2015—2019 年阿圖什市環境空氣質量變化特征

譚 蕾，肖淑雅，徐 濤，曉開提·依不拉音

（1.新疆醫科大學公共衛生學院，烏魯木齊 830011；2.新疆維吾爾自治區環境監測總站，烏魯木齊 830011）

隨著中國經濟社會的發展和人民生活水平的提高，環境空氣質量引起了人們的廣泛關注，針對地方環境空氣質量變化的研究也逐漸增多［1-4］。阿圖什市位于新疆西南部，遠離海洋，屬典型的暖溫帶干旱大陸性氣候，其3 面環山的特殊地形易形成沙塵天氣，再加之阿圖什市的能源消費結構以煤炭為主，其空氣污染類型主要為煙塵和沙塵混合型污染［5］。阿圖什市牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”理念，不斷強化大氣污染防治力度，全市空氣質量明顯改善。隨著經濟迅速發展、城市建設不斷提高、機動車保有量迅速增長等，環境空氣質量出現了新的變化。本研究根據阿圖什市2015—2019 年空氣質量逐日數據，分析阿圖什市空氣質量現狀、污染特征及變化趨勢，以期為阿圖什市大氣污染防治提供參考依據。

1 數據與方法

1.1 數據來源

研究數據來源于國家生態環境質量監測網和新疆生態環境廳公開發布的數據。提取阿圖什市2015 年1 月1 日 至2019 年12 月31 日 連 續5 年 空 氣質量指數（AQI）和常規6 項污染物質量濃度（SO2、NO2、CO、O3-8 h、PM10、PM2.5）的逐日數據作為研究指標。2015—2019 年空氣質量指數樣本為1 826 d，有效數據共1 826 d。

1.2 統計方法

使用Excel 2016 軟件繪圖，SPSS 25.0 軟件分析污染物單項指數和空氣質量綜合指數（AQCI）的統計特征。

2 結果與分析

2.1 環境空氣質量現狀

2.1.1 空氣質量等級 將AQI劃分為6 個等級［6］，0～50 為優；51～100 為良；101～150 為輕度污染；151～200 為中度污染；201～300 為重度污染；大于300 為嚴重污染，得到2015—2019 年阿圖什市不同等級空氣質量天數的變化情況。2015—2019 年阿圖什市空氣質量各等級天數見圖1。由圖1 可知，阿圖什市空氣質量等級為優良的天數最多，有1 241 d，占總樣本數的67.9%；達到輕度污染級別及以上的天數為585 d，占總樣本數的32.0%。2017 年空氣質量最好，優良等級天數最多，為275 d，輕度污染及以上等級天數最少，為90 d；其次為2019、2018 年和2015 年，優良等級天數分別為267、257 d 和223 d，輕度污染及以上等級天數分別為98、108 d 和142 d；2016 年空氣質量最差，優良等級天數最少，為219 d，輕度污染級別及以上天數最多，為147 d。2015—2019 年阿圖什市環境空氣質量等級為優良的天數總體呈增多趨勢，優良天數占比由59.8%上升至73.1%；輕度污染及以上的等級天數總體呈下降趨勢，占比由40.2%下降至26.9%。

圖1 2015—2019 年阿圖什市空氣質量各等級天數

2.1.2 首要污染物 2015—2019 年阿圖什市首要污染物分布情況見圖2。由圖2 可知，除2016 年外，其余年份均以O3-8 h、PM10、PM2.5為首要污染物。以PM10為首要污染物的天數最多，為157～253 d，總體變化不明顯。以O3-8 h 為首要污染物的天數次多，總體呈增多趨勢，2015年最少，為46 d，2016年為54 d，2017 年明顯增多，2019 年最多，為100 d，這表明O3-8 h 污染持續加重。以PM2.5為首要污染物的天數最少，呈先上升后下降趨勢，2016 年最多，為78 d，2017開始減少，為66 d，2018、2019 年分別為33 d 和30 d，表明PM2.5污染有所改善。2016 年以CO 為首要污染物的天數為1 d。

圖2 2015—2019 年阿圖什市首要污染物分布

2.2 主要污染物濃度及變化特征

2.2.1 年變化特征 2015—2019 年阿圖什市主要污染物年均質量濃度變化見圖3。由圖3 可知，除NO2、O3-8 h 外，SO2、PM10、PM2.5的年均質量濃度和CO 95%分位數濃度總體呈下降趨勢；N02的年均質量濃度總體變化不明顯；O3-8 h 90%分位數濃度總體呈上升趨勢，與藏曉芳等［7］研究結果一致。主要與阿圖什市采取的一系列大氣污染防治措施有關，如加強綠化生態建設、實施“煤改氣”工程、整治“散亂污”工業企業和推行清潔生產等，有效減少了污染物的濃度；而機動車保有量增長，增加了機動車尾氣排放量，從而增加了NO2濃度，NO2在太陽輻射下發生光化學反應，增加了空氣中O3的濃度。5 年間，SO2、NO2、CO、O3-8 h 的質量濃度均達到國家二級標準（SO2為60 μg∕m3，CO 為4 mg∕m3，NO2為40 μg∕m3，O3-8 h 為160 μg∕m3），PM10的質量濃度均未達到國家二級標準（70 μg∕m3），PM2.5的質量濃度僅在2019年達到國家二級標準（35 μg∕m3）［8］，與艾克代·沙拉木等［9］研究結果基本一致，說明顆粒物仍是阿圖什市最主要的污染物，且O3污染問題逐漸突出。

圖3 2015—2019 年阿圖什市主要污染物年均質量濃度變化

2.2.2 季節變化特征 2015—2019 年阿圖什市主要污染物時序圖見圖4。由圖4 可知，除SO2外，其他5 項污染物均表現出明顯的季節變化特征。SO2的日均質量濃度變化總體呈逐年降低的趨勢，2015年1 月濃度最高，從2015 年6 月開始，SO2濃度降幅進一步增大，隨后一直維持在較低水平。NO2和CO的日均質量濃度變化趨勢為“單峰”型，每年冬季（11月至次年2 月）濃度高，夏季（6—9 月）濃度低。PM10和PM2.5的日均質量濃度變化趨勢為“雙峰”型，峰值出現在每年3—4 月和10—11 月，低值出現在12 月至次年2 月和6—9 月。而O3-8 h 表現為夏季（6—8月）濃度高，冬季（11 月至次年2 月）濃度低。主要是由于阿圖什市冬季集中供暖導致污染物排放量大，疊加不利氣象條件造成污染物濃度增加，“煤改氣”工程實施后，冬季市區居民集中供熱及餐飲業等部門以使用天然氣為主，促使SO2濃度逐年呈明顯下降趨勢；阿圖什市春季沙塵天氣頻現［10］，晝夜溫差大，逆溫現象多發，春季顆粒物濃度明顯高于其他季節。O3則相反，由于夏季氣溫高、輻射強，汽車尾氣以及工業排放所產生的NOX和VOCS在空氣中經過一系列的光化學反應易合成O3，且隨著夏季顆粒物濃度下降也會增加O3的濃度［11］。

圖4 2015—2019 年阿圖什市主要污染物時序

2.2.3 不同時期變化特征 2015—2019 年阿圖什市主要污染物不同時期（采暖期和非采暖期）變化見圖5。由圖5 可知，除O3-8 h 外，其他5 項污染物的質量濃度均表現為采暖期高于非采暖期。主要由于阿圖什市采暖期氣溫較低，在輸送暖氣時，煤炭和天然氣等能源的消費量較大，造成污染物排放量增加，且冬季大氣層多為穩定結構，不利于污染物的擴散；同時，該時段沙塵天氣頻發，故SO2、NO2、CO、PM10和PM2.5的質量濃度均表現為采暖期高于非采暖期。阿圖什市非采暖期間氣溫較高，O3是在高溫、強光輻射的作用下，經過一系列光化學反應而產生的二次污染物，故O3-8 h 的質量濃度表現為非采暖期高于采暖期。

圖5 2015—2019 年阿圖什市主要污染物不同時期變化

2.3 空氣質量綜合指數

空氣質量綜合指數（AQCI）為評價時段內空氣中6 項主要污染物單項質量指數之和［12］，能客觀地反映空氣質量優劣狀況，AQCI越大表明空氣質量越差，AQCI已經成為許多城市評價當地環境空氣質量的主要指標［13，14］。由表1 可知，2015—2019 年阿圖什市空氣質量綜合指數總體呈下降趨勢，由2015 年的5.0 下降到2019 年的4.1，表明空氣質量逐漸變好。據2015—2019 年阿圖什市主要污染物單項質量指數占比情況分析，PM10和PM2.5的占比略有下降，但依舊維持在較高水平，治理顆粒物污染仍是大氣污染防治的重點；O3-8 h 占比超過NO2，成為第二大污染物，僅次于顆粒物；CO 和SO2的占比一直維持在較低水平，但防治也不容忽視。阿圖什市空氣質量總體向好，未來仍需加強大氣污染防治。

表1 2015—2019 年阿圖什市AQCI及主要污染物單項質量指數占比

3 小結

1）2015—2019 年，阿圖什市環境空氣質量等級為優良的天數總體呈增多趨勢，首要污染物為PM10、O3-8 h、PM2.5和CO。其中以PM10為首要污染物的天數最多，總體變化不明顯，其次是以O3-8 h 為首要污染物的天數呈增多趨勢，以PM2.5為首要污染物的天數呈先上升后下降趨勢，以CO 為首要污染物僅在2016 年出現1 d。

2）2015—2019 年，阿 圖 什 市SO2、CO、PM10和PM2.5的年均質量濃度總體呈下降趨勢，N02的年均質量濃度總體變化不明顯，而O3-8 h 濃度總體呈上升趨勢；NO2、CO、PM10和PM2.5的日均質量濃度均表現為冬季高于夏季，O3-8 h 表現為夏季高于冬季，SO2的季節性不明顯，2015 年1 月濃度最高，隨后呈逐年下降趨勢；除O3-8 h 外，其他5 項污染物的質量濃度均表現為采暖期高于非采暖期。

3）2015—2019 年阿圖什市空氣質量綜合指數總體呈下降趨勢，顆粒物（PM10和PM2.5）占比略有下降，但依舊是最主要的污染物，O3-8 h 占比超過NO2，成為僅次于顆粒物的第二大污染物，阿圖什市空氣質量總體向好，未來仍需加強大氣污染防治。