2016, Vol. 31
2. 陕西省河流湿地生态与环境重点实验室，陕西 渭南 714099;
3. 甘肃长庆第十二采油厂，甘肃 庆阳 745000;
4. 陕西延安第一采油厂，陕西 延安 716000
2. Shaanxi River Wetland Ecological and Environment Key Laboratory, Weinan 714099, China;
3. The Twelfth Oil Production Plant of Changqing Oil Field, Qingyang 745000, China;
4. The First Oil Production Plant of Yanan Oil Field, Yan'an 716000, China
随着改革开放的不断深入，渭南市经济发展取得显著成效，但是大气环境却遭到了破坏。SO2是大气中分布较广、影响较大的主要污染物之一，常常以它作为衡量大气污染程度的主要指标。SO2主要来源于以煤或石油为燃料的工厂企业，如火力发电厂、钢铁厂、有色金属冶炼厂和石油化工厂等。NO2有毒性，对深呼吸道具有强烈的刺激作用，可引起人及各种动物的肺损害甚至造成肺水肿，也可使植物叶片枯黄，甚至死亡[1]，NO2除自然来源外，其主要还来自于燃料的燃烧、城市汽车尾气以及工业生产过程中产生的废气。在闪电时由于空气中电场极强，空气分子被撕裂而导致雷电电流通过时产生大量的热，使已经呈游离状态的空气成分N2、O2结合，产生NO2。另外，SO2和NO2还是酸雨及光化学烟雾的前体物，是造成大气复合性污染的主要因素[2]。所以，测定NO2有助于了解大气质量，对于保护环境、保护人类及其他生物有着重要意义。大气中悬浮颗粒物(PM10)是严重危害人体健康的主要污染物之一，其来源是多方面的，如人类生产和生活活动中使用的各种燃料，钢铁厂、有色金属冶炼厂、水泥厂和石油化工厂等的工业生产过程也会造成颗粒物的污染。这些颗粒物常含有特殊的有害物质，如铅、氟和砷等。此外，公路扬尘也是我国一些城市大气颗粒物的重要来源之一。当前颗粒物成为我国大气污染最主要的污染物，且成为城市环境质量达标的关键指标，而且目前大气环境质量管理体制和政策不能有效地解决颗粒物的污染问题[3]。孙志强等[4]通过空气污染联网观测，研究了奥运时段北京与近周边区域空气质量的相互影响；周瑞等[5]通过对唐山市、迁安市和曹妃甸3个地区的观测，研究了唐山工业新区在冬季采暖期大气污染变化状况；周学华等[6]通过设立监测点，结合气象资料对济南市2005年春季大气颗粒物污染特征及与气象条件的相关性进行了研究；除此之外，亦有针对霾天气展开的研究，如吴兑等[7]使用广州地区气象资料，研究了2010年广州亚运会期间的灰霾天气特征；戴永立等[8]使用气象因子以及SO2、NO2和PM10等环境空气质量资料，统计分析了北京、上海、广州和成都4个城市霾天气频率季节和年际变化特征及其主要影响因子；刘璇等[9]利用MODIS、CALIPSO卫星观测的气溶胶产品和地面空气质量、气象资料，结合后利用轨迹模式探讨了2013年12月长江三角洲地区一次持续性的严重霾污染过程的形成、特征及其可能来源；肖军[10]、李晓梅[11]、党颖利[12]报道了1990-2002年、2006-2010年及2009-2011年渭南市环境污染情况。文章以渭南市环保局提供的渭南市区4个具有代表性点位(高新一小、农科所、日报社、体育馆)的SO2、NO2、PM10浓度变化数据为基础，分析了渭南市市区中SO2、NO2、PM10月平均浓度的变化趋势及其产生原因，最后运用统计学理论对渭南市大气环境质量作了评价，并对其6年来大气环境质量变好的原因进行了分析。
1 研究区的概况与数据来源渭南市地处陕西省关中平原中部，是一座文化、经济、商贸中心和交通枢纽城市，城市沿渭河呈东西带状发展，位居新亚欧大陆桥的重要地段，是陕西省和西部地区进入中东部的“东大门”。目前，渭南城区面积约20多平方公里，人口约30万。在高新一小、农科所、日报社、体育馆建立大气自动监测站，各个观测点的选取具有代表性，采用紫外分光光度法、化学发光法、β射线法分别对SO2、NO2、PM10进行了监测，检出限分别是：0.003 mg/m3、0.02 mg/m3、0.02 mg/m3，通过渭南市环保局提供的数据，计算出SO2、NO2、PM10的月均浓度，并把2008-2013年的月均浓度记录下来，同时将2008-2013年渭南市区大气中SO2、NO2、PM10的月均浓度的变化规律用折线图表示出来。
2 分析与讨论 2.1 渭南市城区大气环境污染因子变化趋势SO2、NO2及PM10年均浓度变化趋势(如图 1所示)。通过对渭南市2008-2013年SO2、NO2及PM10的年均浓度进行分析，由图 1变化趋势发现，从2008-2013年，3种污染因子的浓度在2010年均为最高，SO2和PM10的浓度呈下降趋势，而NO2的浓度下降变化不明显，甚至有上升的趋势。其原因可能是“十一五”以来，市政府重视对燃煤用量的控制，并且大力支持开发新能源，因而SO2浓度下降较快。另外，由于渭南市私家车大幅度增多，汽车尾气排放量也迅速增大，致使NO2和PM10的浓度未显著下降。
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图 1 三种污染因子的年均浓度变化趋势 |
通过对渭南市2008-2013年SO2的年平均浓度进行分析发现，从2008-2013年的年均浓度呈下降趋势，但每年中的月均浓度变化基本呈“U”形分布，1-5月SO2的月平均浓度逐渐下降，5-9月SO2的月平均浓度变化平稳，9-12月SO2的月平均浓度逐渐上升，其变化趋势结果如图 2所示。造成此变化趋势的原因与渭南市区气候变化及燃煤锅炉的使用密切相关。每年的1-5月气候由冷逐渐变暖，供暖越来越少，所以SO2的月均浓度逐渐下降；而9-12月气候情况刚好相反；5-10月市内天气很好，不用供暖，所以SO2的月均浓度基本不变。
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图 2 SO2的月均浓度变化趋势 |
通过对渭南市2008-2013年NO2的月平均浓度进行分析，由图 3变化趋势发现，2008-2013年，各年的NO2年均浓度呈下降趋势，且每年1-8月NO2的月平均浓度逐渐下降，8-12月NO2的月平均浓度逐渐上升，但NO2的月均浓度变化“U”形分布不明显，其原因是NO2主要来源于煤气燃烧及汽车尾气，渭南市内在冬季燃煤量较多，但各个季节汽车的使用量大体相当。
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图 3 NO2的月均浓度变化趋势 |
通过对渭南市2008-2013年的PM10月平均浓度进行分析发现[2]，2008-2013年，PM10的年均浓度呈下降趋势，且每年1-8月PM10的月平均浓度逐渐下降，8-12月PM10的月平均浓度逐渐上升，每年从1-12月PM10的变化趋势结果如图 4所示。从图 4可以看出，PM10月均浓度变化“U”形分布不明显，且每年各月的PM10浓度变化规律性也不明显，其原因可能是PM10的浓度除与燃煤多少有关外，还与该市的风速、风向及降雨情况有关，降雨越多、越频繁，PM10的浓度越低。
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图 4 PM10浓度变化趋势 |
渭南市2008-2013年大气污染成分变化趋势图(图 2至图 4)表明：从2008-2013年大气污染物3项指标的浓度在全年季节呈“U”字形分布，其中全年中第一、四季度的3种污染因子的浓度较高，二、三季度的污染因子浓度相对较低。引起此变化的原因可能是渭南市地处西北内陆地区，春冬两季干旱少雨，扬尘较大，且此两季大气扩散能力弱，自然净化能力差。另外，渭南市内燃煤电厂较多，燃料以煤为主产生的烟尘和SO2较多。另外，冬天天气寒冷，汽车使用率高，相应的汽车尾气排放多，所以NO2的浓度较高。
3. 渭南市环境大气质量评价 3.1 环境大气监测数据统计分析方法 3.1.1. 环境大气质量标准据表 1，中国环境大气质量标准要求SO2、NO2及PM10的浓度具有一定限值，笔者对6年来渭南市区大气中3种成分的监测数据进行分析和计算，并利用数理统计的方法对渭南市大气进行分析和评价[13-14]。
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表 1 环境大气质量标准(GB3095-1996)单位：mg/m3(标准状态) |
监测点日均值和月均值按公式计算
| ${C_j} = \frac{1}{n}\sum\limits_{i = 2}^n {{c_{ij}}} 。$ |
其中：Cj为j监测点的平均值，Cij为i监测点上第j个监测数据，n为监测数据的数目。计算过程中，如果样品浓度低于监测分析方法的最低检出限，则该监测数据以最低检出限的一半参加平均。
3.2 评价结果及分析 3.2.1. 评价结果利用数理统计的方法对2008-2013年的环境空气质量进行评价，评价结果见表 2。从表 2看出，除2008年外，其他年份的大气质量达标天数均在300天以上，达到国家环境大气质量的二级标准，优于国内大多数城市，6年来渭南市大气环境质量有明显的好转。
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表 2 渭南市环境大气质量评价结果 |
(1)政府部门对大气环境的重视程度及宣传力度。“十一五”规划以来，由于渭南市委、市政府对环境保护工作的重视，环境监管和宣传力度不断加大，渭南市创卫、创省模范城市、城区绿化工作逐年深入。另外，渭南城市能源结构的调整、燃煤电厂脱硫设施的正常运行、城区煤改气面积的不断扩大且城区燃煤锅炉改造、使用清洁燃料等，都使城区SO2的浓度明显下降，从而使渭南市大气环境质量有所改善。
(2)气象、气候条件对大气环境的影响。渭南市地处内陆，距海洋800多公里，属于关中平原暖湿带湿润性气候，冬春季干旱少雨，且在此季度广大农村植被较少，土壤裸露，城区绿化面积不够，刮风很容易起扬尘。另外，建筑施工在春季较多，造成扬尘和机动车烟尘，从而使渭南市大气中的PM10含量很高。
4 渭南市区大气环境污染防治建议大气污染的危害是多方面和多层次的，它与人们的健康状况息息相关。控制大气污染是治理大气污染的关键，合理工业布局重在防，而生物措施与搞好城市绿化是防治结合，三者应并重，不可偏废[9]。根据对渭南市大气环境具体影响因素的分析，要减少和消除大气环境污染，必须从源头上和传播途径上加以控制。建议如下：(1)大力开发新的清洁能源，切实从源头上消灭大气环境污染。比如，开发氢能、风能等，以降低市内SO2的浓度。(2)控制机动车辆的购入量，减少机动车辆在市区的拥有量，鼓励人们减少驾车出行，以降低NO2的浓度。(3)加大城市绿化及水域的面积，调节城区气候条件。
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