典型钢铁冶炼城市大气二氧化硫污染特征研究

发表时间:2020/10/14   来源:《科学与技术》2020年第16期   作者:黄丹1,程馨2
[导读] 利用2014-2017年攀枝花市二氧化硫(SO2)监测数据,综合讨论了攀枝花市SO2污染特征、变化趋势。
        黄丹1,程馨2
        1.成都理工大学地球科学学院,成都610051  
        2.成都理工大学生态环境学院,成都610051  
        摘要:利用2014-2017年攀枝花市二氧化硫(SO2)监测数据,综合讨论了攀枝花市SO2污染特征、变化趋势。结果表明:大气SO2浓度4年间总体呈下降趋势并存在明显的季节变化特征,表现为:冬季>秋季>春季>夏季。进一步研究发现SO2浓度与气温呈显著负相关关系,与风速呈较弱的负相关关系,而与相对湿度无显著相关关系;从空间分布看,河门口共有384天高于国家二级标准0.06mg/m3的浓度限值,其次为四十中小,共出现345天,SO2污染均较严重,仁和地区污染较轻,共出现73天,SO2污染呈现出由工业区及矿业区向居民区及清洁区转移的趋势。
关键词:攀枝花市;二氧化硫;变化特征;气象条件
中图分类号:       文献标识码:A        文章编号:


        二氧化硫(SO2)是最常见的大气污染物之一,主要来源于煤的燃烧和工业尾气排放,排放到大气中的SO2是形成硫酸型烟雾和酸雨的主要原因,使水质酸化,破坏生态系统,酸雨会危害森林,破坏土壤和农作物生长;对于人体的呼吸系统、中枢神经系统、消化系统、免疫系统以及生殖系统均会产生毒性作用。攀枝花市位于四川盆地,工矿业活动频繁,分布有钢铁冶炼厂、煤矿、化工等大型工矿企业,大气污染问题日趋严重。2014年以来,国家推行设定减排目标、降低排放限值等一系列政策,这些努力正在取得成效,SO2浓度总体呈现下降趋势。
1 研究区域
        选取五个国控环境监测站的监测数据,分别为:弄弄坪站、炳草岗站、仁和站、河门口站、四十中小站,这些站点分散在攀枝花市,覆盖攀枝花市典型工业片区、生活片区以及典型的地形区域。
2 SO2污染特征
2.1总体变化特征
        对攀枝花市5个国控环境监测站点2014-2017年(共1461d)的观测数据进行统计分析。总体上看,SO2浓度呈下降趋势,年均浓度为39.4μg/m3,低于国家二级标准60.0μg/m3。从SO2 的24小时平均浓度上看,共有83d超过国家二级标准(150μg/m3),占总采集天数的5.7%,主要集中在1、2和12月,年份主要集中在2014年,最高值出现在2014年7月28日,达到308μg/m3,高达国家二级标准(150μg/m3)的2.1倍。此外,持续时间最长的一次发生在2014年7月14日-21日,共连续出现8天。
2.2时空分布特征
        采集2014-2017年攀枝花市弄弄坪、炳草岗、仁和、河门口、四十中小5个国控环境监测站点的数据,研究分析攀枝花市大气SO2的时间、空间分布特征及气象条件对大气SO2浓度的影响。
2.2.1时间分布特征
        从攀枝花市SO2污染浓度的时间分布来看,11和12月份最高,7月最低,SO2的质量浓度值按季节分布,各季节污染相对于全年污染状况变化由重到轻依次为冬季>秋季>春季>夏季。所以,气象条件正是影响大气SO2浓度的重要因素,温度的升降、风速的高低、相对湿度的大小以及风向等都可能导致SO2质量浓度不同程度的变化。


2.2.2空间分布特征
        从攀枝花市SO2污染的空间分布来看,SO2浓度在四十中小具有最高值,为48.959μg/m3,此外,河门口SO2 24小时平均浓度仅次于四十中小,为48.692μg/m3,仁和地区具有最低值,为23.689μg/m3。攀枝花市所在区域由于矿业、工业活动较频繁,一方面,燃煤炼矿产生、排放大量硫化物,另一方面,山谷盆地交错的地形使大气污染物不易扩散,从而导致SO2浓度升高,大气SO2污染呈现出由工业区及矿业区向居民区及清洁区转移的趋势。
3 气象条件对SO2的影响
        选取攀枝花市常规观测的四项气象资料(气温、风速、相对湿度和最大风速的风向),分别进行相关性的统计分析。
3.1温度
        温度与SO2浓度呈显著负相关关系,计算相关系数为-0.29(相关系数均通过0.01的显著性检验)。随着温度的上升,太阳辐射增强,大气大多处于中性或不稳定状态,近地层的对流愈加强烈,导致污染物的扩散,最终使大气SO2浓度降低。当气温位于30℃以上时,SO2平均浓度小于30μg/m3,且无超标情况出现。
3.2相对湿度
        相对湿度与SO2浓度具有较弱的正相关关系,计算相关系数为0.07127(相关系数均通过0.01的显著性检验)。由于攀枝花市冬季常出现热岛效应,空气湿度较大,易在大气中出现一个逆温层,阻碍SO2扩散,致使大气中SO2浓度增加,这种作用带来的影响较小。最大平均浓度出现于相对湿度为50-60%时,达到41.8μg/m3。
3.3风速与风向
        SO2浓度与风速具有较弱的负相关关系,计算相关系数为-0.16016(相关系数均通过0.01的显著性检验)。当风速不超过4m/s时,SO2浓度随着风速的增加呈下降趋势,研究区全年整体风速:春季>夏季>秋季>冬季,冬季时风速较小,污染物不易水平迁移,致使SO2浓度增加。
        春季盛行偏西风和偏东风,出现频率最高为WSW向,夏季盛行东南风、西南风和偏东风,出现频率范围为11.7%~24.5%,秋、冬季则盛行偏东风和东南风,出现频率范围为9.1%~24.7%。夏季时风速在1~2.4m/s时,SO2浓度基本低于60μg/m3以下。影响攀枝花市SO2浓度升高的污染源主要来自偏东部和西部地区,而北部地区影响较小。
5结论
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