2015年重慶主城區(qū)空氣質(zhì)量狀況及氣象條件分析

江文華，陳道勁

(重慶市氣象臺，重慶 401147)

?

· 大氣環(huán)境 ·

2015年重慶主城區(qū)空氣質(zhì)量狀況及氣象條件分析

江文華，陳道勁

(重慶市氣象臺，重慶 401147)

根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)和氣象觀測數(shù)據(jù)，對重慶主城區(qū)2015年空氣質(zhì)量總體概況及PM2.5、PM10、SO2、NO2等大氣污染物濃度變化特征、空氣污染特征進行了分析，并對主要氣象影響因素進行了初步分析。結(jié)果表明：2015年，重慶主城區(qū)空氣質(zhì)量以良為主，首要污染物以PM2.5為主；PM2.5、PM10具有相似的變化特征，平均濃度冬季較高，夏季、初秋較低，1月最高，2月次之，9月最低，6月次之；SO2平均濃度冬季較高，夏季、初秋較低；NO2平均濃度無明顯季節(jié)變化；PM2.5污染冬季最為嚴重，尤其是1月、2月，這與這幾個月近地面平均風速較小、靜小風頻率較高及降水較少較弱密切相關；臭氧(O3)污染春夏季、初秋較為嚴重。

重慶；PM2.5污染；氣象影響因素

空氣質(zhì)量的優(yōu)劣程度與一個城市的綜合競爭力密切相關，直接影響到投資環(huán)境和居民健康，因此越來越受到政府和公眾的關注[1]。城市化過程是發(fā)展中國家實現(xiàn)現(xiàn)代化的必經(jīng)之路，但是該過程往往會導致環(huán)境污染加劇，大城市工業(yè)集中、人口密集、大量消費化石燃料，而高密度的建筑群不利于大氣污染物的擴散，因此容易發(fā)生嚴重的空氣污染。

重慶位于四川盆地東部，主城區(qū)位于“兩江”(長江、嘉陵江)和“四山”(縉云山、中梁山、銅鑼山、明月山)之間的槽谷地帶，平均風速小，相對濕度高，逆溫時有發(fā)生，地理氣象條件不利于大氣污染物的擴散，加之傳統(tǒng)的重工業(yè)城市和資源稟賦較差，其空氣質(zhì)量一直受到廣泛關注。根據(jù)環(huán)境保護部統(tǒng)一部署和要求，重慶市(主城區(qū))作為全國首批74個城市(京津冀、長三角、珠三角等重點區(qū)域及直轄市、省會城市和計劃單列市)之一，自2013年1月1日起開始實施空氣質(zhì)量新標準，并向社會發(fā)布PM2.5等大氣污染物的實時濃度、空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)等信息。本文根據(jù)重慶主城區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)及氣象觀測數(shù)據(jù)，對主城區(qū)2015年空氣質(zhì)量總體概況及PM2.5、PM10、SO2、NO2等大氣污染物濃度變化特征、空氣污染特征和主要氣象影響因素進行了分析，以期為空氣質(zhì)量預報及霧霾天氣預報預警提供參考，為有關部門制定防治大氣污染與保護城市生態(tài)環(huán)境的決策提供科學依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)說明

本文所用空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于重慶市環(huán)保局官方網(wǎng)站(http://www.cqemc.cn/)，時段為2015年1月1日～12月31日，共計365d。目前重慶主城區(qū)共設空氣質(zhì)量自動監(jiān)測國控點17個(其中城市點16個，清潔對照點1個)，監(jiān)測污染指標6項：PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO和O3，文中PM10、PM2.5、SO2、NO2濃度月平均值為重慶主城區(qū)各城市點平均值，不包括縉云山清潔對照點。文中所用的氣象數(shù)據(jù)為重慶主城區(qū)沙坪壩氣象站(國家基本氣象站)觀測數(shù)據(jù)，日值數(shù)據(jù)與空氣質(zhì)量監(jiān)測日值數(shù)據(jù)同時段。

2 結(jié)果與分析

文中對季節(jié)的劃分：春季3～5月，夏季6～8月，秋季9～11月，冬季1～2月、12月。

2.1 空氣質(zhì)量總體概況

根據(jù)環(huán)境保護部發(fā)布的《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術規(guī)定(試行)》(HJ633-2012)行業(yè)標準，按照AQI大小，將空氣質(zhì)量分為一級優(yōu)(0≤AQI≤50)、二級良(51≤AQI≤100)、三級輕度污染(101≤AQI≤150)、四級中度污染(151≤AQI≤200)、五級重度污染(201≤AQI≤300)、六級嚴重污染(AQI>300)六級。表1給出了重慶主城區(qū)2015年空氣質(zhì)量各級別的天數(shù)分布。由表1可見，重慶市主城區(qū)2015年空氣質(zhì)量以良為主，未出現(xiàn)嚴重污染。統(tǒng)計表明，重慶主城區(qū)2015年優(yōu)良天數(shù)為292d，空氣質(zhì)量達標率為80.0 %。

表1 重慶主城區(qū)2015年空氣質(zhì)量總體狀況Tab.1 The general status of air quality in Chongqing urban area in 2015

圖1為重慶主城區(qū)2015年首要污染物分布。由圖1可見，重慶主城區(qū)2015年首要污染物以PM2.5為主，SO2、CO未成為首要污染物；超標日中，首要污染物主要為PM2.5，少數(shù)為O3。

圖1 重慶主城區(qū)2015年首要污染物分布Fig.1 The distribution of the primary pollutants of Chongqing urban area in 2015

2.2 空氣污染物濃度變化特征

圖2為重慶主城區(qū)2015年PM2.5、PM10、SO2及NO2平均濃度月變化曲線。由圖2可見，重慶主城區(qū)2015年PM2.5、PM10月平均濃度呈現(xiàn)相似的變化特征，冬季較高，其中1月最高，2月次之，夏季、初秋較低，其中9月最低，6月次之；SO2月平均濃度冬季較高，其中1月最高，夏季、初秋較低，其中6月最低；NO2濃度季節(jié)變化不明顯，冬季稍高，其中1月最高，夏季、初秋稍低，其中6月最低。

圖2 重慶主城區(qū)2015年PM2.5、PM10、SO2及NO2平均濃度逐月變化Fig.2 The monthly variation of average concentrations of PM2.5,PM10,SO2and NO2 of Chongqing urban area in 2015

2.3 空氣污染特征分析

由首要污染物分布可見，重慶主城區(qū)2015年空氣質(zhì)量超標日中中度污染日、重度污染日首要污染物均為PM2.5，輕度污染日首要污染物主要為PM2.5，少數(shù)為O3。圖3為重慶主城區(qū)2015年PM2.5超標日數(shù)月分布。由圖3可見，重慶主城區(qū)2015年PM2.5污染冬季、初春較為嚴重，冬季最為顯著，尤其是1月、2月。

圖3 重慶主城區(qū)2015年PM2.5超標日數(shù)逐月分布Fig.3 The monthly distribution of days exceeding the PM2.5 standard of Chongqing urban area in 2015

圖4為重慶主城區(qū)2015年O3超標日數(shù)月分布。由圖4可見，O3污染春夏季、初秋較為嚴重，O3超標最早出現(xiàn)在4月，最遲出現(xiàn)在9月。

圖4 重慶主城區(qū)2015年O3超標日數(shù)逐月分布Fig.4 The monthly distribution of days exceeding the O3 standard of Chongqing urban area in 2015

2.4 主要氣象影響因素分析

上述分析表明，重慶主城區(qū)2015年空氣污染主要為PM2.5污染，因此對其進行重點分析。PM2.5在大氣中含量的增加導致能見度降低而影響生活、交通和城市景觀，另外對農(nóng)作物產(chǎn)量和生態(tài)系統(tǒng)也有影響，由于其相對于較粗顆粒而言比表面積更大，在環(huán)境中滯留的時間更長，吸附的有害物質(zhì)更多，更易進入人體支氣管和肺泡區(qū)，對人體健康的危害更大[2]。

空氣中的PM2.5主要是由工業(yè)及人類生產(chǎn)生活排放產(chǎn)生的，包括化石燃料燃燒、機動車尾氣排放、工業(yè)污染、道路揚塵和建筑揚塵等。與北方城市不同，重慶沒有采暖期和非采暖期之分，污染源排放沒有較為明顯的季節(jié)變化特征，因此PM2.5的季節(jié)分布在很大程度上與地理氣候環(huán)境有關。研究表明[3～5]，PM2.5濃度與風速、降水、氣溫、相對濕度等氣象因素密切相關。風是邊界層內(nèi)影響大氣污染物擴散的重要動力因子，風對污染物整體的輸送、沖淡稀釋有重要的作用，特別是低層大氣風向、風速的變化直接影響空氣污染物的聚散及各處的濃度分布，通常情況下風速越大越有利于大氣污染物的擴散。圖5、圖6分別為重慶主城區(qū)2015年近地面平均風速、靜小風頻率月分布圖。由圖5、圖6可見，重慶主城區(qū)2015年近地面平均風速各月均在1.6m/s以下，冬季各月均在1.3m/s以下，其中1月最小，不足1.2m/s，春夏季、初秋相對較大；靜小風頻率各月均在50%以上，冬季各月均在65%以上，其中1月最高，在70%以上，春夏季、初秋靜小風頻率相對較低。

圖5 重慶主城區(qū)2015年近地面平均風速逐月變化Fig.5 The monthly variation of the average wind near the ground of Chongqing urban area in 2015

圖6 重慶主城區(qū)2015年靜小風頻率逐月變化Fig.6 The monthly variation of the static and light wind frequency of Chongqing urban area in 2015

降水也是影響大氣污染的重要氣象因素，降水過程可以有效去除大氣顆粒物[6～8]，5mm以上的降水(24h)對大氣顆粒物有較明顯的清除作用[9]。圖7、圖8分別為重慶主城區(qū)2015年降水量、日降水量R≥5mm日數(shù)月分布圖。由圖7、圖8可見，重慶主城區(qū)2015年冬季、初春、秋末各月降水均在40mm以下，尤其是2月，月降水量不足10mm，夏季、初秋降水量較大，各月均在200mm以上，尤其是9月，月降水量超過300mm；日降水量R≥5mm日數(shù)冬季、初春、秋末較少，各月低于3d，尤其是2月，僅1d，夏季、初秋較多，尤其是6月、9月，各月在10d以上。

圖7 重慶主城區(qū)2015年降水量逐月變化Fig.7 The monthly variation of precipitation of Chongqing urban area in 2015

圖8 重慶主城區(qū)2015年日降水量R≥5mm日數(shù)逐月變化Fig.8 The monthly variation of days that daily precipitation was more 5mm of Chongqing urban area in 2015

由上分析可見，重慶主城區(qū)2015年冬季平均風速較小，靜小風頻率較高，尤其是1月，冬季、初春、秋末降水較少較弱，尤其是2月，冬季的大氣污染擴散氣象條件總體較差。從空氣質(zhì)量監(jiān)測資料分析來看，重慶主城區(qū)2015年PM2.5污染冬季嚴重，尤其是1月、2月，這與這幾個月近地面平均風速較小、對大氣顆粒物擴散作用小以及降水較少較弱、對大氣顆粒物的濕沉降作用弱密切相關。

3 結(jié) 論

3.1 2015年重慶主城區(qū)空氣質(zhì)量以良為主，

首要污染物以PM2.5為主；超標日首要污染物主要為PM2.5，其次為O3。

3.2 從季節(jié)變化和月變化來看，2015年重慶主城區(qū)PM2.5、PM10平均濃度呈現(xiàn)相似的變化特征，冬季較高，夏季、初秋較低，1月最高，2月次之，9月最低，6月次之；SO2濃度冬季較高，夏季、初秋較低；NO2濃度無明顯季節(jié)變化。

3.3 2015年重慶主城區(qū)PM2.5污染冬季、初春較為嚴重，冬季最為顯著，尤其是1月、2月；O3污染春夏季、初秋較為嚴重，O3超標最早出現(xiàn)在4月，最晚出現(xiàn)在9月。

3.4 從氣象條件來看，重慶主城區(qū)2015年冬季近地面平均風速較小，靜小風頻率較高，尤其是1月，冬季、初春、秋末降水較少較弱，尤其是2月，冬季的大氣污染擴散氣象條件總體較差；PM2.5污染冬季嚴重與這幾個月近地面平均風速較小、靜小風頻率較高及降水較少較弱密切相關。

[1] 馬 濤，孔令毅，楊鳳輝，等.上海市城區(qū)空氣質(zhì)量現(xiàn)狀與分析—兼論對空氣質(zhì)量日(周)報數(shù)據(jù)的利用[J]. 復旦學報(自然科學版)，2002，41(6)：604-608.

[2] 曹軍驥，等.PM2.5與環(huán)境[M].北京：科學出版社，2014.

[3] 黃亞林，劉 超，曾克峰，等.2013-2014年武漢市PM2.5的時空分布特征及其與氣象條件的關系[J].生態(tài)環(huán)境學報，2015，24(8)：1330-1335.

[4] 傅 鵬，許雄飛，朱 奕，等.長沙市灰霾天氣與氣象因子相關性研究[J].四川環(huán)境，2014，33(6)：66-71.

[5] 陳 陽，曾 鈺，張 琴，等.氣象因素對長沙市PM2.5周期性變化規(guī)律的影響分析[J].四川環(huán)境，2014，33(6)：81-87.

[6] 潘本鋒，趙熠琳，李健軍，等.氣象因素對大氣中PM2.5的去除效應分析[J].環(huán)境科技，2012，25(6)：41-44.

[7] 李 芳，張承中.西安市大氣顆粒物PM2.5與降水關系的探討[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2013，29(6)：22-28.

[8] 周 彬，劉瑞陽，魏建蘇，等，降水對氣溶膠顆粒物清除作用的初步分析[J].長江流域資源與環(huán)境，2015，24(Z1)：160-170.

[9] 陳小敏，鄒 倩，周國兵.重慶主城區(qū)冬春季降水強度對大氣污染物影響[J].西南師范大學學報(自然科學版)，2013，38(7)：113-121.

Analysis on the Air Quality Status and Meteorological Condition of Chongqing Urban Area in 2015

JIANG Wen-hua，CHEN DAO-jin

(ChongqingMeteorologicalObservatory，Chongqing401147，China)

Based on the ambient air quality monitoring data and meteorological observation data of Chongqing urban area in 2015, the general condition of air quality, variation characteristics of concentrations of PM2.5, PM10, SO2as well as NO2and air pollution characteristic were analyzed. Meanwhile, the main meteorological influencing factors were preliminarily analyzed. The results indicated that in 2015 the air quality of Chongqing urban area was dominant by fine, the main pollutant was PM2.5. The average concentrations of PM2.5and PM10had similar variation characteristics which were higher in winter and lower in summer and early autumn, highest in January, followed by February, lowest in September followed by June. The average concentration of SO2was higher in winter, and lower in summer and early autumn. The average concentration of NO2changed slightly with season. The results also showed PM2.5pollution was most serious in winter especially in January and February which was closely related to low average wind speed near the ground, high frequency of the static and light wind and less precipitation in these months. Ozone pollution was serious in spring, summer and early autumn.

Chongqing；PM2.5pollution；meteorological influencing factors

2016-01-19

中國氣象局小型業(yè)務建設項目“京津冀、長三角及珠三角環(huán)境氣象預報預警服務系統(tǒng)建設(預報子系統(tǒng))”資助。

江文華(1979-)，女，湖北紅安人，2005年畢業(yè)于中國氣象科學研究院大氣物理學與大氣環(huán)境專業(yè)，碩士，工程師，主要從事環(huán)境氣象業(yè)務和研究工作。

X51

A

1001-3644(2016)03-0090-04