代知广，王 毅，金 灿，任俊娴，黄俊伟

（1.武汉格桑花环境科技有限公司，武汉430062；2.三川德青科技有限公司，武汉430075；3.武汉智汇元环保科技有限公司，武汉430079；4.长江航运发展研究中心，武汉430014）

近年来随着几次严重雾霾污染事件的发生及“APEC蓝”治理成效的显现，经济增长、城镇化与工业化建设引起的大气污染问题逐渐引起公众的广泛关注。大气污染问题不仅会直接影响人类的生产生活质量和威胁人体健康，还会反过来制约城镇化的发展[1-2]。

近年来武汉市实施工业发展“倍增计划”，其经济总量规模迅速扩大，但工业生产引起的大气污染也越来越成为制约城市发展不可忽视的一个重要问题[3]，政府部门通过采取改进生产工艺、引进新能源、迁出污染企业及超低排放控制等措施对大气污染进行防治，已取得一定的成效。

为进一步深入了解武汉市的大气污染现状，本研究针对2019年武汉市10个国控点主要大气污染物（NO2，SO2，PM2.5，PM10，CO和O3）的监测数据进行时空分布特征和相关性风险研究，并对PM2.5和PM10开展了健康风险评价，以期为武汉市的大气污染防治决策、区域综合防控提供理论参考和科学依据。

1 数据来源及分析方法

1.1 数据来源与分析方法

本研究中各大气污染物浓度数据采集于武汉市生态环境局公布的环境数据中空气质量日报指数信息，监测站位包括10个国控点，分别是：东西湖区的吴家山站；江岸区的汉口花桥站；江岸区的汉口江滩站；青山区的青山钢花站；东湖生态旅游风景区的东湖梨园站；武汉经济技术开发区的沌口新区站；汉阳区的汉阳月湖站；武昌区的武昌紫阳站；东湖新技术开发区的民族大道站；蔡甸区的沉湖七壕站。监测时间为2019年1月1日至2019年12月31日。根据逐日数据可用Excel计算各监测点位大气污染物的月均值，再根据月均值可求得年均值。大气污染物浓度变化图和健康风险评价图借助于Origin8.5绘制，Pearson相关性分析采用SPSS19.0软件完成。

1.2 健康风险评价方法

按照非致癌效应大气污染物健康风险评价模型对武汉市PM2.5和PM10开展健康风险评价，具体评价计算表达式为

式中：R为大气污染物PM2.5或PM10的健康风险值；c为PM2.5或PM10的月均浓度值；crf为参考质量浓度。本研究采用世界卫生组织（WHO）发布的PM2.5和PM10参考质量浓度，分别为25μg/m3和50μg/m3。

2 大气污染物的分布特征

图1为武汉市2019年度大气污染物质量浓度变化情况。

图1 武汉市2019年大气污染物质量浓度变化情况

由图1可以发现，2019年武汉市不同监测站位的NO2质量浓度随月份变化曲线特征相似（见图1-a），沉湖七壕（背景站位）NO2质量浓度显著低于其他站位；2019年武汉市NO2质量浓度变化范围为12～68μg/m3，武昌紫阳站位的年均NO2质量浓度最高，达到49μg/m3，已有研究表明机动车保有量和城市化率对NO2污染有显著“贡献”[4]，武昌紫阳站位周边是交通枢纽，附近有武昌火车站、宏基客运站、航海客运站及傅家坡客运站等多处车站，因此考虑该站位NO2含量高与机动车尾气排放等因素有关；除背景站位外，东湖梨园站位的年均NO2质量浓度最低，为34μg/m3；各监测站位的NO2质量浓度低值均在6月—8月，高值均出现在1月、3月、11月、12月。

SO2质量浓度的月度变化特征在2019年武汉市各监测站位存在一定的区域差异性（见图1-b），但总体呈相似的变化特征，2019年武汉市SO2质量浓度变化范围为4～15μg/m3，武昌紫阳站位的年均SO2质量浓度最高，达到10μg/m3，其原因可能与NO2质量浓度高原因类似；汉口江滩站位的年均SO2质量浓度最低，为7μg/m3；各监测站位的SO2质量浓度低值均在6月、7月，高值均出现在9月、12月。

PM2.5质量浓度在2019年武汉市各监测站位显示出较好的随月份变化的一致性特性（见图1-c），且1—12月呈先降低再升高的趋势，其最高值在1月，最低值在7月；2019年武汉市PM2.5质量浓度变化范围为21～118μg/m3，青山钢花站位的年均PM2.5质量浓度最高，达到56μg/m3，这可能与位于青山区的武汉钢铁厂等企业在工业生产过程中排放大量废气有关；背景站位的年均PM2.5质量浓度最低，为40μg/m3。

PM10质量浓度在2019年武汉市各监测站位随月份变化特征相似（见图1-d），且1月—12月总体呈先降低再升高的趋势，其最高值在1月，最低值在7月；2019年武汉市PM10质量浓度变化范围为34～114μg/m3，吴家山站位的年均PM10质量浓度最高，达到80μg/m3，这可能与吴家山经济开发区聚集的企业厂区在生产过程中大量排放废气有关[5]；背景站位的年均PM2.5质量浓度最低，为61μg/m3。

CO质量浓度的月度变化特征在2019年武汉市各监测站位存在较大的区域差异性（见图1-e），2019年，武汉市CO质量浓度变化范围为0.7～1.6 mg/m3，汉阳月湖站位的年均CO质量浓度最高，达到1.1 mg/m3，汉口江滩站位的年均CO质量浓度最低，为0.9 mg/m3。

O3质量浓度的月度变化特征在2019年武汉市各监测站位的区域差异性较小，各站位基本呈一致的变化趋势（见图1-f），且1月—12月总体呈先升高再降低的趋势，其最低值在1月，其高值均出现在5月—9月，这可能与该时间段日照时间增长、太阳辐射增强及温度升高有关，NOx，VOCs和CO等前体物在该条件下快速二次转化生成O3[6]；2019年武汉市O3质量浓度变化范围为25～181μg/m3，背景站位的年均O3质量浓度最高，达到110μg/m3；汉口江滩站位的年均O3质量浓度最低，为92μg/m3。

3 大气污染物的相关性分析

Pearson相关性分析可初步分析各大气污染物间的同源性，可反映人类活动对各污染物的影响[7]。由表1可知，PM2.5与PM10间呈极显著相关，且二者与NO2，CO均存在显著正相关，表明这些污染物的共同来源可能与机动车尾气排放及化石燃料燃烧产生的废气有关，此外NO2，CO还属于形成PM2.5的主要气态物质[8]；SO2以往是武汉市的首要大气污染物之一，该污染物通常也与机动车尾气排放及化石燃料燃烧产生的废气有关，但本研究中SO2与PM2.5，CO和O3相关性均不显著，与NO2和PM10的相关性也较弱，这可能与政府采取改进生产工艺、引进新能源及迁出污染企业等措施治理SO2有关；O3与PM2.5，PM10，NO2，CO均呈显著负相关，这是因为NO2，CO等是光化学反应产生O3的前体物，而PM2.5可以通过清除NOx自由基和HO2影响产生O3的光化学反应过程[9]而生成。

表1 大气污染物间的相关性

4 健康风险评价

根据图2可知，2019年武汉市各监测站位大气环境中PM2.5健康风险值在0.84×10-6～4.72×10-6之间，PM10健康风险值在0.68×10-6～2.28×10-6之间，PM2.5健康风险值总体高于PM10，且二者1—12月的健康风险值在各监测站位均呈先降低再升高趋势，同时高值均出现在1月和12月，但二者均在美国国家环境保护署（USEPA）制定的可接受风险范围（1.00×10-6～1.00×10-4）内。与PM10相比，PM2.5比表面积更大，更易于吸附其他污染物，同时在肺内的沉积率较高，已有研究表明其对大鼠巨噬细胞的存活率有更大的影响，这间接表明了其对人类健康可能存在较大风险[10]。本研究PM2.5健康风险值总体均高于PM10，虽尚在USEPA可接受风险范围内，但仍需对其进行密切关注。

图2 健康风险评价

5 结论

1）2019年武汉市不同监测站位NO2，SO2，PM2.5，PM10和O3质量浓度随月份变化特征相似，前4种污染物浓度总体呈先降低再升高的趋势，O3质量浓度总体呈先升高再降低的趋势；CO质量浓度的月度变化特征存在较大的区域差异性。

2）PM2.5与PM10间呈极显著相关，且二者与NO2，CO均存在显著正相关，表明这些气体的共同来源可能与机动车尾气排放及化石燃料燃烧产生废气有关；SO2与其他污染物的相关性不显著或相关性较弱，可能与政府采取改进生产工艺、引进新能源及迁出污染企业等措施治理SO2有关；O3与PM2.5，PM10，NO2，CO均呈显著负相关，这是因为NO2，CO等是产生O3的前体物，而PM2.5可以通过清除NOx自由基和HO2影响O3的生成。

3）2019年武汉市各监测站位大气环境中PM2.5健康风险值在0.84×10-6～4.72×10-6之间，PM10健康风险值在0.68×10-6～2.28×10-6之间，PM2.5健康风险值总体高于PM10，二者均在USEPA制定的可接受风险范围内，但仍需对PM2.5予以密切关注。