貴陽市近4 a空氣質量特征分析

黃世芹，彭科曼，陳海鳳

(貴州省貴陽市氣象局，貴州 貴陽 550001)

貴陽市近4 a空氣質量特征分析

黃世芹，彭科曼，陳海鳳

(貴州省貴陽市氣象局，貴州 貴陽 550001)

利用貴陽市9個國控空氣自動監測站2013年1月—2016年6月的逐日污染物監測資料，以涵蓋可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)6種污染物的空氣質量指數(Air Quality Index，AQI)來作為表征空氣質量的特性值，用統計分析方法來對貴陽市空氣質量特征進行分析研究。結果表明：①貴陽市總體空氣質量較好，首要污染物以PM2.5和PM10為主，而又以PM2.5居多。②貴陽市月平均AQI值在1月最高，7月最低。6種污染物中，O3總體呈波動型分布，峰值分別出現在5月和10月，11月為全年最低值。除O3外，其余各污染物均呈現以7月為低谷，12月—次年1月為高峰的分布特征。③四季中，AQI值分布為冬季>春季>秋季>夏季。各污染物中，除O3外，其余濃度均表現為冬高夏低，而O3濃度則為春高冬低。

AQI；首要污染物；污染物濃度；月變化；季變化

Abstract：According to the daily pollutant monitoring data of 9 state-controlled air automatic monitoring stations in Guiyang from January 2013 to June 2016,using the air quality index (AQI) of these six air pollutants as the characteristic value of air quality including inhalable particles (PM2.5),sulfur dioxide (SO2),nitrogen dioxide (NO2),carbon monoxide (CO) and ozone (O3),the air quality characteristics of Guiyang City were analyzed by statistical analysis method.The results show that:1.The overall air quality of Guiyang is good.The main pollutants of Guiyang is PM2.5 and PM10,and the majority is PM2.5.2.The Monthly average AQI of Guiyang is the highest in January,the lowest in July.For these six air pollutants ,O3 showed a wave-type distribution,with peaks occurring in May and October respectively and the lowest in November.The other five air pollutants are shown the lowest in July and the highest from December to the following January.3.The seasonal distribution of AQI in a descending as winter,spring,autumn and summer.The concentration of O3 is the highest in spring and the lowest in winter.The concentration of the other five air pollutants is the highest in winter and the lowest in summer.

Keywords：AQI; primary pollutant; pollutant concentration; monthly variation; seasonal variation

1 引言

大氣環境問題一直是公眾重點關注的熱點問題，近年來，空氣污染問題日趨明顯，嚴重危害人們的身心健康，已有研究表明，空氣污染程度與呼吸道疾病以及心腦血管疾病密切相關[1-3]。近年來已有不少專家學者對各地空氣質量分布特征及空氣污染影響因子進行分析研究，王未來等[4]利用環境保護部數據中心每日發布的全國空氣質量監測數據對2014年全國31個重點城市空氣質量特征進行分析，指出空氣質量分布具有明顯的區域性特征，馬麗梅[5]等通過建立空間環境庫茲涅茨曲線回歸模型，發現污染水平與能源結構以及產業結構變動息息相關，同時，氣象條件對霧和霾的形成具有重要作用。目前對我國東部地區的空氣質量分布特征及其變化的研究分析工作已有很多[6-10]，貴陽地處青藏高原東部，是山地、丘陵為主的丘原盆地地區，地理環境與氣候條件與東部地區具有較大差異，同時經濟發展水平與產業結構也具有獨特性。而貴陽作為在全國率先“開展生態文明城市建設、創建國家環境保護模范城市”的示范城市以及全國避暑勝地，其空氣質量的好壞受到全國人民以及游客們的廣泛關注，因此，有必要對貴陽空氣質量特征進行分析，本文利用貴陽市9個國控空氣自動監測站2013年1月—2016年6月(因2012年12月以前PM2.5還沒有得到足夠高的關注度，空氣質量還是用API來衡量，衡量標準與2012年以后不同，故本文只分析2013年1月—2016年6月)的逐日污染物監測資料對貴陽市的空氣質量特征進行研究。

2 資料與方法

2.1 資料

目前貴陽市共布設有10個國控空氣自動監測站，這10個檢測站點分別是市環保站、新華路、紅邊門、馬鞍山、碧云窩、桐木嶺、中院村、鑒湖路、燕子沖以及太慈橋。太慈橋站的資料缺測率達40%，樣本沒有統計意義，因此在文中分析時不予考慮，其余9個監測站中，馬鞍山位于4A級景區黔靈山公園內，碧云窩和桐木嶺均位于花溪區，燕子沖位于烏當區，花溪區與烏當區作為貴陽的郊區，測站附近植被比較好，無明顯污染源影響，因此將馬鞍山、碧云窩、桐木嶺、燕子沖這4個監測站代表景區來研究；紅邊門位于云巖區，市環保站、新華路位于南明區，云巖區與南明區均為貴陽的老城區，商業發達，人流量大，交通車輛活動頻繁，因此將紅邊門、市環保站、新華路這3個監測站代表商業區來研究；中院村與鑒湖路分別位于小河區和觀山湖區，這兩個區的居民樓房較多，因此將中院村與鑒湖路代表居住區來研究。

2.2 方法

空氣質量指數(AQI)是定量描述空氣質量狀況的無量綱指數[11]，本文采用涵蓋可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)6種污染物的AQI作為表征空氣質量的特性值。根據《環境空氣質量指數AQI技術規定(實行)》對AQI分級(表1)，并將貴陽市9個監測站分別歸類為景區、商業區以及居住區進行空氣質量的時空特征分析。

表1 空氣質量指數(AQI)的級別與類別Tab.1 The levels and categories of Air Quality Index (AQI)

3 貴陽市空氣質量分區特征

對貴陽市9個國控空氣自動監測站2013年1月—2016年6月AQI進行統計，并對比不同功能區的空氣質量特征，結果表明(圖1)，研究時段內，貴陽市總體空氣質量較好，平均AQI值為68，屬于新國家二級標準。各功能區AQI略有差異，平均AQI最低值為64，出現在測站周邊無明顯污染源影響且植被較好的景區，而商業發達，人流量大，交通車輛活動頻繁的商業區平均AQI最高，為73，但仍在二級標準范圍內，空氣質量良。

圖1 2013年1月—2016年6月平均AQI分布圖Fig.1 Distribution of average of AQI from January 2013 to June 2016

不同程度的空氣污染對健康的影響以及應對措施具有較大的差異，分級統計貴陽市空氣質量級別日數分布(表2)可以看出，貴陽全市平均空氣質量以二級(良)為主，占總天數的57.3%，其次為一級(優)，占30.6%，優良率達87.9%，其中，日最小AQI僅24。全市空氣質量優(一級)良(二級)率最高的是景區，占總天數的90.3%，其次是居住區，占總天數的86.5%，最差的是商業區，占總天數的84.5%。其中，商業區和居住區分別出現了4 d、2 d的重度及以上污染，景區沒有出現過重度污染。

表2 2013年1月—2016年6月貴陽市空氣質量級別統計表Tab.2 Air quality levels in Guiyang from January 2013 to June 2016

統計貴陽市各功能區首要污染物出現概率分布特征(表3)，“無”是指AQI≤50時不統計首要污染物，結果表明，貴陽市的首要污染物以PM2.5和PM10為主，而又以PM2.5居多，目前研究時段內未出現過以CO首要污染物的天數。就全市平均而言，PM2.5和PM10分別占總天數的41.4%和20.8%；O3占7 %；SO2和NO2占比僅0.1%。從不同功能區的分布特征來看，各區首要污染物占比分布呈現明顯的空間不均勻性，商業區具有明顯的PM2.5污染特征，以PM2.5為首要污染物的日數占比達45.3%，比景區大11.6%，以NO2為首要污染物的日數占比也是各功能區中最高的，達3.7%；景區污染物具有兩個顯著特征，即O3污染相對較重，NO2污染相對較輕；居住區的首要污染物分布與商業區具有較大的相似性。

表3 2013年1月—2016年6月貴陽市首要污染物出現概率分布(單位：%)Tab.3 Distribution of probability of primary pollutants in Guiyang from January 2013 to June 2016

4 貴陽市空氣質量的時間分布特征

4.1 月平均空氣質量特征

從表4中可以看出，貴陽市全市平均和景區、商業區、居住區月平均AQI變化趨勢基本一致，12月—次年3月以及10月處于較高水平，AQI月平均值在1—7月逐漸下降，7月為最低值，8月開始上升，而11月平均值異常下降，與王未來等[4]指出的各地區AQI在10月開始出現上升，10月—次年3月為高峰期略有差異。對比分析貴陽全市AQI月平均值與各功能區AQI月平均值發現，景區空氣質量最好，其全年AQI月平均值均低于全市平均值，商業區空氣質量相對最差，有11個月AQI月平均值高于全市平均值，居住區AQI月平均值分布與全市平均分布較為相似，這與上文分析結果是一致的。

表4 貴陽市月平均AQI分布表Tab.4 Distribution of monthly average of AQI in Guiyang

從表5中可以看出，6種污染物中，除O3外，其余各污染物月變化趨勢較為一致，1—7月，各污染物濃度下降，7—12月，濃度總體呈增大趨勢，因此，貴陽市大多數污染物濃度月變化呈現出以7月為低谷，12月—次年1月為高峰的分布特征。與此同時，每個污染物月變化在基本符合上述變化特征的基礎上，又有著各自獨特的特征。PM2.5、PM10、NO2的月平均濃度都在3月略有增加，在11月有所降低，形成2個小波動； NO2變化最為緩慢，最大振幅僅0.015 μg /m3，尤其是在4—9月，NO2月平均濃度變化更小。另外，從表中還可看到，O3濃度的月變化和其他污染物具有明顯的差別，其總體呈波動型分布，從1—5月，O3濃度逐漸增大，5月出現其第1個峰值，為0.083 μg /m3，其后5—7月，濃度緩慢降低，7—9月，濃度處于相對穩定狀態，10月又有所增加，10月出現其第2個峰值，平均濃度為0.079 μg /m3，比5月峰值略小，10月之后濃度迅速降低，11月濃度為全年最低值，僅為0.049 μg /m3。

表5 2013年1月—2016年6月貴陽月平均污染物濃度統計表(單位：μg/m3)Tab.5 Monthly average concentration of different pollutants in Guiyang from January 2013 to June 2016

4.2 季節平均空氣質量特征

從表6中可以看出，AQI存在明顯的季節性特征，四季中，冬季AQI值最高，春季次之，夏季最低。因為冬季氣溫較低，風速較小，逆溫天氣發生的頻率高、持續時間長，并且降雨微弱，不利于空氣污染物的擴散、稀釋和清除；而夏季太陽輻射強烈、氣溫較高，空氣對流與湍流強，風速較大，降水明顯，有利于空氣污染物的擴散、稀釋和清除。

統計2013年1月—2016年6月貴陽市不同污染物季節平均濃度(表7)可以看出，除O3外，其余各污染物濃度均在冬季最高，夏季最低，從夏季到冬季，NO2、CO、PM10、PM2.5濃度呈線性緩慢增大，而SO2的濃度從夏到秋緩慢增大，增幅僅0.006 μg/m3，秋季到冬季，濃度迅速增大，增幅達0.024 μg /m3；O3濃度春季最高，為0.080 μg/m3，冬季最低，為0.054 μg/m3，從春到冬，其濃度線性減小。

表6 貴陽市季節平均AQI分布表Tab.6 Distribution of seasonal average of AQI in Guiyang

表7 2013年1月—2016年6月貴陽季節平均污染物濃度統計表(單位：μg /m3)Tab.7 Seasonal average concentration of different pollutants in Guiyang from January 2013 to June 2016

5 結論

本研究顯示，貴陽市2013年1月—2016年6月空氣質量具有如下幾個特征：

①貴陽市總體空氣質量較好，平均AQI值為68，屬于新國家二級標準,空氣質量優良率達87.9%。貴陽市的首要污染物以PM2.5和PM10為主，而又以PM2.5居多。各功能區首要污染物占比分布呈現明顯的空間差異。

②貴陽市月平均AQI值在12月—次年3月以及10月處于較高水平，AQI月平均值在1—7月逐漸下降，7月最低，8月開始上升， 而11月AQI月平均值異常下降。6種污染物中，除O3外，其余各污染物月變化趨勢較為一致，1—7月，各污染物濃度下降，7—12月，濃度總體呈增大趨勢；O3總體呈波動型分布，5月出現第1個峰值，10月出現第2個峰值，11月濃度為全年最低。

③AQI存在明顯的季節性特征，四季中，冬季AQI值最高，春季次之，夏季最低。6種污染物中，O3濃度春季最高，冬季最低，從春到冬，其濃度線性減小。其余各污染物的濃度均在冬季最高，夏季最低。

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AnAnalysisofAirQualityCharacteristicsofGuiyanginRecentFourYears

HUANG Shiqin，PENG Keman,CHEN Haifeng

(Guiyang Meteorological Observatory,Guiyang 550001,China)

X51

B

1003-6598(2017)04-0052-05

2017-01-22

黃世芹(1977-)，女，副高，主要從事短期天氣預報及環境氣象工作，E-mail:5408731@qq.com。