2024年恩施市大氣污染物濃度變化特征分析

中圖分類號：X513 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500(2025)06-0221-04

DOI: 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.064

Analysis of the Characteristics of Atmospheric Pollutant Concentration Changes in Enshi City in 2024

YANGFan，RANRuiqiao，TIANHaihua (Enshi Environmental Monitoring Station，Enshi 445ooo，China)

Abstract:Basedonthe2O24automatic monitoringdataofambientairinEnshicityHubei province，adetailedanalysisof theconcentrationof atmospheric pollutants is conducted to explore the time seriesvariation characteristicsandpollution causesofatmosphericpolutants.Theresearchresults indicatethatin2O24，theenvironmentalairquality inEnshi city was in a good state for most of the time，with 94.8% of the days having excellent Air Quality Index (AQI).The concentrations of fine particulate matter ( PM_2.5 ）and inhalableparticulatematter ( PM₁₀ ）show seasonal high values，especially in winter， whicharerelated tometeorologicalconditionsoflowwind speed，low temperature，and highhumidity.Inaddition，the concentrations of NO and O₃ show a negative correlation throughout the year，reflecting the influence of photochemical reactions.The concentrations of SO ² and CO are generallylow，with litle variation throughout the year.

eywords:air pollutants; characteristics of concentration changes;Enshi city

近年來，隨著恩施市經濟快速發展，機動車尾氣、建筑施工揚塵、秸稈焚燒、飲食業油煙及工業企業等污染源排放的大氣污染物日益增加，大氣污染問題逐漸凸顯。因此，研究恩施市的大氣污染狀況，有助于改善當地居民的生活環境，為地方政府制定科學的環境政策提供指導。

相對于京津冀地區、長江三角洲、珠江三角洲及四川盆地等區域，恩施土家族苗族自治州（簡稱恩施州）各個縣市大氣污染物排放的相關研究還比較少。余紅林等[1對恩施市2015一2022年環境空氣質量濃度的變化進行分析，發現恩施市環境空氣質量逐年改善。陳英等[以恩施市城區為研究區，以2018一2020年為研究時間，分析氣象條件對空氣質量的影響。趙靜等[3對“十三五”時期恩施市細顆粒物（ PM_2.5 ）來源進行解析，其中汽車尾氣對 PM_2.5 的貢獻占比為 38.5% ，為主要污染源。這些研究都是基于恩施市大氣污染物的數據收集及年度變化分析，目前尚無學者研究恩施市大氣污染物濃度全年及單日的時間序列變化。本文結合空氣質量指數（AirQualityIndex，AQI），詳細分析2024年恩施市大氣污染物的時間序列濃度變化特征，并探究不同污染物之間以及污染物與氣象參數的相關性，以期為恩施市及類似地區的大氣污染防治提供科學依據和政策建議。

1數據與方法

1.1數據來源

空氣質量數據來源于2024年湖北省環境空氣質量監測數據管理系統，通過審核，監測因子為 PM_2.5 、可吸入顆粒物（ PM₁₀ ）、 SO₂ 、 NO₂ 、 0₃ 和CO，數據為 ^1h 均值及 24h 均值。氣象參數來源于恩施市許家坪機場站，監測因子為風向、風速、溫度、濕度及氣壓。

1.2研究方法

環境空氣質量達標情況參照《環境空氣質量標準》（GB3095—2012），優良天數達標情況參照《環境空氣質量指數（AQI）技術規定（試行）》（HJ633—2012），評價參照《環境空氣質量評價技術規范（試行）》（HJ663一2013）的相關規定。其中，數據達標情況及全年時間序列濃度變化特征分析采用 24h 均值進行評價， 24h 時間序列濃度變化特征分析采用 ^1h 均值評價。本研究用到的畫圖工具是基于 IgorPro 軟件開發的大氣數據處理及可視化的工具包[4]。

2 結果與分析

2.1環境空氣質量狀況評價

2024年，恩施市環境空氣質量有效監測天數為366d ，其中AQI為優良的天數共計 347d ，占比為94.8% ，輕度污染天數為 14d ，占比為 3.8% ，中度污染天數為 5d ，占比為 1.4% 。 PM_2.5 、 PM₁₀ 、 SO₂ 和 NO₂ 濃度的年平均值分別為29、41、7、 19μg/m³ 。CO濃度年均值為 1.2mg/m³ ， 0₃ 濃度年均值為 116μg/m³ ，均能達到《環境空氣質量標準》（GB3095—2012）

規定的二級標準要求。

2.2全年時間序列濃度變化特征

2.2.1 PM_2.5 濃度變化特征

如圖1所示，2024年4—9月， PM_2.5 濃度整體呈現較為平緩的低值，原因是氣溫升高，大氣垂直運動明顯，使得地面附近的污染物可以向上層大氣擴散，恩施市夏季雨水充沛，顆粒物清除效果明顯。1一3月和10—12月， PM_2.5 濃度常出現高值，原因是恩施市冬季常見靜穩天氣，氣溫下降容易引發逆溫層現象，阻礙空氣垂直對流，影響污染物擴散。秋冬季還是秸稈焚燒高發期，恩施市沒有集中供暖措施，秋冬季節居民可能燃燒煤炭、木材進行取暖，這些燃燒過程都會產生大量的顆粒物和其他空氣污染物。 PM_2.5 濃度在2月10日達到全年最高值，主要原因為在2月9日除夕夜，恩施市城區及周邊鄉鎮大量燃放煙花爆竹。煙花爆竹的集中燃放直接釋放大量細顆粒物，燃燒過程產生大量的二氧化硫和氮氧化物。這些氣體在大氣中與其他物質發生化學反應，形成二次顆粒物，如硫酸鹽和硝酸鹽顆粒，從而進一步增加 PM_2.5 濃度。

2.2.2 （204號 PM₁₀ 濃度變化特征

如圖2所示， PM₁₀ 和 PM_2.5 濃度全年基本呈現相同的上升下降趨勢，這表示全年的 PM₁₀ 和 PM_2.5 往往來源于相同的污染源。 PM₁₀ 濃度在2月20日出現短暫峰值，我國春季呈現沙塵高發期，原因可能是上風向地區沙塵輸送。

2.2.3 NO₂ 和 O₃ 濃度變化特征

由圖3、圖4可知， NO₂ 和 0₃ 全年濃度變化呈現一定的負相關，這種負相關主要是大氣中的光化學反應造成的，太陽輻射是大氣光化學反應的能量驅動源，在光照的作用下， NO₂ 可以光解生成氧原子（0），這些氧原子會迅速和大氣中的氧分子結合生成臭氧。

同時，生成的臭氧可以與NO反應，重新生成 NO₂ 而后 NO₂ 再次被光解，產生臭氧。但在實際的大氣反應中， O₃ 濃度還受到揮發性有機物（VolatileOrganicCompounds，VOCs）等前體物的影響，VOCs氧化生成的自由基會促進NO轉化為 NO₂ ，增加 NO₂ 的光解速率，從而增加臭氧的生成。

2.2.4 SO₂ 和CO濃度變化特征

由圖5、圖6可知， SO₂ 和CO全年變化較小，整體呈現低值，這說明在長期有效的治理下， SO₂ 排

放量已經大幅降低。全國的CO濃度都不高，傳輸影響不大，恩施市CO 污染以本地積累為主[5]。

2.3 24h 時間序列濃度變化特征

2024年，恩施市大氣環境污染天共計 19d ，1月發生4d，2月發生1d，12月發生14d，均發生在冬季，首要污染物都為 PM_2.5 。篩選出冬季月份的 PM_2.5 、風速、氣溫及相對濕度小時均值數據，繪制 24h 污染物濃度箱型圖，如圖7所示。 PM_2.5 濃度的高值常出現在夜間，對應低風速、低溫、高濕度的氣象條件。

恩施市冬季風速算數平均值僅為 0.7m/s ，靜風率為31% ，主導風向不明顯，整體風速較低，不利于污染物擴散。夜間氣溫降低，太陽輻射減弱等原因導致邊界層高度降低，污染物的擴散空間變小，污染物在近地面迅速累積。2024年，恩施市冬季相對濕度算數平均值為 87% ，夜間甚至超過 90% 。研究表明，SO₄^2- 及 NO₃^- 等水溶性離子是吸濕增長的主要貢獻者，高濕的環境有利于水溶性離子的吸濕增長，使得氣溶膠的質量與粒徑不斷增大[。

3結論

2024年，恩施市環境空氣質量優良率為 94.8% ，PM_2.5 / PM₁₀ / SO₂ 、 NO₂ 濃度的年均值分別為29、41、7、19μg/m³ 。CO濃度年均值為 1.2mg/m³ ， O₃ 濃度年均值為 116μg/m³ ，均達到《環境空氣質量標準》（GB3095一2012）的二級標準要求。在低風速、低溫、高濕度的不利氣象條件下，2024年，恩施市 PM_2.5 濃度秋冬季出現高值， PM₁₀ 和 PM_2.5 濃度呈現一定的相關性，說明兩者可能來自相同的污染源。 NO₂ 和 O₃ 全年濃度變化呈現一定的負相關， SO₂ 和CO全年濃度變化較小，整體呈現低值。這些發現揭示恩施市大氣污染物濃度呈現出明顯的季節性特征，為當地政府制定針對性的空氣質量改善措施提供依據。

參考文獻

1余紅林，王婧青，楊麗，等.恩施市空氣質量變化特征及污染成因分析[J].皮革制作與環保科技，2024（4）:169-170.

2 陳英，田海華，羅薇，等.恩施州城區空氣污染特征及成因分析[J].環境科學與技術，2021（1）:199-202.

3 趙靜，倪裳，田華婧，等．“十三五”恩施環境空氣質量特征及污染來源分析[J].綠色科技，2022（22）:160-163.

4 WUC，WUC，WUD，etal.Quantifyingblackcarbonlightabsorptionenhancementwithanovelstatistical approach[J].Atmospheric Chemistry andPhysics，2018（1）:289-309.

5郭倩，潘海婷，黃河仙，等.婁底市2015年一2018年一氧化碳時空分布特征研究[J].環境科學與管理，2019（12）：116-119.

6 耿彥紅，劉衛，單健，等.上海市大氣顆粒物中水溶性離子的粒徑分布特征[J].中國環境科學，2010（12）:1585-1589.