河北省空氣質量時空分布特征研究

余 朋

(成都理工大學 地球科學學院，四川 成都 610000)

隨著我國經濟的迅速發展，能源消耗也不斷增加，因此不同地區的空氣質量都面臨著巨大的壓力[1-2]。人口分布不均和工業產業嚴重失衡使得我國的空氣質量具有空間分布差異較大等特點。本文深入研究了河北省11個地級市的空氣質量，以獲取其時空分布特征和來源，為其他省份開展大氣污染的影響機制研究提供了有效的科學依據。

1 資料與方法

1.1 研究區概況

河北省地處我國的東北部，環抱首都北京。全省地勢呈現出由西北向東南傾斜的狀態：西北部由山脈、丘陵和高地組成，其間分布有盆地和山谷；廣闊的平原在中部和東南部。壩上高原占全省總面積的8.5%；燕山和太行山地，包括丘陵和盆地，占全省總面積的48.1%；地域范圍在東經113°27′～119°50′與北緯36°05′～42°40′之間。

1.2 數據來源

根據中國環境監測總站實時發布的數據，選取河北省2017年7月至12月11個地級市的AQI數據進行分析處理，結合河北省地級市所在氣象地理區域的氣象特征和氣候，分析2017年下半年河北省地級市空氣污染的特征及成因。

1.3 研究方法

空氣質量指數(Air Quality Index，AQI)是對空氣質量的綜合評價，根據每種空氣污染物對環境和健康的影響程度，將監測的每種空氣污染物濃度簡化為簡單的數值形式[3]。計算公式1如下：

AQI=max{IAQI1，IAQI2，…，IAQIn}

(1)

其中,n為污染物數量；IAQI為空氣質量分指數。AQI是定量描述空氣質量的無量綱指數，參與評價的污染物包括6項，分別是PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO。2012年環保部頒布實施的《環境空氣質量指數(AQI)技術規定》將AQI劃分為6級，分級標準如表1所示。

表1 空氣質量指數(AQI)分級標準

利用ArcGIS軟件的數據處理功能，將 AQI月均值數據添加到地級市屬性字段中建立合理的數據庫，最后利用制圖軟件制作各地級市7-12月AQI時空分布圖，從而實現河北省地級市各月空氣質量變化的直觀表達。

2 結果分析

2.1 時序分布特征

2017年7月-12月河北省AQI時間分布及空氣質量月達標天數百分比統計分別見圖1和表2。

由圖1和表2可知，2017年7月至12月期間，河北省11個地級市的空氣質量整體呈逐月變差的趨勢。七月份和八月份空氣質量整體較為良好，達標的天數百分比也較高；11月和12月空氣質量大部分城市達到中度污染之上，有6個地級市的空氣質量達標率不足50%，僅張家口市空氣質量達標超過了80%；9、10月份各市的空氣質量呈現迅速變差的趨勢，空氣質量達標率也在逐漸降低，其中的石家莊、邯鄲、邢臺的空氣質量最差，AQI已經嚴重超標并對社會人員的出行造成困擾；11、12月份空氣質量平均達標率維持在45%左右，是2017年下半年空氣質量最差的月份。

表2 2017年7月至12月河北省各地級市空氣質量月達標天數百分比

圖1 2017年7月至12月河北省各地級市AQI時序分布

2.2 空間變化特征

2017年7月至12月河北省各地級市AQI空間分布情況如圖2所示。

由圖2可知，7～12月份河北省各市AQI數值在48～178之間。北方城市的空氣質量比南方城市好。根據2017年河北省統計局的統計數據顯示：河北省整年水泥產量8 963.5萬t、生鐵17 997.3萬t、粗鋼19121.5萬t、鋼材24551.1萬t。根據省統計局統計結果顯示，河北省的經濟增長方式仍然處于靠資本、勞動力、擴大工業設備等來增長經濟的粗獷型增長，其中鋼鐵、水泥等工業生產占主導地位。經濟增長速率越快，城市工業化的發展也隨之加快了步伐，導致空氣質量越來越差。作為國家的旅游度假區，張家口空氣質量最優，因為張家口重點推進生態保護區建設，打造“生態休閑之都”，并且張家口高新區園區建設主推“產城融合”高新之春。綜上所述，城市工業化發展速度也應該是影響空氣質量的重要因素之一。

圖2 7-12月河北省各地級市AQI空間分布

3 結論

通過統計監測和分析河北省2017年下半年的AQI的時間變化和空間分布特征得到以下結論：

1)河北省的空氣質量在2017年下半年呈現降低的趨勢，以7月份為最優，12月份為最差。

2)河北的空氣質量分布在地理位置上有一定的差異，北方城市空氣質量優于南方城市。城市工業發展最好的石家莊反而空氣質量墊底。河北省各城市空氣污染表現為“東輕西重、南重北輕”的空間格局。