一、城市环境空气质量演变

(一)城市环境空气质量变化

从监测数据看,浙江城市环境空气环境空气指近地表而与人类活动紧密关联的大气层部分,用以区别延至3000千米高空的大气层。质量变化的总趋势是,多项污染物浓度、降尘量注4,综合污染指数下降而质量稍有改善,城市环境空气质量呈浙东北低于浙东南,人口多、经济规模大的城市差于人口少、经济规模小的城市的空间态势。(表3-1)

表3-1 1986-2010年浙江省城市环境空气质量

资料来源:[1]44-48、60, [2]44-46、67-71, [3]154-156、161, [4]175-176、183, [5]164、168、171、175。

注:污染综合指数栏,正体为六级分类(据《大气环境质量标准》GB3095-1996),斜体为五级分类(据《大气环境质量标准》GB3095-1982)。

注4评价对象,1986-1995年为二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、总悬浮颗粒物(TSP)和降尘;1996-2000年为二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物;2001-2010年为二氧化硫、二氧化氮(NO2)和可吸入颗粒物(PM10)。评价标准,1996-2010年按GB3095-1996《大气环境质量标准》,1996年之前按GB3095-1982《大气环境质量标准》。

——城市环境污染物浓度变化

城市环境空气中污染物的浓度,二氧化硫(SO2,1986-2010)由0.049mg/m3降至0.025mg/m3而有显著减少;氮氧化物(NOX,包括NO2,1986-2000)由0.033mg/m3升至0.037mg/m3,二氧化氮(NO2,2001-2010)由0.029mg/m3升至0.032mg/m3而稍有增加;总悬浮颗粒物(TSP,1986-2000)由0.333mg/m3降至0.151mg/m3,可吸入颗粒物总悬浮颗粒物(TSP)由0.05~100微米不等的颗粒物组成,能长时间悬浮于空气中,其中10微米及以下的称可吸入颗粒物(飘尘)。TSP对人体健康的影响决定于粒子吸入而积聚于呼吸系统的数量。直径10微米及以下(如监测的PM10、PM2.5)的可吸入颗粒物能直达并沉积于肺部,引发不良的健康反应——导致呼吸不适及呼吸系统症状(如气促、咳嗽、喘气等),加重已有的呼吸系统疾病及损害肺部组织。易感人群为慢性肺部及心脏病、感冒或哮喘病患者,老年人及儿童。可吸入颗粒物主要来自工业粉尘、飘尘和机动车尾气。2000年以来,机动车尾气已成为可吸入颗粒物的首位来源。(PM10,2001-2010)由0.102mg/m3降至0.078mg/m3而显著减少。降尘量(1986-2005)由14.51t/km2·月降至5.71t/km2·月。

除氮氧化物/NOX外,各污染物浓度减少明显。其中降尘量显著下降并达标(8.0t/km2·月);二氧化硫波动较大,呈大幅下降、小幅回升态:1999-2002年降至0.015~0.017mg/m3的最低值,2007年回升到0.036mg/m3,2010年降至0.025mg/m3

——城市环境空气质量变化

相应地,污染综合指数由1986年的1.25降至1998年的0.63(五级分类法),1996年的2.25减少到2010年的1.59(六级分类法)——从1996-1998年两种分类法结果的对比看,污染综合指数处于下降之中。

对浙江城市环境空气质量在总体上的变化,需从三个方面去观察。第一,治理力度的加大,工业废气中粉尘、烟尘排放的减少(二氧化硫仍然居高不下,表2-6),这是城市环境空气质量趋于好转的重要原因。第二,机动车、船的急剧增加,运输大发展(表2-4)导致的,是以尾气为主要污染源的氮氧化物、烟尘、碳氢化合物的大量增加——仅机动车一项产生的氮氧化物、烟尘,就占到全省总排放量的18.1%和5.5%[5]45。第三,监测城市数量的相继扩大环境空气质量监测的城市,2000年之前为16个:浙东北的杭州、宁波、余姚、嘉兴、海宁、湖州、绍兴和舟山;浙西南的金华、兰溪、台州、临海、温州、瑞安、衢州和丽水;2000年开始增至32个:在原有的基础上,浙东北增加了临安、余杭、建德、象山、安吉、嵊州和普陀;浙西南取掉瑞安,增加了乐清、苍南、义乌、永康、开化、江山、龙泉、遂昌、温岭和嵊泗;2006年、2007年、2008年、2009/2010年相继增至55个、59个、68个和69个县级以上城市。69个县级以上城市中,设区城市11个(各行政区政府所在地,所属之区、县只计1个监测单元),县级城市58个。是环境空气质量在2000年后,特别是2006年以来总体上有所好转不可忽视的原因——2000年之前监测的16个城市,11个是污染相对大的设区市的大、中城市(表3-3、3-5、3-6、3-7),大量环境空气质量相对较好小城镇(表3-8)的相继加入评估,毋庸置疑地降低(稀释)了污染物浓度的平均值。

(二)城市环境空气污染物负荷格局变化

降尘、总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM10)、氮氧化物(NOX)/二氧化氮(NO2)和二氧化硫(SO2)是浙江城市环境空气随时间推移而负荷(贡献)变化的5种主要污染物。污染物负荷系数(贡献率)随时间推移的变化呈3种依次交替格局——由颗粒物(降尘、总悬浮颗粒物)到悬浮颗粒物,由悬浮颗粒物到可吸入颗粒物——的微粒化过程。(表3-1、3-2,图3-1)

——格局A:降尘、总悬浮颗粒物、氮氧化物和二氧化硫

格局A是一种以粗颗粒物为主(降尘负荷系数在大部分时间里为45%,计总悬浮颗粒物占2/3~4/5)的污染格局。按降尘、总悬浮颗粒物(TSP)、氮氧化物(NOX)和二氧化硫(SO2)4种主要污染物计,1986-2000年浙江城市环境空气污染在1986年以来的大部分时间以降尘贡献最大,TSP次之,NOX居三,SO2最小。以上4种污染物的负荷系数,1986年为47.0%、33.4%、9.7%和9.9%,1998年为43.7%、31.4%、16.3%和7.9%。期间降尘、TSP、SO2负荷系数略有减少,NOX显著增加,1993年超过SO2;在1999年、2000年两年中,降尘、TSP负荷急剧下降,NOX负荷急剧上升,空气污染负荷突变为降尘、TSP、NOX三分天下的格局——降尘、TSP、NOX、SO2的负荷系数,1999年为30.7%、31.4%、27.2%和10.7%,2000年为31.6%、29.7%、28.9%和9.8%。

——格局B:总悬浮颗粒物、氮氧化物和二氧化硫

格局B是以细颗粒物为主(总悬浮颗粒物负荷系数接近1/2)的污染格局。按总悬浮颗粒物(TSP)、氮氧化物(NOX)和二氧化硫(SO2)3种主污染物计的负荷系数格局,在1996-2003年期间始终以TSP占主导(期末超过50%); SO2、NOX合计占另一半负荷系数,但NOX明显高于SO2

——格局C:可吸入颗粒物、二氧化氮和二氧化硫

格局C是以微颗粒物为主(可吸入颗粒物负荷系数占1/2~3/5)的污染格局。以可吸入颗粒物(PM10)、二氧化氮(NO2)和二氧化硫(SO2)3种主污染物计的负荷系数格局,2001-2010年的态势是:除2005年(29.6%)外,NO2在22%~24%之间波动而基本保持稳定;SO2迅速上升,从2006年开始取代NO2而升至第2位;PM10虽有下降,仍占到1/2——由之形成当前以PM10为主导,SO2和NO2联合与PM10平分天下,SO2与NO2贡献率均等的污染物负荷格局。近年格局C的发展趋势是进一步微颗粒化——可吸入颗粒物(PM10)中PM2.5的比重占到50%~80%[5]178

表3-2 1986-2010年浙江省城市环境空气污染物负荷系数 单位:%

资料来源:[1]65, [2]63, [3]165, [4]185, [5]167。

图3-1 1986-2010年浙江省城市空气污染负荷系数(据表3-2)

(三)杭州环境空气质量变化

——污染物浓度变化

杭州环境空气质量的改善,与其他设区城市相比显滞后且变化有所不同。(表3-1、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7,图3-2)

城市环境空气中的SO2浓度,多数年份年日均值显著高于国家二级控制标准(0.06mg/m3),其中以1986-1994年最为严重——9年中7年年日均值在0.10mg/m3以上,最高的1990年、1991年达0.123mg/m3和0.120mg/m3;20世纪90年代后半期以来虽有显著减小,但直至2008年,仍一直维持在0.5~0.6mg/m3的水平居高不下。

NOX/NO2浓度自2001年以来虽有减小,但从1986年开始,年日均值即长期维持在0.05~0.06mg/m3的超标态(浙江以0.05mg/m3为二级标准,全省均值维持在0.03mg/m3左右)。

总悬浮颗粒物/TSP浓度在1992-2000年的8年中,除1998年、1999年外,年日均值皆显著高于国家二级标准(0.20mg/m3);可吸入颗粒物/PM10浓度年日均值在1986-1991年显著高于国家二级标准(0.10mg/m3),2001-2010年虽显著下降,但除2008年、2009年外,年日均值仍超过国家二级标准。

在2006年之前,降尘长期居高不下,多年保持在13t/km2·月左右。

——环境空气污染综合指数变化

相应地,环境空气污染综合指数长期居高不下——按五级分类,1993年最高1.28 (同年全省0.83,全书同),1997年最低1.17(0.70);按六级分类,1999年最高为3.25 (1.78),2009年最低2.31(1.60)。(表3-3)

表3-3 1986-2010年杭州市环境空气质量*

资料来源:[1]43-48、59-60, [2]41、45、67-71, [3]146-151、155-156、161、167-170, [4]164-167、179-183, [5]154、163、166、169、172、175。

图3-2 1999-2010年杭州城市环境空气污染负荷系数(据表3-4)

——环境空气污染负荷系数

按SO2、NOx和TSP计的污染物负荷系数,1999年为26.2%、44.3%、29.5%,2004年为36.2%、30.5%、33.3%——在短短的数年间,TSP负荷系数明显增加,SO2负荷系数迅速上升,NOx负荷系数则大幅度减少,由以NOx为主导的负荷构成,迅速演变为以SO2领衔的三分天下格局;按SO2、NO2和PM10计的污染物负荷系数,2005年为35.1%、25.6%、39.3%,2010年为25.2%、31.1%、43.6%——期间,NO2、PM10负荷系数迅速上升,SO2负荷系数大幅下降而形成以PM10主导的污染负荷格局。

表3-4 1999-2010年杭州城市环境空气污染负荷系数 单位:%

资料来源:[3]153, [4]174, [5]154, [6]30。