殷偉慶

(江蘇省鎮(zhèn)江環(huán)境監(jiān)測中心,江蘇 鎮(zhèn)江 212001)

引 言

每年6月中旬至7月上旬鎮(zhèn)江市如期迎來梅雨季，但2020年鎮(zhèn)江市梅雨期(6月15日～8月20日)則延長了近一個月，幾十年一遇的暴雨襲擊鎮(zhèn)江，降雨形成的徑流將空氣沉降物及有毒有害物沖刷匯集進(jìn)入受納地表水體，使得城市地表徑流中的污染物濃度急劇升高[1]。根據(jù)環(huán)保部《關(guān)于實(shí)施環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-2012)的通知》(環(huán)發(fā)[2012]11號)的文件要求，各地市要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，研究制定大氣污染防治預(yù)警應(yīng)急預(yù)案、構(gòu)建區(qū)域應(yīng)急體系，出現(xiàn)重污染天氣時及時啟動應(yīng)急機(jī)制，實(shí)行重點(diǎn)排放源限產(chǎn)限排、建筑工地停止土方作業(yè)、機(jī)動車限行等應(yīng)急措施，向公眾提出防護(hù)措施建議[2-3]。因此更全面地了解梅雨季節(jié)惡劣氣象條件下鎮(zhèn)江市區(qū)大氣環(huán)境的來源，準(zhǔn)確說清其成分[4～6]，對有針對性地進(jìn)行治理顯得尤其迫切。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

通過鎮(zhèn)江市多個典型大氣自動站2020年梅雨季節(jié)(監(jiān)測起止時間為：2020年6月1日～30日，有效數(shù)據(jù)約30天)監(jiān)測數(shù)據(jù)和鎮(zhèn)江市區(qū)近三年大氣空氣質(zhì)量逐月歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研判。

1.2 研究方法

通過對空氣質(zhì)量逐月比較分析，確定影響空氣質(zhì)量的主要因素；對6月梅雨季節(jié)顆粒物異常污染情況分析；基于OBM(全稱Observation-based model，評價大氣臭氧生成對VOC排放和人為NOx排放的相對靈敏性模型)觀測模型分析了鎮(zhèn)江市臭氧與前體物的關(guān)系，通過繪制EKMA(全稱Empirical Kinetics Modeling Approach，研究臭氧生成敏感性的經(jīng)驗(yàn)動力模擬方法曲線)曲線形象給出了具體的控制區(qū)名稱。

2 結(jié)果與討論

2.1 空氣質(zhì)量逐月比較分析

由圖1～圖4可知，鎮(zhèn)江市區(qū)PM2.51、2、3月濃度明顯低于往年，4、5月雖仍低于往年同期，改善幅度減小，6月濃度改善幅度有所增大；優(yōu)良天數(shù)比率1、2、3月均明顯高于往年同期，但4 、5月開始明顯下滑，而6月開始明顯高于往年；O3濃度走勢與往年類似，1、2月高于往年同期，3、4月略低于往年同期，5月低于去年同期但高于2018年同期，而6月明顯低于往年同期；NO21、2、3月均顯著低于前兩年同期，4月略高于去年同期而低于2018年，5月濃度稍低于前兩年同期，6月與去年同期持平，稍低于2018年。由此可見目前O3污染仍是影響近期空氣質(zhì)量的主要因素。

圖1 近3年鎮(zhèn)江市區(qū)PM2.5月均濃度統(tǒng)計圖Fig.1 Statistics of monthly average concentration of PM2.5 in Zhenjiang urban area in recent 3 years

圖2 近3年鎮(zhèn)江市區(qū)優(yōu)良天數(shù)比率月度變化統(tǒng)計圖Fig.2 Statistics of monthly changes in the ratio of good days in Zhenjiang City in the past 3 years

圖3 近3年鎮(zhèn)江市區(qū)O3月濃度統(tǒng)計圖Fig.3 Statistics of monthly O3 concentration in Zhenjiang City in the past 3 years.

圖4 近3年鎮(zhèn)江市區(qū)NO2月濃度統(tǒng)計圖Fig.4 Statistics of monthly NO2 concentration in Zhenjiang City in the past 3 years

2.2 6月顆粒物異常污染情況分析

由圖5～圖6可知，6月1日～16日，鎮(zhèn)江市各站點(diǎn)顆粒物日均濃度均達(dá)標(biāo)，但在6月17日出現(xiàn)了較明顯的單站點(diǎn)短時污染問題，疾控中心站點(diǎn)于15時起顆粒物濃度明顯高于其他站點(diǎn)，16時達(dá)到PM2.5污染峰值，濃度為101μg/m3，17時PM10達(dá)到污染峰值，濃度為159μg/m3，20時回歸市均水平。從雷達(dá)消光圖中來看，17日15時～18時，潤州地面處存在污染問題，18時起受降水清潔的影響，地面污染結(jié)束；從退偏圖中來看，17時30分前后，探測到一次地面顆粒物污染，消光圖和退偏圖均未探測到污染傳輸?shù)暮圹E，雷達(dá)掃描情況與潤州疾控中心站點(diǎn)小時數(shù)據(jù)變化相吻合；同時段該站點(diǎn)的NO2濃度未明顯抬升。結(jié)合站點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)與雷達(dá)探測綜合分析，疾控中心突發(fā)性顆粒物污染與周邊浮塵污染有關(guān)。

圖5 6月17日PM2.5和PM10小時數(shù)據(jù)對比圖Fig.5 Comparison of PM2.5 and PM10 hourly data on June 17

圖6 6月17日潤州雷達(dá)垂直掃描圖Fig.6 Vertical scan of Runzhou radar on June 17

2.3 6月O3污染成因分析

由圖7和圖8可知， 2020年6月，鎮(zhèn)江市臭氧共超標(biāo)9天，超標(biāo)天臭氧8小時濃度介于164～205μg/m3之間，其中6月1日最高。具體來看：6月1日～6月8日除6月5日受降水影響空氣質(zhì)量較好外，其余天臭氧均超標(biāo)，此次污染過程為連續(xù)高溫天氣，光照條件好，臭氧生成的外部和內(nèi)部條件都十分有利，直到6月9日天氣轉(zhuǎn)陰污染過程結(jié)束；6月9日～6月29日為連續(xù)陰雨天氣，平均日照時長僅1小時，溫度低，濕度高，臭氧生成外部條件不利，除6月20日外臭氧濃度均較低，而6月20日早晨VOCs和NO2濃度較高，白天溫度回升、濕度下降，出現(xiàn)短時放晴，導(dǎo)致臭氧濃度快速上升；6月30日天氣轉(zhuǎn)為晴天，臭氧立即超標(biāo)。說明鎮(zhèn)江市形成臭氧的前體物較為充足，在高溫季節(jié)時，一旦出現(xiàn)晴天，臭氧就會超標(biāo)。

圖7 鎮(zhèn)江2020年6月臭氧及其前體物以及氣象要素逐日時間序列Fig.7 The daily time series of ozone and its precursors and meteorological elements in Zhenjiang in June 2020

圖8 鎮(zhèn)江市2020年6月臭氧及其前體物以及氣象要素小時時間序列Fig.8 Hourly time series of ozone and its precursors and meteorological elements in Zhenjiang City in June 2020

利用基于觀測的模型(OBM模型)分析了鎮(zhèn)江市臭氧與前體物的關(guān)系(EKMA曲線)，見圖9，識別出鎮(zhèn)江市2020年6月1日～8日除6月7日外均處于VOCs控制區(qū)，6月7日處于VOCs和NOx協(xié)同控制區(qū)，說明VOCs對臭氧污染的影響較大[7]。

圖9 鎮(zhèn)江市2020年6月1日～6月8日EKMA曲線Fig.9 EKMA curve of Zhenjiang City from June 1 to June 8, 2020

從整體上看，鎮(zhèn)江市6月份梅雨季節(jié)多為陰雨天氣，充沛的降水使得鎮(zhèn)江空氣質(zhì)量以優(yōu)良居多，其中空氣質(zhì)量為優(yōu)的天數(shù)為12d；但陰雨天氣對NO2和VOCs濃度影響較小，且高濕度利于NO2和VOCs累積，一旦天氣轉(zhuǎn)晴，臭氧濃度突增[8]。

2.4 VOCs來源淺析

由圖10和圖11可知，鎮(zhèn)江市2020年6月VOCs監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，鎮(zhèn)江市區(qū)VOCs關(guān)鍵組分有丙烷、乙烯、乙炔、正丁烷、乙烷和甲苯等，受機(jī)動車尾氣等燃燒源和溶劑涂料排放影響較大；其中，臭氧超標(biāo)較多的6月1日～8日VOCs組分中，濃度較高的有丙烷、正丁烷、乙烯、甲苯和乙炔，主要來源同樣是機(jī)動車尾氣等燃燒源和溶劑涂料排放。

圖10 鎮(zhèn)江市2020年6月和6月1日～6月8日VOCs關(guān)鍵物種對比Fig.10 Comparison of key species of VOCs between June and June 1-June 8 in Zhenjiang City, 2020

圖11 鎮(zhèn)江2020年6月VOCs源解析結(jié)果Fig.11 Zhenjiang VOCs source analysis results in June 2020

鎮(zhèn)江市2020年6月VOCs共解析出4個主要污染源，分別為：機(jī)動車尾氣、工業(yè)(工藝排放)、油氣揮發(fā)和工業(yè)(溶劑涂料)。其中工業(yè)排放(工藝排放、溶劑涂料)對鎮(zhèn)江市VOCs濃度貢獻(xiàn)最大，占比達(dá)41%；其次為占比40%的機(jī)動車尾氣，油氣揮發(fā)貢獻(xiàn)占比19%。

3 結(jié)論與建議

以2020年梅雨季節(jié)典型自動監(jiān)測數(shù)據(jù)和2018～2020年大氣空氣質(zhì)量逐月數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了特殊梅雨季節(jié)(6月)鎮(zhèn)江市空氣污染變化情況及存在原因。結(jié)果表明：1、梅雨期間顆粒物濃度未見明顯變化；2、O3污染仍是影響近期空氣質(zhì)量的主要因素；3、VOCs對臭氧污染的影響較明顯。

建議相關(guān)部門通過網(wǎng)格點(diǎn)、走航、VOCs監(jiān)測等手段，開展臭氧快速源解析工作，理清本區(qū)域O3污染的來源，理定管控整治措施，降低臭氧污染對優(yōu)良天數(shù)達(dá)標(biāo)率的影響。