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摘 要：利用2014年武清区环境空气质量监测数据，分析研究了武清区PM10、PM2.5、SO2、NO2等典型大气污染物浓度水平和变化特征。结果表明：主要污染物2014年PM10、PM2.5污染较严重。年均浓度分别为141 μg/m3和92 μg/m3，超标1.0倍和1.6倍。冬季采暖燃煤致使SO2浓度水平明显高于其他非采暖季节。大气中SO2年均值为43 μg/m3，达到国家二级标准，全年日均浓度超标率仅为2.6%。SO2浓度季节变化表现为：冬季>春季>秋季>夏季，冬季采暖燃煤造成SO2浓度水平明显高于其他非采暖季节。NO2年均值51 μg/m3，超标0.27倍，全年NO2超标率为16%。
关键词：武清区 大气污染物 观测
中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）05（b）-0061-02
可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）等是影响城市环境空气质量的主要污染物。由于它们在大气物理化学中的作用及其生态、气候和人体健康效应而受到科研人员和普通市民的广泛关注。京津冀地区是我国高速发展的经济地区，经济社会的不平衡发展，城市机动车保有量的增加，造成该区域大气污染呈现高颗粒物浓度与高臭氧浓度并存的大气复合污染特征[1-2]。位于京津之间的武清区是京津冀协同发展、京津双城联动发展的核心区域，区域面積1 574 km2，常住人口110万。近年来，武清区经济社会发展迅速，城区人口高度聚集，能源消费和机动车保有量增加迅速。武清区的环境大气质量状况不仅影响到当地群众的生产生活，且与北京大气质量联系也较为密切。因此对天津武清区近地面PM10、PM2.5、SO2、NO2等大气污染物的综合研究具有重要的意义。
该研究利用2014年1月～12月天津武清区大气污染物实时监测数据，分析武清地区典型大气污染物PM10、PM2.5、SO2、NO2的浓度水平，讨论不同季节污染物浓度变化特征的差异，评估该地区的大气污染现状，以期为武清大气污染监测与治理提供科学依据。
1 资料与评价方法
1.1 主要大气污染物自动监测数据
主要大气污染物PM10、PM2.5、SO2、NO2的浓度数据来自武清区泉州南路大气自动监测站点的常规观测，时间范围是2014年1月1日～12月31日。泉州南路采样点位于武清中心城区，周边主要为住宅区和商业区，邻近城市主干道，人口较密集，可作为典型城市监测点的代表。按照气象学上分类，3～5月为春季，6～8月为夏季，9～11月为秋季，12月、1月和2月为冬季。
1.2 评价方法
环境空气质量评价及大气污染物PM10、PM2.5、SO2、NO2超标情况评价采用《环境空气质量标准》（GB3095-2012）。
2 结果分析
2.1 2014年PM10、PM2.5等颗粒物浓度水平与季节变化
PM10（可吸入颗粒物）是影响我国北方城市大气质量的首要污染物，其在城市的来源广泛，主要包括燃煤、机动车排放、工业粉尘、扬尘（建筑施工、道路等）、土壤风沙尘等[3]。2014年PM10污染较严重，日均值变化范围为5～511 μg/m3，
年均值141 μg/m3，超标国家二级标准1.0倍，全年PM10超标率为35%。PM10季节变化表现为：夏季（6月、7月、8月）PM10浓度最低，平均为105 μg/m3，其次为秋季，平均浓度为120 μg/m3，春季PM10平均浓度为156 μg/m3，冬季污染最严重，PM10均值浓度达到180 μg/m3（图1）。
PM2.5（细颗粒物）是环境空气中空气动力学直径小于等于2.5 μm的颗粒物，是大气复合型污染最重要的特征污染物。武清区2014年PM2.5日均值变化范围为4～375 μg/m3，年均值92 μg/m3，超标国家二级标准1.6倍（图1），全年PM2.5超标率达到51%，明显高于PM10。PM2.5各季节均值浓度顺序依次为：冬季（118 μg/m3）>春季（99 μg/m3）>秋季（86 μg/m3）>夏季（64 μg/m3）。为分析粗粒子（PM2.5-10）、细粒子（PM2.5）对PM10的质量浓度贡献，计算了PM2.5与PM10平均比值为0.64（图1），说明PM10的质量浓度主要集中在PM2.5以下。由于PM2.5粒子体积小，重量轻和数量多，干湿沉降过程对其清除效率低，导致其在大气中停留时间长，输送距离远，影响范围很大，表现为一种区域性污染物。
2.2 2014年SO2、NO2等气态大气污染物浓度水平和季节变化
大气中SO2主要来源是化石燃料（煤、石油和天然气）的燃烧，其中煤燃烧产生的SO2要远高于其他燃料。2014年SO2日均值变化范围为3～188 μg/m3，年均值43 μg/m3，达到国家二级标准（60 μg/m3），全年SO2日均浓度超标率仅为2.6%。SO2浓度季节变化表现为：冬季（87 μg/m3）>春季（37 μg/m3）>秋季（30 μg/m3）>夏季（16 μg/m3）。冬季SO2浓度分别是春季、秋季和夏季的2.4倍、5.4倍和2.9倍。显然冬季采暖燃煤造成了SO2大量排放，致使冬季SO2浓度水平明显高于其他非采暖季，也提示武清区冬季燃煤控制的重要性。
NO2是对流层大气中的重要痕量气体，是臭氧和其他光化学二次污染物的重要前体物[4]。NO2通过光化学反应生成的硝酸根是PM2.5的重要化学组分[5]。在城市中汽车尾气排放对对流层的NO2浓度有很大贡献，使得中心城区NO2浓度显著高于郊区。2014年NO2日均值变化范围为5～151 μg/m3，年均值51 μg/m3，超过国家二级标准（40 μg/m3）0.27倍，全年NO2超标率为16%。NO2季节变化表现为：冬季的NO2平均浓度最高，为66 μg/m3；春季和秋季的NO2浓度水平比较接近，分别为51 μg/m3和47 μg/m3；夏季的NO2平均浓度最低，为38 μg/m3，冬季NO2浓度是夏季的1.7倍。冬季采暖燃煤与机动车排放、不利的气象条件可能是造成NO2浓度高值的重要原因，而夏季降水频繁、湍流活动旺盛等气象条件更有利于污染物扩散清除。
3 结论
（1）武清区2014年PM10、PM2.5污染较严重。年均浓度分别为141 μg/m3和92 μg/m3，超标1.0倍和1.6倍。全年PM10超标率为35%，PM2.5超标率达到51%。冬季是PM10和PM2.5污染最重的季节，而夏季PM10、PM2.5浓度水平均最低。全年PM2.5与PM10平均比值为0.64，说明PM10的质量浓度主要集中在PM2.5以下。
（2）2014年武清区大气中SO2年均值为43 μg/m3，达到国家二级标准，全年日均浓度超标率仅为2.6%。SO2浓度季节变化表现为：冬季>春季>秋季>夏季，冬季采暖燃煤造成SO2浓度水平明显高于其它非采暖季节。NO2年均值51 μg/m3，超标0.27倍，全年NO2超标率为16%。冬季的NO2浓度最高，春季和秋季浓度水平比较接近，夏季的NO2浓度最低。
参考文献
[1] 张志刚，高庆先，韩雪琴，等.中国华北区域城市间污染物输送研究[J].环境科学研究，2004，17（1）：14-20.
[2] 辛金元，王跃思，唐贵谦，等.2008年奥运期间北京及周边地区大气污染物消减变化[J].科学通报，2010，55（15）：
1510-1519.
[3] 邹本东，徐子优，华蕾.因子分析法解析北京市大气颗粒物PM10的来源[J].中国环境监测，2007，23（2）：79-85.
[4] 肖钟湧，江洪，程苗苗.利用OMI遥感数据研究中国区域大气NO2[J].环境科学学报，2011，31（10）：2080-2090.
[5] 王占山，潘丽波.火电厂大气污染物排放标准实施效果的数值模拟研究[J].环境科学，2014，35（3）：853-863.
关键词：武清区 大气污染物 观测
中图分类号：X51 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）05（b）-0061-02
可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）等是影响城市环境空气质量的主要污染物。由于它们在大气物理化学中的作用及其生态、气候和人体健康效应而受到科研人员和普通市民的广泛关注。京津冀地区是我国高速发展的经济地区，经济社会的不平衡发展，城市机动车保有量的增加，造成该区域大气污染呈现高颗粒物浓度与高臭氧浓度并存的大气复合污染特征[1-2]。位于京津之间的武清区是京津冀协同发展、京津双城联动发展的核心区域，区域面積1 574 km2，常住人口110万。近年来，武清区经济社会发展迅速，城区人口高度聚集，能源消费和机动车保有量增加迅速。武清区的环境大气质量状况不仅影响到当地群众的生产生活，且与北京大气质量联系也较为密切。因此对天津武清区近地面PM10、PM2.5、SO2、NO2等大气污染物的综合研究具有重要的意义。
该研究利用2014年1月～12月天津武清区大气污染物实时监测数据，分析武清地区典型大气污染物PM10、PM2.5、SO2、NO2的浓度水平，讨论不同季节污染物浓度变化特征的差异，评估该地区的大气污染现状，以期为武清大气污染监测与治理提供科学依据。
1 资料与评价方法
1.1 主要大气污染物自动监测数据
主要大气污染物PM10、PM2.5、SO2、NO2的浓度数据来自武清区泉州南路大气自动监测站点的常规观测，时间范围是2014年1月1日～12月31日。泉州南路采样点位于武清中心城区，周边主要为住宅区和商业区，邻近城市主干道，人口较密集，可作为典型城市监测点的代表。按照气象学上分类，3～5月为春季，6～8月为夏季，9～11月为秋季，12月、1月和2月为冬季。
1.2 评价方法
环境空气质量评价及大气污染物PM10、PM2.5、SO2、NO2超标情况评价采用《环境空气质量标准》（GB3095-2012）。
2 结果分析
2.1 2014年PM10、PM2.5等颗粒物浓度水平与季节变化
PM10（可吸入颗粒物）是影响我国北方城市大气质量的首要污染物，其在城市的来源广泛，主要包括燃煤、机动车排放、工业粉尘、扬尘（建筑施工、道路等）、土壤风沙尘等[3]。2014年PM10污染较严重，日均值变化范围为5～511 μg/m3，
年均值141 μg/m3，超标国家二级标准1.0倍，全年PM10超标率为35%。PM10季节变化表现为：夏季（6月、7月、8月）PM10浓度最低，平均为105 μg/m3，其次为秋季，平均浓度为120 μg/m3，春季PM10平均浓度为156 μg/m3，冬季污染最严重，PM10均值浓度达到180 μg/m3（图1）。
PM2.5（细颗粒物）是环境空气中空气动力学直径小于等于2.5 μm的颗粒物，是大气复合型污染最重要的特征污染物。武清区2014年PM2.5日均值变化范围为4～375 μg/m3，年均值92 μg/m3，超标国家二级标准1.6倍（图1），全年PM2.5超标率达到51%，明显高于PM10。PM2.5各季节均值浓度顺序依次为：冬季（118 μg/m3）>春季（99 μg/m3）>秋季（86 μg/m3）>夏季（64 μg/m3）。为分析粗粒子（PM2.5-10）、细粒子（PM2.5）对PM10的质量浓度贡献，计算了PM2.5与PM10平均比值为0.64（图1），说明PM10的质量浓度主要集中在PM2.5以下。由于PM2.5粒子体积小，重量轻和数量多，干湿沉降过程对其清除效率低，导致其在大气中停留时间长，输送距离远，影响范围很大，表现为一种区域性污染物。
2.2 2014年SO2、NO2等气态大气污染物浓度水平和季节变化
大气中SO2主要来源是化石燃料（煤、石油和天然气）的燃烧，其中煤燃烧产生的SO2要远高于其他燃料。2014年SO2日均值变化范围为3～188 μg/m3，年均值43 μg/m3，达到国家二级标准（60 μg/m3），全年SO2日均浓度超标率仅为2.6%。SO2浓度季节变化表现为：冬季（87 μg/m3）>春季（37 μg/m3）>秋季（30 μg/m3）>夏季（16 μg/m3）。冬季SO2浓度分别是春季、秋季和夏季的2.4倍、5.4倍和2.9倍。显然冬季采暖燃煤造成了SO2大量排放，致使冬季SO2浓度水平明显高于其他非采暖季，也提示武清区冬季燃煤控制的重要性。
NO2是对流层大气中的重要痕量气体，是臭氧和其他光化学二次污染物的重要前体物[4]。NO2通过光化学反应生成的硝酸根是PM2.5的重要化学组分[5]。在城市中汽车尾气排放对对流层的NO2浓度有很大贡献，使得中心城区NO2浓度显著高于郊区。2014年NO2日均值变化范围为5～151 μg/m3，年均值51 μg/m3，超过国家二级标准（40 μg/m3）0.27倍，全年NO2超标率为16%。NO2季节变化表现为：冬季的NO2平均浓度最高，为66 μg/m3；春季和秋季的NO2浓度水平比较接近，分别为51 μg/m3和47 μg/m3；夏季的NO2平均浓度最低，为38 μg/m3，冬季NO2浓度是夏季的1.7倍。冬季采暖燃煤与机动车排放、不利的气象条件可能是造成NO2浓度高值的重要原因，而夏季降水频繁、湍流活动旺盛等气象条件更有利于污染物扩散清除。
3 结论
（1）武清区2014年PM10、PM2.5污染较严重。年均浓度分别为141 μg/m3和92 μg/m3，超标1.0倍和1.6倍。全年PM10超标率为35%，PM2.5超标率达到51%。冬季是PM10和PM2.5污染最重的季节，而夏季PM10、PM2.5浓度水平均最低。全年PM2.5与PM10平均比值为0.64，说明PM10的质量浓度主要集中在PM2.5以下。
（2）2014年武清区大气中SO2年均值为43 μg/m3，达到国家二级标准，全年日均浓度超标率仅为2.6%。SO2浓度季节变化表现为：冬季>春季>秋季>夏季，冬季采暖燃煤造成SO2浓度水平明显高于其它非采暖季节。NO2年均值51 μg/m3，超标0.27倍，全年NO2超标率为16%。冬季的NO2浓度最高，春季和秋季浓度水平比较接近，夏季的NO2浓度最低。
参考文献
[1] 张志刚，高庆先，韩雪琴，等.中国华北区域城市间污染物输送研究[J].环境科学研究，2004，17（1）：14-20.
[2] 辛金元，王跃思，唐贵谦，等.2008年奥运期间北京及周边地区大气污染物消减变化[J].科学通报，2010，55（15）：
1510-1519.
[3] 邹本东，徐子优，华蕾.因子分析法解析北京市大气颗粒物PM10的来源[J].中国环境监测，2007，23（2）：79-85.
[4] 肖钟湧，江洪，程苗苗.利用OMI遥感数据研究中国区域大气NO2[J].环境科学学报，2011，31（10）：2080-2090.
[5] 王占山，潘丽波.火电厂大气污染物排放标准实施效果的数值模拟研究[J].环境科学，2014，35（3）：853-863.