茫崖市空氣質量特征與氣象條件分析

摘要：基于2021—2023年茫崖市空氣質量日監測數據與同期常規氣象觀測資料，對茫崖市空氣質量狀況及其影響因素進行系統分析。結果表明：研究期間，茫崖市環境空氣質量指數（Air Quality Index，AQI）平均值為76.5，達到國家空氣質量二級標準（良等級）；季節變化特征顯著，其中，春季受大風和沙塵天氣頻發影響，空氣質量顯著下降，污染物濃度達到全年峰值；從污染物濃度來看，臭氧（O3）是影響當地空氣質量的首要污染物，從污染物構成來看，PM10占污染日數比例最大。

關鍵詞：空氣[A1] 質量 首要污染物 氣象條件[A2]

Analysis of Air Quality Characteristics and Meteorological Conditions in Mangya City

ZHAO Xiaohong1" "CAI Qi1*" "TAN Xin1" "YUAN Shilong2 YANG Qi’nan3

1.Haixi Prefecture Meteorological Bureau， Qinghai Province， Delingha， Qinghai Province， 817000 China; 2. Tianjun County Meteorological Bureau， Haixi Prefecture， Qinghai Province， 817200 China; 3. Delingha Meteorological Bureau， Haixi Prefecture， Qinghai Province， 817000 China

Abstract： Based on the daily monitoring data of air quality in Mangya City from 2021 to 2023 and the routine meteorological observations in the same period， the air quality condition and its influencing factors in Mangya City were systematically analyzed. The results showed that： during the study period， the average value of ambient air quality index （Air Quality Index， AQI） in Mangya City was 76.5， which met the national air quality standard of Grade 2 （good grade）; seasonal variations were characterized significantly， among which， in spring， affected by the frequency of windy and sandy dusty weather， the air quality declined significantly， and pollutant concentrations reached the peak of the whole year; in terms of the concentration of pollutants， ozone （ O3） is the primary pollutant affecting local air quality， and PM10 accounts for the largest proportion of polluted days in terms of pollutant composition.

Key Words： Air quality; Primary pollutant; Meteorological conditions

[ 3] [A4]

空氣質量是人類賴以生存和發展的重要資源。保護空氣質量對于居民的健康和生活質量來說至關重要。空氣質量差、污染物濃度高的環境會給人們的健康帶來嚴重影響，容易引發呼吸系統疾病、心血管疾病等，甚至危及生命。保護空氣質量能夠創造一個清潔、健康的生活環境，提高居民的生活質量。如今，隨著經濟的快速發展和城市化進程的推進，茫崖市空氣質量環境面臨嚴峻的挑戰。茫崖市為中國石油采油重點區域，6—9月為油田生產單位黃金生產期，井下作業、鉆井作業及相關附屬服務產業較為集中，大型排放設備使用率高；由于夏季溫度高，造成各油田生產單位落地油流動性強，與砂土混合度提高，污染面積擴大，導致污油泥數量相較于冬季有明顯增加，從而加大了油泥砂處理廠的工作負擔，增加了處理廠的排放，導致污染物的濃度增加。因此，空氣質量的分析尤為重要。

1 數據來源與研究方法

1.1數據來源

空氣質量數據來自于茫崖市生態環境局環保局2021年1月1日至[A5] 12月31日和2023年1月1日12月31日逐日資料。監測內容包括SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5這5項空氣污染濃度24 h[ 6] 平均值和O3空氣污染物濃度8 h滑動平均值。氣象數據來自茫崖市氣象局（38°15'N、90°51'E，海拔高度為2 942.4 m），主要包括氣溫、日照時數、風速、降水量、沙塵日數、大風日數等數據，監測時段為2014年1月1日至2023年12月31日。

1.2研究方法

按照空氣質量指數（Air Quality Index，AQI）[ 7] 的數值大小將空氣質量狀況分成了優、良、輕度污染、中度污染、嚴重污染、重度污染6個等級，數值越大，級別越高，說明空氣污染狀況越嚴重[1]。將AQI日值按月（季或年）進行平均，得到2021、2023年茫崖市月（季或年）AQI的序列[2]。3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季、12月至次年2月為冬季。利用最小二乘法擬合一元線性方[A8] 程y=ax+b，斜率a表示各種要素趨勢傾向，a值的符號正或負反映趨勢上升或下降，a值的大小表示上升或下降的幅度。

2" 空氣質量變化特征分析

2.1 AQI月變化特征

由圖1可見，茫崖市AQI指數的月變化特征明顯，呈現明顯的波動性，5—8月AQI指數緩慢升高，9—10月AQI指數明顯下將，11月至次年2月AQI指數先升高后下降，總體而言，2月AQI指數全年最低，平均值為51.0，表明空氣質量最好；3月AQI指數全年最高，平均值為98.0，空氣質量最差。

2.2其他污染物濃度變化特征

2.2其他污染物濃度變化特征

根據2021和2023年6種污染物濃度變化可知，較2021年相比，2023年SO2、CO、PM2.5、NO2有一個明顯的下降趨勢[3]，O3、PM10存在明顯的上升趨勢。從2021年、2023年污染物平均濃度分析：6種污染物中O3居于首位，為105.15 μg·m-3；其次是PM10，為86.2 μg·m-3；剩余依次是PM2.5、NO2、SO2、CO，其濃度分別為24.65μg·m-3、20.95μg·m-3、12.45μg·m-3和0.55 μg·m-3。

在6種污染物中，PM10、PM2.5濃度春季最大[4[10] -5]，夏季和秋季次之，冬季最小；NO2、CO濃度冬季最大，秋季和春季次之，夏季最小；O3濃度夏季最大，春季和秋季次之，冬季最小；SO2冬季最大，春季和夏季次之，秋季最小。

以PM10為首要污染物的日數為351 d[5]，占樣本總數的53.6%；以O3為首要污染物的日數為272 d，占樣本總數的41.5%；以NO2為首要污染物的日數為32 d，占樣本總數的4.9%。以上分析表明，茫崖市主要污染物是O3和PM10（如圖2所示）。

3.空氣污染與氣象條件分析

3.1空氣質量與氣象要素相關性分析

由表1可知，平均風速、日照時數、氣溫、降水、大風日數、沙塵日數與AQI的表現為顯著性強相關，其中氣溫、沙塵日數對AQI的相關性最為顯著。

3.2大風和沙塵天氣的季節變化特征

研究發現，大風天氣4月出現最多，為39[ 14]" d，占大風出現總天數的17%；其次為3月和5月，分別為31[ 15]" d和30[ 16]" d，占總天數的15%和13%。大風天氣在春季發生最多，4月出現一個峰值，為100[ 17]" d；其次是冬季，為49 d。沙塵天氣與大風天氣相同，多發生在春季，為113 d，占總數的45%，其中最多發生在4月，為45 d，3月和5月，均為34[ 18]" d；其次是夏季，為57 d（圖4）。這與春季空氣質量較差、污染濃度最高的特征一致。

3.3氣溫變化特征

茫崖201[A20] 4—2023年平均氣溫為4.6 ℃，最高氣溫為18.8 ℃（2021），最低氣溫為-12.5 ℃（2019），二者相差31.3 ℃，可見茫崖近10 a氣溫變化相對比較平穩，略呈增長趨勢，變化速率為0.1 ℃/10 a。2014—2023年茫崖月均氣溫為10.8 ℃，月氣溫最高為18.8 ℃（7月），最低為-12.5 ℃（1月）；其中1—2月、11—12月氣溫較低，均在-1.5 ℃及以下，3—10月氣溫相對較高；月氣溫總體變化為夏秋季高，冬春季低（如圖5所示）。

3.4風速變化特征

通過近10 a的風速分析可知，茫崖市平均風速為11.7 m/s，[A22] 2014—2023年平均風速整體呈減少趨勢，2017—2020年為平均風速減小階段，進入2021年后平均風速轉入增大階段。2014年平均風速為13.1 m/s，23年則為10.9 m/s。茫崖市春冬兩季平均風速較大，其中以4月、11月為兩個顯著的高值區，而夏季則處于全年風速最弱的時期，其中8月的平均風速為全年最低（如圖6所示）。

4.結論

（1）2021—2023年，茫崖市空氣質量總體處于良好水平（AQI均值76.5），但呈現顯著的季節性差異。春季，受頻繁沙塵天氣影響，PM10濃度顯著升高，導致該季節成為全年空氣質量最差時段；夏季，在高溫強輻射條件下，光化學反應加劇，致使臭O3污染凸顯，空氣質量次之。

（2）從污染物平均濃度分析，O3濃度最大，PM10次之；從污染物占比天數分析，PM10占比達53.6%，O3達41.5%，二者共同構成影響茫崖市空氣質量的主要因素。

（3）從氣象條件分析，空氣質量變化與氣象條件存在明顯的相關性，其中，氣溫、沙塵日數對AQI的相關性最為顯著，皮爾森相關系數達0.5以上，具有強相關性。

參考文獻

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