当前，我国经济发展与环境保护之间的矛盾日益突出，环境质量、环境容量等因素已经严重影响到社会经济的发展。随着城市化进程的加快和大型工业开发区的建设，环境污染物的排放量不断增加，污染范围也不断扩大，以颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等为主要污染物的城市大气环境污染问题日趋严重^[1]。

目前有关空气污染的研究主要集中在东部经济发达地区，如京津冀^{[2, 3]}、长三角^{[4, 5]} 和珠三角^{[6, 7]}，对西部地区的研究较少。柳州是中国西部的工业重镇、 广西有名的工业城市，总面积34 000 平方公里，其中市区面积21 468 平方公里。全市人口385 万人，其中市区常住人口约160 万人。柳州市地处桂中北部，属中亚热带季风气候，夏半年盛行偏南风，高温、高湿、多雨，冬半年盛行偏北风，寒冷、干燥、少雨。 夏长冬短，雨热同季，光、温、水气候资源丰富，但地区差异较大，北部各县具有较明显的山地气候特征。环境保护部和国家质检总局联合发布的《环境空气质量标准》（ GB3095—2012）中调整了污染物项目及限值，增设了PM_2.5 平均浓度限值，收紧了PM₁₀ 等污染物的浓度限值^[8]。设定PM_2.5 二级标准的年均值和日均值分别为35μg/m³ 和75μg/m³ （相当于世界卫生组织过渡时期第三阶段目标的标准值），并明确规定自2013 年起在113 个大气污染防治重点城市和环保模范城市实施新标准。柳州位列113 个重点城市之中，是广西第一个开展PM_2.5 监测的城市。

为有效防治空气污染，满足空气质量达标要求，需掌握柳州市空气污染物近年的变化特征及趋势。本研究于2009—2014 年连续6 年对柳州市大气主要污染物SO₂ 、NO₂ 、PM₁₀ 和PM_2.5 的浓度进行在线观测，分析了6 年以来污染物的时空变化趋势，为针对性和科学性的污染防治对策提供依据。

柳州市市区环境空气质量共设6 个监测点位，分别为环保监测站、河西水厂、四中、九中、古亭山和柳东小学（图 1），主要监测项目为SO₂ 、NO₂ 和可吸入颗粒物，2012 年开始增加PM_2.5 的监测。本研究使用的数据来自这些空气质量检测站的2009—2014 年在线污染物逐月平均浓度，从污染物浓度的时空分布特征、变化趋势及超标率等方面分析了近年来柳州市环境空气质量的总体变化情况，以期为柳州市空气质量的诊断、大气污染控制措施方案的编制提供依据。 由于PM_2.5 的在线监测从2012 年9 月开始（表 1），6 年变化趋势中只讨论其他三种污染物。

图 1()

图 1 采 样站点分布

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表 1 柳州市各站点2009 —2014 6 年监测指标

表 1 柳州市各站点2009 —2014 6 年监测指标

由于只有SO₂ 、NO₂ 、PM₁₀ 有全部6 年的数据，因此仅分析此三类污染物的年变化趋势（图 2）。

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图 2 SO2、NO2、PM10 浓度2009—2014 年变化趋势

SO₂ 浓度呈下降趋势。2009 年年均浓度为63.0μg/m³ 。 2014 年年均浓度为31.5μg/m³ 。2014 年相比2009 年下降了50.0%，年均下降率为10%。2009 和2010 年的SO₂ 浓度超过了国家空气质量二级标准（GB3095— 2012，60μg/m³ ）。2011—2014 年SO₂ 浓度持续下降，逐渐接近国家空气质量一级标准，说明近年来，柳州及周边地区减排措施，如工业锅炉安装脱硫设施、火电厂已投运脱硫设施的升级改造、有色金属行业生产工艺设备更新改造、以热电联产或清洁能源替代燃煤小锅炉等取得显著成果。

PM₁₀ 浓度呈明显的增长趋势。2009 年年均浓度为54.1μg/m³ 。2014 年年均浓度为91.6μg/m³ 。2014 年相对于2009 年增长了69.3%，年均增长率为13.8%。 2009—2010 年，PM₁₀ 浓度低于国家空气质量二级标准（70μg/m³ ）；2011—2012 年，PM₁₀ 浓度接近国家空气质量二级标准，而2013—2014 年，PM₁₀ 浓度大大超过了国家空气质量二级标准。结果表明，柳州可吸入颗粒物污染形势日益严峻，可能跟工业除尘、扬尘控制不到位有关。

NO₂ 没有明显的年趋势，2009 年浓度最高 （35.1μg/m³ ），2010 年浓度最低（24.6μg/m³ ）。2009— 2014 年，NO₂ 的浓度都低于国家空气质量二级标准，反映出柳州氮氧化物总量控制措施如推进实施火电厂烟气脱硝工程、水泥行业和工业锅炉逐步实施低氮燃烧技术等具有一定效果。

各污染物浓度都具有显著的月变化，且变化基本一致。1 ～ 3 月浓度较高，然后持续下降，在6 ～ 8 月出现低值，9 月后逐渐升高（图 3）。如果按季节划分的话，则都呈现出冬季> 秋季> 春季> 夏季（图 4）。 SO₂ 、NO₂ 、PM₁₀ 和PM_2.5 的浓度冬季相比夏季分别提高82.9%、56.3%、66.9% 和133.6%。这可能是由于冬季具有更大的污染排放，同时边界层高度低，污染物不易扩散。同时，PM_2.5/PM₁₀ 的比值冬季也高于夏季，表明冬季更易富集细颗粒。全年NO₂ 浓度均达标。SO₂ 在冬季（11 月至次年1 月）、PM₁₀ 在秋冬季和春季（10 月至次年4 月）容易超标。PM_2.5 除7 月外全线超标。

图 3()

图 3 SO2、NO2、PM10、PM2.5浓度和PM2.5/PM10 比值月变化

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图 4 SO2、NO2、PM10、PM2.5浓度和PM2.5/PM10 比值季节变化

各污染物浓度也具有明显的空间差异性（图 5）。 除了NO₂ 浓度略低于市站外，九中其他污染物的浓度都最高，也是唯一一个SO₂ 浓度超过国家空气质量二级标准（GB3095—2012，60μg/m³ ）的站点，这可能与九中离柳州市排污较重企业柳州钢铁公司距离较近有关。

图 5()

图 5 SO2、NO2、PM10、PM2.5浓度和PM2.5/PM10 比值空间变化

除九中外，其余站点SO₂ 浓度均低于国家空气质量二级标准（GB3095—2012，60μg/m³ ）。浓度大致呈西高东低分布，九中和河西的浓度较高，古亭山和柳东小学的浓度较低。最高点九中的浓度比最低点柳东小学的浓度高76.3%。

所有站点的NO₂ 浓度均低于国家空气质量一、二级标准（GB3095—2012，40μg/m³ ）。市站、九中和河西的浓度较高，古亭山和柳东小学的浓度较低。最高点市站的浓度比最低点柳东小学的浓度高95.1%。

市站、九中PM₁₀ 浓度超过国家空气质量二级标准（GB3095—2012，70μg/m³ ），其余站点的浓度介于一级标准和二级标准之间。九中、市站和柳东小学的浓度较高，四中和古亭山的浓度较低。最高点九中的浓度比最低点古亭山的浓度高40.4%。

所有站点的PM_2.5 浓度均超过国家空气质量二级标准（GB3095—2012，35μg/m³ ）。九中、河西、 四中和市站的浓度较高，古亭山和柳东小学的浓度较低。最高点九中的浓度比最低点古亭山的浓度高 35.9%。

PM_2.5/PM₁₀ 的比值也具有空间差异性。四中、 河西和古亭山的比值较高，市站和柳东小学的比值较低。

柳州市市区环境空气质量共设6 个监测点位，分别为环保监测站、河西水厂、四中、九中、古亭山和柳东小学。本文利用6 个空气质量监测站点2009— 2014 年逐年逐月大气主要污染物在线观测数据，分析了它们的长期时空分布特征。研究结果表明，SO₂ 浓度呈下降趋势，逐渐接近国家空气质量一级标准，说明近年来，柳州及周边地区减排措施，如工业锅炉安装脱硫设施、火电厂已投运脱硫设施的升级改造、有色金属行业生产工艺设备更新改造、以热电联产或清洁能源替代燃煤小锅炉等取得显著成果。随着调整产业结构、淘汰落后产能、实施清洁生产等措施的深入，SO₂ 有望得到进一步削减。NO₂ 没有明显的年趋势，但都低于国家空气质量二级标准，反映出柳州氮氧化物总量控制措施如推进实施火电厂烟气脱硝工程、水泥行业和工业锅炉逐步实施低氮燃烧技术等具有一定效果。柳州市需要加大污染重点企业安装脱硝设施的力度，从而降低NO₂ 的浓度。PM₁₀ 浓度呈增长趋势，到2014 年，浓度已大大超过了国家空气质量二级标准，2012—2014 年，PM_2.5 浓度也超标严重，表明柳州颗粒物污染形势日益严峻。各污染物浓度表现出显著的季节变化，即冬季> 秋季> 春季> 夏季。 PM_2.5/PM₁₀ 的比值冬季也高于夏季，表明冬季更易富集细颗粒。各污染物浓度也具有明显的空间差异，且各污染物的空间差异性不同，反映出各站点排放特征和气象条件的差异。

针对日益突出的颗粒物污染，柳州市应从来源控制入手，在市区内划定扬尘污染控制区，对施工场地扬尘污染实施严格控制。积极开展机动车尾气污染防治工作，制定机动车尾气监测能力建设方案，编制机动车环保检测机构发展规划，提高机动车尾气监测能力。加大工业企业清洁生产工艺的普及率和污染防治设施安装、运行、维护的监管。完善农村地区能源供给设施，推广新能源的使用。