宜春市城區2015-2019年大氣污染物變化趨勢及特征分析

劉慧婷，王 萍

(宜春職業技術學院，336000，江西，宜春)

0 引言

近年來，我國城市環境污染問題突出，尤其是大氣污染，對城市居民生產、生活及身體健康造成極大危害。有很多學者針對我國不同區域、城市的空氣質量狀況進行了研究分析[1-3]。李婷婷[4]對中三角城市群中的武漢、長沙、南昌等6個城市的空氣質量進行研究，指出武漢、長沙、常德污染較嚴重。鄧煜凡[5]對江西省11個地級市2017年PM2.5的污染情況進行分析，發現11個地級市PM2.5年均濃度均超過了國家二級標準限值，其中吉安和宜春年均濃度超過50 μg/m3，污染較嚴重。劉沐生[6]等對宜春市區2014年空氣主要污染物PM10、SO2、NO2進行分析，發現PM10是3種污染物中的主要污染物。而針對宜春市城區近5 a來大氣污染物的整體分析研究較少。本文以宜春市區2015-2019年6項污染物監測數據為對象，分析污染物年、季、月分布特征，討論本地大氣污染變化規律，為宜春市城區空氣質量改善提供理論依據。

1 數據與方法

1.1 數據來源

本文數據來源于中國城市空氣質量數據實時發布平臺(www.aqistudy.cn)提供的2015-2019年宜春市城區5個空氣自動監測站點的PM2.5、PM10、O3、SO2、NO2和CO質量濃度日均值。這5個站點分別為檳榔水業監測點、宜春學院北校區監測點、市廣電局監測點、市氣象局監測點和市石油公司監測點，其中檳榔水業監測點為對照點。

1.2 分析方法

采用統計學方法和SPSS19.0軟件對原數據進行處理和計算，分析6項污染物的均值及變化規律。

2 結果與討論

2.1 年變化特征

2015-2019年宜春市城區空氣質量優良率分別為97.0%、84.0%、83.4%、91.0%和83.3%。6項污染物每年超標累計時間如圖1所示。

圖1 宜春市城區2015-2019年不同污染物超標累計時間分布狀況

從圖1可以看出，2015年空氣質量狀況最好，空氣質量為優的累計時間最多，全年達到143 d。在6項污染物中只有PM2.5、PM10、O3超標，NO2、SO2、CO的質量濃度在此5 a內未超過二級標準限值。在超標的3項污染物中，PM10超標時間最少，5 a累計超標3 d。PM2.5超標累計時間呈“單峰”型變化，O3超標累計時間的變化為逐年增加的趨勢。在經歷2016年和2017年PM2.5污染最嚴重的2 a后，從2018年開始，空氣質量狀況逐漸轉好，PM2.5超標累計時間下降，但O3污染逐漸嚴重。

2015-2019年宜春市城區出現首要污染物的累計時間年度變化情況見圖2。

圖2 宜春市城區2015-2019年首要污染物概況

由圖2可知，2015-2019年宜春市城區PM2.5污染呈“單峰”型變化，其中2015-2017年此3 a的PM2.5為首要污染物的累計時間遠超其他污染物。PM10污染日呈“雙峰”型變化，變化幅度不明顯。O3污染日呈總體增加趨勢，2019年O3為首要污染物的累計時間反超PM2.5。CO為首要污染物的累計時間較少，5 a累計時間僅5 d。而NO2和SO2在此5 a內沒有成為首要污染物。

2015-2019年，宜春市城區輕度污染以上累計時間達204 d，首要污染物有PM2.5、PM10和O33種(圖3)，其中PM2.5占比58.8%，O3占比39.7%。中度以上污染日和重度以上污染日的首要污染物全部都是PM2.5，由此可見宜春市城區的首要污染物還是以PM2.5為主。

圖4給出了2015-2019年PM2.5質量濃度超標時，分別為輕度污染、中度污染和重度污染的累計時間。

由圖4 可看出，僅2016-2018年此3 a出現中度污染和重度污染，并呈下降趨勢，說明空氣質量狀況得到明顯改善。

圖5給出了2015-2019年宜春市城區6項污染物年均質量濃度的變化情況。

圖3 宜春市城區2015-2019年輕度、中度、重度以上污染日首要污染物累計時間

圖4 宜春市城區2015-2019年PM2.5污染程度分布情況

(a)PM2.5 (b)PM10

(c)O3 (d)NO2

(e)SO2 (f)CO

由圖5可以看出，PM2.5、PM10、SO2的年均質量濃度均呈“單峰”型變化，PM2.5年均質量濃度在2017年達到峰值，5 a年均質量濃度均超過35 μg/m3，即超過《環境空氣質量標準(GB3095-2012)》中規定的年平均濃度二級標準限值。PM10和SO2年均質量濃度在2016年達到峰值，2016年和2017年PM10的年均質量濃度超過年平均濃度二級標準限值70 μg/m3。O3-8h的年90百分位濃度呈逐年上升趨勢。NO2年均質量濃度呈“單峰單谷”型變化。CO年均質量濃度呈“U”型變化。說明顆粒物(PM2.5、PM10)質量濃度在逐漸下降，主要因為近2 a政府出臺各項措施大力治理大氣污染并初見成效。另一方面，O3污染有加劇趨勢，尤其是2019年，O3-8h年90百分位濃度上升較快，并且O3的前體物NO2和CO的年均質量濃度在2019年均有上升。

2.2 月變化特征

2015-2019年宜春市城區6項污染物月均質量濃度變化特征如圖6所示。

(a)PM2.5 (b)PM10

(c)O3 (d)NO2

(e)SO2 (f)CO

從圖6中可見，PM2.5、PM10、NO2、SO2和CO的月均質量濃度總體呈“U”型趨勢，12月、1月、2月質量濃度最高，6-8月最低。O3月均質量濃度呈“雙峰”型趨勢，5月和9月達到峰值，12月最低。7月的O3質量濃度出現低點，主要是因為7月前后為梅雨季節，長時間大量降雨不利于生成O3。

2.3 季節變化特征

按照中國傳統的季節劃分方法，12月-次年2月為冬季，3-5月為春季，6-8月為夏季，9-11月為秋季[7]。6項污染物季節變化趨勢如圖7所示。

圖7 宜春市城區2015-2019年6項污染物季節質量濃度變化情況

由圖7可知，宜春市城區大氣環境中的5項污染物(PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO)季節質量濃度呈冬高夏低的趨勢，冬季污染物質量濃度較高一方面是因為冬季風速小，且常出現逆溫情況，污染物容易累積，不利于擴散。另一方面是受傳統春節等重要節日燃放煙花爆竹等影響，而夏季風速大，氣流流通性強，且降雨頻繁對污染物沖刷作用強[8]。O3的季節質量濃度變化趨勢與其他污染物不同，呈夏高冬低的趨勢，而春秋兩季只比夏季略低。這與O3生成的氣象條件有關，近地面O3是由前體物(NOx、CO、VOCs等)在高溫、低濕、低風速、晴朗無云、陽光充足的情況下發生化學反應生成的[9]。所以O3在夏季濃度高，冬季濃度低。

2.4 相關性分析

采用獨立樣本T檢驗方法分析宜春市城區2015-2019年的6項污染物年均質量濃度的統計學差異性。在統計學中，P<0.001表示有及其顯著的統計學差異；P<0.01表示有顯著統計學差異；P<0.05表示有統計學差異；P>0.05則表示無統計學差異。差異顯著表示這2 a的污染物數據上的區別是有可比性的。

表1給出的是2015-2019年6項污染物年均質量濃度在相鄰2 a的差異性分析。

表1 6項污染物相鄰2年差異性分析

由表1可以看出，除PM10在2015年和2016年的年均質量濃度比較得到的P值為0.011<0.05，有統計學差異之外，其他污染物的年均質量濃度在相鄰兩年的的比較中，均未顯示出差異性。

在此基礎上挑選出6項污染物年均質量濃度峰值所在的年份與2019年進行比較，其差異性如表2所示。

由表2可以看出，有統計學差異表明PM2.52019年年均質量濃度與2017年相比是下降的，PM102019年年均質量濃度與2016年相比也是下降的，O3的年均質量濃度2019年與2015年相比呈上升趨勢。SO22019年年均質量濃度與2015年相比是有顯著性差異，即有明顯的下降。NO2和CO無統計學差異，表明這2項污染物年均質量濃度變化不明顯。

表2 6項污染物差異性分析

3 結論

1)2015-2019年宜春市城區空氣質量以優良為主，優良率均超過80%以上。總體來看，首要污染物是PM2.5、PM10和O3，而NO2、SO2和CO不是宜春市城區的主要污染物。

2)5 a間，顆粒物(PM2.5、PM10)平均質量濃度、污染時間和超標時間均呈明顯下降趨勢，且PM2.5污染具有明顯的季節特征，冬季是高峰期，夏季則是低谷。

3)5 a間，O3平均質量濃度、污染時間和超標時間逐年上升，尤其是2019年O3污染時間超過PM2.5。O3污染也具有明顯的季節特征，最高值集中在夏季，最小值在冬季。

4)根據相關性分析表明，宜春市城區PM2.5、PM10污染狀況逐漸改善，冬季空氣質量呈好轉趨勢。而O3污染逐年加劇，成為宜春市城區近年來的重要大氣污染物。