＊黃清涯

（泉州市石獅環(huán)境監(jiān)測(cè)站 福建 362700）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018—2022年影響石獅市環(huán)境空氣質(zhì)量的主要指標(biāo)是O3、PM10、PM2.5、NO2。2019年石獅市委托技術(shù)單位開(kāi)展大氣O3源解析研究，發(fā)現(xiàn)石獅受外來(lái)輸入性O(shè)3以及NOx、VOCs等前體物傳輸?shù)绞{并在本地發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成的O3影響很大[1]。由于VOCs物種繁多及其與NOx反應(yīng)非線性，同時(shí)受復(fù)雜氣象條件影響，O3的形成和污染存在一定的復(fù)雜性和不確定性[2-3]，管控提升難度較大。隨著大氣污染防治工作的實(shí)施，石獅市PM10、PM2.5平均濃度分別由2018年的48μg/m3、26μg/m3下降到2022年的32μg/m3、16μg/m3，管控提升空間較小。NO2指標(biāo)管控成為下一步持續(xù)改善石獅市環(huán)境空氣質(zhì)量關(guān)注的焦點(diǎn)。

目前研究認(rèn)為，NOx污染大部分來(lái)自火電、工業(yè)、交通等人為源排放[4-5]。王肖漢等[6]通過(guò)對(duì)珠三角地區(qū)NO2濃度時(shí)空變化特征分析發(fā)現(xiàn)NO2濃度與城市的經(jīng)濟(jì)狀況、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、常住人口數(shù)量及機(jī)動(dòng)車保有量具有一定的相關(guān)關(guān)系。徐恒等[7]分析了長(zhǎng)三角地區(qū)NO2污染的時(shí)空分布特征及污染來(lái)源，結(jié)果顯示上海地區(qū)NO2濃度受交通排放影響較大。石獅市的相關(guān)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究擬利用石獅市2018—2022年環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析環(huán)境空氣質(zhì)量NOx污染特征及主要NOx污染源對(duì)石獅市NOx濃度的影響，以期為石獅市NOx污染防治和環(huán)境空氣質(zhì)量提升提供參考。

1.數(shù)據(jù)與方法

（1）研究區(qū)概況。石獅市位于福建東南沿海，陸域面積158.91平方千米，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。2022年石獅市生產(chǎn)總值1159.68億元，其中三次產(chǎn)業(yè)比重為2.7:44.0:53.3。區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有3家燃煤熱電廠，總裝機(jī)容量3234MW；2個(gè)主要貨運(yùn)港口，2022年貨物總吞吐量為4020.61萬(wàn)噸；1個(gè)國(guó)家級(jí)中心漁港，2021年有機(jī)動(dòng)漁船1122艘。2020年石獅市常住人口68.6萬(wàn)人，機(jī)動(dòng)車保有量24.92萬(wàn)輛。石獅市主要NOx污染源構(gòu)成為火力發(fā)電49%、漁業(yè)船舶25%、其它船舶11%、柴油車6%、汽油車4%、工業(yè)燃燒4%、其它1%。

（2）數(shù)據(jù)來(lái)源。本研究2018—2022年空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源于石獅市4座省控環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站（前廊站、金林站、寶蓋山站、石湖作業(yè)區(qū)站）；熱電廠NOx排放量數(shù)據(jù)來(lái)源于石獅市生態(tài)環(huán)境部門重點(diǎn)污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)；交通車流量數(shù)據(jù)來(lái)源于石獅市交警部門統(tǒng)計(jì)。

（3）研究方法。應(yīng)用WPS Office軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)合2018—2022年石獅市環(huán)境空氣質(zhì)量6項(xiàng)污染物濃度的變化趨勢(shì)，分析NO2分布特征。采取比較分析法，選取特征路段交通、熱電廠NOx排放、漁業(yè)船舶等NOx污染源影響較為突出或較小特殊時(shí)段，對(duì)比同期三者與石獅市或相關(guān)站點(diǎn)NOx平均濃度變化情況，分析之間影響關(guān)系。以2021—2022年石湖作業(yè)區(qū)站（2021年建成）NO2濃度情況模擬港口貨船貨車等的NO2污染程度，對(duì)比同時(shí)間石獅市NO2濃度情況，討論石湖作業(yè)區(qū)貨運(yùn)活動(dòng)影響。通過(guò)Pearson相關(guān)分析確定各指標(biāo)間的相關(guān)性。

2.結(jié)果與分析

（1）2018—2022年石獅市環(huán)境空氣NO2分布特征。計(jì)算石獅市2018—2022年4項(xiàng)環(huán)境空氣指標(biāo)年均濃度，結(jié)果如表1所示。石獅市NO2年均濃度逐年下降，2022年較2018年下降了36.36%。

表1 石獅市2018—2022年4項(xiàng)環(huán)境空氣指標(biāo)年均濃度情況（單位：μg/m3）

圖1為石獅市2021—2022年O3和NO2在00—23時(shí)點(diǎn)的平均濃度變化曲線，發(fā)現(xiàn)兩者負(fù)相關(guān)性非常強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)為-0.900（P＜0.01）。

圖1 石獅市2021—2022年O3和NO2在00—23時(shí)點(diǎn)的平均濃度變化曲線

城市O3污染來(lái)源主要是由NOx和VOCs前體物經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜光化學(xué)反應(yīng)生成[8]，顆粒物具有消光作用，可以吸收和散射太陽(yáng)輻射，致使光化學(xué)反應(yīng)減弱，從而影響O3生成[9]?？紤]石獅市2021年以來(lái)未新增重大NOx減排項(xiàng)目，NO2濃度下降很大可能是因?yàn)镻M10、PM2.5度水平變低、太陽(yáng)輻射吸收和散射作用變?nèi)?，?dǎo)致部分NO2通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為O3所造成。

（2）獅城大道大貨車進(jìn)出城數(shù)量對(duì)前廊站NOx濃度的影響。獅城大道位于前廊站北側(cè)約200m，是石獅大貨車進(jìn)出城主要干道?？疾?022年1月16日至2月15日前廊站、金林站和寶蓋山站在00—23時(shí)點(diǎn)的NOx平均濃度情況，發(fā)現(xiàn)前廊站每個(gè)時(shí)點(diǎn)的NOx平均濃度均高于金林站和寶蓋山站，在22—08時(shí)大貨車避開(kāi)交通高峰上路時(shí)段尤其明顯（見(jiàn)表2），在該時(shí)段前廊站NOx平均濃度分別比金林站、寶蓋山站高出了64.51%和126.72%。

表2 2022年1月16日至2月15日前廊站、金林站和寶蓋山站22—08時(shí)點(diǎn)NOx平均濃度情況（單位：μg/m3）

進(jìn)一步對(duì)比2022年1月16日至2月15日期間00—23每個(gè)時(shí)點(diǎn)前廊站NOx平均濃度和獅城大道大貨車進(jìn)出城數(shù)量變化趨勢(shì)情況（見(jiàn)圖2），發(fā)現(xiàn)兩者正相關(guān)性強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)為0.714（P＜0.01）。

圖2 2022年1月16日至2月15日00—23每個(gè)時(shí)點(diǎn)前廊站NOx的平均濃度和獅城大道大貨車進(jìn)出城數(shù)量變化趨勢(shì)情況

（3）3家熱電廠NOx排放情況與石獅市NOx濃度的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。對(duì)比2022年3月19日至4月4日前廊站、金林站和寶蓋山站NOx小時(shí)平均濃度以及3家熱電廠NOx小時(shí)排放量的變化趨勢(shì)（見(jiàn)圖3），3月19日至30日3家熱電廠NOx小時(shí)排放量在1.26～2.28t/h區(qū)間小幅波動(dòng)，振幅28.81%；3月31日08時(shí)出現(xiàn)1個(gè)4.39t/h的峰值，前廊站、金林站和寶蓋山站均不約而同在07時(shí)出現(xiàn)1個(gè)38.211μg/m3、15.636μg/m3、11.898μg/m3的峰值，原因是其中1家熱電廠1臺(tái)機(jī)組停爐06時(shí)起NOx排放濃度升高至518.724mg/m3超標(biāo)值推高所導(dǎo)致；隨后繼續(xù)在更低水平的0.79～1.47t/h區(qū)間小幅波動(dòng)，振幅30.09%。而前廊站、金林站和寶蓋山站NOx小時(shí)平均濃度變化趨勢(shì)基本一致，波動(dòng)頻發(fā)且幅度較大，最大幅度分別為85.94%、78.40%和99.90%。通過(guò)相關(guān)分析，3家熱電廠NOx小時(shí)排放量與前廊站、金林站和寶蓋山站NOx小時(shí)平均濃度相關(guān)性非常弱，說(shuō)明3家熱電廠在NOx穩(wěn)定排放情況下，對(duì)石獅市NOx濃度的波動(dòng)影響較小，但在NOx異常排放時(shí)會(huì)一定程度推高石獅市NOx濃度。

圖3 2022年3月19日至4月4日各站點(diǎn)NOx小時(shí)平均濃度以及3家熱電廠NOx小時(shí)排放量的變化趨勢(shì)

（4）漁業(yè)船舶對(duì)石獅市NO2濃度的影響。表3是2018—2022年石獅市伏季休漁期間和非伏季休漁期間NO2平均濃度。

表3 2018—2022年石獅市伏季休漁期間和非伏季休漁期間NO2平均濃度（單位：μg/m3）

石獅市每年伏季休漁期間NO2平均濃度均低于非伏季休漁期間NO2平均濃度，其中2021年差別最大為38.01%，2020年差別最小為6.92%，5年平均差別為20.65%，說(shuō)明漁船作業(yè)對(duì)石獅市NO2濃度有一定程度影響。

（5）石湖作業(yè)區(qū)貨運(yùn)活動(dòng)對(duì)石獅市NO2濃度的影響。篩選2021年5月2日至8月15日和2022年5月2日至8月15日期間（伏季休漁期，合計(jì)210天）、小時(shí)風(fēng)向角度為0～90°（東北風(fēng)）、石湖作業(yè)區(qū)站NO2小時(shí)平均濃度大于等于石獅市NO2小時(shí)平均濃度條件的時(shí)點(diǎn)。其中符合條件的時(shí)點(diǎn)有461個(gè)，折19.208天，占期間總天數(shù)的9.15%。通過(guò)分析，兩者正相關(guān)性強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)為0.773（P＜0.01）。

以石湖作業(yè)區(qū)站NO2小時(shí)平均濃度從小到大排序，繪制石獅市NO2小時(shí)平均濃度和小時(shí)平均風(fēng)速變化曲線（見(jiàn)圖4）。的升高，石獅市NO2小時(shí)平均濃度隨之上升，且變化幅度更大，在石湖作業(yè)區(qū)站NO2小時(shí)平均濃度在14μg/m3（2022年石獅NO2年均濃度）以下及以上時(shí)，石獅市NO2小時(shí)平均濃度最大值/區(qū)間平均值的值分別為1.879和2.248。在石湖作業(yè)區(qū)站NO2小時(shí)平均濃度相同情況下，風(fēng)速越大即大氣擴(kuò)散條件越好，石獅市NO2小時(shí)平均濃度越低。以石湖作業(yè)區(qū)站NO2小時(shí)平均濃度出現(xiàn)次數(shù)最多的12μg/m3（33次）為例，當(dāng)風(fēng)速小于3m/s及大于3m/s時(shí)，石獅市NO2平均值分別為9.261μg/m3和8.260μg/m3。

圖4 石獅市NO2小時(shí)平均濃度和小時(shí)平均風(fēng)速變化曲線

3.結(jié)論

（1）近年來(lái)石獅市環(huán)境空氣質(zhì)量NOx濃度下降是因?yàn)椴糠諲Ox通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為O3所造成，對(duì)改善環(huán)境空氣質(zhì)量效果不大。今后可進(jìn)一步探索NOx與O3濃度合理比值，尋求得到最優(yōu)空氣質(zhì)量綜合指數(shù)。

（2）受獅城大道大貨車流量影響，前廊站NOx濃度明顯高于金林站和寶蓋山站；石獅市3家熱電廠在NOx穩(wěn)定排放情況下，對(duì)石獅市NOx濃度的波動(dòng)影響較小，但在NOx異常排放時(shí)會(huì)一定程度推高石獅市NOx濃度。建議采取減少獅城大道大貨車流量、保障石獅市3家熱電廠NOx穩(wěn)定排放等措施有效降低石獅市NOx濃度。

（3）在風(fēng)向風(fēng)速等氣象條件不利情況下，石獅市NOx濃度一定程度受漁港漁船作業(yè)和貨港貨運(yùn)活動(dòng)影響，可通過(guò)船舶分流作業(yè)、船舶NOx排放控制、提高船舶油品質(zhì)量等辦法減少其對(duì)石獅市NOx濃度的影響。