整治效果，定期进行检查监督，形成常态化清洁机制。

3.2.2 固定源污染问题

研究区固定源污染主要是由于散煤燃烧引起的，对此，采取散煤污染专项防控整治措施。针对敏感点周边散煤燃烧情况开展拉网持续排查，并以手持观测热像仪辅助夜间排查，巡查敏感区域散煤燃烧情况，大力推动清洁取暖[5]。

3.2.3 移动源污染问题

针对研究区移动源污染问题，在专项防控过程中，主要通过以下三个步骤展开整治工作：第一，深化调研分析，明确机动车污染排放情况以及污染问题，在实际执行的过程中，主要通过道路卡口、现场视频拍摄等方式，获得道路车流量、车型等活动水平数据，经核算获得机动车污染物排放量，分析了解城市道路移动源污染物排放特征。第二，成立专项工作小组，明确工作内容，展开专项防治。第三，现场执行机动车污染管控，严查大货车违法停车、闯禁行区、路边怠速停车行为，在高峰时段及时展开交通疏导，严查黑烟车等高排放车辆，以此降低机动车污染排放。

4结论

综上所述，在实际展开城市空气质量分析与管控的过程中，通过对多源数据开展综合性分析，厘清污染成因，明确污染影响以及重点污染源，并加强生态环境监测能力建设，采取有效的精细化专项防控措施，可有效解决污染源问题，及时应对突发性重污染事件。在上述措施的应用之下，研究区综合指数改善率排名得到了有效提升，截止至2020年年底，案例项目所在区域各项污染物浓度均达标，空气质量优良率显著提升，PM2.5改善率排名在本市九区县中位居第一，取得了良好的整治防控效果。

参考文献：

[1]张欢,吴瑛祖,梅煜臻，等.我国空气质量的时空变化及其城市群分布特征——兼论“十三五”时期以来我国空气污染治理成效[J].环境经济研究,2023,8(03):46-65.

[2]吴红敏.城市环境空气质量自动监测系统与质量控制应用研究[J].山东化工,2023,52(18):238-240.

[3]陈禹璇.基于聚类分析法的云南省主要城市空气质量分析[J].现代商贸工业,2023,44(20):23-26.

[4]张波,周芳,宋国君.以最大化人口覆盖为目标的城市空气质量监测点空间布局评估与优化研究[J].环境科学学报,2023,43(10):309-319.

[5]雷桂芹.散煤治理对乡镇环境空气质量改善的影响——以肥城市某乡镇为例[J].资源节约与环保,2023,(08):22-25.

作者简介：巴利萌，女，回族，1994.10-，河南荥阳人，硕士研究生，研究方向：大气污染防治，双碳