珠三角东岸某沿海开发区空气质量改善对策分析

曾张福，郑雄枫，张 林

(1 惠州大亚湾经济技术开发区石化区环境监控中心，广东 惠州 516086；2 惠州大亚湾经济技术开发区环境监测站，广东 惠州 516081)

空气质量主要由污染物排放量和大气环境容量决定[1-4]。各地城市区域空气质量状况随时间变化波动性大，普遍呈现阶段性的改善或下滑或两者交替反复等特点，这与当地自然环境条件、社会环境条件和产业发展状况息息相关，同时也会受到外来的大气污染物区域性传输的直接影响[5]，且大气物理化学反应也增加了空气质量变化的复杂性和不确定性[6-9]。本文以珠三角东岸某沿海开发区(以下简称“研究区”)为研究对象，通过分析其空气质量变化趋势、产业发展状况和污染源分布特征，重点分析当地人为污染成因带来的影响，为推进大气污染防治，深挖本地污染源减排空间，进一步改善空气质量提供相关对策建议。

1 研究区概况

1.1 地理特征

研究区位于广东省东南部，惠州市南部，地处珠三角东岸，属东南沿海地区，陆地面积293 km2，辖3个街道办事处，毗邻深圳、香港，北靠海岸山脉，东、西两侧受平海半岛与大鹏半岛掩护，东南面向南海，东北和西南部为山脉，西北与东南走向地势较平坦，近地面的空气质量状况易受到西北风或东南风的影响。

1.2 气象条件

全区地处北回归线以南，属南亚热带海洋性季风气候区，气候温和湿润，雨量充沛，受海洋性气候影响，区内年气温变化不大。因北山靠海，易受海陆风综合影响，一天当中风场多变。常年主导风向为东南风，次主导风向为西北和西南风。多年平均风速为3 m/s，平均气温21.8 ℃，平均降雨量1980 mm，易受季风或台风天气的影响，雨天主要分布在4-8月，秋冬春季则干燥少雨，特别是冬春季节垂直方向上易出现逆温现象，空气对流运动减弱或停滞，不利于颗粒物污染物的扩散。

1.3 产业布局

经过近30年的开发建设，研究区已基本形成石油化工、电子信息、汽车零部件及装备制造、港口物流、滨海旅游“1+4” 现代产业体系。研究区东部为石油化工产业区(以下简称“石化区”)，遵循“炼油与化工”结合、上中下游一体化的发展道路，打造世界级石化产业基地；西部主要发展电子信息、汽车零部件产业；东南部为港口物流区，东翼为滨海旅游区；中部为行政商务区，拥有1个国控空气质量自动监测站(以下简称“国控站点”)，以行政、金融、商务和居住为主。

1.4 国控站点周边环境状况

该站点位于重型车辆交通要道的路网中心，毗邻石化区，且周边5 km范围内有较多大气污染源：(1)周边道路机动车特别是重型柴油货车尾气及渣土等散体物料运输引发的道路二次扬尘污染；(2)周边在建工地和修理厂、停车场等经营性裸地扬尘污染源；(3)东部石化区工业源；(4)东南部采石场和港口物流区裸地堆场等扬尘污染源及船舶排放尾气等。

2 材料与方法

国控站点大体处于研究区陆域几何中心，也是该区天然源VOCs、移动源、扬尘源、工业污染源和生活污染源等主要大气污染源分布的近似网格中心，其空气质量数据具有代表性。选取2013年1月至2021年12月期间，研究区国控站点空气质量6项因子年均浓度标况统计数据，包括PM2.5、PM10、NO2、SO2(二氧化硫)年均浓度和CO(一氧化碳)日均浓度第95百分位数、臭氧最大8 h(O3-8h)均值浓度第90百分位数。根据《环境空气质量标准》(GB3095-2012)进行数据分析评价，得出2013-2021 年研究区主要污染物浓度指标年际变化特征。

3 研究区空气质量评价

3.1 空气质量总体情况

2013-2021年研究区空气质量综合指数分别为4.03、3.72、3.18、3.03、3.60、3.35、3.5、2.91和3.04(表1)。2013-2016年空气质量综合指数逐年改善，2017-2019年改善停滞，近9年来空气质量综合指数总体呈改善趋势。

表1 2013-2021 年研究区空气质量数据Table 1 Air quality data of 2013-2021 in the study area

3.2 空气质量优良率分析

2013-2021年研究区空气质量优良率分别为88%、93.00%、96.80%、97.10%、96.60%、94.20%、88.60%、94.70%和91.20%。近9年来空气质量优良率均达到88% 以上，但年际波动性大。跟广东省其他地区一样，影响该区空气质量优良率的主要指标是O3，这说明了臭氧污染防治工作的复杂性和艰巨性。

3.3 污染物占标率相关性分析

从占标率来看，影响空气质量综合指数的主要指标是O3、PM10、NO2和PM2.5。近年来，O3-8h第90百分位数浓度呈上升趋势，NO2浓度总体持平，但PM10和PM2.5浓度均呈下降趋势(图1、图2)。因此，研究区空气质量综合指数虽有反复波动但仍呈改善趋势。具体分析如下：

(1)2013年以来，O3-8h第90 百分位数浓度呈现波动上升趋势，这与广东省或珠三角近年来臭氧浓度仍在继续上升的大背景环境有关。大量的研究表明，近地面大气臭氧是由NOx、VOCs等臭氧前体物在高温、低湿、强辐射等气象条件下通过复杂的光化学反应生成的二次污染物[10-17]，易受到本地生成和外来输送的共同影响，如高压反气旋、台风外围下沉运动和海陆风等均可能导致珠三角区域性臭氧高污染事件的发生等[18-19]。当前臭氧污染成因、来源及防控策略的科学认识和技术能力仍显不足，现有国内外研究还难以支撑臭氧污染精准化防控的实际需求[20]，尚无根治近地面大气臭氧污染问题的良药。

近5年珠三角、京津冀和长三角等三个区域频频出现长时间、大范围、高浓度的区域性污染过程，尤其是2019年秋季，全国大范围出现高温晴热静稳天气，我国中东部大部分地区均出现了不同程度的臭氧污染；与此同时，控制广东省大部分地区的副高强度大，控制时间长；特别是9月份，在副热带高压控制以及热带气旋外围的双重作用下，广东的下沉气流加强，高温酷热天气加剧，O3污染严重，导致珠三角9月空气质量优良率(也即AQI达标率)仅为47.4%[21-23]。这些不利的气象条件已成为制约珠三角空气质量进一步改善的关键瓶颈。

在上述背景臭氧浓度总体呈现上升的趋势影响下，近5年研究区臭氧污染也有所加重，尤其在2019年出现臭氧占标率和超标天数峰值。除受到臭氧污染外来传输影响外，这也与当地单位面积氮氧化物(NOx)与挥发性有机物(VOCs)排放强度高以及高温强日照的气象条件频发导致本地臭氧生成增加有关。近年，研究区工业增加值进一步增长，且这部分增长主要集中在涉VOCs排放的石化行业；同时公路货运规模和油品仓储、销售量也在继续增长，导致新增的NOx与VOCs排放压力持续存在。特别是秋冬季不利气象条件加剧，副热带高压长期控制导致出现日照强、云量小、风力弱，有利于光化学反应而生成较高浓度的O3，从而导致研究区2019 年9-11月臭氧超标天数高达27 d，占全年超标天数67.5%。

(2)NO2浓度变化趋势总体持平。尽管研究区于2015年完成了全区黄标车淘汰，自2017年起实施NOx高值区重型柴油货车限行、绕行管控，并于2020年起实现公交车100% 纯电动化和黑烟车常态化抓拍执法，这一系列措施一定程度削减了交通源NOx排放；但随着石化区产能进一步扩大，重型柴油货车车流量相应增加，新增的交通物流排放量挤占了上述NOx减排空间。因此，目前研究区空气质量NO2占标率仍维持在较高的水平。

(3)经过多年的努力，特别是研究区2014-2015年实施热电厂大气污染提标减排改造以来，SO2、CO等一次污染物已得到有效的削减，两者的年均浓度由2013年至2021年分别削减了60%、33%；PM2.5也得到了一定程度的控制，削减了47%，近两年均浓度低至19 μg/m3，稳定达到2005年世界卫生组织发布的《空气质量准则》第二阶段目标值(≤25 μg/m3)；PM10浓度总体呈下降趋势，PM10占标率从2013年的93% 降低到近两年56%～60%之间，这跟研究区持续加强扬尘污染治理有关，但各类扬尘源仍有进一步的减排空间。

图1 2013-2021年空气质量6项因子占标率与空气质量 综合指数关系图Fig.1 Relationship chart between standard rates of 6air pollution indexand air quality composite index from 2013 to 2021

图2 2013-2021 年空气质量4项主要因子占标率及 空气质量优良率变化趋势Fig.2 Variation trend of 4 major air pollution index and excellent rate of air quality from 2013 to 2021

4 污染成因分析

2017年以来，随着研究区工业化、城镇化的加快推进，生产总值(GDP)持续快速增长，化石能源消耗增加，大气污染物排放总量增加,尤其是施工工地数量和机动车保有量大幅上升，且这些增长又大部分集中在国控站点周边区域，颗粒物和氮氧化物污染反弹压力剧增，国控站点空气质量受周边环境的制约日益凸显。PM2.5的主要来源是机动车及非道路移动机械尾气排放，PM10的首要来源是扬尘污染，NO2的主要来源是机动车尾气排放。VOCs和NOx既是光化学反应生成O3的前体物，也是PM2.5中二次组分的主要前体物。以近5年空气质量状况为例，剖析了制约研究区空气质量持续改善的因素：

(1)移动源污染影响。自2017 年起，道路机动车尤其是重型柴油货车的车流量同比显著增加，带来交通拥堵容易产生车辆怠速尾气排放，推高了空气质量NO2指标浓度；加上工地、工厂和港区等领域非道路移动机械作业尾气排放和港区近岸海域船舶尾气排放的影响，也给空气质量带来不利影响。

(2)扬尘污染影响。城市建设快速发展，建设工程点多面广，国土开发强度大，且大部分工地处于土方施工阶段，开挖裸地面积大，加之秋冬季是建筑施工的高峰期，干燥少雨易起尘；渣土等散体物料运输遗撒和占道施工也是路面积尘的主要来源，过往车辆通行碾压产生道路二次扬尘污染。此外，多个堆场、停车场等物流基地，这些源点裸露地面未硬底化，经营过程中也产生扬尘排放。

(3)工业污染源废气排放影响。随着石化区工业产能继续扩大，对应的大气污染物排放总量增多，也加大了空气质量的改善难度。

(4)烟尘污染影响。各街道村居范围特别是国控站点周边区域偶有焚烧垃圾、燃放烟花爆竹的现象，也会近距离影响空气质量。

(5)珠三角区域性的臭氧污染影响。与PM2.5等污染物相比，臭氧的区域性污染特征更强，城市间和区域间的相互影响更为显著。近5年，研究区臭氧污染导致的超标天数和臭氧占标率峰值均出现在2019年，这跟2019 年9-11月珠三角出现长时间、大范围的区域性臭氧污染事件有关。从空间分布变化趋势来看，2014年臭氧污染主要集中在珠三角中部和西北部以及粤东部分区域，2017-2018年则主要集中于珠三角中部和西南部，2019年臭氧污染在上述基础上向包括研究区在内的周边区域扩展且污染程度进一步加重[24]。

为防范空气质量下滑风险，自2017年7月起，当地加强了各街道、各职能部门联防联控，以涉VOCs排放重点企业“一企一策”治理、扬尘污染精细化管理、机动车限行绕行管控和柴油货车综合整治等为重点，开展了一系列空气质量保障行动。到2018年，颗粒物和氮氧化物等大气污染物削峰降值成效显现，空气质量主要指标PM10、PM2.5和NO2浓度同比下降。除2019年受珠三角极端不利气象等因素影响而有所反弹外，从2018-2021年，空气质量综合指数总体稳中向好。

5 结 论

(1)2013-2021年研究区空气质量综合指数总体呈改善趋势，其中2017-2019年空气质量改善停滞，尤其是2017年空气质量综合指数同比下滑明显，主要指标PM2.5、PM10、O3和NO2浓度均有一定程度上升，这跟当地工业化和城镇化加快发展以及车流量增加导致颗粒物和氮氧化物等污染物排放增加有关，而臭氧污染程度有所加重则跟本地生成源和珠三角区域性臭氧污染的大环境背景息息相关。

(2)自2017年7月起，研究区开展一系列的空气质量保障行动后，大气污染物减排效果显现，2018-2021年空气质量综合指数总体呈改善趋势。

(3)随着经济的加快发展，研究区工业产能规模继续扩大，大型石化项目的开工建设及投产也会持续增加大气污染物排放，加上不利气象条件的影响，未来空气质量保优难度大，也对当地大气污染防治工作提出了更高的要求。

为防范研究区空气质量下滑风险，建议实施大气污染精细化管理，加强空气质量研判分析、污染天气预警预报、臭氧污染治理科技攻关、大气污染源治理评估及其改善建议等全过程科技支撑，重点抓好污染天气应对和秋冬季颗粒物削峰降值，挖掘港口船舶尾气和储油库大气污染物减排潜力，积极参与珠三角区域臭氧污染联防联控，进一步推进VOCs和NOx协同减排，深入开展蓝天保卫战行动。