南京市冬季大氣污染物時(shí)空分布特征

王珺雨

(南京信息工程大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210044)

1 引言

隨著工業(yè)化進(jìn)程和城市化的高度發(fā)展，南京市已成為長三角地區(qū)人口密集和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大型城市，但是在工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長的同時(shí)，人口急劇增加、機(jī)動(dòng)車面臨飽和等問題，使得空氣污染問題日益嚴(yán)重，重度污染和低能見度天氣頻繁出現(xiàn)，對公路、鐵路、航空、航運(yùn)造成很大影響。空氣中的顆粒污染物，尤其是PM2.5濃度的增加，直接威脅人體健康和生命安全。面對城市大氣環(huán)境惡化的嚴(yán)峻形勢，已引起了人們的廣泛關(guān)注[1,2]。

研究表明：南京地區(qū)的首要污染物是大氣顆粒物和復(fù)合氣體，包括PM2.5、PM10、SO2和NO2[3,4]。硫氧化物和氮氧化物具有腐蝕性和生理刺激作用，不僅危害呼吸系統(tǒng)，而且SO2和NO2作為酸雨和光化學(xué)煙霧的主要前體物，是造成區(qū)域大氣復(fù)合型污染的重要原因[3,5]。沈毅等[6]利用2007～2008年南京近郊一個(gè)站點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析了當(dāng)年南京大氣污染物的變化特征，發(fā)現(xiàn)冬季PM10出現(xiàn)高值，而且大氣污染物濃度呈現(xiàn)一定的周末效應(yīng)。常爐予等[7]利用2010～2012年8月份南京奧體中心監(jiān)測點(diǎn)的資料發(fā)現(xiàn)大氣污染物存在明顯日變化，07時(shí)和12時(shí)為污染物濃度最高時(shí)刻，而且周邊地區(qū)的氣象條件對SO2和NO2等主要污染物有很大影響。實(shí)際上，由于南京市的工業(yè)園區(qū)主要分布在其東北部和江北，單一站點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)并不能全面反映大氣污染物的時(shí)空分布。近幾年隨著城區(qū)監(jiān)測站點(diǎn)的增加，使得詳細(xì)分析城區(qū)各方位大氣污染物分布特征成為可能。因此本文利用2015～2017年1月份南京市浦口、玄武湖、中華門、仙林大學(xué)城、奧體中心5個(gè)測站的大氣污染物監(jiān)測資料對近3年城區(qū)的污染物時(shí)空分布進(jìn)行分析，掌握全市區(qū)各區(qū)域的污染特點(diǎn)，為進(jìn)一步開展南京市大氣污染物的相關(guān)研究提供參考。

2 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于南京市環(huán)境監(jiān)測中心提供的2015～2017年1月份浦口站、玄武湖、中華門、仙林大學(xué)城、奧體中心測站的大氣成分監(jiān)測資料，包括二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)以及PM10、PM2.5和空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)。

各監(jiān)測站點(diǎn)分布如表1所示，其中浦口站位于長江以北的老山森林公園附近，玄武湖站位于城中玄武湖風(fēng)景點(diǎn)內(nèi)，中華門站位于城南，仙林大學(xué)城站位于城東，奧體中心站位于城西區(qū)域。

表1 南京市各監(jiān)測站點(diǎn)分布

3 南京市冬季5個(gè)測站大氣污染物時(shí)空分布

目前我國把包含PM2.5、PM10等污染物濃度變化的AQI(Air Quality Index)指數(shù)作為大氣污染指標(biāo)。大氣污染程度分為：輕度污染(101≤AQI≤150)、中度污染(151≤AQI≤200)、重度污染(201≤AQI≤300)、嚴(yán)重污染(AQI>300)[8]。由圖1 可見，各測站PM2.5、PM10和AQI變化趨勢基本一致，2015年1月初各站都出現(xiàn)了AQI200的重度污染，其中PM2.5超過150 g/m3，200 g/m3PM10300 g/m3，2015年1月下旬出現(xiàn)了AQI200的連續(xù)重度污染天氣，PM2.5>200 g/m3，PM10接近300 g/m3。2016年1月上中旬除了5～6日和12日以外，AQI都100，5～6日PM2.5和PM10均大于200 g/m3，但其他時(shí)段污染程度低于2015年同時(shí)段。2016年下旬AQI大多低于100。2017年除了1月1～4日、9～10日AQI超過100以外，其他時(shí)間段空氣質(zhì)量良好。近3年來南京市各區(qū)總體AQI呈下降趨勢，空氣污染得到有效控制。

圖1 2015～2017年1月份南京市各監(jiān)測站點(diǎn)PM2.5、PM10和AQI變化

但從圖1也可以發(fā)現(xiàn)，AQI100時(shí)，仙林大學(xué)城站、中華門及奧體中心站的PM10和PM2.5高于浦口站、玄武湖站，這主要是由于仙林大學(xué)城、中華門和奧體中心附近人口密度大，機(jī)動(dòng)車密集所致，而浦口站接近老山森林公園，玄武湖站位于湖區(qū)附近，機(jī)動(dòng)車少，人為排放量少。

大氣污染物除了PM2.5和PM10之外，還包括SO2、NO2、O3、CO等。分析城區(qū)各站的SO2、NO2、O3濃度變化可以發(fā)現(xiàn)(圖2)，近3年各站SO2濃度總體下降趨勢明顯，2015～2016年NO2和CO振蕩變化，但2017年下降顯著。而近3年O3濃度呈逐漸上升趨勢。

2015年1月初重度污染期間，中華門站的NO2濃度相對其他4站稍低，但1月9～11日SO2濃度較高，超過了60 g/m3，奧體中心站該時(shí)段NO2濃度最高，超過120g/m3。1月下旬連續(xù)重度污染期間，各站點(diǎn)SO2相較于月初反而有所降低，奧體中心站和浦口站NO2超過了120 g/m3。2016年1月份各站SO2較2015年同時(shí)段偏低。雖然NO2呈振蕩變化，但較2015年重度污染期間還是有所下降。2017年1～4日輕度污染期間，各站NO2偏高，均達(dá)100 g/m3，但SO2持續(xù)走低。該時(shí)段玄武湖站和中華門站O3含量偏高。浦口站該時(shí)段CO濃度較其他4站明顯偏低，這可能是由于浦口站地處老山風(fēng)景區(qū)，機(jī)動(dòng)車相對較少所致。

總體而言，冬季1月份大氣污染有所減輕，人為排放有所減小，尤其2017年1月份SO2、NO2的人為排放得到有效控制。

4 結(jié)論

本文利用2015～2017年1月份南京市浦口、玄武湖、中華門、仙林大學(xué)城、奧體中心5個(gè)測站的大氣污染物監(jiān)測資料分析了近3年南京城區(qū)的污染物的時(shí)空分布特征，得到如下結(jié)論。

(1)近3年來南京市各區(qū)總體AQI呈下降趨勢，空氣污染得到有效控制。仙林大學(xué)城站、中華門及奧體中心站的PM10和PM2.5高于浦口站、玄武湖站，這主要是由于仙林大學(xué)城、中華門和奧體中心附近人口密度大，機(jī)動(dòng)車密集，人為排放量較高所致。

圖2 2015～2017年1月份南京市各監(jiān)測站點(diǎn)SO2、NO2、O3

(2)近3年各站SO2濃度總體下降趨勢明顯，2015～2016年NO2和CO振蕩變化，但2017年下降顯著。而近3年O3濃度呈逐漸上升趨勢。2015年1月初重度污染期間，中華門站的NO2濃度相對其他4站稍低，SO2濃度較高；奧體中心站NO2濃度較高。2017年初輕度污染期間，各站NO2偏高，但SO2持續(xù)走低。該時(shí)段玄武湖站和中華門站O3含量偏高。浦口站該時(shí)段CO濃度較其他4站明顯偏低，這可能是由于浦口站地處老山風(fēng)景區(qū)，機(jī)動(dòng)車相對較少所致。