太原市城區冬季大氣污染狀況分析

摘要：利用2019—2021年冬季（12月、1月和2月）太原市城區9個國家空氣質量自動監測站的空氣質量指數（Air Quality Index，AQI）和PM10、PM2.5、NO2、SO2、O3、CO質量濃度監測數據，運用統計學方法，分析了太原市城區2019—2021年冬季大氣污染狀況。總體上，太原市環境污染得到了有效控制，PM10和PM2.5仍為太原市冬季主要污染物。

關鍵詞：大氣污染物；空氣質量；特征分析；冬季；太原市

中圖分類號：X513 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）06-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.062

Analysis of Winter Air Pollution in the Urban Area of Taiyuan City

GUO Huan， ZHANG Junfang， LYU Minghua， LI Yu， LI Mingye

（China Institute for Radiation Protection， Taiyuan 030006， China）

Abstract： Using the Air Quality Index （AQI） and PM10， PM2.5， NO2， SO2， O3， and CO quality concentration monitoring data from nine national automatic air quality monitoring stations in the urban area of Taiyuan city in the winter of 2019—2021 （December， January， and February）， and applying statistical methods， we analyzed the air pollution conditions in the urban area of Taiyuan city in the winter of 2019—2021. Overall， the environmental pollution in Taiyuan city was effectively controlled， PM10 and PM2.5 were still the main pollutants in winter in Taiyuan city.

Keywords： air pollutants ; air quality ; characteristic analysis ; winter ; Taiyuan city

大氣污染是影響人體健康的重要因素[1]，大氣顆粒污染物分布特征研究是近年來大氣污染防治領域的重點關注方向[2-4]。太原市位于北方內陸盆地，能源結構以煤炭等化石燃料為主[5]，受地形和能源結構影響，大氣環境在采暖季污染尤為嚴重[6-7]。太原市自2017年開展秋冬季污染攻堅行動以來，采取了行業綜合治理、煤改氣/油等能源轉型措施。為進一步了解太原市環境治理成效，利用2019—2021年冬季（12月、1月、2月）太原市城區自動監測站數據，研究了太原市冬季空氣質量狀況和大氣污染物的組成特征及變化規律。

1 數據來源

收集2019—2021年太原市冬季的空氣質量指數（Air Quality Index，AQI）和PM2.5、PM10、O3、CO、NO2、SO2這6項主要大氣污染物質量濃度數據。污染物的年平均、月平均、日平均數據均來源于逐時監測結果，按照《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012），月平均由日平均計算得出，其中對O3的分析基于8 h滑動平均濃度值。

AQI是將監測的6項主要大氣污染物濃度數值通過計算轉化成的無量綱數。依據《環境空氣質量指數（AQI）技術規定（試行）》（HJ 633—2012）規定，空氣質量按照對人體健康的影響程度劃分為6級，分別為優（0～50）、良（51～100）、輕度污染（101～150）、中度污染（151～200）、重度污染（201～300）和嚴重污染（大于300）。

2 結果分析

2.1 2019—2021年冬季太原市空氣質量狀況

2019—2021年，太原市AQI變化特征如圖1所示。由圖1（a）2019—2021年AQI年平均變化可以看出，3年中AQI處于90～125，整體呈逐年下降趨勢，從AQI對應的空氣質量等級劃分上可看出，空氣質量從輕度污染向良轉變。由圖1（b）的冬季（12月、1月、2月）AQI月平均變化可以看出，1月份AQI最高，2月次之，12月最小。該情況與太原市氣候、地形特征以及冬季供暖有關，太原市在冬季1月達到一年中最低溫，靜穩天氣居多，其間夜長晝短，易形成逆溫，且處于內陸盆地，地形條件不利于污染物的稀釋與擴散，加上正處于冬季供暖高峰期，不可避免會釋放更多污染物，因此太原市冬季的空氣污染狀況在一年中最為嚴重。

2.2 大氣污染物質量濃度年變化特征

2019—2021年太原市大氣污染物年平均質量濃度變化特征如圖2所示。可以看出，各污染物年平均濃度排序為PM10＞PM2.5＞NO2＞SO2。變化趨勢表明，除O3外，其余5項污染物年平均濃度均逐年下降。

2019年，PM10和PM2.5年平均質量濃度分別為141.87 μg/m3和87.93 μg/m3，2020年，PM10和PM2.5年平均濃度分別為122.94 μg/m3和81.52 μg/m3；2021年，PM10和PM2.5年平均濃度分別為115.13 μg/m3和58.02 μg/m3。

2021年，SO2年平均濃度最低為23.22 μg/m3，相比前兩年分別下降了43.5%和31.7%。2021年，NO2年平均濃度最低為43.24 μg/m3，相比前兩年分別下降了25.0%和20.5%。2019—2021年，CO年平均濃度分別為1.42 mg/m3、1.22 mg/m3和1.02 mg/m3，下降趨勢明顯。

2.3 大氣污染物質量濃度月變化特征

2019—2021年冬季（12月、1月、2月）太原市6項大氣污染物質量濃度月平均變化特征如圖3所示。由圖3（a）可知：PM10、PM2.5、SO2、NO2月平均最高值均出現在1月，2月次之，12月最小；冬季的月平均最高為PM10，1月最高值可達167.87 μg/m3，超過了國家Ⅱ級標準限值（150 μg/m3），其次為PM2.5，1月最高值可達96.48 μg/m3，SO2和NO2質量濃度在1月最高值分別達37.7 μg/m3和55.64 μg/m3；O3不同于其他5種污染物月平均變化，月平均濃度排序為2月（45.41 μg/m3）＞1月（29.88 μg/m3）＞12月（23.48 μg/m3），但均未超過國家Ⅱ級標準。由圖3（b）可知，CO月平均最高值出現在1月（1.45 mg/m3），2月次之，12月最小，與除O3外的其他4種污染物月變化特征相似。

3 結論

2019—2021年太原市冬季空氣質量，從AQI年變化看，由輕度污染向良轉變，冬季以1月污染最嚴重，2月次之，12月最輕。從年變化看，太原市各年污染物質量濃度始終表現為PM10＞PM2.5＞NO2＞SO2，太原冬季始終以PM10和PM2.5污染為主；除O3外，其余5項污染物濃度均逐年下降，O3濃度雖有所升高，但并未超標。從月變化看，PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO濃度最高值均出現在1月，2月次之，12月最小，且冬季各月中均表現為PM10濃度最高。

參考文獻

1 秦耀辰，謝志祥，李 陽.大氣污染對居民健康影響研究進展[J].環境科學，2019（3）：1512-1520.

2 張凈雯，倪成誠.成都地區2014—2020年PM10變化特征及氣象條件分析[J].四川環境，2023（1）：93-100.

3 GUO B，WANG Y Q，ZHANG X Y，et al. Temporal"and spatial variations of haze and fog and the characteristics of PM2.5 during heavy pollution episodes in China from 2013 to 2018[J].Atmospheric Pollution Research，2020（10）：1847-1856.

4 李煜衫，闕志萍，曹 瑜，等.2015—2019年江西省大氣污染物時空異分特征及潛在來源分析[J].四川環境，2022（6）：48-75.

5 韓 朋，田 曉，郭利利，等.太原盆地某地冬季PM2.5中OC和EC污染特征研究[J].太原科技大學學報，2022（2）：103-108.

6 武曉紅，宋麗紅，李秋玲，等.太原市城區大氣PM2.5和PM10時空分布特征[J].生態環境學報，2021（4）：756-762.

7 閆世明，王 雁，郭 偉，等.太原市秋冬季大氣污染特征和輸送路徑及潛在源區分析[J].環境科學，2019（11）：4801-4809.

作者簡介：郭歡（1993—），女，山西霍州人，碩士，助理研究員。研究方向：大氣環境數值模擬。