区域大气污染演变趋势研究——以呼包鄂巴区域为例(2016-2020)

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呼包鄂城市群属我国布局的19个国家级城市群—呼包鄂榆城市群,位于内蒙古自治区中西部核心区,是内蒙古最具活力的城市经济圈。针对内蒙古自治区呼包鄂巴区域空气质量未能全面达标及重污染事件时有发生的现状,本文以该区域4个盟市的20个县区为研究对象,系统分析了2016-2020年研究区六种大气常规污染物(SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO和O3)的浓度水平,揭示了研究区大气污染演化趋势及规律,辨析了区域重污染天气污染特征和成因,统计分析了区域大气污染的环境气象因素,利用面板数据分析方法尝试性地揭示区域社会经济发展与大气污染的关联关系,对有效解决呼包鄂巴大气污染防治难题,建立区域大气污染联防联治工作机制,保证区域空气质量达标,实现“十四五”期间PM2.5与臭氧协同控制等意义重大。主要结论如下:(1)2016-2020年,O3与PM2.5是研究区的首要污染物。SO2和CO污染主要在包头市和鄂尔多斯市,但降幅较大;NO2污染主要集中在呼和浩特市和鄂尔多斯市,五年内波动幅度不大,巴彦淖尔降幅最明显;SO2和NO2均有城市建成区浓度高于非建成区的趋势;O3污染在呼和浩特和鄂尔多斯市污染最重,巴彦淖尔市涨幅较大。(2)研究区大气污染的季节性特征明显。SO2、NO2、CO和PM2.5污染主要发生在冬季,O3污染主要发生在夏季,PM10污染主要发生在风速较大的春秋季节;日变化趋势上,SO2、CO、PM10和PM2.5均是双峰型,NO2和O3则是单峰型;采暖季的NO2/SO2和PM2.5/SO2普遍高于非采暖季,PM2.5/PM10则是非采暖季高于采暖季,均与季节性燃煤采暖排放SO2增多有关。(3)相对湿度、温度、风速等气象因素均对研究区大气污染物的时空分布特征有重要影响。相对湿度主要通过削弱大气中太阳辐射影响污染物光化学反应及使易溶气态污染物溶于水生成二次颗粒物而影响大气污染物的时空分布及水-气两相中的分配。温度变化主要体现了研究区季节的更替及太阳辐射的同步变化,故温度与O3显著正相关,与PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO显著负相关。本研究区风速为3-5 m/s时,颗粒物能很好地得以扩散,又不造成颗粒物污染;风速对气态污染物SO2、NO2和CO的扩散作用影响甚大。(4)研究区O3污染五年来持续加重,主要与本地二次生成和区域传输有关。O3主要为二次生成产物,其时空分布特征主要依赖于NO2和VOCs等前体物种排放、时空特征及其光化学反应的二次生成等,与呼和浩特市和鄂尔多斯市建成区O3污染伴随着高浓度NO2的出现相符合;O3和NO2分别随风速表现出增大和减小趋势,且当风速≥3 m/s时,O3浓度的一直维持在较高水平,表明巴彦淖尔市O3污染并非来自NO2等前体物的本地二次生成,而是由于风的运移从上风向带了高浓度的O3,意味着O3污染存在区域传输的可能。(5)研究区人口密度、人均GDP、第二产业占比对细颗粒物影响显著,均为正相关关系,人口压力与第二产业占比仍会对大气污染造成影响;随着人均GDP的提高,对环境污染产生正向影响,揭示目前研究区发展模式处于环境库兹涅茨曲线(EKC)拐点之前。人口密度、路网密度与O3浓度显著正相关,表明目前研究区臭氧污染压力仍与人口增长和移动源排放有关。
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