秸秆焚烧对空气质量影响的分析
摘要：空气质量污染是一个综合性的问题，本文通过对我市综合指数、PM10、PM2.5月均浓度排名及其中各子站污染物贡献率进行分析，找明我市空气质量变化的原因，以期为管理部门科学决策提供依据
关键字：空气质量；秸秆焚烧；贡献率
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0129-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.077
Abstract： Air quality pollution is a comprehensive issue， this article through the comprehensive index of our city， PM10， PM2.5 monthly average concentration of listed titles and the number of middle-class residential property insurance pay rates. Find out the reasons for the change of air quality in our city and provide the basis for scientific decision-making by the management department.
Keywords： Air quality； Straw incineration； Contribution rate
1 辽阳市3月空气质量概述及分析
2017年3月，我市综合指数为7.03，同比恶化26.9%；PM10月均浓度为126μg/m3，排名第13位，同比恶化7.7%；PM2.5月均浓度为82μg/m3，排名第12位，同比恶化70.8%。其中各子站污染物浓度及贡献率等见下表：
其中：K为单种污染物的贡献率，y为各子站3月份31天的每日平均浓度，i为第一天开始的污染物浓度，Xi为每日浓度从i=1开始叠加直至y为止；n为全市每日平均值浓度，z为第一天开始浓度，Xz为每日浓度从z=1开始累积直至n为止。
由表1可知，铁西工业园区不论PM10还是PM2.5贡献率均是4个子站中最高的，且与月均值相比正向增长率也是最高的。由数据统计可知若剔除当月污染贡献最大的子站（铁西工业园），我市其余3个子站PM2.5平均浓度为78.7μg/m3，与月均浓度（83μg/m3）相比下降了5.2%； PM10平均浓度为120.3μg/m3，与月均浓度（127μg/m3）相比下降了5.3%，滨河路NO2贡献率最高。
2 原因分析
通过对两年同期的天气状况、气象条件、周边因素等进行比较分析，主要原因如下：
2.1 春季秸秆高频次焚烧是导致我市污染物浓度值升高的主要原因
进入3月份以来，随着温度升高，我市也进入农忙时节，随着土地的翻耕，秸秆焚烧以及烧荒等情况日显突出，据环保部网站2017年4月10日环境卫星和气象卫星监测情况通报，3月1～31日，辽宁省新增秸秆焚烧火点数量共计534个，就辽中几个重点城市对比：沈阳市198个火点，铁岭市156个火点，辽阳市52个火点，鞍山市40个火点。我市新增的52个秸秆焚烧火点分别为：灯塔市20个火点（包含2个禁烧区内火点），太子河区17个火点（包含5个禁烧区内火点），辽阳县15个火点。
由数据统计分析可知，3月14-19日及23-25日，我市均出现污染情况。通过现场调查及日均值曲线分析可知，每天的固定时段均有秸秆焚烧，在集中焚烧时段我市出现连续重度污染情况，再加晚间时段辽阳本地扩散条件不利，因而直接拉升我市当天日均值。
我市可初步确定由于秸秆焚烧导致污染的天数为9天， PM10平均浓度为173.3μg/m3，PM2.5平均浓度为122.8μg/m3，NO2平均浓度为57μg/m3，对当月PM10（126μg/m3）贡献度为39.6%，PM2.5（82μg/m3）贡献度为44.4%，NO2（45μg/m3）贡献度为36.8%。
计算公式如下：
其中：K1为单种污染物在秸秆焚烧时的贡献率，y为秸秆焚烧时期的每日平均浓度，i为第一天开始的污染物浓度，Xi为每日浓度从i=1开始叠加直至y为止（y=9）；n为全市每日平均值浓度，z为第一天开始浓度，Xz为每日浓度从z=1开始累积直至n为止。
由表2可知，若剔除由于秸秆焚烧造成污染的天数，我市PM10平均浓度为106μg/m3，与月均浓度（126μg/m3）相比下降了16.5%，同比改善0.09%；PM2.5平均浓度为64.7μg/m3，与月均浓度（82μg/m3）相比下降了22%，同比恶化34.8%；NO2平均浓度为39.5μg/m3，与月均浓度（45μg/m3）相比下降了12.2%，同比改善12.2%。
秸稈焚烧主要产生的污染物为PM2.5，而从我省各市火点个数统计来看，火点个数的降幂排列顺序（沈阳>铁岭>辽阳）与PM2.5月均浓度排列顺序完全吻合，因此春季秸秆高频次焚烧是导致我市污染物浓度值升高的主要原因。
2.2 不利气象条件是导致我市污染物浓度值升高的重要推手
从气象学角度来说，风速低于1.5m/s即为软风，而软风气候条件仅比无风（0m/s）高一级，因此可初步判定为静稳状态。我市各子站风速及污染时风速见下表：
从统计数据上来看，2017年3月我市受不利气象条件（风速低于1.5m/s）影响天数29天，宏伟区和滨河路的月均风速更是不到1m/s。全月达到轻风（风速1.6～3.3m/s）的天数仅为2天（28、29日），而秸秆焚烧造成污染的日期中，我市及各子站平均风速均要小于月均风速，气象条件更加恶劣，因而污染物在不利气象条件下迅速叠加累计，出现爆发式污染，再加由于风力微弱，污染物扩散缓慢，出现持续污染情况，从而拉高我市日均值，最终影响我市月均值。
3月份我市整月无有效降水，持续干旱容易导致裸地扬尘，我市周边路面硬覆盖不够，扬尘容易将尘土带至我市周边公路积累，再加我市周边大型车辆过往较多，容易造成二次扬尘。因此不利气象条件是导致我市污染物浓度值升高的重要推手。
2.3 辽中城市之间联动污染是导致我市污染物浓度值升高的重要因素
由3月份月均值统计及排名可知，辽中几个相连重点城市（辽阳、沈阳、鞍山、铁岭）排名均非常靠后，均在11-14名之间，且统计新增火点个数由多到少排名依然如是。我市受本地源污染的同时，也受到整个辽中大范围污染联动的影响，我市上游城市沈阳、铁岭火点分别为我市的4倍和3倍，同时我市3月份大部分时间都受到弱东北（西北）风影响，虽然风速较小，但扩散依然存在，上游城市的污染物随弱风缓慢传输至我市，与我市本地源结合产生复合污染，因此辽中城市之间联动污染是导致我市污染物浓度值升高的重要因素。
3 讨论
空气质量污染是一个综合性问题，若单独一个条件出现可能不会出现严重的污染情况，但几个不利条件叠加时就较容易出现污染情况，甚至出现爆发式污染。而3月污染的主要原因可以总结为：高频次秸秆焚烧直接导致空气质量下降，特别是在不利气象条件下，周边上下游城市同样由于秸秆焚烧导致的外来输入性污染物与我市产生的污染物叠加累积，污染物长时间积聚而难以及时扩散，直接导致我市2017年3月份污染物浓度同比上升，其中PM2.5及NO2同比大幅度上升。
参考文献
[1]丁镭. 中国城市化与空气环境的相互作用关系及EKC检验[D].武汉：中国地质大学，2016.
[2]郭飞.沈阳市空气质量状况与气象条件相关性分析及预测[D].沈阳：沈阳农业大学，2017.
[3]刘玲. 淮南市空气悬浮颗粒特征及污染物的树木监测[D].南京：南京林业大学，2013.
[4]孙明霞.五家渠市空气质量的影响因素及预测研究[D].石河子：石河子大学，2016.
收稿日期：2018-04-06
作者简介：刘鹏辉（1974-），男，大学，高级工程师，研究方向为环境保护。
关键字：空气质量；秸秆焚烧；贡献率
中图分类号：X831 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0129-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.077
Abstract： Air quality pollution is a comprehensive issue， this article through the comprehensive index of our city， PM10， PM2.5 monthly average concentration of listed titles and the number of middle-class residential property insurance pay rates. Find out the reasons for the change of air quality in our city and provide the basis for scientific decision-making by the management department.
Keywords： Air quality； Straw incineration； Contribution rate
1 辽阳市3月空气质量概述及分析
2017年3月，我市综合指数为7.03，同比恶化26.9%；PM10月均浓度为126μg/m3，排名第13位，同比恶化7.7%；PM2.5月均浓度为82μg/m3，排名第12位，同比恶化70.8%。其中各子站污染物浓度及贡献率等见下表：
其中：K为单种污染物的贡献率，y为各子站3月份31天的每日平均浓度，i为第一天开始的污染物浓度，Xi为每日浓度从i=1开始叠加直至y为止；n为全市每日平均值浓度，z为第一天开始浓度，Xz为每日浓度从z=1开始累积直至n为止。
由表1可知，铁西工业园区不论PM10还是PM2.5贡献率均是4个子站中最高的，且与月均值相比正向增长率也是最高的。由数据统计可知若剔除当月污染贡献最大的子站（铁西工业园），我市其余3个子站PM2.5平均浓度为78.7μg/m3，与月均浓度（83μg/m3）相比下降了5.2%； PM10平均浓度为120.3μg/m3，与月均浓度（127μg/m3）相比下降了5.3%，滨河路NO2贡献率最高。
2 原因分析
通过对两年同期的天气状况、气象条件、周边因素等进行比较分析，主要原因如下：
2.1 春季秸秆高频次焚烧是导致我市污染物浓度值升高的主要原因
进入3月份以来，随着温度升高，我市也进入农忙时节，随着土地的翻耕，秸秆焚烧以及烧荒等情况日显突出，据环保部网站2017年4月10日环境卫星和气象卫星监测情况通报，3月1～31日，辽宁省新增秸秆焚烧火点数量共计534个，就辽中几个重点城市对比：沈阳市198个火点，铁岭市156个火点，辽阳市52个火点，鞍山市40个火点。我市新增的52个秸秆焚烧火点分别为：灯塔市20个火点（包含2个禁烧区内火点），太子河区17个火点（包含5个禁烧区内火点），辽阳县15个火点。
由数据统计分析可知，3月14-19日及23-25日，我市均出现污染情况。通过现场调查及日均值曲线分析可知，每天的固定时段均有秸秆焚烧，在集中焚烧时段我市出现连续重度污染情况，再加晚间时段辽阳本地扩散条件不利，因而直接拉升我市当天日均值。
我市可初步确定由于秸秆焚烧导致污染的天数为9天， PM10平均浓度为173.3μg/m3，PM2.5平均浓度为122.8μg/m3，NO2平均浓度为57μg/m3，对当月PM10（126μg/m3）贡献度为39.6%，PM2.5（82μg/m3）贡献度为44.4%，NO2（45μg/m3）贡献度为36.8%。
计算公式如下：
其中：K1为单种污染物在秸秆焚烧时的贡献率，y为秸秆焚烧时期的每日平均浓度，i为第一天开始的污染物浓度，Xi为每日浓度从i=1开始叠加直至y为止（y=9）；n为全市每日平均值浓度，z为第一天开始浓度，Xz为每日浓度从z=1开始累积直至n为止。
由表2可知，若剔除由于秸秆焚烧造成污染的天数，我市PM10平均浓度为106μg/m3，与月均浓度（126μg/m3）相比下降了16.5%，同比改善0.09%；PM2.5平均浓度为64.7μg/m3，与月均浓度（82μg/m3）相比下降了22%，同比恶化34.8%；NO2平均浓度为39.5μg/m3，与月均浓度（45μg/m3）相比下降了12.2%，同比改善12.2%。
秸稈焚烧主要产生的污染物为PM2.5，而从我省各市火点个数统计来看，火点个数的降幂排列顺序（沈阳>铁岭>辽阳）与PM2.5月均浓度排列顺序完全吻合，因此春季秸秆高频次焚烧是导致我市污染物浓度值升高的主要原因。
2.2 不利气象条件是导致我市污染物浓度值升高的重要推手
从气象学角度来说，风速低于1.5m/s即为软风，而软风气候条件仅比无风（0m/s）高一级，因此可初步判定为静稳状态。我市各子站风速及污染时风速见下表：
从统计数据上来看，2017年3月我市受不利气象条件（风速低于1.5m/s）影响天数29天，宏伟区和滨河路的月均风速更是不到1m/s。全月达到轻风（风速1.6～3.3m/s）的天数仅为2天（28、29日），而秸秆焚烧造成污染的日期中，我市及各子站平均风速均要小于月均风速，气象条件更加恶劣，因而污染物在不利气象条件下迅速叠加累计，出现爆发式污染，再加由于风力微弱，污染物扩散缓慢，出现持续污染情况，从而拉高我市日均值，最终影响我市月均值。
3月份我市整月无有效降水，持续干旱容易导致裸地扬尘，我市周边路面硬覆盖不够，扬尘容易将尘土带至我市周边公路积累，再加我市周边大型车辆过往较多，容易造成二次扬尘。因此不利气象条件是导致我市污染物浓度值升高的重要推手。
2.3 辽中城市之间联动污染是导致我市污染物浓度值升高的重要因素
由3月份月均值统计及排名可知，辽中几个相连重点城市（辽阳、沈阳、鞍山、铁岭）排名均非常靠后，均在11-14名之间，且统计新增火点个数由多到少排名依然如是。我市受本地源污染的同时，也受到整个辽中大范围污染联动的影响，我市上游城市沈阳、铁岭火点分别为我市的4倍和3倍，同时我市3月份大部分时间都受到弱东北（西北）风影响，虽然风速较小，但扩散依然存在，上游城市的污染物随弱风缓慢传输至我市，与我市本地源结合产生复合污染，因此辽中城市之间联动污染是导致我市污染物浓度值升高的重要因素。
3 讨论
空气质量污染是一个综合性问题，若单独一个条件出现可能不会出现严重的污染情况，但几个不利条件叠加时就较容易出现污染情况，甚至出现爆发式污染。而3月污染的主要原因可以总结为：高频次秸秆焚烧直接导致空气质量下降，特别是在不利气象条件下，周边上下游城市同样由于秸秆焚烧导致的外来输入性污染物与我市产生的污染物叠加累积，污染物长时间积聚而难以及时扩散，直接导致我市2017年3月份污染物浓度同比上升，其中PM2.5及NO2同比大幅度上升。
参考文献
[1]丁镭. 中国城市化与空气环境的相互作用关系及EKC检验[D].武汉：中国地质大学，2016.
[2]郭飞.沈阳市空气质量状况与气象条件相关性分析及预测[D].沈阳：沈阳农业大学，2017.
[3]刘玲. 淮南市空气悬浮颗粒特征及污染物的树木监测[D].南京：南京林业大学，2013.
[4]孙明霞.五家渠市空气质量的影响因素及预测研究[D].石河子：石河子大学，2016.
收稿日期：2018-04-06
作者简介：刘鹏辉（1974-），男，大学，高级工程师，研究方向为环境保护。
