肇庆市大气污染特征及污染源分析

赵玉芬

（广东省肇庆生态环境监测站，广东 肇庆 526040）

0 引言

随着中国城市化和工业化进程的加快，大气污染已成为一个重大的环境问题，引起了广泛关注。对大气污染的研究主要集中在时空分布特征、气象条件关系、污染源划分、影响因素等方面[1]。然而，关于大气污染特征与当地社会经济发展之间关系的信息有限。

50 多年来，空气污染与其对人类健康的相应影响之间的关系一直是世界卫生组织关注的问题。先前的许多研究已经证实，接触空气污染物会危害公众健康。为此，制定了许多准则和标准，以保护人类健康免受空气污染物的不利影响[2]。例如，2012 年生态环境部发布的《环境空气质量指数技术条例》已在全球范围内应用，向公众通报空气污染状况和相关的健康风险。然而，以往的一些研究只分析了单一污染物，从而忽略了各种空气污染物对人体健康造成的损害[3]。相应地，其他研究通过考虑不同区域空气污染物的时空异质性，提出了新的健康风险评估指标。研究应采用综合评价方法，以提供有关保护公众健康所需措施的更详细信息。目前，国内关于大气污染治理的实践和学术研究多集中在京津冀及周边地区，这是我国污染最严重的地区。在同样受空气污染影响的肇庆市，研究成果仍然有限，而且大多是从气象角度进行的。

在本研究中，选择了肇庆市作为个案研究。肇庆市大气环境污染日益严重，为了解决这一问题，肇庆市政府根据国家政策和全市能效转型采取了控制措施。经过多年努力，主要污染物排放得到有效控制，空气质量明显改善。但污染物特别是PM的浓度仍然很高。因此，探讨空气污染特征，评估相关的人类健康风险，确定肇庆市的主要驱动因素是有必要的，可以帮助提高公众对平衡经济发展与环境保护的必要性的认识。

1 材料与方法

1.1 研究区域

肇庆市地处广东省中西部，是东南沿海通往西南各省的重要交通枢纽。全市下辖3 个市辖区（端州区、鼎湖区、高要区）、4 个县（广宁县、德庆县、封开县、怀集县），代管1 个县级市（四会市），总面积约14 897.45 km2，常住人口数412.97 万。

1.2 空气污染物

对人类威胁最大的PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO 和O3是量化空气污染水平的世界六大标准污染物。本研究对这些污染物进行了综合评价。

1.3 总空气质量指数（AAQI）

由于中国的大气污染通常由多种高浓度空气污染物造成，而非单一污染物，因此AQI 系统可能取决于一种主要污染物的暴露风险。此外，研究应用了不同的指数来评价空气质量，结果表明，空气质量指数在许多情况下可能低估了接触各种空气污染物的综合健康风险，特别是在发生严重污染的情况下。相比之下，AAQI 可以更有效地评估暴露。因此，本研究采用AAQI 方法考虑所有标准污染物的综合影响（下文中AAQI 数值由IAAQ表示），定义如式（1）：

式中：IAQi为各污染物i 的指标；ρ 为经验常数，在本研究中，取ρ=2。如表1 所示，空气质量指数被转换为0～500 的相同量表和健康类别。

表1 总空气质量指数对应的空气质量类别

2 结果与分析

2.1 肇庆市大气污染特征分析

2021 年肇庆市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO 年平均质量浓度分别为59、109、56、42、189、3.01 μg/m3（见表2），SO2、CO、NO2浓度低于或接近CAAQS 二级标准，PM2.5、PM10、O3浓度明显超标。2021 年，端州区、高要区、广宁县、德庆县和四会市是PM2.5和PM10污染最严重的地区，只有鼎湖区低于CAAQS PM2.5二级标准，并略高于PM10标准。PM2.5和PM10的最高质量浓度分别为79 μg/m3和131 μg/m3，超标倍数分别接近1.26 和0.87。

2020 年，8 个区县中只有2 个（鼎湖区和广宁县）达到SO2浓度标准，而2021 年只有2 个城市（怀集县和四会市）超标，这意味着SO2浓度的显著改善。除端州区和高要区外，其余地区NO2浓度保持较低或稳定。除高要区外，其余地区O3浓度保持较低或稳定。

图1-1 显示了每个区县环境空气质量标准（即评价中包含的六种污染物的浓度达到空气质量标准）的天数。2021 年，鼎湖区、封开县平均空气质量达标天数分别为301、242 d，高于全市平均水平。德庆县、端州区和四会市的达标天数从2020 年的237、232、252 d大幅减少至166、176、161 d，远低于平均水平，空气质量持续恶化。虽然四会市的空气污染仍占主导地位，严重污染天数最大超过30 d，但各区县的严重污染天数有所下降。如图1-2 所示，2021 和2020 年鼎湖区严重污染天数分别为0、2 d。

图1 2020 年和2021 年肇庆市8 个区县空气质量达标（1-1）和重度污染天数（1-2）

2.2 健康风险评估

表3 为2020 年和2021 年肇庆市平均AAQI 类别的空间分布。总体而言，8 个区县的所有人都暴露在“污染”空气中（IAAQ＞100）。2020 年，只有鼎湖区被划分为“敏感人群不健康”（100＜IAAQ＜150），其他城市大多属于中度污染（150＜IAAQ＜200）。而四会市污染严重（200＜IAAQ＜300）。2021 年，所有城市的IAAQ都在100 以上，但相比2020 年，污染程度明显好转。8 个区县的平均空气质量指数高于100，表明肇庆市所有人都暴露在污染的空气中。然而，当地政府已经采取了典型的措施来改善空气质量，包括对重污染天气调度命令，工业企业错开生产，重污染企业搬迁等。结果表明，肇庆市空气污染造成的高健康风险是多年积累的，不是一天就能解决的。

表3 2020 年和2021 年肇庆市平均AAQI 类别的空间分布

3 基于地方社会经济发展的来源分析

3.1 城市化

随着肇庆市的发展，城市化进程加快，城镇人口增长率从1996 年的30.41%提高到2021 年的67.34%，年均增长率为1.38%。与此同时，该市在交通运输方面显示出一致的需求趋势。自1996 年以来，民用机动车保有量增长了近15 倍，从1996 年的1 800 多万辆增加到2021 年的8 961 万辆。此外，城市快速扩张与总体规划节奏不一致，导致原本位于城市外围的重污染区域（如工矿企业）向城市边缘聚集，甚至被城市包围。人口集聚和产业集聚也会造成环境危害。有研究发现，空气污染物浓度最高的地区具有人口密度高、城市交通发达、经济增长、城市扩张迅速的地方特征。

3.2 产业结构演变

近年来，肇庆市GDP 持续大幅增长，第一产业的比重虽然略有下降，但保持稳定。第二、三产业的年际变化呈现较大波动。但是，第二产业比第三产业更占优势。2002 年以后，两个行业的差距不断扩大，并在2011 年达到顶峰。在此期间，第二产业的产业效率主要受到产业发展的驱动。重点经济支柱产业集中在煤炭、电力、冶金、化工、机械、焦化等高耗能、高污染排放企业，因此，它们造成了巨大的环境压力。随后，第一产业比重下降，第三产业比重上升。到2015 年，第三产业比重首次超过第二产业比。2017 年，三次产业比重分别上升至4.6%、43.7%和51.7%，其中第三产业占主导地位。这一结果表明，肇庆市产业结构在不断升级，向高级化和合理化方向发展。然而，这种结构并没有达到最佳状态，需要进一步的重组。

3.3 能源消费结构

能源消耗涉及从工业到住宅生活的各个领域。肇庆市总能耗呈逐年急剧上升趋势。能源的主要来源是电和焦炭。在使用方面，煤炭开采、冶金、化工、电力、石油和焦化等重工业是主要方向。肇庆市能源消费结构以能源和原材料为主，对煤炭的依赖程度较高，具有典型的一次型和资源型特征。根据前文分析，这与产业结构中重工业比重过大、高能耗等问题具有可比性。此外，自2010 年以来，随着车辆数量的大幅增加，汽油和柴油在交通运输中的消耗也在增加，并逐渐成为环境污染的关键因素。

4 结论

肇庆市六项标准空气污染物的平均浓度处于较高水平。PM是浓度超标的主要污染物，需要进一步控制。虽然二氧化硫浓度已经显著下降，但必须防止它反弹。风险评价结果表明，肇庆市所有人都暴露在污染的空气中。肇庆市快速城市化和重工业比重过大、高能耗结构的产业结构，造成了资源利用效率低下和环境问题；高新技术产业的快速发展和市场竞争的白热化已呈趋势。因此，肇庆市需要大力加快“新型”城镇化进程，发展优质高效的清洁能源（如核电、风电）、高技术产业和现代服务业，以满足优化产业结构和能源消费结构的需要。研究结果还表明，大气污染是工业生产、城市建设、居民生活方式等因素综合作用的结果。