2019 年慶陽市空氣污染特征及其氣象條件分析

張衛龍 ，許東蓓，肖志娟

（1．甘肅省慶城縣氣象局，甘肅 慶城 745100；2．成都信息工程大學，四川 成都 610225）

本文根據慶陽市西峰區環境空氣質量監測數據及氣象觀測數據，對西峰區2019 年空氣質量總體概況及PM10、PM2.5、SO2、NO2等大氣污染物濃度變化特征、空氣污染特征和主要氣象影響因素進行了分析，以期為當地空氣質量預報及霧霾天氣預報預警提供參考，為有關部門制定防治大氣污染與保護城市生態環境的決策提供科學依據。

1 資料與方法

空氣質量檢測數據來源于慶陽市生態環境局，資料包括PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3、AQI 指數，氣象數據來源于西峰國家氣象觀測站，資料包括風向風速、溫度、濕度、氣壓、降水量等常規觀測項目。研究時段為2019 年1 月1 日-2019年12 月31 日。本文主要采用相關分析和統計相結合的方法。

2 污染物的分布特征

2.1 各污染物濃度間相關性

通過Spearman 秩相關分析法進行分析[4],結果顯示PM10、SO2、NO2、CO、O3與PM2.5濃度間存在相關性,其中PM10與PM25兩者呈正相關,相關系數為0.882( P ＜0.01 )，SO2、NO2、CO與PM2.5濃度亦呈正相關，相關系數分別為 0.528、0.624、0.502（P 值均＜0.01）；而O3與PM10、SO2、NO2、CO、PM2.5均呈負相關，相關系數分別為-0.275、-0.568、-0.470、-0.499、-0.401（P 值均＜0.01）。

表1 2019年慶陽市六項空氣污染等級相關系數

表2 2019年慶陽市各月各風向頻率（單位：→）

2.2 空氣質量指數AQI 的年際變化

圖 1 為慶陽市 2019 年空氣質量指數 AQI 的日變化曲線，其中定義 1、2、12 月為2019 年冬季，3-5 月為春季，6-8 月為夏季，9- 11 月為秋季，由圖可知，慶陽市春冬季空氣質量較差，夏秋季空氣質量較好?？赡苁且驗榇憾練庀髼l件較為穩定，尤其冬季降水較少，而慶陽市地處黃土高原，黃土層疏松深厚[5]，且冬春季冷空氣活動頻繁，極易產生揚塵，從而增加了可吸入顆粒物濃度。夏季由于氣象條件復雜多變，降雨頻繁，且地表植被綠化率較高，可有效緩解由于PM10和PM2.5上升導致的空氣污染。

圖1 慶陽市2019 年空氣質量指數（AQI）逐日變化曲線

3 氣象條件對空氣質量的影響

3.1 風向風速對空氣質量的影響

表2 表示2019 年慶陽市地面各風向平均頻率，慶陽市冬、春季主導風向為偏北風，夏秋、季為偏南風，全年以ESE 風向為主，其中冬、春季風向為N-ENE 的占20%左右，風向為WNW-NNW 的占45%左右，風向為SE-SW 的占15%左右，反之，夏、秋季風向為N-ENE 的占15%左右，風向為WNWNNW 的占25%左右，風向為SE-SW 的占45%左右，全年靜風頻率最低，在2%左右。 結合圖1 可知，慶陽市城區空氣污染日主導方向為偏北風。

圖2 慶陽主城區2019 年近地面平均風速月分布圖

由圖2 可見，慶陽主城區 2019 年近地面平均風速各月均在2.4m/s 以下，冬季各月均值皆為2.0m/s，春季相對較大，4，5 月份達到峰值2.3m/s，夏末慶陽地區盛行西南風，風速較大，利于污染物的擴散。冬、春季盛行偏北風，且風速較大，而此時空氣質量較差，主要是因為一方面慶陽市冬季燃煤取暖導致污染物排放量增大，另一方面慶陽地區處于黃土高原，黃土層疏松深厚，風速增大到一定程度會引起浮塵、揚沙等，從而導致污染物濃度增加，因此風速對空氣質量具有雙重影響[6]。

3.2 降水對空氣質量的影響

圖3、圖4 分別為慶陽主城區2019 年降水量 、日降水量R ≥1mm 日數月分布圖。由圖3、圖4 可見，慶陽主城區2019 年冬季、初春各月降水均在25mm 以下，尤其是12 月、1 月，月降水量不足1mm，夏季、秋季降水量較大，各月均在60mm 以上 ，尤其是8 月，月降水量超過150mm，日降水量R ≥1mm 日數冬季、初春較少，各月低于6d，尤其是12 月、1 月，幾乎無有效降水，夏季、秋季較多 ，尤其是6 月、7 月，各月在 10d 以上。

4 結語

2019 年慶陽市西峰區空氣質量以良為主，通過分析2019年該地空氣污染物連續監測數據，發現該市主要污染物為PM10、SO2、NO2、CO、PM2.5等。而且發現空氣質量指數 (A QI)和空氣污染物PM10、SO2、NO2、CO、PM2.5質量濃度變化呈現出春冬季高，秋夏季偏低的趨勢。

圖3 慶陽主城區2019 年降水量逐月變化

圖4 慶陽主城區2019 年日降水量R ≥1mm 日數逐月變化