黃艷艷，胡清華，蔣冬升，張福旺

福建省環(huán)境監(jiān)測中心站，福建 福州 350003

“福之州，青之運”的福州第一屆青年運動會(以下簡稱“青運會”)已順利閉幕，是福建省首次承辦的規(guī)模最大、規(guī)格最高的全國大型綜合性運動會，作為公眾視野中空氣質量名列前端的福州對“青運會”期間的空氣質量的保障工作更是不容忽視。

近年來，已多次對重大賽事活動進行空氣質量保障，均取得很好的效果并積累了經驗[1-5]。吳其重等[2]采用嵌套網格空氣質量預報模式系統(tǒng)(NAQPMS)源追蹤方法，重點分析城八區(qū)SO2、PM10來源，結果表明，北京強有力的顆粒物削減措施可有效削減顆粒物濃度。黃江平等[3]研究表明，當熱帶氣旋北上并在朝鮮半島或日本登陸時，北京地區(qū)一般受持續(xù)均壓場等弱中尺度天氣系統(tǒng)控制，易發(fā)生PM10污染事件，在奧運、殘奧會期間出現(xiàn)了此種天氣形勢，但北京地區(qū)并未發(fā)生PM10污染事件，說明嚴格的污染管控措施在保障北京奧運會期間的良好空氣質量中發(fā)揮了重要作用。陳林等[6]等利用MODIS衛(wèi)星氣溶膠產品資料和地面的光學粒子計數(shù)器資料的研究表明，奧運會期間PM10質量濃度明顯下降。晏平仲等[7-8]研究表明，奧運期間NO2、O3濃度均得到有效管控。HAO等[9]介紹了北京電廠脫硫、除塵治理措施，結果表明，2008年六大電廠PM10、SO2排放量由2000年的11 633 t/a和10萬t/a分別減至1 726 t/a和6 123 t/a。在綜合治理措施作用下， “北京藍”得以實現(xiàn)。廣州亞運會、上海世博會、南京亞青會舉辦期間空氣質量方面均達到了預期效果，廣州亞運會月份空氣質量在擴散條件較前兩年同期差的情況下改善明顯；上海世博會期間環(huán)境空氣質量優(yōu)良率高達98.4%，為歷年同期最佳；南京亞青會月份空氣質量均達到“良”的等級，空氣質量進一步改善，多項污染物濃度達到一級標準，且與上一年同比明顯下降[10-12]，對重大活動的空氣質量保障工作取得顯著成效。

青運會已于2015年10月18—27日在福州順利舉行，福州空氣質量在全國排名中多位于前20名，空氣質量較好，在青運會期間，采取了已應用于多次重大活動保障的空氣質量管控措施。本文對福州2015年10月及青運會期間的空氣質量監(jiān)測數(shù)據進行分析，以期解析青運會期間福州空氣質量的變化特征及其原因。

1 資料與處理

本文采用的資料：①2015年10月福州市國控點位6項污染物(SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5)小時濃度；②2015年10月美國國家環(huán)境預報中心和和國家大氣研究中心NCEP/NCAR再分析逐日高度場、風場、溫度場(垂直方向為17層，水平分辨率為2.5°×2.5°)資料。

其中，6項污染物濃度資料按照規(guī)范(《環(huán)境空氣質量標準》(GB 3095—2012)、《環(huán)境空氣質量指數(shù)(AQI)技術規(guī)定(試行)》(HJ 633—2012))等進行修約，對于因斷電、儀器設備故障等造成的有效數(shù)據不足的進行無效數(shù)據處理。NCEP/NCAR再分析資料為美國環(huán)境預測中心(NCEP)和國家大氣研究中心(NCAR)聯(lián)合推出，該資料建于1948年，以netCDF的形式存儲，廣泛應用于大氣科學研究中[13-14]，本文用COLA發(fā)展的自由軟件GraADs進行計算。

2 空氣質量狀況

根據《環(huán)境空氣質量標準》(GB 3095—2012)評價，2015年10月福州市空氣質量指數(shù)(AQI)為28～89，達到優(yōu)良水平，首要污染物為PM10、PM2.5，在全國74個重點城市中排名第1位[15]，在全省9個設區(qū)市中排在首位，處于非常好的水平[16]。

青運會期間，福州市AQI為28～65，達到優(yōu)良水平。賽事主場館附近部分監(jiān)測點多為優(yōu)的水平。青運會開幕式和閉幕式當天的AQI分別為35和62，空氣質量分別為優(yōu)和良，閉幕式當天首要污染物為PM10。

2.1 主要污染物變化特征分析

2.1.1 顆粒物

2015年10月顆粒物PM10、PM2.5日均質量濃度分別為18～88、12～56 μg/m3，平均濃度達到一級標準，同比分別下降31%和22%(見圖1)。PM2.5與PM10質量濃度比(PM2.5/PM10)為38%～76%，平均為57%，說明細顆粒物(PM2.5)較粗顆粒物(PM2.5～10)貢獻大。

圖1 2015年顆粒物日均濃度變化曲線Fig.1 Daily variation of particulates concentration during October 2015

青運會期間PM10、PM2.5平均日均濃度達到一級標準，同比分別下降42%和25%。PM2.5/PM10為51%～75%，平均為58%。

PM10和PM2.5小時濃度呈雙峰型變化(見圖2)，峰值出現(xiàn)在08:00和20:00左右，這與穆珍珍等[17]對西安市冬季雁塔區(qū)PM10日變化的研究結果、于建華等[18]對北京地區(qū)1—4月PM10的研究結果、潘建國等[19]對珠海秋季PM10研究結果、孫玫玲等[20]對天津城區(qū)秋季PM2.5研究結果較為一致，顆粒物質量濃度日變化呈雙峰型分布，峰值分別出現(xiàn)在晚間和上午。青運會期間PM10和PM2.5濃度日變化幅度比管控措施實施前小，峰值特征不顯著，可能與采取管控措施后揚塵等顆粒物的排放得到有效控制、早晚峰值降低有關。

2.1.2 氣態(tài)污染物變化特征分析

2015年10月福州氣態(tài)污染物SO2、NO2、CO日均值范圍均達一級標準，O3日最大8 h滑動平均質量濃度(O3-8 h)達GB 3095—2012二級標準。NO2平均濃度同比上升0.5%；SO2、CO平均濃度同比分別下降20.8%和15.2%(見表1及圖3)。

青運會期間，福州SO2、NO2、CO日均值濃度達到一級標準，同比分別下降23%、30%和36%。O3-8 h為34～76 μg/m3，達一級標準。

圖2 青運會前(10月8—17日)、期間(10月18—27日)顆粒物小時濃度日變化Fig.2 Daily variation of particulates hourly concentration before (8th-17th October) and during (18th-27th October) the Youth Games

污染物日均值/(μg/m3)級別同比下降/%SO23～12一級標準208NO216～38一級標準-05CO03～1一級標準152O3?8h27～126二級標準

注：CO日均值單位為mg/m3。

圖3 2015年氣態(tài)污染物日均濃度變化曲線Fig.3 Daily variation of gaseous pollutants concentration during October 2015(O3 is the maximum 8 h, CO is the secondary coordinates)

由圖4可知，管控措施實施后(青運會期間)，各項氣態(tài)污染物小時濃度值低于管控措施實施前。從監(jiān)測數(shù)據看，NO2小時濃度日變化呈雙峰型，峰值出現(xiàn)在08:00和21:00左右，早高峰時段降幅接近21%，在凌晨下降最為顯著，降幅為50%。NO2小時濃度日變化特征除了受城區(qū)機動車污染排放影響外，同時與大氣擴散條件有關。白天NO2濃度顯著下降，午后達到谷值，這與大氣邊界層變化、擴散條件轉好有關，同時與太陽輻射增強、有利于大氣光化學反應、消耗較多的NO2有關。CO小時濃度日變化特征和NO2相似，呈雙峰型變化。SO2小時濃度日變化管控措施實施前呈單峰型，表現(xiàn)為夜間濃度上升，清晨時段達到峰值。分析原因認為：一方面，夜間邊界層降低，高架源排放的SO2在近地層累積，造成夜間濃度上升，白天陽光照射，地面溫度升高，邊界層抬升，大氣垂直湍流擴散增強，有利于近地面污染物擴散；另一方面，白天發(fā)生光化學反應，大氣氧化性增強，氣態(tài)SO2轉化為硫酸鹽氣溶膠。減排后SO2小時濃度日變化呈雙峰型，主要出現(xiàn)在晨間及傍晚，出現(xiàn)在晨間的峰值原因與管控措施實施前相同，出現(xiàn)在傍晚的峰值可能與企業(yè)存在偷排有關。

圖4 氣態(tài)污染物小時濃度日變化Fig.4 Daily variation of gaseous pollutants hourly concentration before (8th-17th October) and during (18th-27th October) the Youth Games

O3小時濃度日變化管控措施實施前呈單峰型，峰值出現(xiàn)在傍晚。晨間濃度低，白天太陽輻射增強，大氣中揮發(fā)性有機物與氮氧化物在紫外光照射下發(fā)生光化學反應，產生并積累O3，夜間沒有太陽輻射影響，不具備光化學反應條件，O3濃度下降。管控措施實施后O3峰值特征不明顯，主要因為管控措施實施后產生O3的前體物得到有效控制，O3濃度降低。管控措施實施前氣態(tài)污染物的日變化特征與南京北郊、北京地區(qū)NO2和O3變化特征類似[21-24]：NO2主要來源于機動車、燃煤等的排放，日變化曲線呈雙峰型；O3主要受輻射量影響，日變化曲線呈單峰型； SO2主要源于機動車等的排放，與本文有所不同。

2.2 空氣質量改善原因分析

青運會期間主要污染物濃度較10月平均水平及上年同期下降，說明青運會期間空氣質量總體改善，改善原因包括管控措施和大氣擴散條件(見圖5)2個方面。

2.2.1 重點工業(yè)源管控措施

中共福州市委辦公廳、福州市人民政府辦公廳為落實《福建省大氣污染防治行動計劃實施細則》(閩政〔2014〕1號)，于2015年7月下發(fā)《提升福州市環(huán)境空氣質量行動計劃》通知，明確管控措施及責任分工明細，并從下發(fā)之日起正式實施，同時在青運會期間加強管控。

圖5 2015年青運會期間氣象條件Fig.5 The average of the height field of 500 hPa and the wind field of 850 hPa, hourly variation of PM10 and temperature during 17th-28th October 2015, wind speed in Fuzhou during October 2015

加強全市燃煤電廠脫硫、脫硝、除塵設施監(jiān)管，提升燃煤機組污染排放標準。三環(huán)以內的主城區(qū)范圍內所有鍋爐禁止使用煤、重油等高污染燃料，建成區(qū)以外燃煤企業(yè)必須使用含硫率低于0.7%的優(yōu)質低硫煤，達不到煤質管控要求的燃煤鍋爐一律停用。未能完成整治任務的廢氣排放超標企業(yè)實行限、停產，三環(huán)以內的主城區(qū)、各場館周邊的核心管控區(qū)范圍燃用煤、重油等高污染燃料的企業(yè)要實行停產。

2.2.2 流動源管控措施

實行交通管控，僅允許持專用通行證車輛和公共汽車、出租車通行，禁止所有貨車、危險化學品車輛通行，三環(huán)路南段禁止重中型貨車通行，禁止低空慢速飛行活動。此外，200多輛電動公交車用于青運會保障運輸和青運會相關的公交路線，減少燃油汽車尾氣排放。

2.2.3 揚塵源管控措施

加強重點工地施工作業(yè)嚴格管控、增加道路保潔頻次、停止易揚塵物料運輸、三環(huán)以內主城區(qū)及場館周邊的核心管控區(qū)內全面禁止露天燒烤、垃圾焚燒，餐飲企業(yè)必須使用清潔能源，油煙治理裝置正常運行。

2.2.4 氣象條件

從氣象條件看(圖5)，青運會期間為西風氣流帶，受臺風“巨爵”外圍東-東北氣流影響，風力大，大氣擴散條件有利。18—25日福州空氣質量為優(yōu)，26—27日為良，首要污染物PM10。從雷達圖像及氣象條件可知，18—24日期間，除23日05:00左右有短時污染物累積過程，其他時段污染物濃度處于優(yōu)的水平，此時福州低層為東-東北風轉東北風，風力大；18—24日溫度較常年溫度偏高，垂直湍流運動增強，利于污染物垂直擴散。25日凌晨至27日地面污染物累積，此時為偏北風，風力弱，27日晚間有降水過程，污染物消散。

青運會期間大氣擴散條件較好，加之對揚塵、車輛等采取的嚴格管控措施，青運會期間福州空氣質量得到有效保障。

3 結論

青運會期間福州市空氣質量處于優(yōu)良水平，各項污染物指標達到一級標準，各項污染物濃度較去年同期顯著下降，同時青運會期間污染物濃度低于10月。

管控措施實施后(青運會期間)，顆粒物及氣態(tài)污染物小時濃度值低于管控措施實施前，日變化幅度減小。顆粒物、NO2、CO小時濃度變化呈雙峰型，峰值出現(xiàn)在晨間和晚間；SO2、O3小時濃度變化呈單峰型，SO2峰值出現(xiàn)在晨間，O3峰值出現(xiàn)在傍晚。

青運會期間加強對重點工業(yè)源、流動源、揚塵源等臨時管控，同時青運會前期受臺風“巨爵”外圍氣流影響，臺風之后，福州溫度逐漸升高，較常年同期偏高，利于空氣垂直湍流活動，青運會后期出現(xiàn)降水過程，大氣擴散條件有利，青運會期間空氣質量明顯改善。

青運會期間，在采取污染源管控措施后，空氣質量較優(yōu)的福州仍然存在明顯的提升空間。但本文對青運會期間空氣質量的評估方法相對簡單，僅從主要污染物濃度變化中作簡單說明，沒有進行深層次的探討，這需要在以后的工作中加強對空氣質量多角度、多參數(shù)監(jiān)測，將合理的減排措施更好的應用于環(huán)保工作中。

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