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基于超标系数和空气质量指数的西孟加拉邦西里古里市环境空气质量分析

Subham罗伊1*尼米·辛哈2

1北孟加拉大学地理与应用地理系,印度西孟加拉邦西里古里734013

2印度古奇比哈尔大学地理系,印度西孟加拉邦古奇比哈尔736101

通讯作者:subhammn2@gmail.com

DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.15.2.11

恶劣的空气是当今大多数城市中心的主要问题之一,西里古里也不例外。为评价西里古里市的空气质量,采用超标系数法(EF)对污染物的年平均浓度进行评价。没有2,所以2下午,2.5和点10发现PM2.5和点10都是对城市构成严重威胁的主要污染物。应用EF方法后,发现PM的值2.5在中度至高度污染水平和PM之间10它属于高至临界污染水平。另一方面,NO的浓度2所以2属于中至低污染水平。通过对各种污染物的趋势分析,发现它们的浓度在本质上是变化的。如果是PM10呈集中度高、超过国家标准的趋势;而点2.5如果不检查,很快显示其浓度接近国家标准。相反,NO的趋势2所以2都低于国家标准。根据空气质量指数分析了西里古里市的环境空气现状,发现该市的空气质量可分为两个季节,即洁净期(4 - 10月)和污染期(11 - 3月)。最后是PM的年度趋势2.5和点10因为它们是主要的污染物,它显示了它们在冬季的扭曲性质,导致雾霾发作。它揭示了西里古里的空气质量情况变得多么危急,特别是在冬季,这需要立即引起注意。因此,本研究试图呈现一个生动的情景,目前的西里古里的空气质量,并总结了一些建议,以抑制空气质量。


空气质素指数;超过数因子;国家环境空气质量标准;颗粒物2.5;颗粒物10;污染物;烟雾事件

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Roy S, Singha N.基于超标系数和空气质量指数的西孟加拉邦西里古里市环境空气质量分析。2020年世界环境;15(2)。DOI:http://dx.doi.org/10.12944/CWE.15.2.11

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Roy S, Singha N.基于超标系数和空气质量指数的西孟加拉邦西里古里市环境空气质量分析。2020年世界环境;15(2)。可以从:https://bit.ly/2zKImwd


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收到: 23-03-2020
接受: 11-6-2020
审核: OrcidOrcid科萨·哈马·阿齐兹
第二次覆核: OrcidOrcid阿金·R·S
最终批准: Gopal Krishan博士

介绍

在过去几年中,预防和管理空气污染的进程得到了显著加强,但空气污染仍然是人类环境健康的首要脆弱性,而不是这种进步。在许多第三世界国家,空气污染的严重程度超过了世界卫生组织准则所规定的最大限度。1由于城市化和工业化的快速发展,无论是在发达国家还是发展中国家,空气污染都已成为最重要的环境问题。2印度城市约60%的空气污染是由汽车尾气排放造成的。2此外,车辆排放的排放物含有450多种不同的有机化合物。2随着时间的推移,机动车的快速增长造成了交通拥堵、空气污染和噪音问题。3.然而,交通运输部门排放了大约50%的氮氧化物(NOx)和90%的一氧化碳(CO)。4

空气污染被描述为“我们这个时代的巨大杀手”和“对人类福祉的主要危害”,因为它可以极大地损害人类健康,无论性别和年龄5。根据联合国环境规划署的计算,全世界大约有11亿人因有害的空气条件而患有呼吸问题。6此外,根据医学调查汇编的报告显示,空气颗粒的浓度与对个人健康的各种影响有关,特别是对心肺系统的影响。6

因此,本研究试图运用超越因子法来调查发展中城市西里古里的空气质量状况及其潜在威胁。在使用EF方法后,它揭示了与需要尽快避免的污染物有关的威胁;要么西里古里很快就会变成一个有害的城市。此外,为了理解各种污染物的浓度,进行了趋势分析,这描绘了PM如何10,其次是总理2.5,是对这座城市最主要的警告。采用空气质量指数法对西里古里市环境空气质量现状进行了评价。它引人入胜地揭示了城市空气质量可以分为两个季节,即空气质量洁净期和污染期。该研究还揭示了PM10和点2.5是城市的主要威胁。因此,2019年对这两种污染物进行了进一步研究,有趣的是,它揭示了这些污染物的性质及其季节性变化。

据我们所知,对西里古里的环境空气质量进行的研究很少。因此,为了填补这一空白,我们根据现有文献和数据对西里古里的环境空气质量进行了研究。这项研究的目的是;1)根据超过因子评估空气质量状况和污染程度,2)分析各种污染物浓度和趋势(2014-2018年),3)根据空气质量指数(AQI)了解城市空气质量现状,4)确定PM的当前趋势2.5和点10作为一种值得注意的污染物。因此,本研究试图突出古里空气质量的过去和现在的情况,并显示它是如何随着时间的推移而恶化的,以便采取适当的措施来防止空气质量恶化。

研究区域

西里古里是印度东北部的门户,是一个快速发展的城市,拥有强大的贸易和商业基础,是一项重要的经济活动。在本研究中,选择了西里古里市,占地41.9平方公里。拥有50多万人口。选择研究区域背后的目标是其战略位置,这使其成为贸易和商业基地,旅游活动,人口快速增长的中心,就业的核心,也是整个东北地区的必要供应。这些都导致了大量的交通拥堵,最终造成了巨大的空气污染,扰乱了城市的环境空气质量。西里古里通常被称为印度东北部的“门户”或“鸡脖子”,因为它连接着整个印度的东北部各州。这座城市横跨西孟加拉邦的大吉岭和杰尔拜古里两个地区。这座城市的坐标位于喜马拉雅山脚下,北纬26度43分,东经88度26分。Mahananda河是一条跨界河流,穿过城市的中心。

图1:位置地图

图1:位置地图

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数据和方法

为了评估西里古里的空气质量,所有信息都是根据中央污染控制委员会(CPCB)和西孟加拉邦污染控制委员会(WBPCB)提供的数据收集和分析的。目前,西里古里只有一个自动空气监测站,位于第2区。32、Babupara(靠近tinbati more)。为了评价污染强度和空气质量状况,采用了CPCB给出的超标系数(EF)法。EF是“污染物年平均浓度与其特定标准的比例”。6

超出系数法计算如下:6

超出系数(EF) =污染物的年平均浓度
特定污染物的年度标准

根据该方程,空气污染可分为四个标准;

  • 临界污染(C): EF大于1.5;
  • 高污染(H): EF在1.0-1.5之间;
  • 中度污染(M): EF在0.5-1.0之间;和
  • 低污染(L): EF低于0.5。

对于各种空气污染物及其浓度的趋势分析,人工数据(2014-2018年)由WBPCB根据给定的国家环境空气质量标准(NAAQS)获得,并通过聚类柱状图显示。人工数据采集的目标频率为两周一次,达到NAAQS规定的一年最少104天。然而,2014年、2015年、2016年和2018年总共有104天的数据无法获得,在这种情况下,每年40天或更多的监测被认为是足够的数据评估。7综合来看,2014 - 2018年WBPCB人工数据集每周两次,2013年为102天,2015年为99天,2016年为103天,2017年为104天,2018年为103天。为了了解西里古里空气质量的现状,基于西里古里自动站编制了2019年的AQI数据,并根据其对健康的影响和污染程度,通过主表以不同颜色呈现,便于理解。这张主表清晰地展示了2019年西里古里空气质量现状。为编制2019年AQI数据主表,收集了24小时日均数据,并在CPCB AQI公报中注明供分析。最后,为了了解PM的发展趋势2.5和点10,构建趋势线;这条趋势线是根据每月三次自动站在每月第一周、第二周和第三周的固定间隔收集的数据编制的。这条趋势线显示在冬季月份突然达到峰值,其原因已在下面讨论。

空气质素指数

空气质素指数是一个以简单易懂的表达方式,向公众有效地说明空气质素状况的工具。它将各种污染物的困难空气质量记录转换为不同的值分类和颜色。8目前,空气质量指数有六种类型,很容易理解,每一种类型都有一个与人类健康影响相关的特定颜色。这些类型分为良好、满意、中度污染、差、极差和严重。根据CPCB通知的印度国家空气质量标准,设定了12个考虑因素,其中二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO)2),点2.5下午,10(颗粒物质包括小于2.5微米和10微米)、臭氧(O3)、铅(Pb)、氨(NH3)、苯(a)芘(BaP)、苯(C6H6)、砷(As)和镍(Ni)。主要的八项限制包括大约1、8和12小时的短期标准和年度标准,不包括一氧化碳和臭氧,而其余四项限制仅包括年度标准。9这些污染物中的每一种都不可能在每个地点都被注意到。一般来说,空气质量指数只有在至少有三种污染物指数的情况下才会给出,其中一种应为PM2.5或点10。否则,无法分析AQI,相应地,计算分项指数必须至少需要16小时的数据。10、11

结果与讨论

空气质量状况及污染程度

表1:2014-2018年西里古里空气质量状况

表1:2014-2018年西里古里空气质量状况

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图2:基于超标系数的古里古里污染水平(2014-2018年)

图2:基于超标系数的古里古里污染水平(2014-2018年)

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为了分析空气质量状况和污染程度,采用超出因子(EF)法,如表1所示,结果显示SO2(二氧化硫)创历年新低。另一方面,NO的浓度2(二氧化氮)从2014年到2017年呈中等水平,2018年降至低位。平均而言,污染水平从NO2在西里古里处于中等水平。NO的超标值2除2018年外,所有连续年份,即2014年至2017年,均在0.5 - 0.6之间,属于中等水平。PM的数据2.5没有2014年和2015年的数据,但从2016年到2018年,它显示出该市的浓度很大,因为PM2.5这些年间的范围在中等到高之间。PM的浓度2.5根据超越因子法,2016年为0.9,2017年降至0.6,2018年再次突然飙升至0.9。因此,不可否认的是,在不久的将来,它将超越中等限制,达到高和临界值。相比之下,PM的水平10在所有年份都很严重,从2014年到2018年,它从临界到高水平不等。对于2014年,PM的值10高于临界值为2.0,2015年为1.5,2016年为1.3,2017年为1.0,2018年为1.2。因此,从表中可以清楚地看出,PM10是该市的首要警告,因为它会对呼吸系统造成严重损害,并引发许多健康并发症。因此,可以假定PM2.5和点10是西里古里的主要污染物,西里古里正在寻求立即采取行动来限制这些颗粒物。这表明,西里古里的环境空气质量已经变得危险,不能被视为一个健康生活的城市。随着空气日益对呼吸有害,这些颗粒物引起了许多健康问题,主要是心血管和呼吸问题,这对居住在城市的人们构成了严重威胁。

根据表1绘制的下图也清楚地描绘了在所有污染物中,PM10因其连续多年处于临界至高水平,被列为首要污染物。此外,点2.5与总理同行10由于它定位在高到中等水平之间,如果还没有阻止,很快就会超过高到临界的限制。同样,对于NO的情况2此时是控制它的最合适时机,否则它也会越过中到高的限制,很快成为城市的有害污染物。除此之外,所以2保持在一个较低的控制水平。

随着城市化和人口增长的快速趋势,西里古里往往是一个杂乱无章的城市,也由于日益增加的车辆数量加剧了城市的拥堵。此外,柴油车排放的废气被认为是造成西里古里污染水平上升的罪魁祸首。道路和多层建筑的大规模建设工作也导致了城市的污染水平。12因此,它澄清了这样一个事实,即车辆燃烧以及建筑工程是PM的主要来源2.5和点10在城市里

趋势污染物及其浓度

图3:西里古里污染物及其浓度变化趋势(2014-2018年)

图3:趋势污染物和
其集中在西里古里(2014-2018)

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为了了解空气质量和各种污染物浓度的变化趋势,基于污染物对2014 - 2018年进行趋势分析;命名为SO2,没有2下午,2.5,及PM10如下面的图3所示。在所有污染物中,按照NAAQS设定的标准,SO2的年平均值最低,为50ų/m3。2014年,SO的年平均值2西里古里的排放量为6 ųg/m3,其次是2015年和2016年的3ųg/m3, 2017年和2018年甚至分别下降到2 ųg/m3。因此很明显SO的浓度2在西里古里是低的,并进一步下降的性质。同样,在NO的情况下2,记录的年浓度低于NAAQS设定的年度标准40ų/m3。NO的年浓度22014年为24ųg/m3, 2015年为18 ųg/m3, 2016年为20ųg/m3, 2017年再次为18 ųg/m3, 2018年降至17ųg/m3。所以NO的趋势2在西里古里,它的性质是波动的,在可容忍的限度内。而点2.5也显示出不均匀的性质,因为2016年的年平均浓度为35 ųg/m3, 2017年降至24 ųg/m3, 2018年再次上升到34ųg/m3(2014年和2015年的数据无法获得)。此外,PM的年浓度2.5几乎违反了NAAQS制定的年度标准,即40ų/m3。这三种污染物的年浓度均低于NAAQS设定的年标准,与之相反,PM的浓度10除2017年外,历年均录得较高。2014年,年均PM浓度10为117ųg/m3, 2015年为91ųg/m3, 2016年为76ųg/m3, 2017年再次降至59ųg/m3(低于NAAQS年均标准60ųg/m3), 2018年再次上升至72ųg/m3。因此可以说,古里古里各种污染物的变化趋势在本质上是变化的。从上图可以看出,违反NAAQS国家标准的污染物只有PM10,以及PM的浓度2.5接近国家标准,可以推测,在几年或一段时间内,它将很快突破限制。

基于AQI的四里古里空气质量现状分析

图3:西里古里污染物及其浓度变化趋势(2014-2018年)

表2:2019年西里古里逐月空气质量值

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根据下面的主表2,这是根据AQI的日平均数据制作的。从这张表中可以生动地看出,西里古里的空气质量可以分为两个季节变化,即空气质量洁净期(4月至10月)和污染期(11月至3月)。这种类型的变化主要是由于季节效应造成的,因为西里古里的位置位于印度北部,在冬季,由于地面高压盛行,西里古里上空的垂直风下降,导致地表污染物浓度延长,因此记录了高污染水平。该表显示,1月和12月是西里古里空气质量最差的月份,1月和12月的月平均值分别为231和209,这表明这两个月的空气质量很差,可能导致大多数人呼吸困难。12月AQI值最大,为324,代表当天空气质量较差。一月份的空气质量指数也很差,分别是319和309。2月、3月和11月为中度污染月份,月平均指数分别为177、177和132。然而,在这种情况下,呼吸不适可能会发生在心脏病患者、儿童和老年人身上。另一方面,四月至十月是空气污染程度最低的洁净期。在这些月份中,7月至9月的空气质量是最安全的,这是由于印度北部的季风效应抑制了污染物物质。 The monthly mean for July, August, and September are 39, 40 and 36 respectively which clearly shows that these three months are the cleanest and safest months among all. It is well predicted that pollution troubles are even worse by a constant atmospheric situation, such as sinking and creation of inversion layers during the pre-monsoon season, or at some stage in monsoon break periods. Through the monsoon period, intense rainfalls wash out aerosols and uncontaminated the air. New studies have recommended that excessive air pollutants in the atmosphere have a direct impact on the hydrological cycle by considerably changing the energy stability in the atmosphere.13因此,可以说,西里古里的空气质量表现出季节性变化,在冬季,它变得不适合居住,而在夏季,空气质量的性质变得和蔼可亲。

PM趋势2.5和点10

图4:PM2.5和PM10趋势(2019年)

图4:PM2.5和PM10趋势(2019年)

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上图清楚地显示了PM的峰值2.5和点10在1月至2月的冬季月份较高,在2月初和排灯节期间也注意到烟雾事件。另一方面,PM的浓度2.5和点10从3月初开始下降,并在6月至9月的季风期间降至标准平均值。11月至2月等冬季月份出现雾霾现象,主要是由于恶劣的气象条件导致空气污染加剧程度有限;比如适度的风力和逆温。这些后果是空气污染扩散极不充分,最终导致雾霾事件的放大。14我们知道,排灯节被认为是在10月到11月的某个时候庆祝的照明和烟花的场合。在这些排灯节的夜晚,点燃鞭炮是很常见的,这些鞭炮含有大量的硝酸钾,其次是碳和硫。因此,点火的结果是释放出大量的污染物,如NO2下午,10,所以2在大气中的短时间内,这可能与周围环境中突然出现的雾霾高峰有关,并可能极大地恶化空气的氛围。15所以很明显,PM的趋势2.5和点10在冬季和排灯节期间变得非常残暴,在夏季由于季风的影响而变得正常。

结论

该研究的意义在于了解西里古里市主要环境空气污染物的浓度及其变化趋势。此外,西里古里的空气质量指数给出了城市环境空气质量现状的一个连贯的画面。SO的浓度和趋势2也没有2西里古里市空气质量指标均低于国家空气质量标准。相比之下,PM的浓度10被发现违反了NAAQS规定的可接受限度。然而,点2.5目前被认为是在可接受范围内的中度污染物,但很快就会超过国家标准。此外,最近的2019年空气质量指数研究表明,西里古里的空气质量在冬季变得最差,这可能导致严重的健康问题。它可能会导致许多健康问题,如呼吸问题、头痛和眼睛发炎,尤其是在冬季。此外,在冬季的几个月里,由于城市偶尔被厚厚的雾霾覆盖,雾霾事件频频发生。因此,可以理解,西里古里市的环境空气质量处于危急状态,需要立即采取必要的措施来减轻污染物的浓度。

机动车,特别是柴油车的排放应该被认为是造成空气质量差和PM浓度高的主要原因10和点2.5在城里。为了将污染程度降至最低,有必要立即引入替代燃料,如压缩天然气(CNG)和电动汽车。更多的实时空气监测站应及时在城市的各个地点配备。所有两轮和三轮车都应该强制采用BS4发动机(Bharat stage 4)到BS6发动机,以遏制颗粒物的释放。污染控制(PUC)证书应该是短期有效的,这样人们就可以定期更新,而且家庭拥有的车辆总量应该最小化。建筑工地的粉尘颗粒排放也需要尽快减少。通过提高道路和服务的效率,公共交通系统的升级也应是相关的。在固体废物管理方面,应采用生物甲烷化厂、科学填埋和堆肥等先进方法。此外,为了使西里古里的空气质量更好,公众意识应该是最重要的。此外,选择公共交通工具、骑自行车、拼车、车辆的维护和适当的服务是改善西里古里环境的一些小步骤。

确认

作者要感谢西孟加拉邦污染控制委员会(WBPCB)和中央污染控制委员会(CPCB)提供的详细数据,没有这些数据,就不可能完成研究结果。

资金来源

作者在研究、撰写和/或发表本文时未获得任何资金支持。

利益冲突

作者没有任何利益冲突

参考文献

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