中國典型城市主要大氣污染物的濃度水平及分布的比較研究

朱紅霞，趙淑莉

中國環(huán)境監(jiān)測總站，北京 100012

中國典型城市主要大氣污染物的濃度水平及分布的比較研究

朱紅霞，趙淑莉*

中國環(huán)境監(jiān)測總站，北京 100012

應(yīng)用柱狀圖和箱線圖對污染物分布情況進行對比分析，明確了2013上半年北京、沈陽、廣州、上海和?？?個城市4項污染物（SO2、NO2、PM10、PM2.5）的日均濃度的分布范圍。該組數(shù)據(jù)涉及的站點總計有49個，其中包含的數(shù)據(jù)量北京有1863個、沈陽有1670個、上海有1452個、廣州有1574個、?？谟?80個。柱狀圖顯示了這段時間每個城市各個站點4種污染物不同濃度的分布范圍，北京的ρ(SO2)和ρ(NO2)分布較為集中，主要的質(zhì)量濃度區(qū)間分別是0～40和40～80 μg·m-3，分別占北京SO2和NO2總數(shù)據(jù)量的51.0%和49.7%，ρ(PM10)和ρ(PM2.5)則分布較為分散；沈陽分布較為集中的是ρ(NO2)和ρ(PM2.5)，主要的質(zhì)量濃度區(qū)間分別是0～30和30～60 μg·m-3，分別占沈陽NO2和PM2.5總數(shù)據(jù)量的52.2%和42.8%，ρ(SO2)和ρ(PM10)則分布較為分散；上海和廣州分布較為集中的是低濃度下的ρ(SO2)，其他三項污染物分布較為分散。箱線圖是利用每個城市所有站點得到的最大值、最小值、上四分位數(shù)、下四分位數(shù)和中位數(shù)的平均值繪制得到的，通過不同城市間的比較可見，同期ρ(SO2)的比較結(jié)果是ρ(沈陽)＞ρ(北京)＞ρ(廣州)＞ρ(上海)＞ρ(?？?；ρ(NO2)較大的3個城市是北京、上海和廣州；對于ρ(PM10)則只有廣州和?？?個城市濃度較低，而對于ρ(PM2.5)高值集中在北京、廣州和沈陽3個城市。通過譜圖間的比較，并結(jié)合各個城市的氣象條件及經(jīng)濟發(fā)展狀況，從中可推測除背景點?？谕?，北京和沈陽主要的污染物是PM2.5和PM10，廣州和上海主要的污染物是NO2和PM2.5；北京主要的污染來源是燃煤煙塵和機動車尾氣，廣州和上海主要的污染來源是機動車尾氣，沈陽主要的污染來源是燃煤煙塵。研究結(jié)果可為典型城市的環(huán)境監(jiān)管與大氣污染控制提供科學(xué)依據(jù)。

4項污染物；柱狀圖；箱線圖；分布；來源

SO2、NO2(Huang等，2012；Zhao等，2013)、PM10（Omar等，2013）和PM2.5（Liu，2013）是頗受關(guān)注的空氣污染指標，其濃度的高低與居民的身體健康息息相關(guān)。

SO2能對人體和自然界造成諸多危害。高濃度SO2能對患哮喘病的小孩和在戶外活動的成年人造成暫時性的呼吸損傷，且能造成植物的葉狀病、使植物減產(chǎn)、降低植物生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。且SO2是主要的酸沉降（如酸雨）前體物，它能加速自然和人造材料的腐蝕，造成土壤、湖泊、溪流的酸化，破化生態(tài)環(huán)境（黃青等，2010）。

NO2毒性大，對呼吸器官有刺激作用，能引起急性哮喘。一般情況下，空氣中二氧化氮24 h的平均質(zhì)量濃度達到0.123 mg·m-3以上，人體健康就會受到危害，而世界上許多大城市的二氧化氮濃度都超過這一數(shù)值。二氧化氮還是一種腐蝕劑，它與空氣中的碳氫化合物在陽光的作用下形成光化學(xué)煙霧，危害更大（吳新敏等，2012）。

PM10指空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于10 μm的顆粒，在環(huán)境空氣中停留時間長，可以直接進入人體肺部并滯留在肺的深處，不易被排出體外，嚴重危害呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)健康（Sandstrom等，2005），同時對大氣能見度、空氣質(zhì)量和全球氣候變化有影響（張楠等，2012；Schwartz，2000）。

PM2.5指空氣動力學(xué)直徑等于或小于2.5 μm的顆粒，它既來源自污染源直接排放的顆粒物，也產(chǎn)生于各種氣態(tài)污染物的各種物理或化學(xué)過程（Pope等，2002）。不僅影響大氣能見度（Toon，2000），還對人類健康造成威脅（Koch，2000；Chan等，1997）。研究表明，隨著呼吸過程PM2.5能進入人的支氣管和肺泡，PM2.5可能引發(fā)整個人體范圍的疾病。根據(jù)美國1980—2000年人類預(yù)期壽命隨空氣質(zhì)

量改善的變化：PM2.5每降低13～14 μg·m-3，預(yù)期壽命會增加0.82年。PM2.5對能見度產(chǎn)生影響，PM2.5與能見度呈對數(shù)負相關(guān)關(guān)系。以上海為例，PM2.5濃度每下降10%，能見度可改善4%～15%。PM2.5還是影響全球輻射脅迫的短壽命組分。因此，PM2.5既是局地污染物，也是區(qū)域性及全球性污染物（郝吉明，2012；王志娟等，2012）。

本文所選用北京、上海、廣州、沈陽和海口作為研究對象，這5個城市地處我國東部和南部經(jīng)濟和社會較發(fā)達的地區(qū)，選取的參考背景點是植被豐富、重工業(yè)較少、污染相對較輕的海口。且近年來，學(xué)者們對這幾所城市污染狀況的研究較多（Hao等，2005；Wang等，2013），如氣相特征、化學(xué)成分、污染來源等（賀克斌等，2003；Chen等，2007），可以獲取的文獻資源較為豐富。

表1 2013上半年5個城市的天氣狀況Table 1 Five cities’ weather condition in the first half of 2013

1 儀器與資料

SO2、NO2、PM10和PM2.5這4種污染物，5個城市自動監(jiān)測站點使用的儀器均是美國Thermo公司的。為保證自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性，每一站點均由當(dāng)?shù)氐氖〖壔蚴屑壉O(jiān)測站的技術(shù)人員進行定時的巡檢，并進行嚴格且詳細的記錄，包括儀器的運行狀態(tài)，水、電、溫度等。每種自動監(jiān)測儀都進行定期校準，SO2和NO2的需要用標準氣體校準，PM10和PM2.5的需要及時進行流量檢查并定期更換濾膜，清洗采樣頭等。

2012年底中國環(huán)境監(jiān)測總站采用了新版的全國城市空氣質(zhì)量實時發(fā)布平臺（中國環(huán)境監(jiān)測總站，2013），對6種污染物的實時和24 h平均濃度進行發(fā)布。這一平臺的數(shù)據(jù)來自各個城市的自動監(jiān)測站點，收集了2013上半年這一時段每天下午13時SO2、NO2、PM10、PM2.5這4項污染物的24 h均值，涉及的站點總計有49個，收集的日均值數(shù)據(jù)北京1863個、沈陽1670個、上海1452個、廣州1574個、?？?80個。對這部分數(shù)據(jù)進行了分析。該時段內(nèi)五所城市的天氣情況如表1所示。

圖1 北京各污染物濃度范圍Fig.1 Pollutant concentration range of Beijing

圖2 沈陽各污染物濃度范圍Fig.2 Pollutant concentration range of Shenyang

2 數(shù)據(jù)分析

參照空氣質(zhì)量標準（國家環(huán)境保護局科技標準司，1996；中國環(huán)境科學(xué)研究院，中國環(huán)境監(jiān)測總站，2012），一級標準的24 h平均SO2質(zhì)量濃度為50 μg·m-3，NO2為80 μg·m-3，PM10為50 μg·m-3，PM2.5為35 μg·m-3；二級標準的24 h平均SO2質(zhì)量濃度為150 μg·m-3，NO2為80 μg·m-3，PM10為150 μg·m-3，PM2.5為75 μg·m-3。其中一類區(qū)（自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他）適用一級濃度限值，二類區(qū)（居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、工業(yè)區(qū)和農(nóng)業(yè)地區(qū)）適用二級濃度限值。本文所關(guān)注的站點大多在城市中心，為二類區(qū)，故與二級限值進行比較。

2.1 濃度范圍

由于經(jīng)濟社會發(fā)展程度及污染來源結(jié)構(gòu)不同，5個城市各個污染物的濃度差異明顯，本文通過柱狀圖對5個城市4種污染物的濃度范圍進行了比較，圖1-5按照污染物的濃度范圍分別統(tǒng)計了這段時間每個城市各個站點4種污染物不同濃度的分布范

圍，從圖1可以看出，北京分布較為集中的是ρ(SO2)和ρ(NO2)，主要的質(zhì)量濃度區(qū)間分別是0～40和40～80 μg·m-3，數(shù)據(jù)量均在230以上，分別占北京SO2和NO2總數(shù)據(jù)量的51.0%和49.7%，ρ(PM10)和ρ(PM2.5)則分布較為分散；從圖2可以看出，沈陽分布較為集中的是ρ(NO2)和ρ(PM2.5)，主要的濃度區(qū)間分別是0～30和30～60 μg·m-3，數(shù)據(jù)量分別是217和179，分別占沈陽NO2和PM2.5總數(shù)據(jù)量的52.2%和42.8%，ρ(SO2)和ρ(PM10)則分布較為分散；從圖3和圖4可以看出，上海和廣州分布較為集中的是低濃度下的ρ(SO2)，其他三項污染物分布較為分散；從圖5可以看出，?？诘?項污染物濃度均分布在較低水平。表2將5個城市4種污染物主要分布的濃度范圍進行了總結(jié)，對比空氣質(zhì)量二級標準的限值，廣州ρ(NO2)超標現(xiàn)象明顯；北京PM10和PM2.5兩種污染物超標現(xiàn)象明顯；沈陽和北京的ρ(SO2)和ρ(PM10)高于其他3個城市；北京和廣州在這段時間ρ(NO2)要略高于其他3個城市，上海次之。

圖3 上海各污染物濃度范圍Fig.3 Pollutant concentration range of Shanghai

圖4 廣州各污染物濃度范圍Fig.4 Pollutant concentration range of Guangzhou

圖5 ?？诟魑廴疚餄舛确秶鶩ig.5 Pollutant concentration range of Haikou

圖6 北京、廣州、?？凇⑸虾：蜕蜿?個城市SO2分布情況的比較Fig.6 Comparing SO2distribution about five cities of Beijing, Guangzhou, Haikou, Shanghai and Shenyang

圖7 北京、廣州、海口、上海和沈陽5個城市NO2分布情況的比較Fig.7 Comparing NO2distribution about five cities of Beijing, Guangzhou, Haikou, Shanghai and Shenyang

表2 5個城市污染物濃度分布范圍Table 2 Pollutant concentration distribution of five cities μg·m-3

2.2 五城市各站點污染物濃度分布

將每個城市所有站點得到的最大值、最小值、上四分位數(shù)、下四分位數(shù)和中位數(shù)均計算出平均值，應(yīng)用箱線圖進行5個城市間的比較，結(jié)果如圖6-9所示，圖中直線代表24 h均值的二級標準限值。

由圖6可以看出，沈陽ρ(SO2)有超標現(xiàn)象，綜合比較可見ρ(沈陽)＞ρ(北京)＞ρ(廣州)＞ρ(上海)＞ρ(?？?，從箱體的長短來看，北京和沈陽的箱體較長，說明這2個城市的ρ(SO2)在這段時間內(nèi)的波動較大。

圖7顯示?？诤蜕蜿柕摩?NO2)低于標準限值，5個城市這一污染物的濃度由高到低分別是北京、

上海、廣州、沈陽和海口，其中北京和廣州箱體較長，ρ(NO2)變化不穩(wěn)定。

圖8顯示的PM10數(shù)據(jù)，廣州和?？?個城市濃度低于標準限值，由高到低的順序為ρ(北京)＞ρ(沈陽)＞ ρ(上海)＞ ρ(廣州)＞ ρ(海口)。圖9顯示的ρ(PM2.5)結(jié)果，北京、廣州、沈陽的四分位數(shù)均高于標準限值，其中北京的中位數(shù)也在標準限值以上，僅有作為背景點的海口市顆粒物濃度低于標準限值。比較圖8和圖9可見北京和沈陽的箱體長度大于其他3個城市，且上四分位數(shù)均高于二級標準限值，說明這段時間內(nèi)這2個城市顆粒物污染較為嚴重，且濃度波動較大。故北京PM2.5的污染程度最大。

圖8 北京、廣州、?？?、上海和沈陽5個城市PM10分布情況的比較Fig.8 Comparing PM10distribution about five cities of Beijing, Guangzhou, Haikou, Shanghai and Shenyang

圖9 北京、廣州、?？凇⑸虾：蜕蜿?個城市PM2.5分布情況的比較Fig.9 Comparing PM2.5distribution about five cities of Beijing, Guangzhou, Haikou, Shanghai and Shenyang

3 污染來源分析

本文的研究時段是我國北方城市的采暖季，這5個城市中北京和沈陽地處北方，取暖的主要燃料為煤，燃煤產(chǎn)物中SO2、NO2、PM10、PM2.5這4類污染物占的比重比較大。

對SO2的來源，黃青等（2010）將其歸結(jié)為5類，分別是居民生活源、一般工業(yè)鍋爐源、采暖源、主要工業(yè)源和電廠源，通過對北京主要行業(yè)排放的模擬分析，得出采暖源和一般工業(yè)鍋爐源對SO2的貢獻率較大。本文的分析時段處于我國北方城市的采暖季，北京和沈陽的SO2濃度偏高與燃煤廢氣的排放關(guān)系密切。

對空氣中NO2的來源，吳新敏等（2012）分析得出：一方面是燃煤產(chǎn)生，760萬t煤燃燒產(chǎn)生的NO2約1520 t；另一方面是機動車排放。本文分析得知北京、廣州、上海3個城市NO2濃度偏高，這3個城市經(jīng)濟及社會較發(fā)達，機動車保有量在全國名列前茅（上海市統(tǒng)計局，國家統(tǒng)計局上海調(diào)查總隊，2013；王崢，2013）。尤其是北京，該時段既處于采暖季且機動車保有量高，故NO2濃度居5個城市首位。

PM10和PM2.5這2種顆粒物的主要來源包括城市揚塵、建筑水泥塵、煤煙塵、鋼鐵塵、機動車尾氣塵、生物質(zhì)燃燒和二次硫酸鹽、硝酸鹽等（肖致美等，2012；吳虹等，2013）。朱先磊等（2005）、于揚等（2012）對北京大氣顆粒的來源也進行了細致探討，采用CMB（化學(xué)質(zhì)量平衡模型）受體模型計算出這7類污染源對北京市PM2.5的貢獻率之和是72.5%；Cheng等（2013）將顆粒物首要的污染來源歸結(jié)于城市揚塵和機動車尾氣塵。由柱狀圖和箱線圖分析得到的結(jié)果是北京和沈陽2個城市的濃度高于其他3個城市，且北京污染程度更重些，故采暖等引起的煤煙塵以及機動車尾氣塵對這一現(xiàn)象的貢獻較大。

北京和沈陽主要的污染物是PM2.5和PM10，廣州和上海主要的污染物是NO2和PM2.5。綜合文獻中提到的污染物來源和本文的分析結(jié)果，對每個城市的污染源進行了初步判斷，其中北京主要的污染來源是燃煤煙塵和機動車尾氣；廣州和上海主要的污染來源是機動車尾氣；沈陽主要的污染來源是燃煤煙塵。故為控制污染物來源，北京、上海和廣州需進一步加強機動車管理，限制日機動車數(shù)量；需要考慮調(diào)整冬季燃料結(jié)構(gòu)，采用新技術(shù)或清潔能源的城市是北京和沈陽。

4 結(jié)論

空氣中SO2、NO2、PM10、PM2.5這4種污染物給人們的工作生活帶來了很大的影響，運用柱狀圖和箱線圖2種方法，對5個城市的污染物分布狀況進行分析。通過柱狀圖可以很清晰的看出，北京數(shù)據(jù)量較大的是ρ(SO2)集中在0～40 μg·m-3，ρ(NO2)主要集中在40～80 μg·m-3，沈陽數(shù)據(jù)量較大的是ρ(NO2)和ρ(PM2.5)，主要的質(zhì)量濃度區(qū)間分別是0～30和30～60 μg·m-3，上海和廣州是低濃度的ρ(SO2)分布集中。箱線圖可以通過將標準限值與最大值、上四分位數(shù)、中位數(shù)、下四分位數(shù)以及最小值進行比較，明確的看出每種污染物城市間的區(qū)別，ρ(SO2)的比較結(jié)果是ρ(沈陽)＞ρ(北京)＞ρ(廣州)＞ρ(上海)＞ρ(海口)；ρ(NO2)較大的3個城市是北京、上海

和廣州；對于ρ(PM10)則只有廣州和?？?個城市濃度低于空氣質(zhì)量二級標準限值，而對于ρ(PM2.5)高值集中在北京、廣州和沈陽3個城市。明確污染物的分布情況后，結(jié)合每個城市的氣象條件和經(jīng)濟社會發(fā)展狀況，大致推斷北京和沈陽主要的污染物是PM2.5和PM10，廣州和上海主要的污染物是NO2和PM2.5，研究時段5個城市的污染物來源主要可以歸結(jié)為機動車尾氣和供暖燃煤。

CHAN Y C, SIMPSON R W, MCTAINSH G H, et al. 1997. Characterization of chemical species in PM2.5and PM10aerosols in Brisbane Australia[J]. Atmospheric Environment, 31: 3773-3785.

CHEN D S, CHENG S Y, LIU L, et al. 2007. An integrated MM5-CMAQ modeling approach for assessing transboundary PM10contribution to the host city of 2008 Olympic summer games-Beijing, China[J]. Atmospheric Environment, 41(6): 1237-1250.

CHENG SHUIYUAN, LANG JIANLEI, ZHOU YING, et al. 2013. A new monitoring-simulation-source apportionment approach for investigating the vehicular emission contribution to the PM2.5pollution in Beijing, China[J]. Atmospheric Environment, 79(11): 308-316.

HAO JIMING, WANG LITAO, I LIN, et al. 2005. Air pollutants contribution and control strategies of energy-use related sources in Beijing[J]. Science in China, Series D-Earth Sciences, 48(S): 138-146.

HUANG YUKAI, LUVSAN M E, ENKHJARGAL GOMBOJAV, et al. 2012. The influence of emission sources and meteoroloqical conditions on SO2pollution in Monqolia [J]. Atmospheric Environment, 61(12): 542-549.

KOCH M. 2000. Airborne fine particulates in the environment: a review of health effect studies, monitoring data and emission inventories[R]. Laxengurg, Austria: IIASA: 1.

OMAR A M, S B T, S A V F, et al. 2013. Opposing seasonal trends for polycyclic aromatic hydrocarbons and PM10: Health risk and sources in southwest Mexico City[J]. Atmospheric Research, 122(3): 199-212.

POPE C, BURNETT R, THUN M, et al. 2002. Lung cancer, cardiopulmonary mortality, and long term exposure to fine part iculate air pollution [J]. Journal of the American Medical Association, 287: 1132-1141.

SANDSTROM T, CASSEE F R, SALONEN R, et al. 2005. Recent outcomes in European multicentre projects on ambient particulate air pollution[J]. Toxicology and Applied Pharmacology, 207(S2): 261-268.

SCHWARTZ J. 2000. Harvesting and long term exposure effects in the relation between air pollution and mortality[J]. Am J Epidemiol, 151: 440-448.

TOON O B. 2000. How pollution suppresses rain[J]. Science, 28(710): 1763-1765.

WANG JUN, HU ZIMEI, CHEN YUANYUAN, et al. 2013. Contamination characteristics and possible sources of PM10and PM2.5in different functional areas of Shanghai, China[J]. Atmospheric Environment, 68: 221-229.

LIU Yang. 2013. New Directions: Satellite driven PM2.5exposure models to support targeted particle pollution health effects research[J]. Atmospheric Environment, 68(4):52-53.

ZHAO BIN, WANG SHUXIAO, WANG JIANDONG, et al. 2013. Impact of national NOxand SO2control policies on particulate matter pollution in China[J]. Atmospheric Environment, 77(10): 453-463.

國家環(huán)境保護局科技標準司. 1996. GB 3095—1996環(huán)境空氣質(zhì)量標準[S]. 北京: 國家環(huán)境保護局.

郝吉明. 2012. 中國PM2.5來源、污染特征與控制策略[C]. 北京: 第28屆中國地球物理年會論文集.

賀克斌,余學(xué)春,陸永祺,等. 2003. 城市大氣污染物來源特征[J]. 城市環(huán)境與城市生態(tài), 16(6): 269-271.

黃青,程水源,陳東升,等. 2010. 北京市一次SO2污染過程來源分析[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 33(1):89-93.

上海市統(tǒng)計局, 國家統(tǒng)計局上海調(diào)查總隊. 2013. 2012年上海市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報[OL]. 上海統(tǒng)計網(wǎng)，2013-02-26, http://www.stats-sh.gov.cn/sjfb/201302/253153.html

王崢. 2013. 北京機動車保有量增至520萬輛 其中六成是私家車[OL].中國新聞網(wǎng)，2013-02-08, http://finance.chinanews.com/auto/2013/02-08/4558185.shtml

王志娟, 韓力慧, 陳旭鋒, 等. 2012. 北京典型污染過程PM2.5的特征和來源[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報, 12(5): 122-126.

吳虹, 張彩艷, 王靜, 等. 2013.青島環(huán)境空氣PM10和PM2.5污染特征和來源比較[J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 26(6): 583-589.

吳新敏, 孫建國, 石斌, 等. 2012. 烏魯木齊市空氣中氮氧化物的污染特征及來源分析[J]. 干旱環(huán)境監(jiān)測, 16(3): 137-139.

肖致美,畢曉輝,馮銀廠, 等. 2012. 寧波市環(huán)境空氣中PM10和PM2.5來源解析[J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 25(5): 549-555.

于揚, 岑況, NORRA Stefan, 等. 2012. 北京市大氣可吸入顆粒物的化學(xué)成分和來源[J]. 地質(zhì)通報, 31(1): 156-163.

張楠, 白志鵬, 何飛, 等. 2012. 老年人空氣中PM10個體暴露來源解析[J]. 環(huán)境與健康, 29(4):320-324.

中國環(huán)境監(jiān)測總站. 2013. 全國城市空氣質(zhì)量實時發(fā)布平臺[OL]. http://113.108.142.147:20035/emcpublish/

中國環(huán)境科學(xué)研究院, 中國環(huán)境監(jiān)測總站. 2012. GB 3095—2012環(huán)境空氣質(zhì)量標準[S]. 北京: 環(huán)境保護部.

朱先磊, 張遠航, 曾立民, 等. 2005. 北京市大氣細顆粒物PM2.5的來源研究[J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 18(5): 1-5.

Comparation of main atmospheric pollutants level and distribution in typical cities of China

ZHU Hongxia, ZHAO Shuli*
China National Environmental Monitoring Centre BeiJing 100012, China

Histogram and Boxplot were applied to analysis the distribution of pollutants. Distribution range of the daily average concentration of SO2, NO2, PM10and PM2.5was clear in Beijing, Shenyang, Guangzhou, Shanghai and Haikou during the first half of

four pollutants; histogram; boxplot; distribution of source

X823

A

1674-5906（2014）05-0791-06

國家環(huán)境保護公益項目（201209008；201309045）

朱紅霞（1986年生），女，助理工程師，碩士，研究方向為大氣環(huán)境分析。E-mail：zhuhx@cnemc.cn

*通信聯(lián)系人

2013-11-18

朱紅霞，趙淑莉. 中國典型城市主要大氣污染物的濃度水平及分布的比較研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 2014, 23(5): 791-796.

ZHU Hongxia, ZHAO Shuli. Comparation of main atmospheric pollutants level and distribution in typical cities of China [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(5): 791-796.

2013. This group data involved 49 detection sites, included data of 1863 in Beijing, 1670 in Shenyang, 1452 in Shanghai, 1574 in Guangzhou, 780 in Haikou. Histogram shows the concentration range of four pollutants at the site of each city. ρ(SO2) and ρ(NO2) in Beijing is relatively concentrated, respectively the concentration range is 0-40 and 40-80 μg·m-3, percentages are 51.0% and 49.7%. ρ(PM10) and ρ(PM2.5) are more dispersed. ρ(NO2) and ρ(PM2.5) in Shenyang is relatively concentrated, respectively the concentration range is 0-30 μg and 30-60 μg·m-3, percentages are 52.2% and 42.8%. ρ(SO2) and ρ(PM10) are more dispersed. ρ(SO2) in Shanghai and Guangzhou is relatively concentrated in low concentrations, the distribution of other three pollutants is more dispersed. Boxplot is drawn with the average of maximum, minimum, under the upper quartile, quartiles and median for all sites of each city. Through the comparison between the different cities, in the meantime the comparative result order of ρ(SO2) is ρ(Shenyang) ＞ ρ(Beijing)＞ρ(Guangzhou)＞ρ(Shanghai)＞ρ (Haikou); ρ(NO2) in Beijing, Shanghai and Guangzhou was higher; For ρ(PM10), the concentrations only in Guangzhou and Haikou were lower than other cities. For ρ(PM2.5), high value is concentrated in Beijing, Guangzhou and Shenyang. Through the comparison between the spectra, and combined with the city's meteorological conditions and economic development, in addition to the background points in Haikou, it’s estimated that the main pollutants in Beijing and Shenyang are PM2.5and PM10, main pollutants in Guangzhou and Shanghai are NO2and PM2.5; Beijing's main pollution source is coal soot and automobile exhaust, motor vehicle exhaust in Guangzhou and Shanghai is the main pollution source, major pollution source for Shenyang is coal ash. The results provide scientific basis for the environmental management and air pollution control of typical cities in China.