李 辉,饶永才,花小春

（江苏省徐州环境监测中心，江苏 徐州 221000）

0 引言

2020年随着全面建成小康社会的目标实现在即，人们对空气质量的好坏越来越重视，近年来大气颗粒物污染问题日益严峻，并受到广泛关注[1]，颗粒物组分的分析及来源正是对污染物来源的详细解析与探讨。资源型城市和老工业基地为基础的徐州，是大气复合型污染问题突出的重点城市，空气质量的源解析及改善面临重大难题，目前针对该地区的污染物源解析工作正在进行，但如何在春节期间更有效的开展合理管控措施，仍需加强。本文主要通过春节期间我市污染物的源解析情况分析结论，利用多方面技术手段，结合气象条件及内外因素，真正找清徐州地区空气质量污染原因，为下一步更精细化管控重点企业污染物排放、区域内源污染综合整治等方面提出有效的建议。

1 2020年春节以来徐州市空气质量概况

1.1 空气质量现状

2020年1月24 日～2月9日（除夕至正月十六），徐州市日均AQI 值在38（2月6日）至196（1月30日）之间波动，空气质量为“优”至“中度污染”，其中2 d 优，6 d 良，3 d 中度污染，6 d 轻度污染，优良率47.0%，首要污染物为PM2.5。变化趋势见图1。

图1 1月24日～2月9日日均AQI 变化趋势

1.2 主要污染物浓度变化

春节期间（除夕至初五）环境空气主要污染物浓度变化见表1。由表1 可知，今年春节期间同去年春节期间相比，徐州市大气中SO2，O3-8h浓度上升10%，17.8%，CO 浓度持平，NO2，PM10，PM2.5浓度分别降低27.3%，28.9%，14.7%。

表1 春节期间徐州市区环境空气主要污染物浓度变化 μg·m-3

2 污染成因分析

2.1 气象因素及区域传输影响分析

（1）2020年1月期间气象条件整体不利

气象条件对大气中污染物的扩散、积累和稀释具有重要的作用[2]，全市1月平均气温3.0 ℃，与常年相比偏高2.3 ℃，仅低于2002 和2014年，位列历史第三高，较去年同期高1.5 ℃。相对湿度76%，比去年同期（67%）偏高；近地面以南风为主，风速1.4 m/s，略高于去年同期（1.2 m/s）。整体来看，2020年1月冷空气比去年同期明显偏弱，冷空气的清除作用不明显，并且大气温度及湿度整体高于去年同期，对污染物的二次转化非常有利。

（2）区域外排放源贡献是造成徐州市2020年1月PM2.5污染的重要因素

区域性雾霾及污染气团间接输入，形成本区域空气质量恶化，称为空气流动时的外来输送污染物[3]，通过溯源模拟结果显示，2019年10～12月本市区域人为源排放是徐州市PM2.5污染的主要来源，贡献比例为62.3%，区域外贡献为37.7%。进入2020年1月，区域外人为源排放贡献率上升，贡献比例达到59.5%，本市贡献比例仅为40.5%。

2.2 企业污染源影响分析

（1）重点行业节前氮氧化物管控效果不显著

徐州重点行业污染源在线监控数据显示，2019年10月～2020年1月，烟尘排放量在黄色和橙色管控期间均有所降低，排放量均为管控前的77.4%；SO2在黄色和橙色管控期间均有所降低，排放量分别为管控前的78.3%和84.2%；NOx在黄色和橙色管控期间均有所降低，但减排幅度不显著，排放量分别为管控前的90.1%和88.6%。管控期间NOx平均减排比例仅为烟尘和SO2的47%和57%。

（2）过渡期企业排放量较为突出

徐州钢铁企业集中，部分钢铁企业冶炼工艺落后，存在高耗能、高排放、高污染的问题[4]。从在线监测数据来看，对2019年10月至2020年1月排污量日均值进行分析，钢铁行业过渡期企业的烟尘、SO2和NOx排放量分别为钢铁行业总排放量的88.9%，93.6%和80.0%；焦化行业过渡期企业的烟尘、SO2和NOx排放量分别为焦化行业总排放量的72.7%，45.7%和57.7%。

（3）施工工地、机动车排放对国控站点影响较大

根据车载走航监测结果，市区7 个国控站点不同程度受到工地施工作业、道路扬尘和机动车排放的影响。其中，徐州新城区站点附近城中村多处货车运输点，农科院站点附近G104，232 省道、G2513 持续施工，黄河新村站点附近G104 国道两侧工地施工，铜山区招生办附近重型大货车运输，由于管控措施不到位导致的扬尘污染和机动车污染较为突出。

（4）生物质开放燃烧现象较为突出

春节期间，生物质等燃烧源污染情况也较为严重，除夕至初五，徐州市新城区相较于春节前的ρ（OC）/ρ（EC）（7.8），春节以来ρ（OC）/ρ（EC）显著升高（18.1），且K+浓度是春节前（1月1日～23日）的3.2 倍。

（5）钢铁行业在春节期间排放量显著增加

根据典型城市徐州市污染源在线监控数据，与春节前重污染天气预警管控期间（1月12日～23日）相比，春节期间（除夕～初五）徐州市钢铁行业烟尘、SO2和NOx排放量分别增加了29.0%，19.9%，21.1%；与春节前非管控期间（1月6日～11日）相比，春节期间钢铁行业烟尘、SO2和NOx排放量分别增加了15.6%，-0.3%，21.0%。

3 春节期间徐州市区污染物来源解析

3.1 颗粒物质量浓度分析

2020年1月24 日～2月9日PM2.5质量浓度范围为12.0～222.0 μg/m3，PM10质量浓度范围为23.0～277.0 μg/m3。对ρ（PM2.5）/ρ（PM10）的比值进行研究，监测期间ρ（PM2.5）/ρ（PM10）平均值为82.1%，可见以细颗粒物为主。浓度变化见图2。

图2 2020年1月24日～2月9日常规监测因子小时浓度变化

3.2 颗粒物组分分析

PM2.5化学组成及百分比时间序列见图3。由图3 可知，2020年1月24日～2月9日PM2.5质量浓度变化趋势与化学组分变化趋势一致。观测期间，PM2.5化学组成质量浓度范围为13.9～216.2 μg/m3，按平均质量浓度大小依次为：ρ（OM）（有机物，20.0 μg/m3）＞ρ（NO3-）（19.9 μg/m3）＞ρ（SO42-）（14.4 μg/m3）＞ρ（NH4+）（12.2 μg/m3）＞ρ（Cl-）（3.4 μg/m3）＞ρ（重金属）（2.3 μg/m3）＞ρ（K+）（1.9 μg/m3）＞ρ（EC）（1.0 μg/m3）＞ρ（Na+）（0.3 μg/m3）＞ρ（Mg2+）（0.2 μg/m3）＞ρ（Ca2+）（0.1 μg/m3）。水溶性离子作为大气颗粒物中一类较为重要的物质，占PM2.5质量浓度的68.2%，OM（OC×1.4）占PM2.5质量浓度的26.1%，可见水溶性无机离子和OM 是PM2.5的重要组分。

图3 PM2.5 化学组成及百分比时间序列

除夕（1月24日）至初五（2月1日）发现主城区内有零星燃放烟花爆竹现象，但周围县域乡镇燃放较多，几个重要节点如除夕、初一、正月十五烟花爆竹燃放量仍然很大，导致污染物浓度上升[5]，形成污染团影响城区和周边城市。从PM2.5组分上看，和烟花爆竹燃放有较大关系的SO42-，Cl-，K+和Mg2+等组分共出现3 个高值，分别为除夕至初一凌晨、26日夜间至28日早间、29日夜间至30日午间。分析表明，除夕至初一凌晨K+和Mg2+比非燃放时段（12月）分别上升高达6 倍和9 倍左右；26日夜间至28日早间K+和Mg2+比非燃放时段（12月）分别上升高达5 倍左右；29日夜间至30日午间K+和Mg2+比非燃放时段（12月）分别上升高达7 倍左右，由此可见，污染期间烟花爆竹燃放导致污染物大量增加，空气质量转差。离子示踪物分析结果见图4。

图4 离子示踪物分析

由图4 可知，由于离子组分的来源不同，对离子示踪物进行分析，图中ρ（Ca2+）/ρ（PM2.5），ρ（K+）/ρ（PM2.5），ρ（EC）/ρ（PM2.5）比值分别指向扬尘或沙尘、生物质燃烧和燃煤源。结果表明，监测期间生物质燃烧影响整体呈下降趋势，其中24日夜间至26日早间受生物质燃烧影响较大，2月5日午后至6日受扬尘影响较大，燃煤源的影响在监测期间整体偏高，其中2月5日至9日表现最明显。

颗粒物中，碳是重要的元素，通常以有机碳（OC）、元素碳（EC）和碳酸盐（CC）的形式存在。EC由不完全燃烧过程产生，而OC 既有污染源直接排放的一次有机碳（POC），也可以通过大气化学反应途径二次生成（SOC）。通常用OC/EC 作为判断二次污染的依据，当ρ（OC）/ρ（EC）＞2 时，说明存在SOC污染。整体而言，监测期间徐州地区ρ（OC）/ρ（EC）介于3.2 和44.4 之间，说明徐州市大气环境中存在SOC 污染。平均值见表2。

表2 2020年1月24日～2月9日徐州市OC/EC 平均值

由表2 可知，不同的ρ（OC）/ρ（EC）可以代表不同的排放源：ρ（OC）/ρ（EC）为1.0～4.2 时表明机动车尾气排放，2.0～10.5 时表明燃煤排放，16.8～40.0时表明生物质燃烧排放，32.9～81.6 时表明烹调排放，13.1 时为地面扬尘排放，12.7 时为家庭天然气排放。监测期间徐州市ρ（OC）/ρ（EC）日均值为7.7～22.4，表明碳质颗粒物存在不同的污染源，主要为生物质燃烧排放。

3.3 雷达监测结果分析

从2020年1月24日～2月9日气溶胶雷达图来看，监测期间污染主要受本地生成和外来输送的共同影响。

1月24日，近地面相对湿度较高，风速较小，有利于污染物的吸湿增长和二次转化，颗粒物浓度先升后降，空气质量以轻度污染为主，短时出现重度污染，雷达监测显示，近地面高消光低退偏值，表明细颗粒物占比突出。25日～26日早间，近地面相对湿度不断下降，大气扩散条件较好，颗粒物浓度维持低值，空气质量整体以良为主。26日午间～27日，受降水（雪）影响，由于冷空气势力很弱，大气中的垂直运动相对有限，颗粒物浓度出现小幅度上升，空气质量转为轻度污染。28日，边界层不断抬升，近地面相对湿度降低，颗粒物浓度于当日11 时出现断崖式下降。1月29日～2月1日，受高压前部的影响，大气扩散条件总体较差，有利于颗粒物的累积和二次转化，颗粒物浓度维持高值。

图6 2020年2月3日02:00 徐州市48 h 后向轨迹

2日～3日受冷空气和污染输送影响，颗粒物浓度整体呈下降趋势。结合后向轨迹分析，此次污染来自西北方向，运动轨迹见图6。2月2日2 时污染气团从大于2.5 km 高空开始下沉，2日14 时沉降至约1.5 km 高空，后继续沉降至近地面，与近地面污染气团混合。

2月4日～6日，在较强偏东风的作用下，大气扩散条件较好，边界层维持2.0 km，有利于污染物的扩散，PM2.5质量浓度于5日14:00 出现监测期间最小值，为12 μg/m3。7日夜间～9日，近地面以偏南风为主，风力微弱，有利于颗粒物的累积和二次转化，空气质量逐渐转为良。

3.4 PM2.5 来源解析

对春节以来（2020年1月24日～2月9日）的颗粒物组分数据进行PMF 在线源解析，解析因子个数为6。颗粒物主要来源为：二次离子（39.38%）＞燃烧（19.90%）＞燃煤（18.29%）＞其他（10.10%）＞工业源（6.47%）＞机动车（5.79%），结果见图7。

图7 1月24日～2月9日颗粒物源解析结果

4 结论

（1）春节以来，徐州市大气污染污染主要受本地生成及外来输入共同影响显著。春节期间徐州共经历4 次污染过程，根据气象条件进行分析，冷空气总体偏弱，近地面平均风速较小，平均湿度偏高，加之外来输入污染不断累积，表明空气质量受静稳高湿天气污染物的累积和二次转化影响较大。

（2）春节期间市区周边区域烟花爆燃放进一步加剧空气质量转差。和烟花爆竹燃放有较大关系的SO42-，Cl-，K+和Mg2+等组分均有所增加，除夕至初一凌晨K+和Mg2+比非燃放时段上升均高达5 倍以上。

（3）1月24日～2月9日燃烧源在PM2.5来源占比显著增加。对春节以来颗粒物组分数据进行PMF在线源解析，颗粒物主要来源分析数据看，春节以来，机动车、建筑扬尘对大气的影响明显减小，而燃烧源影响凸显。由于春节疫情期间采暖需求量增大，各供暖企业燃煤量上升，污染物排放量不断增加，空气污染持续加重[6]。

（4）重点企业管污染物排放控效果不显著。一是重点行业氮氧化物管控效果不显著，减排幅度不明显。二是过渡期企业排放量较为突出。钢铁、焦化行业过渡期企业的大气污染物排放量占比仍然较高。

5 建议

（1）加大对污染传输通道上的重点企业、重点地区的监管力度。秋冬季徐州市主导风向为偏东、偏北风为主。徐州的电力、钢铁、焦化和水泥等重点污染源主要分布于徐州市区的北部和东北部上风向，在偏东、偏北风时，这些污染源排放的大气污染物对下游市区的扩散和传输对市区空气质量有直接影响。因此，严格落实大气重污染预警管控要求，严格监管上游区域钢铁、焦化重点企业和重点区域，在大气重污染管控期间必须限产、停产到位。

（2）加强国控站点周边环境精细化管理。加强各国控站点周边道路扬尘管控，增加吸尘、湿扫保洁频次。新城区、黄河新村等站点要加大查处散煤燃烧及生物质露天焚烧等问题，需重点加强燃煤、生物质燃烧、垃圾焚烧问题的监察和管控力度，降低本地燃烧源的污染排放。对于居民用煤，要加强宣传引导，认识燃烧劣质散煤对人体的危害。

（3）紧盯企业在线数据谨防其他企业节后出现报复性复产。强化污染源在线系统的智能化监管作用，通过在建监测实时监测数据有效监控污染源排放情况[7]。因2020年春节受到新型冠状病毒引发的肺炎疫情影响，全国大面积出现工厂停工，企业停产情况。徐州地区部分重点企业也面临春节及疫情过后复产复工问题，通过在线监控这边，严格把控企业恢复生产后状况，严禁一味追求利益最大化，报复性、超负荷扩大生产能力而忽视了达标排放，节能减排的行为。

（4）结合徐州地区网格化大气监控系统实时预警。大气污染防治网格化监测系统,能有效提升治理雾霾的工作效率,能为环境监管提供数据和技术支持等优势,成为治霾的新主流[8]。近年来徐州各个街道乡镇办事处均安装了空气质量监测系统，大气污染治理精细到城市每个区域，尽快的发挥数据预警作用，能够及时有效的侦测到重点区域的数据变化情况，结合实地管控措施，确保空气质量在分片区及整体区域内全面得到提升。