石嘴山市空氣質(zhì)量指數(shù)變化特征及影響因素分析

□宣冬舒陳豫英何佳

（1.石嘴山市氣象局寧夏石嘴山7530002.寧夏回族自治區(qū)氣象臺寧夏銀川750000）

石嘴山市空氣質(zhì)量指數(shù)變化特征及影響因素分析

□宣冬舒1陳豫英2何佳1

（1.石嘴山市氣象局寧夏石嘴山7530002.寧夏回族自治區(qū)氣象臺寧夏銀川750000）

以2014年～2015年石嘴山市逐日空氣污染質(zhì)量指數(shù)為基礎(chǔ)，分析近2年來石嘴山市空氣質(zhì)量變化特點(diǎn).結(jié)果表明，可吸入顆粒物為主要污染因子，空氣質(zhì)量季節(jié)變化明顯，春季和冬季空氣污染最嚴(yán)重；氣象因子對大氣污染有一定的影響，空氣質(zhì)量與降水、溫度、風(fēng)速有相關(guān)關(guān)系。

空氣質(zhì)量指數(shù)；AQI；氣象因子；大氣污染；可吸入顆粒物

石嘴山市是一個由高耗能，煤化工為主要行業(yè)的工業(yè)城市，空氣污染主要由企業(yè)排放的廢氣、煙塵以及采暖期燃燒排放的氣體，主要的污染物要PM10、PM2.5以及SO2、NO2，其中顆粒物是影響石嘴山市空氣質(zhì)量最主要的污染物。本文就重點(diǎn)研究石嘴山市空氣質(zhì)量的時間變化特征以及影響空氣質(zhì)量變化的氣象因子。

1　材料與方法

本研究所用的石嘴山市日空氣質(zhì)量指數(shù)數(shù)據(jù)來源于中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部網(wǎng)站重點(diǎn)城市空氣質(zhì)量日報數(shù)據(jù)（http：//datacenter.mep.gov.cn/），選取2014年1月～2016年2月，共計790天的數(shù)據(jù)。地面氣象要素數(shù)據(jù)來源與中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)提供的石嘴山市地面氣候資料日值數(shù)據(jù)，包括日平均氣溫、日平均風(fēng)速、日降水量、日最大風(fēng)速等。

2　結(jié)果與分析

2.1AQI值隨時間變化特征

圖1　石嘴山市AQI月變化分布圖

圖1給出了石嘴山市空氣污染質(zhì)量指數(shù)月平均變化情況，從圖中可以看出，月平均值變化波動較大，從1月開始AQI值開始下降，到8，9月達(dá)到最低，為66.13。之后，月平均值開始上升，到次年1月達(dá)到最大，為137。在3月～5月，AQI指數(shù)又有所短暫的上升。從圖2中，我們可以明顯的看出，春季和冬季的AQI平均值要明顯大于夏季和秋季。造成這種現(xiàn)象的主要原因是11月～次年4月為供暖季節(jié)，排放的廢氣會使AQI指數(shù)增加，早晨和夜晚容易生成逆溫層，污染粒子不容易向上擴(kuò)散，反而積聚在底層；同時，春季是沙塵暴和揚(yáng)沙天氣多發(fā)的季節(jié)，從而使得測點(diǎn)大氣中顆粒物粒子增多，導(dǎo)致AQI指數(shù)增大。從每月的空氣污染等級個數(shù)也可以看出來，2014年重污染和嚴(yán)重污染都集中在1～5月，達(dá)到13次。而2015年主要集中在12～5月，達(dá)到12次。而嚴(yán)重污染基本都集中在3、4、5月。

隨著5月份供暖結(jié)束和汛期來臨，AQI指數(shù)值逐漸減小，9月降到最小。7、8、9月正值主汛期，降水較多，雨水會清除大氣中的污染粒子，另外，石嘴山地區(qū)夏季太陽輻射強(qiáng)、溫度較高，大氣對流活動比較旺盛，逆溫層的生成、存在時間短，從而改善了空氣質(zhì)量，使得AQI指數(shù)在夏季降到最小。

圖2　石嘴山市AQI季變化分布圖

2.2首要污染物隨時間變化特征

由于石嘴山市首要污染物主要為PM10、PM2.5以及SO2，NO2，在這首要污染物中，又以PM10和PM2.5為主，分別為343天和95天，其次為SO2為76天。PM10、PM2.5統(tǒng)稱為顆粒物，主要來自污染源的直接排放，汽車尾氣的排放以及被風(fēng)揚(yáng)起的塵土等。另一些則是由環(huán)境空氣中硫氧化物、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)化合物及其它化合物互相作用形成的細(xì)小顆粒物。SO2也是空氣污染物的主要成分之一，它主要是由于煤、石油的不完全燃燒造成。從數(shù)據(jù)分析中我們可以看出，PM10和PM2.5在每個月都有出現(xiàn)，而SO2主要分布在1月、2月、3月、11月和12月，而這幾個月正好是石嘴山市供暖期，由于取暖使用的煤炭不完全燃燒生成了SO2。

3　AQI指數(shù)與氣象條件的關(guān)系

氣象條件是制約污染物在大氣中稀釋、擴(kuò)散、遷移和轉(zhuǎn)化的重要因素。與大氣污染有關(guān)的氣象要素很多，主要包括風(fēng)、降水、溫度、濕度等。污染物在水平方向上的擴(kuò)散主要靠風(fēng)，風(fēng)越大，水平方向空氣污染物擴(kuò)散能力越強(qiáng)，污染物濃度越小，空氣質(zhì)量越好。在垂直方向上，影響污染物擴(kuò)散的是由溫度隨高度的分布決定，也即是大氣靜力穩(wěn)定度。當(dāng)大氣為不穩(wěn)定狀態(tài)時，在熱力對流的條件下，底層污染物被帶到高層，地面污染物濃度降低，空氣質(zhì)量提高.當(dāng)大氣為穩(wěn)定狀態(tài)時，高空溫度高于地面溫度，熱力對流減弱，上下層空氣交換減弱，空氣污染物向上擴(kuò)散能力減少，污染物堆積在底層，空氣質(zhì)量降低。

通過對空氣污染質(zhì)量指數(shù)與氣象條件的關(guān)系統(tǒng)計分析，結(jié)果表明空氣質(zhì)量指數(shù)與各氣象要素有一定的制約關(guān)系，石嘴山市月空氣質(zhì)量指數(shù)與月平均氣溫在0.01水平上呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.548。石嘴山市月空氣質(zhì)量指數(shù)與月降水日數(shù)在0.01水平上呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.657。石嘴山市月空氣質(zhì)量指數(shù)與降水總量在0.01水平上呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.584。石嘴山市月空氣質(zhì)量指數(shù)與月平均風(fēng)速呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.271。

表一　各氣象要素與空氣質(zhì)量的相關(guān)性

通過對石嘴山市空氣質(zhì)量指數(shù)與氣象條件的關(guān)系進(jìn)行全面的分析，結(jié)果表明空氣質(zhì)量指數(shù)與空氣污染氣象條件有較為密切的關(guān)系，每個氣象要素對空氣質(zhì)量有一定的制約關(guān)系，這種關(guān)系不是單一的影響，應(yīng)為氣象因子與氣象因子之間又存在一定的制約關(guān)系，所以單個氣象要素對空氣質(zhì)量指數(shù)之間的關(guān)系又可能是多個氣象因子潛在共同影響的結(jié)果。

4　結(jié)論

（1）石嘴山市AQI月平均值變化波動較大，從1月開始AQI值開始下降，到8，9月達(dá)到最低，為66.13。之后，月平均值開始上升，到次年1月達(dá)到最大，為137。春季和冬季的AQI平均值要明顯大于夏季和秋季

（2）SO2為首要污染物主要出現(xiàn)在1月、2月、3月、11月和12月，主要是由于取暖使用的煤炭不完全燃燒造成了。

（3）石嘴山市空氣質(zhì)量指數(shù)與月平均溫度、月降水日數(shù)、月降水總量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與月平均風(fēng)速呈正相關(guān)關(guān)系。

1004-7026（2016）10-0069-03中國圖書分類號：X131.1 X51

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本文10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.10.046