趙小輝，劉東升，馮永強(qiáng)

（長江師范學(xué)院 綠色智慧環(huán)境學(xué)院，重慶 408100）

近年來，隨著涪陵城市發(fā)展進(jìn)程的加快，機(jī)動車數(shù)量逐年增加，空氣質(zhì)量惡化問題日漸突出。環(huán)境空氣質(zhì)量是城市環(huán)境質(zhì)量的重要組成部分，也是城市可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[1-3]。但目前研究主要集中在重慶主城范圍[4-12]，關(guān)于各區(qū)縣尤其是涪陵區(qū)空氣質(zhì)量變化特征的研究很少，因此本文以重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心公布的重慶市涪陵區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合涪陵區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)，研究了大氣中二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）和可吸入顆粒物（PM10）的年度變化特征，并根據(jù)污染物負(fù)荷系數(shù)確定了每年主要污染因子重要性順序，以期為涪陵區(qū)提升環(huán)境空氣質(zhì)量及進(jìn)一步開展大氣污染治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 地區(qū)概況

涪陵區(qū)地處三峽庫區(qū)腹地，位于東經(jīng)106°56'～107°43'，北緯29°21'～30°01'之間。涪陵區(qū)東鄰豐都縣，南接武隆區(qū)、南川區(qū)，西連巴南區(qū)，北靠長壽區(qū)、墊江縣，地處重慶市中部，屬于重慶市定位的中心城市。涪陵區(qū)常年平均氣溫18.1 ℃，年均降水量為1 072 mm，無霜期317 d，日照1 248 h，屬于中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)主要來源于2009—2017 年重慶市生態(tài)環(huán)境局《重慶市環(huán)境質(zhì)量簡報(bào)》和《重慶市環(huán)境狀況公報(bào)》中公布數(shù)據(jù)，2018年數(shù)據(jù)來自該年的《涪陵區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。其他經(jīng)濟(jì)增長及交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)均來自2009—2018 年《涪陵區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》。涪陵區(qū)歷年天氣數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)頁（https：//tianqi.911cha.com/fuling/2010.html）。

1.3 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《重慶市人民政府關(guān)于印發(fā)重慶市環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分規(guī)定的通知》可知：涪陵區(qū)除大木山市級自然保護(hù)區(qū)、武陵山國家森林公園、烏江市級森林公園和小溪市級風(fēng)景名勝區(qū)外均為二類環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)，即涪陵大部分區(qū)域適用國家二級濃度限值，另外2016 年前后重慶市分別采用《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—1996）（簡稱老標(biāo)準(zhǔn)）和《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）（簡稱新標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行空氣質(zhì)量評價(jià)。而新老標(biāo)準(zhǔn)SO2和NO2二級標(biāo)準(zhǔn)年均值均為60 μg/m3和40 μg/m3，新標(biāo)準(zhǔn)PM10年均值（70 μg/m3）嚴(yán)于老標(biāo)準(zhǔn)（100 μg/m3）。

1.4 研究方法

首先對2009—2018 年重慶涪陵區(qū)PM10、SO2、NO2三項(xiàng)主要污染因子年均質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)和2009—2018 年重慶涪陵區(qū)空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)情況進(jìn)行年變化趨勢分析。

其次為定量反映空氣環(huán)境中各污染物的影響程度，確定各污染因子重要性的順序，引進(jìn)污染物負(fù)荷系數(shù)概念[3]：

式中：fi表示污染物i的負(fù)荷系數(shù)，無量綱；Ci表示污染物i的平均濃度，μg/m3；Si表示污染物i的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，μg/m3；Pi表示污染物i的單項(xiàng)質(zhì)量指數(shù)，無量綱。雖然2016年前fi、Ci和Si三種污染因子年均濃度執(zhí)行空氣質(zhì)量老標(biāo)準(zhǔn)，但為了更好地比較其污染負(fù)荷情況，本處計(jì)算均采用新標(biāo)準(zhǔn)中二級標(biāo)準(zhǔn)值。

2 涪陵區(qū)空氣質(zhì)量變化情況

2.1 涪陵區(qū)主要空氣質(zhì)量評價(jià)因子的年變化趨勢

2009—2018 年涪陵區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量主要評價(jià)因子年變化趨勢如圖1所示。

由圖1可知，2009—2018年涪陵區(qū)SO2年均濃度整體呈下降趨勢，自2009 年剛好達(dá)標(biāo)和2010年68 μg/m3（超標(biāo)倍數(shù)達(dá)13.3%）以后逐年下降，到2011 年后均能達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—1996）中的二級標(biāo)準(zhǔn)要求；NO2濃度在2009—2018 年呈上下波動狀態(tài)，整體趨勢平緩，除2011—2015 五年超標(biāo)外，其他年份均達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）中的二級標(biāo)準(zhǔn)要求；2009—2018 年P(guān)M10年均濃度基本也呈現(xiàn)逐年下降趨勢，2009—2015 年雖按空氣質(zhì)量老標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)，但如按新標(biāo)準(zhǔn)來評價(jià)，只有2015年達(dá)標(biāo)，尤其是2016年全面嚴(yán)格按新標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)后，2016年，2017 年均屬超標(biāo)，因此涪陵區(qū)空氣質(zhì)量治理應(yīng)加強(qiáng)PM10和NO2的有效控制。

圖1 2009—2018年涪陵區(qū)PM10、SO2、NO2年均值變化趨勢Fig.1 Vriation trend of PM10, SO2 and NO2 in Fuling district from 2009 to 2018

2009—2018 年重慶市涪陵區(qū)空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)情況見圖2，除2010年和2013年分別為310 d和311 d 外，其他年份空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)均超過了325 d，其變化趨勢與2009—2018年涪陵區(qū)降雨天數(shù)變化情況大體一致，基本反映降雨清塵作用的影響。結(jié)合圖1和圖2可知，2010年降雨天數(shù)的減少與PM10與SO2濃度的增加基本對應(yīng)，但2013年和2017年降雨天數(shù)的減少并未引起PM10與SO2濃度的提升，推測其除了受天氣因素影響外，還和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)、交通、環(huán)境政策與污染控制措施等社會因素有關(guān)，需綜合考慮其變化影響因素。涪陵區(qū)空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)比率在86.11%～95.34%之間浮動，表明其空氣質(zhì)量總體較好，但隨著進(jìn)一步的發(fā)展，涪陵區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測及評價(jià)也應(yīng)加強(qiáng)。

圖2 2009—2018年涪陵區(qū)空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)和降雨天數(shù)變化趨勢Fig.2 Variation trend of days with good air quality and rain days in Fuling district from 2009 to 2018

2.2 涪陵區(qū)主要污染因子重要性評價(jià)

根據(jù)污染物負(fù)荷系數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 涪陵區(qū)三項(xiàng)主要空氣污染物負(fù)荷系數(shù)Tab.1 Load coefficient of three major air pollutants in Fuling district

由表1可知，2009—2018年除2014年、2015年和2018 年首要污染物為NO2外，其他年份首要污染物均為PM10，且NO2和PM10的污染負(fù)荷系數(shù)逐步接近，基本呈現(xiàn)了涪陵區(qū)空氣污染逐步轉(zhuǎn)化為混合型污染的趨勢。這三種污染物除其產(chǎn)生的自然原因外，更多地來自人類活動：SO2主要產(chǎn)生于工業(yè)生產(chǎn)，尤其煤、石油等礦石能源的燃燒大量釋放出該物質(zhì)，但由于近年來國家通過制定更嚴(yán)格的SO2排放標(biāo)準(zhǔn)，開展SO2排污交易，實(shí)施SO2排放總量控制，關(guān)停小火電機(jī)組以及逐步提升完善SO2治理技術(shù)等來減少SO2排放，SO2已逐步退出首要污染物的行列。近年來涪陵區(qū)機(jī)動車保有量雖大幅增加，但NO2卻平緩變動，認(rèn)為與其二次轉(zhuǎn)化有關(guān)；PM10的來源則涉及工業(yè)生產(chǎn)、交通尾氣的二次轉(zhuǎn)化、建筑施工、露天焚燒等多個(gè)領(lǐng)域。

涪陵區(qū)地處四川盆地和盆邊山地過渡地帶，境內(nèi)地勢以低山丘陵為主，橫跨長江南北、縱貫烏江東西。地形呈現(xiàn)西北部地勢較低，多為河谷丘陵、低山，東南部較高，多為丘陵山地。城市空氣質(zhì)量的好壞與自然因素關(guān)系緊密，自然因素對空氣質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在大氣運(yùn)動對空氣中

3 影響空氣質(zhì)量年際變化的主要原因

3.1 自然因素

污染物的擴(kuò)散、稀釋、遷移和轉(zhuǎn)化作用[13]。2009—2018 年涪陵區(qū)平均氣溫為17 ℃～20 ℃，氣溫在水平方向上的變化對環(huán)境空氣質(zhì)量影響很小，能夠引起“逆溫層”的垂直方向上的氣溫變化對空氣質(zhì)量的影響不可忽視，但本文由于數(shù)據(jù)獲得的限制，未對其做進(jìn)一步探究。另外涪陵區(qū)境內(nèi)多靜風(fēng)，頻率高達(dá)57%。全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，頻率7%；次為北風(fēng)，頻率6%[14]。由于涪陵區(qū)內(nèi)多靜風(fēng)，大氣污染物不利于擴(kuò)散，因此涪陵區(qū)空氣污染應(yīng)主要考慮本區(qū)污染源影響，尤其是靜風(fēng)頻率達(dá)65%的10—12 月，更應(yīng)加強(qiáng)空氣質(zhì)量監(jiān)測和治理力度，在東北風(fēng)或北風(fēng)較多季節(jié)適當(dāng)考慮鄰近墊江縣和長壽區(qū)大氣污染物遷移影響。

3.2 社會經(jīng)濟(jì)因素

3.2.1 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)

2009—2018 年涪陵區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化見圖3，其中第一產(chǎn)業(yè)占比逐年降低，從7.5%降為6.1%；第二產(chǎn)業(yè)占比不斷上升，但2018年略有下降（57%），總體占比在55.6%～62.5%之間，可見工業(yè)已成為帶動涪陵區(qū)經(jīng)濟(jì)增長的主力軍。第三產(chǎn)業(yè)浮動增長，總體占比在30.9%～36.9%之間。

圖3 2009—2018年涪陵區(qū)三類產(chǎn)業(yè)占比變化趨勢Fig.3 Variation trend of proportion of three industries in Fuling district from 2009 to 2018

根據(jù)《重慶市涪陵區(qū)“十二五”工業(yè)及能源發(fā)展規(guī)劃》，第二產(chǎn)業(yè)集中分布在涪陵工業(yè)園區(qū)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)向園區(qū)集結(jié)，功能集成、用地集約、產(chǎn)業(yè)集聚。雖然涪陵區(qū)第二產(chǎn)業(yè)基本朝著集聚型規(guī)模經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但目前來看涪陵區(qū)工業(yè)發(fā)展仍存在結(jié)構(gòu)不優(yōu)的缺點(diǎn)。由圖4可知涪陵區(qū)工業(yè)重化程度高，重工業(yè)產(chǎn)值占比超過了60%，且有逐年提升趨勢，遠(yuǎn)高于全國平均水平。持續(xù)重化工業(yè)的過程雖然帶動了涪陵區(qū)經(jīng)濟(jì)快速增長，但在一定程度上也加大了SO2、PM2.5和PM10等污染因子的污染程度及其治理難度。

另外為完成《重慶市涪陵區(qū)城市總體規(guī)劃（2004—2020 年）》“一城二區(qū)五片”總體規(guī)劃布局部署和推進(jìn)“兩線三片一城”建設(shè)，近些年來涪陵區(qū)城市發(fā)展迅猛，進(jìn)而帶動城區(qū)建筑業(yè)迅速發(fā)展。房屋建設(shè)工程、道路建設(shè)工程、碼頭建筑工程等項(xiàng)目多，導(dǎo)致裸露地面多，有些施工項(xiàng)目揚(yáng)塵控制措施不到位產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，故施工揚(yáng)塵也是涪陵區(qū)PM10的重要來源之一。

圖4 2009—2016年涪陵區(qū)輕重工業(yè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值變化趨勢Fig.4 Variation trend of output value of light and heavy industries in Fuling district from 2009 to 2016

3.2.2 交通

隨著涪陵快速發(fā)展，其機(jī)動車保有量持續(xù)增加，但公共交通車輛除了2009—2014 年增幅相對較快外，其他年份基本穩(wěn)定（見圖5）。汽車排放污染物主要有碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化合物（NOx）、一氧化碳（CO）、固體懸浮顆粒等，其中HC、甲醛（HCHO）、丙烯醛及多環(huán)芳烴等有機(jī)碳和燃燒不完全的碳黑都增加了涪陵城區(qū)大氣中的總碳?xì)馊苣z濃度[5]；另外NOx（主要為NO 和NO2，并以NO2為主）排放量的增加并未引起涪陵區(qū)NO2濃度的迅猛增長，整體趨勢平緩（見圖1），推測一方面是由于部分NO2光解轉(zhuǎn)化為O3，故建議今后涪陵區(qū)需加強(qiáng)O3的監(jiān)測。另一方面在適當(dāng)氣象條件下，空氣中NO 和NO2通過光化學(xué)反應(yīng)可轉(zhuǎn)變成硝酸和硝酸鹽氣溶膠。總碳?xì)馊苣z、硝酸和硝酸鹽氣溶膠均屬于PM10的重要來源，尤其是細(xì)顆粒物（PM2.5）的重要二次來源，因此涪陵區(qū)今后也應(yīng)加強(qiáng)PM2.5的監(jiān)測預(yù)警。近幾年涪陵區(qū)空氣首要污染物主要呈現(xiàn)為PM10和NO2的交替變化，表明該區(qū)空氣污染逐步轉(zhuǎn)化為混合型污染。

圖5 2009—2016年涪陵區(qū)機(jī)動車數(shù)量變化趨勢Fig.5 Change trends of the number of motor vehicles in Fuling district from 2009 to 2016

3.2.3 環(huán)境政策與污染控制措施

隨著涪陵社會經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展，大氣污染物的排放也隨之增加，但由于涪陵區(qū)人民政府積極響應(yīng)國家環(huán)保政策，逐年加大環(huán)境治理力度，尤其是2004 年涪陵區(qū)嚴(yán)格按照《重慶市涪陵區(qū)城市總體規(guī)劃（2004—2020）》進(jìn)行發(fā)展后，SO2年均濃度相比2012 年有大幅下降，而2012 年后SO2的大幅度下降應(yīng)該與涪陵區(qū)環(huán)保局與各責(zé)任單位簽署《2012 年涪陵區(qū)主要污染物排放總量削減目標(biāo)責(zé)任書》，并將其納入黨政一把手環(huán)保實(shí)績考核重要內(nèi)容[15]的環(huán)保舉措有著緊密關(guān)系。另外涪陵區(qū)環(huán)保局圍繞《中華人民共和國大氣污染防治法》、“大氣十條”和《重慶市大氣污染防治條例》實(shí)施意見，開展藍(lán)天專項(xiàng)行動，狠抓空氣質(zhì)量，強(qiáng)力開展工業(yè)企業(yè)、建筑施工、道路揚(yáng)塵、交通污染、秸稈露天焚燒等專項(xiàng)整治，環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)好轉(zhuǎn)[15-16]。以上措施的落實(shí)對應(yīng)著2009—2018年涪陵區(qū)三種主要污染物的持續(xù)下降，這也說明只要措施到位，生態(tài)環(huán)境保護(hù)可以與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展達(dá)到共贏。

4 結(jié)論

（1）2009—2018 年涪陵區(qū)SO2、NO2、PM10年均質(zhì)量濃度總體呈現(xiàn)逐年下降趨勢，但隨著國家對PM10質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)濃度的限制，須注意PM10濃度的超標(biāo)問題。

（2）根據(jù)主要污染物負(fù)荷系數(shù)可知2009—2018年間首要污染物NO2和PM10交替呈現(xiàn)，且兩者的污染負(fù)荷系數(shù)逐步接近，體現(xiàn)涪陵區(qū)空氣污染逐步轉(zhuǎn)化為混合型污染趨勢。

（3）考察了自然因素、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)、交通、環(huán)境政策與污染控制措施等社會經(jīng)濟(jì)因素對涪陵區(qū)空氣質(zhì)量變化的影響，盡管產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的逐漸重化和機(jī)動車數(shù)量的逐年增加等加劇了涪陵區(qū)SO2、NO2、PM10的年排放量，但2009—2018 年間涪陵區(qū)空氣質(zhì)量基本呈現(xiàn)逐年改善趨勢，表明環(huán)境政策及污染控制措施的落實(shí)可有效控制環(huán)境污染。