文章简介：深圳空气污染的监测与控制
深圳市作为我国改革开放的经济特区，比邻香港和澳门，在珠江三角洲经济发展中起到主导作用。深圳作为珠江三角洲城市群中连接香港和内陆的枢纽，是较早成为我国环境保护模范城市的，大气环境质量优于珠江三角洲周边城市，其大气质量在一定程度上指示出大气污染的区域性特点以及内陆和香港间大气污染物的传输。但随着近年来本地机动车数量的快速增长和周边城市工业化进程的加快，大气能见度在下降，灰霾天气经常出现，受本地源和区域污染物传输的影响，深圳市大气环境质量有恶化的趋势。作为一个正在迅速发展的城市，深圳市的发展目标是建成绿色城市、生态城市和国际化城市。而且改革开放20多年来，随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，公众对大气环境质量会有更高的要求。如何本着预防为主的原则，避免北京、上海、广州等大城市“先污染后治理”所付出的极大代价，是摆在环境科学工作者和决策者面前的严峻挑战。与周边地区大气污染物传输的相互影响也是关系到珠江三角洲区域大气环境质量和深圳市大气污染物控制的重要问题。
2 深圳市环境空气质量现状
近年来深圳市环境空气质量优良，符合国家空气质量二级标准，但二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物浓度呈逐年上升趋势。氮氧化物是环境空气中最主要的污染物。机动车尾气污染日趋严重，光化学污染成潜在威胁，酸雨控制形势严峻，空气质量不容乐观。
2.1 二氧化硫（SO2）
深圳市1999年以前SO2低于国家环境空气质量一级标准（0.02 mg
m-3），但2000年后增幅较大，超过一级标准，但仍低于二级标准。2004年SO2年日均值比1990上升了300%。工业燃料消耗量的增加，带来SO2排放量的增长，1996～2004年SO2排放呈逐年上升趋势。
2.2 氮氧化物（二氧化氮）（NOx、NO2）
深圳市1990～2004年NOx年日均值总体呈上升趋势，NO2年日均值符合国家环境空气质量二级标准（0.08
mg m-3）。2002年NO2年日均值比1999年上升了50%。
NOx主要来自机动车的尾气排放。国家鼓励汽车消费各项政策的出台及深圳市居民收入的增加，使私人轿车增长迅猛；经济的快速发展、出口贸易稳步增长，从事公路运输的大货车、货柜车数量和出行量也在不断上升；人口的增加迫使公交车数量大幅度增长，这些都导致机动车排放污染物总量的增加。目前路面行驶的机动车已达80余万辆。深圳市的机动车仍将保持高速增长的势头，机动车尾气污染控制形势将愈趋严峻。
2.3 大气颗粒物（TSP、PM10）
深圳市总悬浮颗粒物（TSP）自1992年起年日均浓度基本呈下降趋势，1997年以后渐趋稳定，在0.090 mg
m-3附近波动。可吸入颗粒物（PM10）符合国家环境空气质量二级标准（0.10 mg
m-3）。2004年PM10年日均值比2000年上升28.84%。
尽管深圳市PM10年日平均浓度达到二级标准，但日平均浓度时有超标现象。2004年日平均浓度最高达到0.316
mg m-3，超标1.1倍，1月份超标率达11.3%。
2.4 霾
近年来，大气能见度下降比较明显，无疑与细粒子污染关系密切。灰霾天气的形成除与气象条件有关外，还与近年来空气中污染物尤其是细粒子浓度的上升有关。
霾日数在60～70年代的宝安地区较为罕见，但建立深圳特区以来，深圳市出现霾的天数急剧增加，80年代平均约6天，90年代猛增至80多天。进入2001年以来，年均为122天，至2004年增至177天。
2.5光化学污染
深圳市虽未形成光化学烟雾，但光化学污染已经相当严重。2004年深圳市臭氧（O3）连续自动监测结果表明，O3一次浓度最高达0.397
mg m-3，大大超过二级标准（0.20 mg
m-3）。机动车和天然源（植被）排放大量的NOx和挥发性有机物（VOCs），在深圳特殊的地形、气象条件下具备生成“光化学烟雾”的条件，若不及时采取措施，很有可能会出现类似国外“光化学烟雾”事件的污染事故。
2.6酸雨
深圳市1995～2004年来降水pH年均值在4.49～5.18之间，低于酸雨临界值，属酸雨轻度污染水平。2004年降水pH年均值为4.62，是深圳市自1986年开展降水监测以来的最低pH年均值。全市6个行政区有5个属酸雨区，其中宝安区2004年约90%的降水是酸雨。
3 深圳市大气细粒子污染特征
大气颗粒物，尤其是细粒子PM2.5（空气动力学直径小于2.5
mm），主要来自人为源排放和大气污染物的二次转化。大气细粒子性质稳定，在大气中停留时间长，能沉积到呼吸道深层，严重危害人体健康；比表面积大，使许多大气化学过程显著加快；可进行长距离传输，造成区域大气污染；对太阳辐射强迫有很强的消减作用，影响区域气候。因此大气细粒子是与人体健康、大气环境质量、大气能见度直接相关的大气污染物，已经成为影响城市大气环境质量的重要污染物之一。
北京大学在2001年6～7月和2002年2月、2004年6～7月和2005年1月开展了大气颗粒物细粒子的加强观测研究，得到了不同年份夏冬两季颗粒物的质量浓度水平和化学组成特征。
3.1 大气颗粒物细粒子（PM2.5）质量浓度
2004年夏季加强观测期间，PM2.5的日均质量浓度在17.2～111.0 μg
m-3之间，变化较大，平均为34.9 μg
m-3，低于2002年夏季广州和珠三角的平均水平，接近香港和珠海的水平，高于2001年夏季水平（表1）；PM10的日均浓度在30.0～142.0
μg m-3之间，平均为56.9 μg
m-3。PM2.5占PM10的48～78%，平均为61%。在15天的加强观测期间，PM2.5的质量浓度只有两天超过美国环保局的日均浓度标准（65
μg m-3）；PM10质量浓度全部低于国家二级标准（150 μg
m-3），表明深圳夏季颗粒物污染较轻，大气环境质量较好，在珠三角地区属相对清洁的地区。冬季加强观测期间，PM2.5日均质量浓度在49.3～161.6
μg m-3之间，平均为99.0 μg
m-3，高于2001年和2002年冬季的水平，已接近2001年冬季广州的水平（表1）；PM10日均浓度在50.3～221.5
μg m-3之间，平均为134.8 μg
m-3，PM2.5占PM10的65～98%，平均为73%。在15天的加强观测期间，PM2.5除11月26日之外，其余各日的浓度都高于美国环保局的浓度标准，PM10
有6天超过国家二级标准，超标率达40%。冬季PM2.5和PM10的质量浓度显著高于夏季，平均分别是夏季的2.8和2.4倍，PM2.5在PM10中的比重也远远高于夏季，并且高于广州、香港、珠海及珠三角2001年冬季的平均水平（表1），表明深圳冬季大气细粒子污染严重，大气环境质量较差。夏、冬季PM2.5在PM10中占较高比重说明深圳大气颗粒污染以细粒子为主，且冬季更为突出，因此，深圳市在进行大气环境管理和防治时应优先考虑对细粒子的控制。
表1 深圳市PM2.5、PM10、PM2.5/PM10比值与珠三角地区的比较
时间 季节 地点 PM2.5 PM10 PM2.5/PM10
(μg m-3) (μg m-3) ( % )
2004 夏季 深圳 34.9 56.9 61
2001 夏季 深圳 14.4 28.0 50
2002 夏季 深圳 47.1 75.1 63
珠海 31.0 44.0 69
香港 31.0 41.4 71
广州 78.1 124.7 64
珠三角平均水平 49.1 74.6 69
2004 冬季 深圳 99.0 134.8 73
2002 冬季 深圳 53.8 73.0 74
2001 冬季 深圳 60.8 83.7 73
珠海 59.3 84.1 71
香港 54.5 73.9 72
广州 105.9 161.7 68
珠三角平均水平 72.6 111.5 70
3.2 PM2.5中水溶性离子组分污染特征
夏季和冬季加强观测期间，表征二次污染的水溶性离子SO42-、NO3-、NH4+是PM2.5中浓度较高的组分（图1）。三者总和在夏季平均占PM2.5的39%，冬季占38%，夏冬季的比例接近，但冬季的浓度水平比夏季都有很大幅度的增长，SO42-、NO3-、NH4+的日均浓度分别比夏季增长177%、475%和97%，主要与冬季大气扩散条件变差，混合层高度较低，主导风向为来自内陆污染气团有关。其中SO42-是浓度最高的离子组分，夏季和冬季加强观测期间平均浓度分别为8.6
μg m-3和23.9 μg m-3，分别占总水溶性离子的57%和59%，占PM2.5的25%和24%。
图1
夏冬季PM2.5中SO42-、NO3-、NH4+及OC、EC等化学组分的逐日变化（1.4*OC代表有机物）
3.3 PM2.5中元素碳和有机碳的浓度水平及季节变化
2004年夏季加强观测期间，PM2.5中元素碳（EC）的平均浓度为2.1 μg m-3，有机碳（OC）为7.2
μg m-3，分别占PM2.5 6 %和21%；冬季EC的平均浓度为12.7 μg m-3，OC为20.3 μg
m-3，分别占PM2.5
13%和20%。EC、OC和PM2.5质量浓度的季节变化规律一致，冬季浓度都有较大幅度的升高，分别是夏季6和3倍，表明深圳冬季含碳物质对大气环境的污染比夏季严重。夏冬季OC和EC的比值差异较大，夏季在1.9～6.8之间，变化较大，平均为3.4；冬季在1.5～1.8之间，平均为1.6。EC主要来自机动车尾气的直接排放，在大气环境中比较稳定，冬季浓度高于夏季，主要与冬季大气扩散条件变差有关。OC既有一次源的直接排放，也可通过大气光化学反应生成。深圳夏季气温较高，太阳辐射强烈，大气光化学反应活跃，有利于二次有机物的生成。2004年冬季EC和OC的平均浓度比2001年冬季分别增长约
1倍和0.5倍，OC的浓度高于珠三角2001年冬季的平均水平，已接近有机污染较重的广州2001年冬季的水平，表明深圳市含碳物质的污染有加重趋势，这与近年来深圳本地机动车数量快速增长，机动车排放源向大气环境输入的含碳物质的增加是直接相关的。
4.4 深圳市PM2.5污染特征与其他城市的比较
图2是2004年深圳市PM2.5与2001年～2002年深圳市PM2.5及广州、珠江三角洲PM2.5平均化学组成的比较。2004年深圳PM2.5的平均质量浓度比2001～2002年增加了近一倍，表明PM2.5对深圳大气环境的污染程度加剧，质量浓度已高于珠三角平均水平，和广州接近。因此，对深圳市大气细粒子污染的控制已迫在眉睫。
从PM2.5的化学组成来看，2004年深圳市二次污染物SO42-、NO3-、NH4+所占的比例和2001～2002年接近，三者总和在2004年占PM2.5的37%，比广州高出近一倍，也高于珠江三角洲的平均水平。再次表明二次颗粒物对深圳市PM2.5污染的突出贡献。
图2深圳、广州、珠江三角洲PM2.5化学组成比较
2004年深圳市PM2.5中有机物含量和2001～2002年相比没有明显变化，仍然低于广州的比例，说明广州的有机颗粒物污染更严重。2004年深圳市PM2.5中EC所占的比例比2001～2002有所上升，而且也高于广州的平均水平，说明机动车等化石燃料燃烧源对深圳市大气污染的贡献在不断加大，对机动车尾气污染的有效控制已经刻不容缓。
5 结论和建议
5.1 结论
1)
1979年以来，深圳市SO2、NO2和PM10浓度呈逐年上升趋势，霾天数逐年增加、能见度不断下降，光化学污染时有发生，降水酸度增强，空气质量日趋下降。污染物浓度具有明显的季节变化规律，表现出秋冬季高、夏季低的特点。在空间分布上具有西部高、东部低的特征。虽然目前深圳市环境空气质量优良，符合国家二级标准，但仍然与建设国际化大都市的目标有一定差距。
2) 2004年深圳市PM2.5平均浓度在夏季为34.9 μg m-3，冬季为99.0 μg m-3。
PM2.5占PM10的比值分别为61%和75%。
3)
夏季深圳市主要受来自东南或西南方向的海风控制，大气环境质量较好，而冬季主要受来自北方内陆污染较重的气团控制，周边重污染城市的污染物输入对深圳市大气环境质量影响较大。
4)
二次水溶性离子SO42-、NO3-和NH4+是深圳市大气PM2.5中含量最高的组分，在夏季和冬季分别占PM2.5的39%和38%，二次污染显著；OC和EC也是PM2.5中含量较高的组分，二者之和在夏季和冬季分别占PM2.5的23%和33%。
5.2 建议
1)
深圳大气PM2.5污染状况已经相当严重。PM10是深圳市大气的首要污染物之一，而PM2.5是PM10的主要部分，在PM10中所占的比例远高于美国和加拿大等清洁地区。因此，治理大气细粒子污染应当成为改善深圳市空气质量的首要任务。
2)
大气光化学污染生成的二次细粒子是深圳市PM2.5中含量最高的组分，在进行细粒子污染控制时，不仅应加强对各种污染源直接排放细粒子的监测和控制，对SO2、NOx和VOCs等气态污染物的控制更为重要。
3)
燃煤和机动车尾气污染对深圳大气细粒子具有最主要的贡献，不仅直接排放细粒子，而且还排放大量的二次细粒子的前体物（SO2、NOx和VOCs等），应投入更多力量进行优先控制，对于降低深圳市大气污染物水平具有决定性作用。通过推行清洁能源、改善能源结构，来控制SO2和细粒子的排放。通过提升机动车排放标准，提高车用油品质量，严格控制车辆报废等工作来治理机动车尾气污染。
4)
大气污染不仅是局地问题，也是区域问题。深圳市冬季大气细粒子污染受长距离传输影响相当显著。污染物的长距离传输是破坏深圳空气质量的一个重要因素。
5) 因此，市政府应加强与周边地区政府的合作，共同行动，采取积极有效的措施进行大气主要污染源控制。
责任编辑：JJSKT
