第1章 绪论
1.1 研究背景
随着工业化、城市化进程的高速发展，我国大气污染的特征已经发生了本质性的转变，大气污染已经由单纯的煤烟型向复合型转变，呈现出以PM2.5、O3为主要污染物的快速蔓延性、污染综合性和影响区域性的复合型大气污染特征。特别是近年来，区域性大气污染问题发生频率之高，影响范围之大，污染程度之重，严重威胁到人民群众的身体健康和生态安全。
四川省委省政府认真贯彻落实党中央、国务院决策部署，将生态环境保护摆在更加突出的战略位置，落实了一系列大气污染防治重大政策文件，不断加大统筹力度，持续推进治污减排，深化区域联防联控，强化科技支撑力量，大气污染防治工作取得积极成效，人民群众蓝天获得感、幸福感明显增强。
“十三五”期间，全省深度调整产业结构，三次产业比例由2015年的12.4∶50.9∶36.7调整为11.4∶36.2∶52.4；调整能源结构，全省清洁能源消费占比达53.7%，煤炭消费总量减少到6000万t，比2015年降低8.37个百分点；优化交通运输结构，公路运输占比降至91.7%，铁路、水路运输占比分别升至4.5%、3.8%；用地结构调整，持续开展“工地蓝天行动”；加大城市道路养护管理力度，城市道路机械化清扫率达到72.8%；加强秸秆综合利用，全省秸秆综合利用率达到91%；开展露天矿山综合整治；连续三年实现化肥使用量负增长。各项措施减排成效显著，PM2.5、SO2、NOx和VOCs排放量较2015年分别下降15.0万t(25.9%)、34.7万t(48.3%)、9.3万t(17.5%)和8.6万t(8%)。
“十三五”期间，全省优良天数比例提高5.5个百分点，重污染天数平均不到1天，未达标地级以上城市PM2.5浓度下降28.6%，全面超额完成国家下达的目标任务。达标城市个数增加至14个，较2015年增加9个，SO2浓度稳定进入个位数轨道，氮氧化物浓度实现波动下降。卫星遥感数据显示，全省PM2.5浓度改善约三成。全省环境空气质量得到了显著改善，稳居全国中上游。但对标先进，PM2.5浓度与发达国家、世界卫生组织标准仍有较大差距，O3浓度呈上升态势，进一步提升环境空气质量任务艰巨。
近年来四川省大气环境领域的科学研究取得了一些进展，但面对快速发展变化的大气复合型污染和四川省特殊的地理气象环境问题，已经暴露出系统性和针对性研究的不足，特别是存在相关科学研究、技术开发与环境管理及经济、社会发展结合不密切的一系列问题。为解决以上所面临的诸多问题，切实改善四川省城市环境空气质量，保障人民群众身体健康，护航经济、社会的和谐发展，亟待开展相关研究工作。2013年，四川省环境保护厅启动了四川省环境保护科技重大专项“川西平原城市群大气污染(灰霾)特征和成因研究”。2014年，四川省科学技术厅启动了四川省科技支撑计划项目“南充市大气细颗粒物(PM2.5)污染现状与来源研究”。2015年，四川省环境保护厅启动了四川省环境保护科技计划项目“川南地区城市群灰霾污染防控研究”。三个研究课题分别对四川盆地内的成都平原地区、川东北地区、川南地区这三个经济发展活跃区、人口分布稠密区、污染排放集中区、气象条件复杂区，针对性地开展了细颗粒物的污染特征和来源成因研究。本书主要就三个研究课题进行汇总和凝练，以期集中反映近年来在大气污染特征及细颗粒物来源解析方面开展的研究工作。
1.2 研究内容
本书研究内容如下：
(1)研究四川省的大气污染特征。在整理国内外相关研究资料和文献的基础上，结合四川省实际，收集和利用空气质量监测数据，研究分析四川全省的城市环境空气质量现状与污染特点，同时结合自2004年以来稳定可靠的空气质量自动监测数据，分2004～2014年和2015～2020年两个时间段研究分析四川全省城市环境空气质量的时空变化趋势。
(2)研究四川盆地污染气象特征。分析东亚大气环流特征和东亚季风对四川盆地的影响，研究700hPa、850hPa、925hPa三个高度的流场特征，分析污染物在盆地内的传输影响通道，研究大气稳定度、逆温、混合层高度等边界层污染气象特征。
(3)研究颗粒物质量浓度及质量重构特征。在2013～2016年，对成都平原地区、川南地区和川东北地区环境空气中的PM10和PM2.5进行了采样监测，分析颗粒物的质量浓度特征，对其化学组成进行重构，探讨颗粒物的区域一致性，开展相关比较研究。
(4)研究颗粒物中水溶性离子组分特征。对成都平原地区、川南地区、川东北地区的PM2.5和PM2.5～10中无机水溶性离子组成进行分析，研究时空变化特征和水溶性离子粒径分布特征，探讨离子的相关性、离子平衡与存在形式，分析二次无机气溶胶体系。
(5)研究细颗粒物中碳质和无机元素组分特征。对成都平原地区、川南地区和川东北地区PM2.5中碳质组分进行分析，研究OC、EC浓度水平、时空变化特征，OC与EC比值，二次有机气溶胶、无机元素等特征。
(6)开展细颗粒物污染源源谱解析。严格依照原环境保护部《大气颗粒物来源解析技术指南(试行)》要求，应用PMF分解模型分析成都平原地区、川南地区和川东北地区各采样点PM2.5的化学组成特征谱，进行污染源源谱的时间序列分析。
(7)研究细颗粒物污染源特征。严格依照原环境保护部《大气颗粒物来源解析技术指南(试行)》要求，应用PMF分解模型解析成都平原地区、川南地区和川东北地区各采样点PM2.5的来源贡献，分析烟花爆竹、秸秆焚烧、浮尘等典型污染事件的影响。应用单颗粒气溶胶质谱仪开展细颗粒物在线来源解析，研究细颗粒物的组分和来源贡献，并对不同城市、不同时间段的细颗粒物来源进行重构和比较。
(8)提出大气污染防治对策建议。评估四川省“十三五”期间大气污染防治成效，结合《大气污染防治行动计划》和《打赢蓝天保卫战三年行动计划》分析自2013年以来的空气质量改善成效，基于“美丽中国”建设要求提出四川省环境空气质量改善“三步走”战略建议。
(9)注重监测及研究全过程的质量保证和质量控制，严格按照原环境保护部发布的有关技术规范和技术指南开展工作，确保研究所取得数据的可靠性。按照《环境空气质量自动监测技术规范》(HJ/T 193—2005)要求进行数据审核，依据《环境空气质量手工监测技术规范》(HJ/T 194—2005)开展颗粒物离线采样，依据《环境空气颗粒物源解析监测技术方法指南(试行)》(第二版)要求进行颗粒物化学组分分析测试，确保PM2.5的来源解析研究符合《大气颗粒物来源解析技术指南(试行)》要求。
1.3 研究路线
大气污染(灰霾)特征和成因研究技术路线如图1-1所示。
图1-1 大气污染(灰霾)特征和成因研究技术路线图
第2章 空气质量特征及时空变化规律
本章整理四川省2004～2020年21个市(州)城市环境空气质量自动监测站数据，运用数据统计方法对SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5的质量浓度、优良天数率、相关污染物浓度比值等进行分析，揭示污染物的时空演变规律和大气污染变化特征。
2.1 2020年四川省环境空气质量特征
2.1.1 环境空气质量概况
2020年，四川省优良天数率为90.7%，其中优占44.5%，良占46.2%；总体污染天数率为9.3%，其中轻度污染为8.1%，中度污染为1.1%，重度污染为0.1%，如图2-1所示。同比2019年优良天数率上升1.6个百分点。重度污染天数平均为0.6天，同比2019年减少0.2天。优良天数率较低的城市依次为成都市、德阳市、自贡市。
图2-1 2020年四川省环境空气质量级别图
2020年，四川省六项污染物年均浓度全部低于标准限值。PM2.5平均浓度为31μg/m3，较2019年下降8.8%。PM10平均浓度为49μg/m3，较2019年下降7.5%。SO2平均浓度为8μg/m3，较2019年下降11.1%。NO2平均浓度为25μg/m3，较2019年下降10.7%。CO第95百分位浓度为1.1mg/m3，与2019年持平；O3第90百分位浓度为135μg/m3，较2019年上升0.7%。2020年14个市(州)(攀枝花市、绵阳市、广元市、遂宁市、内江市、乐山市、眉山市、广安市、雅安市、巴中市、资阳市、阿坝藏族羌族自治州(阿坝州)、甘孜藏族自治州(甘孜州)、凉山彝族自治州(凉山州))空气质量达标，较2019年增加3个市(州)。主要超标污染物为PM2.5，其中成都市和自贡市PM2.5浓度超过40μg/m3，超标20%左右；宜宾市、达州市、泸州市、德阳市、南充市PM2.5浓度在37～40μg/m3，超标6%～14%。成都市O3第90百分位浓度超标，超标6%。
2020年，PM2.5浓度前三的城市依次为自贡市、成都市和宜宾市，19个市(州)同比2019年有不同程度的下降，降幅前三的市(州)依次为甘孜州(18.2%)、乐山市(16.7%)和达州市(15.2%)，阿坝州同比持平，仅凉山州同比上升10%。
PM10浓度前四的城市依次为成都市、自贡市、德阳市和达州市，19个市(州)同比2019年有不同程度的下降，降幅前三的市(州)依次为达州市(16.4%)、甘孜州(15.8%)和巴中市(11.8%)，凉山州和阿坝州分别同比上升8.8%和4.5%。
SO2浓度前四的市(州)依次为攀枝花市、凉山州、广元市和泸州市，13个市(州)同比2019年有不同程度的下降，降幅前三的市(州)依次为甘孜州(30.8%)、宜宾市(30.0%)和凉山州(26.7%)，德阳市、内江市分别同比上升20.0%、14.3%，成都市、绵阳市、南充市、巴中市、资阳市和阿坝州同比持平。
NO2浓度前三的城市依次为成都市、眉山市和达州市，19个市(州)同比2019年有不同程度的下降，降幅前三的城市依次为广安市(26.9%)、达州市(23.3%)和遂宁市(21.7%)，阿坝州和自贡市分别同比上升25.0%和3.8%。
O3第90百分位浓度前三的城市依次为成都市、德阳市和眉山市，8个市(州)同比2019年有所下降，降幅前三的市(州)依次为凉山州(13.1%)、南充市(11.6%)和达州市(11.1%)；13个市(州)有不同程度的上升，升幅前三的城市依次为广元市(20.8%)、绵阳市(9.5%)和乐山市(9.1%)。
CO第95百分位浓度前六的城市依次为攀枝花市、达州市、眉山市、宜宾市、乐山市和内江市，13个市(州)CO第95百分位浓度同比2019年有不同程度的下降，降幅前四的市(州)依次为广元市(28.6%)、达州市(25.0%)、雅安市(10.0%)和凉山州(10.0%)，遂宁市、攀枝花市分别同比上升11.1%、8.7%，泸州市、绵阳市、宜宾市、资阳市、阿坝州、甘孜州同比持平。
优良天数率*低的三个城市依次为成都市、德阳市和自贡市，16个市(州)同比2019年有所上升，升幅前三的城市依次为达州市(6.8个百分点)、雅安市(5.5个百分点)、南充市(5.0个百分点)；三个市同比有所下降，降幅由大到小依次为德阳市(3.0个百分点)、成都市(2.1个百分点)、绵阳市(0.5个百分点)；阿坝州、甘孜州同比持平。
2.1.2 PM2.5污染特征
PM2.5污染特征如下：
(1)PM2.5超标现象仍然严重，重点城市、重点区域贡献仍然突出。如图2-2所示，自贡市、成都市、宜宾市、达州市和泸州市5市对全省PM2.5浓度的污染负荷约占1/3(30.5%)，8市(加上德阳市、南充市、乐山市)污染负荷接近一半(47.0%)。重点区域中的川南地区浓度*高的3市(自贡市、宜宾市、泸州市)污染负荷*大，占18.4%；成都平原地区浓度*高的3市(成都市、德阳市、乐山市)污染负荷次之，占17.1%；川东北地区浓度*高的3市(达州市、南充市、广安市)污染负荷为16.4%。
图2-2 2020年21个市(州)对四川省PM2.5浓度的污染负荷
各数相加不等于100%，是因为有些数进行过舍入修约，下同
展开
