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镇江市近10年大气降尘变化规律及趋势

2019-12-30田苗苗吴婷婷霍玉玲王静

绿色科技 2019年22期
关键词:时空特征变化趋势镇江市

田苗苗 吴婷婷 霍玉玲 王静

摘要:为研究镇江地区的降尘的变化规律及趋势。以镇江市6个监测点位的近10年的降尘监测数据为基础,采用软件统计分析了镇江市降尘情况。结果表明:10年来,镇江市降尘量呈低一高一低趋势发展。每年降尘量呈现出夏高冬低的情况,但降尘量的季节性差异相对较小;市区降尘主要来源为本地源,其中施工、工业、交通为本地源主要贡献者;未来交通源可能成为降尘量的主要影响因素。

关键词:大气降尘;变化趋势;时空特征;镇江市

中图分类号:X51 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2019)22-0118-03

1 引言

近年来,各地频发的“霾”天气让空气质量问题成为城市居民越来越关注的焦点,老百姓对环境空气质量的要求变得越来越高,造成“霾”天气的污染物很多,其中,首要污染物就是颗粒物。颗粒物的监测项目按其粒径大小可分为大气降尘、总悬浮颗粒物、可吸人颗粒物、细颗粒物。其中,大气降尘监测的作业过程,具备简便操作、成本较低的优点,因此在我国被大范围、长时间运用。

大气降尘指在空气环境条件下,靠重力自然降落于地面的空气颗粒物[1],其粒径多>10μm,但在静风条件、空气湿度较大或发生降水时,部分<10μm的气溶胶颗粒物在静沉或冲刷作用下也可能沉降形成降尘[2]。由于降尘粒径较大,沉降速度快,飘散传播距离短,跨区域污染影响较小,是反映本地大气颗粒物污染的指标之一[3~5];其污染程度不仅对环境空气质量具有重要的指示意义,也对径流污染、土壤污染具有一定输入贡献[6]。

2 实验部分

2.1 研究区域概况

镇江市位于江苏西南部、长江下游南岸、长江三角洲西段,北纬31°37′~32°19′、东经118°58′~119°58′。东西最大直线距离95.5km,南北最大直线距离76.9km。东南接常州市,西邻南京市,北与扬州市、泰州市隔江相望。市区年平均气温15.6℃,降水量1088.2mm,其中梅雨量263.3mm,日照时数2000.9h,极端最高气温40.2℃,极端最低气温-10.1℃。

镇江市拥有世界主要的锚链生产基地、全球单厂规模最大的高档铜版纸生产基地、中国最大的汽车发动机缸体和醋酸生产基地。镇江市域北部紧邻长江,东部和西部各有一个石化、能源、化工工业集中区,南部以生态产业为主。根据2018年镇江市统计年鉴显示,2018年镇江市(含辖市区)的工业能源消耗主要为天然气和燃煤,工业消耗量分别为883.63亿m3和2057.91万t。

2.2 样品采集

镇江市市域范围内共设有6个降尘监测点位,见图1。采样和分析均按照《环境空气降尘的测定重量法》(GB/T 15265-1994)执行。研究选取了近10年的镇江市区降尘监测数据(2009~2018年)。鉴于本次研究时间跨度长,采样环节不可控因素复杂(人为或天气等因素),研究中剔除了异常值和缺省值。

3 结果与讨论

3.1 大气降尘污染特征分析

3.1.1 月季变化

通过分析镇江市10年的月均降尘量,建立拟合方程y=ax3+bx3+cx+d(y为月均降尘量,x为月份序列,见图2)。镇江市10年月均降尘量呈现4~6月份高,1~3月份低的三次曲線型。其中降尘量最多的是6月份,占全年降尘量的9.1%,降尘量最少的2月,仅占全年降尘量的6.8%,6月份月均降尘量高出2月份35.3%。1~3月和4~6月的月均降尘量差异显著(P=0.004,<0.05)。但值得注意的是,6~12月之间月均降尘量差异不大(P>0.05),且较为平稳维持在5.1 t/(km2·30d)左右。同时研究对逐年的月均降尘量进行三次曲线模型拟合,也基本得到了类似情况即6月份前后降尘量略高,1-2月前后降尘量略低。

根据江苏地区常年气象情况,将3~5月划为春节,6~8月划为夏季,9~11月划为秋季,12月至来年2月划为冬季,各季节降尘量从多到少变化规律为夏季>秋季>春季>冬季。冬季与其他3个季节降尘量均值差异显著(P<0.05),其他季节之间差异不显著(P>0.05)。但夏季降尘量占全年降尘量的26.8%,冬季降尘量占22.4%,其绝对差值并不大,可见镇江市降尘量的季节性差异相对较小。

总体来说,镇江市降尘量随季节变化的态势不明显,全年降尘量波动较小,因此,镇江市地区降尘受季节性的北方输入性沙尘影响不大。镇江市冬季降尘略低可能是因为镇江市及周边无“采暖期”型城市,冬季无燃煤增加的情况,加之1~2月假期因素,工厂工地停工较多,冬季降尘量不如“采暖期”型城市明显;而夏季降尘量较其他季节略高,可能与镇江东西两端,及北边均有大型火力发电厂有关(图1),镇江地区夏季湿热,居民及企业空凋使用率极高,夏季为主要用电高峰,该期间电厂高负荷运转,燃煤量及其产生的颗粒物排放量大于其他季节。

3.1.2 空间分布

本次研究共设置了6个降尘监测点位。从图3可以发现,6个点年均降尘量排序为:职教中心>市疾控中心>新区办事处>丹徒监测站>金山公园>烈士陵园。职教中心10年年均降尘量最高,达到了5.47t/km2,占全市降尘量的18.4%,降尘贡献率最高;其次为市疾控中心,为5.20t/km2,贡献率17.5%;而烈士陵园最低,为4.29t/km2,贡献率14.4%。经统计,6个降尘点的降尘量均值之间差异显著(P<0.05)。

降尘的主要来源是工业生产、石化燃料、交通扬尘、施工扬尘、沙尘等[7]。如果按照城市功能区及降尘来源分析则不难发现:职教中心周边为学校及密集居住区域,距离镇江市大型化工企业索普集团及大型火力发电厂谏壁发电厂不足5km,且周边有多处施工中的楼盘及道路;市疾控中心则临近镇江市主要干道南徐大道及火车站密集商圈;新区办事处较为靠近新区绿色化工产业园,周边也有较多施工工地;丹徒监测站则属于典型的商业和居住区,周边无明显的工业污染及较大交通压力;而金山公园及烈士陵园虽处于交通稠密地带,但两处均处在城市绿地区,植被丰密,又靠近大面积水系,受小环境影响,降尘量最低。因此,结合镇江市降尘量时间变化及空间分布,可初步推断镇江市降尘主要来源为本地源。其中施工、工业、交通为本地源主要贡献者。

3.2 大气降尘污染变化趋势

根据镇江市区10年的降尘数据统计来看,镇江市区2009~2014年降尘量逐年提高,在2014年达到峰值7.47t/(km2·30d);2015年至2018年镇江市区降尘量基本呈平稳态势,其量在5.99~6.42t/(km2·30d)之间(见图4)。总体而言镇江市污染状况较其他地区相对较轻[2,8~10],这可能是由于镇江市区紧邻长江,可以有效阻隔北方输入性沙尘及高空浮尘,加之本地区丘陵起伏、雨水丰沛,城市绿化覆盖面积较佳,因此降尘总量不高。

因此,从内源性污染的角度分析,2009~2018年大气降尘污染变化的趋势与镇江市区城建计划有关,2009年镇江市开始了城区拆迁改造,市区多地逐步开展了拆迁及新建楼盘作业,工地扬尘成为尘降量逐步上身的主要因素。2014年以青奥会保障为契机,镇江市大力开展大气治理行動,大幅规范和严管市区工地环保作业,推动燃煤锅炉烟气脱硫除尘升级及企业“煤改气”等清洁改造,同时增加城市道路洒水清洁作业频次,抑制道路扬尘。2015年市年均降尘量回落,并呈平稳态势。但随着市区汽车保有量的逐年增加,汽车尾气及道路扬尘等交通源将成为降尘量下降的最大阻碍。

4 结论

(1)从10年统计数据来看,镇江市的月均降尘量呈现出夏高冬低的情况,且基本满足6月份前后降尘量率高,1~2月前后降尘量略低的三次曲线形。但总体来说,镇江市降尘量的季节性差异相对较小。

(2)如果从空间分布来看,6个降尘监测点位年均降尘量排序为:职教中心>市疾控中心>新区办事处>丹徒监测站>金山公园>烈士陵园。结合降尘量月季变化特性,镇江市降尘主要来源为本地源。其中施工、工业、交通为本地源主要贡献者。

(3)2009~2014年镇江市降尘量逐年抬升,这与镇江市城市建设有较大关系;而自2015年开始,镇江市年均降尘量回落,到2018年为止基本呈平稳态势,说明近年来采取的工业企业污染整治,施工扬尘污染管控和机动车及道路的污染控制措施切实有效。但汽车保有量增加和道路的增建等交通源因素产生的不利影响,正逐步成为降尘量控制的重要难题。

参考文献:

[1]国家环境保护局.环境空气降尘的测定重量法:GB/T 15265-94[S].北京:国家环境保护局,1994.

[2]杨文娟,陈莹,赵剑强,等.西安市大气降尘污染时空分异特征[J].环境科学与技术,2017,40(3):10~14.

[3]奚旦立,孙裕生,刘秀英.环境监侧[M].北京:高等教育出版社,2004.

[4]原国家环保总局,《空气和废气监测分析方法》编委会.空气和废气监测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2003:201~203.

[5]吴国平,王丰基,梁志锋,等.顺德大气降尘中重金属污染特征分析[J].环境保护,2009(4):46~48.

[6]陈莹,孙璐,云中来,等.西安市城市道路灰尘重金属污染及健康风险评价[J].安全与环境学报,2016,16(1):115~119.

[7]蕉莉,沈建东.杭州市大气降尘重金属污染特征及来源研究[J].环境污染与防治,2013,35(1):73~80.

[8]王黎佳,邵科.杭州市大气颗粒物监侧及现状分析[J].绿色科技,2016,16(1):45~46.

[9]陈景春,易廷辉,王正奎,等.重庆市农产品产地大气降尘时空变异研究[J].绿色科技,2017,45(9):55~58.

[10]李立忠,朱璐,金焰,等.黄石市大气颖粒物的特征分析[J].中南民族大学学报(自然科学版版),2017(4):14~16.

收稿日期:2019-10-23

作者简介:田苗苗(1985-),男,工程师,主要从事环境监测工作。

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