李春杰
摘 要：三江源区位于青藏高原腹地，相比于其他内陆地区，三江源区整体环境空气质量相对较高，但PM10、SO2和O3污染冋题也日益凸显，并引起学术界广泛关注。通过采集2015—2020年三江源区国控点观测的空气质量数据资料，对PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、O3等大气污染物特征进行分析。研究结果表明：三江源区国控点单点环境空气质量日均值优良率为100%，空气质量2015—2020年呈波动提高趋势，环境空气质量总体较高。大气污染物主要为PM2.5、PM10、SO2、O3，其中PM2.5、PM10、SO2、O3在少数月份低于《环境空气质量标准》的一级标准。国控点主要污染物PM2.5、PM10、NO2、SO2浓度10月至次年4月期间明显偏高，CO浓度11月至次年2月期间明显偏高，O3浓度在3月至7月期间明显偏高。研究结果可为三江源区大气污染控制提供借鉴。
关键词：三江源区空气质量大气污染物变化特征
Abstract： The three river source area is located in the hinterland of the Qinghai-Tibet Plateau. Compared with other inland areas， the overall ambient air quality in the three river source area is relatively high. However， the problem of PM10， SO2 and O3 pollution is getting increasingly prominent and has aroused widespread concern by academia. Using air quality data observed at state-controlled points in the three river source area from 2015 to 2020， the characteristics of PM2.5， PM10， CO， SO2， NO2， O3 and other air pollutants were analyzed. The results show that the daily average excellence rate of ambient air quality at a single point controlled by the state in the three river source areais 100%， the air quality fluctuates and improves from 2015 to 2020， and the ambient air quality is generally high. The air pollutants are mainly PM2.5， PM10， SO2 and O3， among which PM2.5， PM10， SO2 and O3 are lower than the class I standard of the ambient air quality standard in a few months. The concentrations of main pollutants PM2.5， PM10， NO2 and SO2 in state control points were significantly higher from October to April of the next year， the concentration of CO was significantly higher from November to February of the next year， and the concentration of O3 was significantly higher from March to July. The results can provide reference for air pollution control in the three river source area.
Key Words： Three river source area; Air quality; Air pollutants; Variation characteristics
近年來，随着我国城市化、工业化的不断推进，能源需求和使用量不断增加，环境空气质量不断下降，灰霾污染事件频繁发生[1]。大气颗粒物携带有毒重金属、硫酸盐、有机物、病毒、细菌等污染物，能直接进入人体呼吸道和肺部，影响肺部及其他器官健康[2]。作为主要大气污染物的二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、近地层臭氧（O3）和可吸入颗粒物（PM10）已对全球太阳辐射平衡、全球气候、水循环、生态环境、大气能见度和人类健康产生了重要影响，并影响到人类的生存和可持续发展[3-4]。由于次生臭氧及细颗粒物的存在，大气污染物已从局地的一次污染转变为区域的二次污染，并显示出多污染物共存、多污染源叠加、多尺度关联、多过程耦合的特点[5-6]。
三江源区地处青藏高原腹地，是亚洲主要大河的发源地，具有海拔高、紫外线强、生态环境脆弱等特点，是我国乃至亚洲重要的气候环境生态屏障[7]。在全球变化的背景下，三江源区正经历着许多环境问题，大气环境的改变可能会引发一系列全球性气候环境问题[8]。由于高海拔低温缺氧的环境，三江源区不完全燃烧产物的排放量很大，直接影响区域大气环境。然而有关三江源区空气质量年内及年际变化的相关研究仍鲜见于报道，本文采用三江源区国控点空气质量观测数据，通过数据统计的方法对大气主要污染物做长时间序列分析，旨在阐明空气污染物季节及年际的组成和演变特征，从而为三江源区大气污染物来源解析和大气污染控制提供基础数据和决策依据。
1 研究方法
1.1研究区概况
三江源区位于青藏高原的腹地，为典型的高原大陆性气候，气温年较差小、日较差大，太阳辐射强烈，日照时间长，植物生长周期短。多年平均气温为-5.6℃，6～9 月降水量占全年的73%，多年年平均降水量为512.7 mm。海拔高程介于4617～5352m之间，研究区多年冻土较为发育，厚度在15～130m之间，其中活动层厚度在0.8～2.5m之间。三江源地区主要植被类型为高寒草甸和高寒草原，土壤类型以高山草甸土、亚高山草甸土和高山草原土为主。研究区空气质量在线自动监测台站位于三江源核心地带包括玉树市、称多县、囊谦县、杂多县、治多县、曲麻莱县6市县。
2.2数据来源
研究区现有4个国控城市环境空气质量在线自动监测台站，分别位于称多县、杂多县、囊谦县、玉树县结古镇，监测数据均同步发布于全国环境空气质量实时发布平台。本文所涉及到的细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）和臭氧（O3）数据均来源于此。本文选用的数据时间范围为2015年1月1日到2020年12月31日期间，所用数据均为4个台站的日平均值，以监测三江源区的空气质量整体状况和变化趋势为目的，参照标准《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》（HJ 663-2012）、《环境空气质量标准》（GB3095-2012）。空气污染指数为0～50，空气质量状况属于优。空气污染指数为51～100，空气质量状况属于良。空气污染指数为101～150，空气质量状况属于轻度污染。运用Excel 和Origin2018、SPSS16.0软件等数理统计分析软件，对监测数据结果进行分析处理与评价。
2 结果与分析
2.1 三江源区空气质量年内变化分析
通过对2015—2020年各监测点月均AQI、PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、O3等污染物月均浓度值进行分析比较，月均AQI均达到优良标准，空气质量整体较高。PM2.5、PM10、SO2、NO2浓度10月至次年4月期间明显偏高[9]，与多年冻土活动层的冻结期基本一致，大气污染物与多年冻土活动层地气过程可能存在协同现象（表2、表3、表5、表6）。CO浓度11月至次年2月期间明显偏高，与三江源区采暖高峰期一致，可能与燃料在低温缺氧环境下的不完全燃烧有关（表4）。O3浓度在3～7月期间明显偏高，与PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2变化趋势存在一定程度反转的现象（表7）。三江源区环境空气质量在7～9月份空气质量最高，与多年冻土活动层完全融化期一致，同时7～9份也是采暖较少的月份，污染物排放量较少。SO2、O3少数月份低于《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中的一级标准（表5、表7）。
2.2 三江源区空气质量年际变化分析
2015—2020年三江源区的空气质量监测中AQI优良达标率100%，其中优占65.3%;良占34.7%，监测点AQI指数呈现波动下降的趋势（见表1），与2016年3月中共中央办公厅、国务院办公厅印发《三江源国家公园体制试点方案》出台时间基本吻合，说明政策因素对于三江源大气环境的保护起到了促进作用。颗粒物作为我国长期主要的大气污染物之一，是全国大气污染防控的重点[10-11]。表3给出了2015—2020年三江源PM10质量浓度年均值变化。三江源区的PM10质量浓度年均值整体呈现波动下降趋势，从2015年的50μg/m3降到2020年的24μg/m3， PM2.5也具有近似的规律，从2015年的19μg/m3降到2020年的8μg/m3（见表2）。PM10在2015和2017年均浓度较高，分别达到50和43μg/m3，达到《环境空气质量标准》二级标准，其它年份均优于一级标准。PM2.5在2015、2016、2017年均分别为19、16、18μg/m3，低于一级标准。2015-2020年主要污染物为CO、SO2、NO2呈现波动下降的态势，O3呈现上升的态势[12-13]，说明二次污染物有上升趋势（表4、表5、表6、表7）。
2.3污染物相關性分析
2015—2020年三江源区的空气质量监测数据分析发现，SO2、O3个别月份出现低于《环境空气质量标准》（GB3095-2012）一级标准的情况，CO和 NO2均优于一级标准，SO2和 NO2是形成颗粒物和 O3的重要前提物，运用Pearson相关系数法对6种主要污染物进行相关性分析。由表8可知， AQI与PM10、O3指数正相关较强说明AQI主要受PM10和O3影响，PM10跟一次大气污染物的排放有关，O3形成过程比较复杂与太阳辐射及前体物光化学反应有关。SO2、 NO2与PM2.5显著性正相关，NO2与SO2显著性正相关，CO与O3显著性负相关。偶尔低于一级浓度限值的污染物为PM2.5、PM10、SO2和O3，主要与牧区以生物质燃料、煤炭为主的能源结构有关[14-15]，低温缺氧环境下的不完全燃烧更加剧了PM2.5、PM10、SO2、CO的排放，控制生物质燃料、煤炭使用量，使用清洁能源，可提降低PM2.5、PM10、SO2、O32、CO浓度提升三江源空气质量，可增加优秀等级天气日数，进一步空气质量提升优秀率。
3 结论
本文从大气污染物AQI 及PM2.5、PM10、CO、SO2、NO2、O3七大指标的角度，分析了三江源区空气质量现状，研究发现三江源区国控点单点环境空气质量日均值优良率为100%，环境空气质量总体较好，空气质量在2015—2020年呈现波动提高趋势，空气质量的改善和三江源国家公园的建立时间吻合，说明政策因素在三江源区大气环境保护方面的重要意义。污染物主要为PM2.5、PM10、SO2和O3，PM2.5、PM10、SO2、O3在少数月份低于《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中的一级标准。国控点主要污染物PM2.5、PM10、NO2、SO2浓度10月至次年4月期间明显偏高，CO浓度11月至次年2月期间明显偏高，O3浓度在3～7月期间明显偏高。研究可为三江源区大气污染控制、大气环境保护及三江源国家公园建设提供借鉴。
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