郑州市民运会管控期污染物特征分析
郑州市民运会管控期污染物特征分析
张猛
摘要：为探究民运会期间郑州市大气污染物特征，使用郑州市空气监测站的大气污染物在线监测数据，分析民运会管控前后大气污染物的变化特征。结果表明，民运会期间，郑州市空气质量较好；民运会后管控解除后，各种污染物浓度出现大幅度升高。使用后向轨迹分析得出，民运会管控前后，郑州市空气质量受区域传输影响显著。
关键词：民运会；臭氧；PM2.5；减排
2019年9月郑州市成功举办了第十一届国家少数民族运动会，是郑州市举行的为数不多的大型活动，由于空气环境作为城市生态系统的重要组分，与城市居民健康和城市环境密切相关，如今受到越来越多的关注[1]。故此，为确保民运会期间郑州市有良好的空气质量，在民运会期间采取了一系列临时污染管控措施。由于管控措施的实施，郑州市空气环境得到显著改善，保证了民运会期间的空气环境质量。
目前，针对郑州市临时管控对城市空气质量改善的分析和研究还很少，因为不同地区的气候条件、产业结构、经济发展等状况等存在差异性，所以不同的地区可能需要建立本地化的管控措施，因此，研究民运会期间管控措施实施对郑州市环境空气质量的改善具有重要意义。本研究分析管控前后污染物的浓度特征及变化趋势，分析民族运动会管控措施的管控成效，为以后郑州市大气污染治理提供参考。
1、结果与讨论
1.1民运会减排前后臭氧污染状况
民运会管控前大气主要污染物的变化趋势表明，郑州市污染物平均浓度在管控前后存在较大差异。民运会管控前污染物六参数浓度普遍偏低，随着民运会管控期的到来，NO2和SO2有小幅下降，而其余污染物则呈现上升趋势，降水对大气污染物浓度有降低的作用，民运会管控前较为有利的气象条件，尤其是较多的降水，可能是导致上述现象主要的原因；随着管控期的结束，污染物浓度出现反弹，相较民运会期间PM10和PM2.5浓度分别增长32%和62%，SO2和NO2分别增长54%和62%，六参数中仅有臭氧最大八小时第九十百分位数浓度略有降低。
图1是采用反距离权重空间插值法对郑州市民运会管控前后六参数浓度做的空间分布插值图，从图中可以看出，管控前，除O3外，其余物质均不超过环境空气质量标准（GB3095-2012）一级限值，管控结束后，PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2的污染物浓度显著上升，部分区域的PM2.5、PM10超过了一级标准限值，说明民运会期间良好的空气环境得益于管控措施的实施。从空间分布上看，各污染物整体上呈现出东高西低的特点。在郑州东部中牟县区域PM2.5、PM10、CO、O3的浓度在管控结束后上升幅度较大，这可是受到周边地区污染传输的影响。此外，管控前后的所有区域O3均超过一级限值（160µg/m3），管控期间臭氧污染没有得到显著改善，管控期和管控解除后臭氧出现区域性污染，郑州东部一些区域超过二级标准限值（200µg/m3），说明臭氧污染问题应当引起我们的重点关注。
图1 管控前后六参数空间分布
Figure 1 Six-parameter spatial distribution before and after control
1.2民运会减排前后气象条件
民运会管控前后三个阶段日均气象要素对比的结果表明，除降水外，民运会保障阶段其余气象要素与减排前后的平均水平大致相同。需要指出的是，减排前污染物浓度较低，主要受降水影响较大，其值远高于后两个阶段，较多的降水有利于湿沉降和冲刷作用进而降低污染物浓度[2,3]；此外此阶段相对湿度较高，有研究表明较高的相对湿度有利于使大气污染物溶于水汽中并凝结沉降进而降低污染物浓度[4]，因此相对湿度有利于民运会前期污染物的清除。管控前较为有利的气象条件和管控期间的管控措施保证了良好的空气质量。
为了研究民运会前后大气污染水平受区域传输的影响程度和污染物的传输方向，本研究运用Hysplit模型对郑州市中心点进行48h后向轨迹模拟运算，并进行聚类分析，得到民运会管控前后的主要传输路径。八月初气团多以近距离传输为主，主要来自北部河北地区、东部黄海地区和东南部安徽地区，占比达到90%以上；民运会期间来自安徽地区的气团较少，逐渐北移并聚类至黄海地区，占比达到50%以上；九月底气团以北部冀豫交接处和安徽地区近距离传输为主，另有部分蒙古地区的大陆气团经辽宁、黄海和山东远距离传输至郑州地区。郑州市东部中牟及北部区域受到东部安徽北部河北等的气团影响较大，且来自东部的气流传输距离较短，说明当时大气环境较为稳定，易于污染物的积累，导致郑州东部区域污染相对严重。这与上面的对郑州市的污染物空间插值分布的结果具有一致性。
2、结论
(1)民运会前受较多降雨和较高的相对湿度的影响，空气质量较好，以优良为主；民运会期间，除SO2和NO2浓度略有下降外，其余污染物浓度均小幅度上升；民运会后管控解除，各种污染物浓度出现大幅度升高。民运会前后，首要污染物均以臭氧为主。空间分布上，各污染物呈现东高西低的特点。
(2)八月初气团多以近距离传输为主，主要来自北部河北地区、东部黄海地区和东南部安徽地区，占比达到90%以上；民运会期间来自安徽地区的气团较少，逐渐北移并聚类至黄海地区，占比达到50%以上；九月底气团以北部冀豫交接处和安徽地区近距离传输为主，另有部分蒙古地区的大陆气团经辽宁、黄海和山东远距离传输至郑州地区.
参考文献
[1] Norbert Englert. Fine particles and human health—a review of epidemiological studies[J]. Toxicology Letters, 2004, 149(1): 235-242.
[2] Hefeng Zhang, Hu Jun, Qi Yixuan, et al. Emission characterization, environmental impact, and control measure of PM2. 5 emitted from agricultural crop residue burning in China[J]. Journal of Cleaner Production, 2017, 149629-635.
[3] Xiao-Xiao Zhang, Sharratt Brenton, Chen Xi, et al. Dust deposition and ambient PM 10 concentration in northwest China: spatial and temporal variability[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2017, 17(3): 1699-1711.
[4] Yafang Cheng, Zheng Guangjie, Wei Chao, et al. Reactive nitrogen chemistry in aerosol water as a source of sulfate during haze events in China[J]. Science Advances, 2016, 2(12): e1601530.
