基金项目：国家地区基金项目（41465008）；自治区科技计划项目（2016B03042－1）收稿日期：2018－07－02
马俊英
1，2，3
，祝婕
1，2，3
，蔺尾燕1，2，3
（1．新疆环境保护科学研究院，新疆
乌鲁木齐830011；2．新疆
环境污染监控与风险预警重点实验室，
新疆乌鲁木齐830011；3．新疆清洁生产工程技术研究中心，新疆
乌鲁木齐
830011）
摘要：以沙湾县大气污染为研究对象，从自然环境、大气污染物排放年际变化特征、大气污染源排放特征等方面探讨沙湾县空气污染成因，运用AEＲMOD 模型对沙湾县周边企业对大气环境的影响进行预测，探讨沙湾县空气污染成因并提出环境空气污染防治对策。 关键词：沙湾县；大气污染；成因分析；防治措施中图分类号：X51
文献标识码：A
文章编号：1008－2301（2018）03－0007－06
AEＲMOD Model －based Cause Analysis of Air Pollution in Shawan County．MA Jun －ying 1，2，3，ZHU Jie 1，2，3
，LIN Wei －yan 1，2，3（1．Xinjiang Academy of Environmental Protection Science ，Urumqi ，Xinjiang 830011；2．Xinjiang
Key Laboratory for Environmental Pollution Monitoring and Ｒisk Warning ，
Urumqi ，Xinjiang 830011；3．Xinjiang En-gineering Technology Ｒesearch Center for Cleaner Production ，Urumqi ，Xinjiang 830011，China ）．Environmental Pro-tection of Xinjiang 2018，40（3）：7 12
Abstract ：this paper discusses the causes of air pollution in Shawan County from aspects of natural environment ，inter-annual variation characteristics of air pollutant emission ，and the emission characteristics of air pollution sources．The AEＲMOD model is used to predict the impacts of enterprises around Shawan County on the atmospheric environment ，discuss the causes of air pollution in Shawan county and put forward control measures of environmental air pollution．Key words ：Shawan county ；atmospheric pollution ；cause analysis ；control measures
大气污染已作为一个突出的环境问题引起了人们的广泛关注，它会影响公共安全、人体健康，抑制生产的发展，影响全球的气候变化
［1－2］
。付正辉等［3］对
乌昌地区大气污染成因研究表明乌昌地区大气污染主要受地形地貌、
气象条件、产业结构及能源利用方式不合理、城市规划及基础设施建设落后等因素影响。宋建斌［4］
对米东区大气污染成因研究表明米东
区大气污染的原因包括自然因素和人为因素。江宜
霖
［5］
对乌鲁木齐市冬季重污染天气成因研究表明乌鲁木齐市大气污染的成因有地形和气象等自然因素，也有社会经济发展、污染源排放等人为因素。
沙湾县位于新疆西北部，天山北麓中段，准噶尔盆地南缘，归塔城地区管辖，东接石河子市，南依和静县，西邻奎屯市、独山子区，北连克拉玛依市。沙湾县
地处天山北坡经济带核心地段，
是自治区“五中心三基地一通道”的服务区，这一地区在新疆经济社会发展和面向中亚地区开放格局中占有重要的地位，是未来新疆经济社会发展的增长核心
［6－7］
。自治区人民
政府
《关于加强乌鲁木齐、昌吉、石河子、五家渠区域环境同防同治的意见》中明确提出沙湾县属于“乌—昌—石”区域范围，须纳入大气污染物特别排放限值执行区域。目前还未见有关于沙湾县大气污染成因研究。
本研究通过对沙湾县自然环境、大气污染物排放
新疆环境保护2018，40（3）：07 12Environmental Protection of Xinjiang
年际变化特征、大气污染源排放特征等方面探讨沙湾县空气污染成因，运用AEＲMOD模型，预测沙湾县周边企业对大气环境的影响，探讨沙湾县空气污染成因并提出较为全面的环境空气污染防治对策，为政府及相关部门防治空气污染提供决策支持，具有重要的理论和实际意义。
1沙湾县大气污染特征
空气质量数据资料来源于沙湾县空气质量自动监测站，沙湾县地面空气质量自动监测站地理位置为E85ʎ37'，N44ʎ12'，观测场海拔高度532m。监测指标包括二氧化硫（SO2）、一氧化氮（NO）、二氧化氮
（NO
2）、氮氧化物（NO
x
）和可吸入颗粒物（PM
10
）五种
污染物，监测数据时间为2014－04月至2015－03月。
2014－04月至2015－03月间SO
2、NO、NO
2
、NO
x
和
PM
10
五种污染物浓度日均值最大值分别为0．058mg/m3、0．151mg/m3、0．103mg/m3、0．376mg/m3和0．42mg/m3。根据新的环境空气质量标准GB3095－ 2012中的规定，SO
2、NO
2
、NO
x
和PM10浓度的二级标准
值分别为0．15mg/m3、0．08mg/m3、0．10mg/m3和
0．15mg/m3。由此可知SO
2
日均值均低于国家二级标准，NO2、NO x和PM10浓度日均值最大值超标倍数分别为0．29倍、2．76倍和1．8倍。
SO
2
日均浓度值均远低于二级标准（0．10mg/m3）；
NO
2
日均浓度值基本都能达到二级标准，除了2014－12月和2015－02月有个别几天超过二级标准；NO x日均浓度值在采暖期超标情况较严重，非采暖季仅在2014
－07月和09月有个别天数超标；PM
10
日均浓度值在2014－06月到2014－11月只有个别天数超标，而在2014－04月、05月和12月，以及2015－01月、02月和03月超标情况较严重。
沙湾县空气质量总体状况较好，优良天数达到315d，占全年总天数的86．30%，重度污染天仅有3d，占全年总天数的0．82%，且全年均未出现严重污染。根据《环境空气质量指数（AQI）技术规定（HJ633－2012）》中的计算方法和分级标准，根据所获得的污染物浓度日均值计算沙湾县2014－04月至2015－03月主要污染物SO2、NO x和PM10的日均值AQI分指数（IAQI），2014－04月至2015－03月日均值IAQI变化，见图1。AQI大于50时，分AQI指数最大的污染物
为首要污染物。根据可获得数据的SO2、NO x和PM
介入疗法
10
，
统计沙湾县空气中首要污染物，沙湾县空气首要污染物为PM10的天数最多，为237d，占全年总天数的64．93%；NO2次之，为24d，占全年总天数的
6．58%；SO
2
为首要污染物的天数为16d，占全年总天数的4．38%
。
图1沙湾县主要污染物日均值AQI分指数
Fig．1Daily main individual air quality index（AQI）of major
pollutants in Shawan county
根据2014－07月自动监测站所测污染物浓度小时值，计算主要污染物浓度月平均小时值，见图2。在SO2、NO x和PM10三种主要污染物中，SO2浓度无明显日变化；NO x和PM10日变化趋势基本一致，白天呈现双峰型变化曲线，高值出现在9：00和13：00；夜间从20：00至23：00污染物浓度呈快速上升趋势，在23：00达到夜间浓度的峰值，且夜间峰值明显高于白天
。
图2沙湾县2014－07月主要污染物月平均小时值
Fig．2Monthly mean hourly value of major pollutants
in Shawan county in July2014
SO
2
、NO
2
、NO
x
、PM
10
等主要污染物月均浓度，见图3。SO2污染物浓度月均值有逐渐下降的趋势；NO2和NO x月变化情况较为相似，月均浓度呈现冬季（12至02月）最高，秋季（09至11月）次之，春季（03至
8新疆环境保护第40卷
05月）和夏季（06至08）月较低的变化趋势，在12月达到一年中的峰值，
05月污染物浓度最低；PM 10浓度在采暖季有明显增加，其他时段变化不大。沙湾县主要污染物浓度季节变化见图4
。
图3沙湾县主要污染物月均值AQI 分指数Fig．3
Monthly main individual AQI of major pollutants in Shawan
county
图4沙湾县主要污染物浓度季节变化Fig．4
Seasonal concentration variation of major pollutants in Shawan county
2沙湾县大气污染成因分析2．1
自然环境因素
沙湾县属大陆性中温带干旱气候，
北邻古尔班通古特沙漠，境内有大范围低覆盖草地及农田区域，风沙及二次扬尘引起的沙尘成为影响沙湾县大气环境石点头
质量的重要因素。沙湾县农田面积4．0ˑ105hm 2
，低覆盖度草地约2．0ˑ105hm 2
，农田及低覆盖度草地面
积约占全县土地面积的48%，
operators
春秋季基本处于裸露地，在大风天气极易形成沙尘，成为主要的空气污染源之一。
2．2工业污染源
1）
主要排放企业排放量及贡献率
本文统计了2014年沙湾县101个污染源企业排
放SO 2、NOx 和烟（粉）尘排放情况，见表1。结果表明，
在全部34个行业中，粘土砖瓦及建筑砌块制造、热力生产、炼焦、水泥制造、火力发电、纤维制造企业排放的SO 2总量为2457t /a ，占沙湾县工业SO 2排放总量的88．6%；炼焦、
粘土砖瓦及建筑砌块制造、热力生产、纤维制造、火力发电企业排放的NO x 总量为1388t /a ，占沙湾县NO x 排放总量的94%；炼焦、陶瓷制造、纤维板制造、热力生产、粘土砖瓦及建筑砌块制
造、钢压延企业排放的烟（粉）尘总量为6710t /a ，占沙湾县烟（粉）尘排放总量的95．4%。这几个行业工业产值占沙湾县工业企业总产值的61．34%，同时也是沙湾县主要的大气污染物工业排放源。
表12014年沙湾县主要大气污染源污染物排放统计表
Table．1
行政审批制度Statistical table of pollutant emissions from major air pollution sources in Shawan County in 2014
序号
SO 2
NO x
烟（粉）尘
行业类别
排放量（t /a ）类别排放量（t /a ）
类别排放量（t /a ）1粘土砖瓦1445．2炼焦325．6炼焦3188．12热力生产404．4粘土砖瓦325．3陶瓷制造1652．63炼焦268．7热力生产309．6纤维板制造12554水泥制造121．3纤维制造241．2热力生产440．25火力发电120．9水泥制造93．4粘土砖瓦105．16
纤维制造96．5火力发电92．5钢压延68．7合计
2457
合计
1388
合计
6710
9
第3期马俊英等：基于AEＲMOD 模型的沙湾县大气污染成因分析
2）工业源污染物排放空间特征
为了解沙湾县大气污染物排放的地域特征，以城区为中心，按照企业空间布局和聚集特征将沙湾县分为城区、东北角、东南角、西部、东部五个区域，见图5。分区统计了各类污染物排放状况。2014年沙湾县大气污染物分区统计结果见表2。
表22014年沙湾县大气污染源污染物分区排放统计表
Table．2Statistical table of regional pollutant emissions from air pollution sources in Shawan County in2014
排放区域
SO
2
NO
x烟（粉）尘
排放量（t/a）比例（%）排放量（t/a）比例（%）排放量（t/a）比例（%）
花木水
城区820．631．91999．539．2712．445．4东北角1510．258．8167．03．3517．132．9东南角98．63．81673．332．888．25．6西部115．04．51220．523．9214．613．7东部25．81．037．50．737．62．4
总量2570．11005097．71001569．8
100
图5沙湾县各区污染物排放情况东菱克栓酶
Fig．5Pollutant emission in all regions in Shawan County
根据分析结果，在五个区域中，沙湾县城区是
SO
2
、NOx和烟（粉）尘污染物最主要的排放区域。城区SO2的排放量占沙湾县排放总量的31．9%，烟（粉）尘排放量占总量的45．4%，NO x排放量占总量的39．2%。城区排放量较大的原因是该区域有集中分布的产生较大污染物排放量的企业。沙湾县东北角
SO
2
的排放量占全市排放总量的58．7%，烟（粉）尘排放量占总量的3．3%，NO x排放量占总量的32．9
%。沙湾县东南角SO2的排放量占全市排放总量的3．8%，烟（粉）尘排放量占总量的32．8%，NO x排放量占总量的5．6%。沙湾县西部SO2的排放量占全市排放总量的4．4%，烟（粉）尘排放量占总量的23．9%，NO x排放量占总量的13．7%。沙湾县东部SO2的排放量占全市排放总量的1%，烟（粉）尘排放量占总量的0．73%，
NO
x
排放量占总量的2．4%。
此外，沙湾县东南角SO2、NO x和烟（粉）尘的排放量分别占全市排放总量的3．8%、5．6%和32．8%。沙湾县主导风向为西南风、南风和东南风，尤其是夏季主导风向为东南风，因此夏季处于上风向的东南部区域工业企业会对城区大气环境造成较大的影响。3）重点大气污染源
通过对沙湾县城周边企业排放量的初步分析，利
01新疆环境保护第40卷
用AEＲMOD 模型对沙湾县周边25km*25km 范围内的企业进行大气污染物影响的预测，考虑到大气传输及软件合理应用等因素，
以空气质量监测点为中心，周边25km 以外企业暂不考虑，排放量较小的企业由于其影响甚微，也暂时不预测其影响，特选定周边14家排放较大的企业予以预测说明。利用沙湾全年气象数据，
及沙湾本地地形数据做为本地参数，以空气质量监测点为敏感点，
对该区域SO 2、NO 2、PM 10进行预测。全年气象条件下，该区域14家企业对区域SO 2、NO 2、PM 10质量浓度影响的等值线分布见图6 8
。
图6沙湾县14家企业对区域SO 2质量浓度影响的等值线分布Fig．6
Contour distribution of impacts of 14enterprises in Shawan County on regional SO 2mass
concentration
图7沙湾县14家企业对区域NO x 质量浓度影响的等值线分布Fig．7
Contour distribution of impacts of 14enterprises in Shawan County on regional NO x mass
concentration
图8沙湾县14家企业对区域PM 10质量浓度影响的等值线分布
Fig．8
Contour distribution of impacts of 14enterprises in Shawan County on regional PM 10mass concentration
综合SO 2、NO x 和烟（粉）尘排放量可以看出，沙湾县综合重点大气污染排放源以建材、陶瓷制造和煤化工企业为主。2．3
其他污染源
机动车污染。随着城市化进程的加快和居民生
活水平的提高，
沙湾县汽车保有量逐年增加，汽车尾气成为沙湾县大气环境污染不可忽视的重要来源之一。未来机动车数量仍将增加，控制汽车尾气污染将成为沙湾县大气环境污染防治的重点工作之一。
建设施工。随着近几年沙湾县工业化、城镇化的推进，
建设项目逐年增加，施工过程对土壤扰动所造成的扬尘量逐渐增多，
对大气影响日益严重。监督管理。通过对沙湾县主要污染物日变化的分析，发现NO x 和PM 10浓度从20：00至23：00呈快速上升趋势，在23：00达到夜间浓度的峰值，且夜间浓度峰值明显高于白天。除夜间逆温，污染物扩散气象条件差等自然因素外，
相关工业企业是否与夜间偷排或加大生产规模等有关，需要进行进一步调查分析，到污染物浓度升高的原因。3
结论
上述分析表明，沙湾县大气污染的成因有地形和气象条件等自然因素，也有社会经济发展、污染源排
1
1第3期马俊英等：基于AEＲMOD 模型的沙湾县大气污染成因分析
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