霧霾組成成分的特征研究

毛敏 田琳琳

（1.重慶工程學院軟件學院，重慶 400056；2.重慶電信職業學院，重慶 400900）

隨著我國經濟發展和城市化進程速度的加快，向大氣排放的各種污染物日益增多，使得空氣質量嚴重惡化，從而導致霧霾天氣愈演愈烈。霧霾天氣己經成為我國許多城市面臨的主要大氣污染問題[1]。因此，研究霧霾的組成成分及其與空氣質量之間的關系具有重要的理論和實際意義。

近年來，霧霾現象呈現頻率增多且程度加重的趨勢，對人們的生活造成了不可忽視的影響，已成為我國大氣污染防控的重點對象[2]。基于此，蒙嘉璐等研究了霧霾對交通安全的影響及其相關性[3]；韓貴甫分析了霧霾天氣的形參原因及其負面影響[4]；毛敏等以上海為例研究了夏季霧霾的影響因素[5]。目前，國內外對霧霾空間分布特征及其治理問題的研究已較為完善，而較為全面地對霧霾的組成成分及其與空氣質量之間的關系研究尚少，且很少人針對四季的霧霾進行研究。

本文基于2020 年西安地區地面監測站的污染物數據，分析了全年和各季節中霧霾主要污染物的成分含量及其變化趨勢，結合空氣質量數據，研究了各季節污染物與空氣質量指數的變化趨勢及其相關性。

一、霧霾的成因

霧霾是指大量極細微的干塵粒等浮游在空中，使水平能見度小于10km的空氣普遍混油現象，其包括大量人為排放的顆粒物以及氣體與顆粒物互相轉化形成的污染物，這些污染物日益增多，逐漸富集便形成了霧霾[2]。霧霾天氣是指相對濕度小于百分之九十，能見度小于10 千米的大氣污染狀況。霧霾天氣同樣會導致能見度降低，會對人們的出行造成巨大的困擾，甚至危害生命健康。霧霾污染的原因主要有以下幾點：1.空氣濕度較大的地區，且灰塵多，人和車的出行會導致灰塵的劇烈運動而形成霧霾；2.風力較小的地區，灰塵和水汽漂浮在空中無法擴散；3.汽車數量的增加，汽車尾氣的排放量增大；4.工業廢氣的排放；5.冬季燃燒取暖等。

二、霧霾的主要組成成分分析

霧霾的組成成分較為復雜，包括許多人為排放的污染固態物質以及污染性氣體與大氣中懸浮的互相轉化形成污染性粒子。本文選取了2020 年西安地區地面監測站的污染物數據，數據采樣間隔均為每天給出一個平均值，分析了全年中霧霾主要的污染物成分含量及其變化趨勢（如圖1 所示），從中提取出1、4、7 和10 月的污染物成分數據進行了詳細分析，研究了各季節每種污染物含量的變化特征（如圖2～圖5 所示）。

從圖1 中可以看出，西安地區大氣中各種污染物含量基本呈現相似的走勢。

從圖2 中可以看出：①冬季各污染物的含量最高。②春季和秋季的污染物含量次之且變化較為一致。③夏季的污染物含量最少，但是O3濃度為全年中最高。④顆粒物PM2.5/PM10質量濃度明顯高于其他各類污染物的含量。

三、主要污染物與AQI 的相關性分析

AQI 是反映和評價空氣質量狀況的新指標，為了了解到幾種主要污染物對空氣污染的影響程度，分析了全年中幾種主要的污染物與AQI 的變化趨勢及相關性，如圖6～圖11 所示。

表1 AQI 與主要污染物的相關系數統計

總結：霧霾污染問題已對人們的生活造成了不可忽視的影響，而且霧霾的組成成分較為復雜。探索霧霾的主要組成成分與AQI 之間的變化規律對進一步研究霧霾及其防治具有重要的參考作用。本文利用西安站的地面觀測數據，探索了霧霾的主要成分和AQI 的變化關系，在日值數據的比較中，研究結果表明：PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO 濃度與AQI 呈強正相關關系，與O3呈負相關關系。然而，霧霾的發生是多種因素共同作用的結果，僅僅探索霧霾的主要污染物對空氣質量的影響是不夠充分的，這些問題仍有待深入研究和探索。