高原省份城市空氣質(zhì)量狀況統(tǒng)計(jì)分析及PM2.5污染水平時(shí)空分布

鄧 聰,楊善黨，王 健，尚 云，曾新宇，向 峰

(云南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，云南 昆明 650034)

?

高原省份城市空氣質(zhì)量狀況統(tǒng)計(jì)分析及PM2.5污染水平時(shí)空分布

鄧 聰,楊善黨，王 健，尚 云，曾新宇，向 峰

(云南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，云南 昆明 650034)

收集了地處高原的云南省全省8個(gè)地級(jí)市、8個(gè)自治州政府所在地城市共40個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2015年全年(2015.01.01—2015.12.31)的大氣PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO、O3-8 h日均濃度數(shù)據(jù),計(jì)算出年均濃度值、空氣質(zhì)量指數(shù)AQI，并根據(jù)《HJ633-2012環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》對(duì)云南省各州市政府所在地城市空氣質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。PM2.5年均濃度值最高的是文山，為37.89 μg/m3；最低的是麗江，為16.21 μg/m3?？諝赓|(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果表明，云南省2015年整體空氣質(zhì)量狀況優(yōu)良，空氣質(zhì)量狀況最好的是香格里拉，空氣質(zhì)量指數(shù)為35.76；空氣質(zhì)量指數(shù)最高的是昭通，為68.26。SO2、NO2與PM2.5的關(guān)系呈現(xiàn)正相關(guān)，PM10的變化趨勢(shì)與PM2.5的變化趨勢(shì)較一致。

高原省份；空氣質(zhì)量；PM2.5；空氣質(zhì)量指數(shù)；分布特征

隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的不斷加快，經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅速發(fā)展的同時(shí)帶來(lái)了城市人口增長(zhǎng)、能源消耗增加、污染物質(zhì)的排放等一系列環(huán)境問(wèn)題[1]。大氣污染已成為影響城市環(huán)境質(zhì)量、制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的重要問(wèn)題。如今，人們生活水平不斷提高，對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，空氣質(zhì)量的好壞尤其是大氣細(xì)顆粒物(PM2.5)濃度已成為人們?nèi)粘Ｉ铌P(guān)注的焦點(diǎn)[2]。PM2.5指的是空氣動(dòng)力學(xué)直徑不大于2.5 μm 的懸浮顆粒物，它的粒徑小，比表面積大 ，容易積聚空氣中的有毒有害物質(zhì) ，可以通過(guò)呼吸進(jìn)入到人體內(nèi)，也能進(jìn)入人的血液和肺泡當(dāng)中，誘發(fā)各種疾?。贿€嚴(yán)重影響空氣的能見度 ，給人們的生活和身體健康帶來(lái)極大的影響[3]。因此對(duì)于PM2.5的污染狀況和污染特征的研究是非常有意義的?？諝赓|(zhì)量指數(shù)(Air Quality Index，簡(jiǎn)稱AQI)是定量描述空氣質(zhì)量狀況的無(wú)量綱指數(shù)，針對(duì)單項(xiàng)污染物可使用空氣質(zhì)量分指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。參與空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要污染物為PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO 6項(xiàng)[4]。

1 研究材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

從2015年1月1日起，地處高原的云南全省16個(gè)州市政府所在地城市按照國(guó)家要求全面執(zhí)行了《 GB3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 ，對(duì)8個(gè)地級(jí)市(昆明市、曲靖市、玉溪市、保山市、昭通市、麗江市、普洱市、臨滄市)、8個(gè)民族自治州(紅河州、楚雄州、文山州、西雙版納州、大理州、德宏州、怒江州、迪慶州)政府所在地城市共40個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的PM2.5等6項(xiàng)指標(biāo)開展了監(jiān)測(cè)。本文統(tǒng)計(jì)了該40個(gè)點(diǎn)位2015年全年(2015.01.01—2015.12.31)的大氣PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO,O3-8 h日均濃度，進(jìn)而計(jì)算出年均濃度值和AQI指數(shù)，并重點(diǎn)對(duì)PM2.5進(jìn)行了時(shí)空分析。數(shù)據(jù)來(lái)源為該40個(gè)點(diǎn)位環(huán)境空氣自動(dòng)站數(shù)據(jù)。根據(jù)《GB3095-2012環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》將PM2.5的日均濃度值限定為75 μg/m3,國(guó)家空氣質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)PM2.5日均值≤35 μg/m3，國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為PM2.5日均值≤75 μg/m3，>75 μg/m3則認(rèn)為超標(biāo)[5]。

1.2 空氣質(zhì)量指數(shù)計(jì)算方法

根據(jù)《HJ633-2012環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定(試行)》：空氣污染指數(shù)劃分為0～50、51～100、101～150、151～200、201～300和>300 6檔，空氣質(zhì)量按照空氣質(zhì)量指數(shù)大小分為6級(jí)，對(duì)應(yīng)空氣質(zhì)量的6個(gè)類別。指數(shù)越大、級(jí)別越高說(shuō)明污染的情況越嚴(yán)重，對(duì)人體健康的危害也就越大：一級(jí)優(yōu)，二級(jí)良，三級(jí)輕度污染，四級(jí)中度污染，五級(jí)重度污染，六級(jí)嚴(yán)重污染[4]。

對(duì)照各項(xiàng)污染物的分級(jí)濃度限值(AQI的濃度限值參照GB3095-2012，API的濃度限值參照GB3095-1996)，以PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO的實(shí)測(cè)濃度值(其中PM2.5、PM10為24 h平均濃度)分別計(jì)算得出空氣質(zhì)量分指數(shù)(Individual Air Quality Index，簡(jiǎn)稱IAQI)：

式中：IAQIP—污染物項(xiàng)目P的空氣質(zhì)量分指數(shù)；CP—污染物項(xiàng)目P的質(zhì)量濃度值；BPHi—相應(yīng)地區(qū)的空氣質(zhì)量分指數(shù)及對(duì)應(yīng)的污染物項(xiàng)目濃度指數(shù)表中與CP相近的污染物濃度限值的高位值；BPLo—相應(yīng)地區(qū)的空氣質(zhì)量分指數(shù)及對(duì)應(yīng)的污染物項(xiàng)目濃度指數(shù)表中與CP相近的污染物濃度限值的低位值；IAQIHi—相應(yīng)地區(qū)的空氣質(zhì)量分指數(shù)及對(duì)應(yīng)的污染物項(xiàng)目濃度指數(shù)表中與BPHi對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量分指數(shù)；IAQILo—相應(yīng)地區(qū)的空氣質(zhì)量分指數(shù)及對(duì)應(yīng)的污染物項(xiàng)目濃度指數(shù)表中與BPLo對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量分指數(shù)。

式中：IAQI—空氣質(zhì)量分指數(shù)；n—污染物項(xiàng)目。

AQI是各項(xiàng)污染物的空氣質(zhì)量分指數(shù)(IAQI)中的最大值，當(dāng)AQI>50時(shí)對(duì)應(yīng)的污染物即為首要污染物。IAQI>100的污染物為超標(biāo)污染物。

2 結(jié)果與分析

2.1 云南省2015年P(guān)M2.5時(shí)空分布

圖1為各州市2015年年均濃度值。從整體上看，云南省16個(gè)州市政府所在地的PM2.5年均濃度值都在40 μg/m3以下，達(dá)到了國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。其中玉溪、麗江、普洱、楚雄、六庫(kù)、香格里拉6個(gè)城市的PM2.5年均濃度在25 μg/m3以下，達(dá)到了國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。云南省2015年P(guān)M2.5年均濃度最高的是文山，為37.89 μg/m3，最低的是麗江市，為16.21 μg/m3。云南省省會(huì)昆明市的PM2.5年均濃度值為28.91 μg/m3。

2.2 PM2.5與AQI的關(guān)系

從圖2可以看出，香格里拉2015年空氣質(zhì)量狀況達(dá)到優(yōu)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的天數(shù)最多，為315 d，達(dá)全年天數(shù)的86%，沒(méi)有輕度污染狀況。其次是麗江，全年優(yōu)級(jí)達(dá)標(biāo)率為78%，為285 d，也沒(méi)有出現(xiàn)輕度污染天氣。輕度污染天氣出現(xiàn)最多的是昭通，為30 d，占全年天數(shù)的8.3%。對(duì)比圖3，也能夠得出同樣的結(jié)論：昭通的AQI值是最高的，為68.26；保山次之，為61.99；香格里拉的空氣質(zhì)量指數(shù)是全省最低的，為35.76；六庫(kù)和麗江分別為42.22和43.80。從整體看云南省2015年各州市空氣質(zhì)量指數(shù)都達(dá)到了國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中達(dá)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(0～50)的地州有玉溪、麗江、普洱、楚雄、大理、六庫(kù)、香格里拉7個(gè)城市。從圖3可以看出PM2.5年均濃度值與空氣質(zhì)量指數(shù)的變化趨勢(shì)幾乎一致，這說(shuō)明PM2.5是影響空氣質(zhì)量指數(shù)的重要因素。

2.3 PM2.5與其他污染物的關(guān)系

為了便于分析PM2.5與其他大氣污染物的關(guān)系，本文將PM10、SO2、NO2作為大氣污染物質(zhì)的代表。通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算出2015年云南各城市的污染物年均濃度值，與PM2.5的年均濃度值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)PM10的變化趨勢(shì)與PM2.5的變化趨勢(shì)較一致，具有顯著的相關(guān)性。這說(shuō)明PM10對(duì)PM2.5的影響是顯著的，兩者具有很好的同源性。這與文獻(xiàn)[6-7]的研究也是相一致的。同時(shí)，也可以看出SO2、NO2與PM2.5的關(guān)系呈現(xiàn)正相關(guān)，當(dāng)SO2、NO2的濃度增加時(shí)PM2.5的濃度也相應(yīng)增加，進(jìn)而帶來(lái)空氣質(zhì)量指數(shù)的提高。

3 結(jié)論與建議

(1)從PM2.5濃度來(lái)看，各城市的PM2.5年均濃度值都達(dá)到了國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的地州有6個(gè)。PM2.5濃度最高的是文山，為37.89 μg/m3；最低的是麗江，為16.21 μg/m3。

(2)從空氣質(zhì)量指數(shù)來(lái)看，云南省的空氣質(zhì)量狀況為優(yōu)良。空氣質(zhì)量指數(shù)都在100以下?？諝赓|(zhì)量狀況最好的是香格里拉，空氣質(zhì)量指數(shù)為35.76，全年空氣質(zhì)量為優(yōu)的天數(shù)高達(dá)315，優(yōu)級(jí)達(dá)標(biāo)率為86%；空氣質(zhì)量指數(shù)最高的是昭通，為68.26?？諝赓|(zhì)量指數(shù)與PM2.5的變化趨勢(shì)說(shuō)明PM2.5是影響空氣質(zhì)量指數(shù)的重要因素。

(3)SO2、NO2與PM2.5的關(guān)系呈現(xiàn)正相關(guān)，PM10的變化趨勢(shì)與PM2.5的變化趨勢(shì)較一致，說(shuō)明PM10對(duì)PM2.5的影響是顯著的。

[1]鄭潤(rùn)琴．北方城市PM2.5污染狀況和污染特征的研究[J]．資源節(jié)約與環(huán)保，2Ol5(1)：l21．

[2]馬曉榮，白瑞賢.太原市2013年環(huán)境空氣質(zhì)量變化特征分析[J].干旱環(huán)境監(jiān)測(cè),2015,29(3)：97-109.

[3]劉欣.我國(guó)PM2.5污染狀況和污染特征探析[J].節(jié)能環(huán)保與生態(tài)建設(shè),2016(4):7-9.

[4]白愛民.AQI vs API新老空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之對(duì)比[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2013,32(6):95-97.

[5] 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):GB 3095 —2012[S]．

[6]賈艷紅.中國(guó)霧霾分布及其組成相關(guān)性分析[J].測(cè)繪空間與地理信息,2015,38(12):9-12.

[7]劉傳.南寧市灰霾天氣與空氣污染物關(guān)系分析[J].廣西科學(xué)院學(xué)報(bào),2012,28(4):306-308.

Statistics and Analysis of Air quality Situation and Spatial Distribution of PM2.5in the Plateau Cities in Yunnan

DENG Cong，YANG Shan-dang,WANG Jian,SHANG Yun,ZENG Xin-yu,XIANG Feng

(Yunnan Environmental Monitoring Center, Kunming Yunnan 650034 ,China)

The eight-hour average daily data of PM2.5、PM10、SO2、NO2、03、CO、O3from forty monitoring sites of the year 2015 in 16 cities of Yunnan province were applied to calculate the annual average value and air quality index. The air qualities of these cities were assessed based on Technical Regulation on Ambient Air Quality Index (on trial)》. Wenshan had the highest concentration of PM2.5, which was 37.89μg/m3. The lowest PM2.5concentration (16.21μg/m3) was found in Lijiang. The overall air quality in Yunnan province was very good. The best air quality was in Shangri-La with the air quality index of 35.76. Zhaotong had the worst air quality index of 68.26. SO2and NO2showed positive relation with PM2.5. The changes of PM10were consistent with that of PM2.5.

plateau province; air quality; PM2.5; air quality index; distribution characteristics

2017-06-20

X51

A

1673-9655(2017)05-0040-04