阿勒泰市大氣污染物的統(tǒng)計特征分析*

王 飛，李海花，劉紅霞

（1.塔城地區(qū)氣象局，新疆 塔城834700；2.新疆氣象臺；3.新疆氣象局）

隨著工業(yè)化的進程、城市人口的增加、煤炭和石油燃料的迅速增加，大氣環(huán)境質(zhì)量不斷惡化，大氣污染已成為影響世界環(huán)境和人類健康的主要危害因素之一[1-3]。SO2、NO2、O3和PM等作為主要大氣污染物已對生態(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生顯著影響[4-6]。我國對城市大氣污染的研究起步較晚，始于20世紀70年代，但發(fā)展較快。李令軍[7]等對2013—2014年北京大氣重污染過程進行了分析，結(jié)果表明，主要污染物冬半年重污染日平均濃度與冬半年平均濃度比值，以及夏半年重污染日平均濃度與夏半年平均濃度比值差異不大，不同季節(jié)大氣重污染的積累程度決定于季節(jié)的整體污染平均水平。馬雁軍[8]等對1987—2002年遼寧中部城市群大氣污染物變化特征分析表明，城市群的主要大氣污染是TSP、PM10和SO2。潘建國[9]等選取2000年6月至2001年5月珠?？諝庵蠵M10的觀測數(shù)據(jù)，分析時空演變特征，結(jié)果表明，與國內(nèi)外其他城市相比，珠海PM10相對較低，大氣顆粒物污染輕微；PM10月均質(zhì)量濃度變化主要表現(xiàn)為夏、秋季低，冬、春季高；珠海市大氣PM10的日變化形式以白天高、夜晚低為主。

阿勒泰市位于新疆的西北部，處在歐亞大陸腹地，遠離海洋，屬北溫帶寒冷區(qū)大陸性氣候。多年監(jiān)測資料顯示，該市空氣質(zhì)量較好，盡管如此，一方面，由于其冬季漫長而寒冷，使得煤炭消耗量較大，燃煤排放的大量污染物進入大氣環(huán)境與其他污染因素疊加或互相作用，從而影響空氣質(zhì)量；另一方面，由于阿勒泰市年平均風(fēng)速只有2.1 m/s，而且靜風(fēng)頻率較高，夏季對流少，大氣層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大氣污染物的水平和垂直擴散能力較弱，造成阿勒泰市的大氣污染。為此，本文通過對阿勒泰市2005—2014年大氣污染監(jiān)測資料進行分析，了解阿勒泰市大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀、污染物的時間變化特征，為大氣污染的防治和治理提供理論依據(jù)。

1 資料來源和處理

大氣污染物資料來自阿勒泰市環(huán)境監(jiān)測站2005—2014年P(guān)M10逐日質(zhì)量濃度和2009—2014年SO2和NO2逐日質(zhì)量濃度，其中，阿勒泰市環(huán)境監(jiān)測站PM10、SO2和NO2逐日質(zhì)量濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)的日界為11：00時，而氣象資料數(shù)據(jù)日界為20：00時，為了資料的統(tǒng)一性，將PM10、SO2、NO2的數(shù)據(jù)均統(tǒng)一整理為日界20：00時，并進行相關(guān)的統(tǒng)計分析和研究。

2 年際變化特征

阿勒泰市2005—2014年P(guān)M10年變化規(guī)律見圖1。近10年來，阿勒泰市PM10年平均質(zhì)量濃度基本呈上升趨勢，是由于近年來市區(qū)人口明顯增多、經(jīng)濟能力增強，造成人為活動及車輛的明顯增多，尾氣排放和市區(qū)建設(shè)工程大量增加造成的；2013年達到峰值，為0.039 mg/m3，與2013年阿勒泰市地下工程改造較多，雖是地下管網(wǎng)改造工程，但工程在地表的開挖引起的灰塵明顯增多，造成PM10質(zhì)量顯著升高；2006—2007年處于較低污染水平，年均值為0.019 mg/m3，這與10年前的經(jīng)濟水平和人口數(shù)有關(guān)，那時市區(qū)人口和車輛數(shù)為近10年的最少，城市內(nèi)的設(shè)施建設(shè)也相應(yīng)較少，從而造成污染物PM10濃度較低。根據(jù)國家現(xiàn)行的空氣質(zhì)量（GB3095-2012）二級標準，阿勒泰市PM10均好于國家規(guī)定的濃度限值，與阿勒泰市區(qū)周邊無污染企業(yè)和市區(qū)綠化較好有關(guān)。

圖1 阿勒泰市2005—2014年P(guān)M10年際濃度變化規(guī)律

阿勒泰市2009—2014年SO2和NO2年際變化規(guī)律見圖2。阿勒泰市氣態(tài)污染物SO2和NO2整體呈波浪狀緩慢上升趨勢，SO2的年平均質(zhì)量濃度2011年達到最大值，為0.018 mg/m3；2009年最低，為0.006 mg/m3。主要原因是在2011年的1月和3月，阿勒泰市采暖期天氣氣溫明顯偏低，分別為7.8℃和3.8℃，造成煤用量和排放量的劇增，引起空氣中SO2濃度偏高；NO2的年平均質(zhì)量濃度在2014年達到最大值，為0.016 mg/m3，2011年最低，為0.004 mg/m3。近幾年阿勒泰市經(jīng)濟快速增長，2014年市區(qū)車輛保有量增長速率為近幾年最快，市區(qū)車輛大量增加，造成NO2濃度明顯增加，但研究期間阿勒泰市SO2和NO2濃度依然達到國家二級質(zhì)量標準。

圖2 阿勒泰市2009—2014年SO2和NO2質(zhì)量濃度年際變化規(guī)律

3 年變化特征

阿勒泰市2005—2014年P(guān)M10年變化規(guī)律如圖3所示，PM10質(zhì)量濃度年變化規(guī)律呈現(xiàn)“雙峰”型曲線，峰值分別在1月和9月，其質(zhì)量濃度分別為0.036 mg/m3和0.032 mg/m3，5月最低，為0.026 mg/m3。主要原因是阿勒泰市1、2月為全年氣溫最低月，需要大量的采暖燃煤，從而排放大量顆粒污染物，造成PM10質(zhì)量濃度較高；而在9月雖不是采暖期，但由于該市工程建設(shè)適宜期即將結(jié)束，很多市政建設(shè)工程需要竣工和驗收，建設(shè)方會延長工作時間，增多施工設(shè)備和運輸工地廢棄物車輛，造成市區(qū)的灰塵等顆粒物的大量增加，從而使得PM10濃度明顯升高。

阿勒泰市2009—2014年SO2和NO2質(zhì)量濃度年變化如圖4所示，SO2和NO2質(zhì)量濃度變化均呈典型的“U”型曲線，SO2和NO2都表現(xiàn)為在11～12月和1～2月污染較嚴重，5～9月污染較輕；SO2質(zhì)量濃度在12月最高，為0.029 mg/m3，1～2月和11月次之；5～9月為0.005 4～0.007 0 mg/m3。NO2質(zhì)量濃度則在1月達到最大值，為0.019 mg/m3，7月最低，為0.007 8 mg/m3；SO2和NO2質(zhì)量濃度在冬季較大，原因在于阿勒泰市的冬季主采暖期為11月至翌年的2月，這4個月份的燃煤呈現(xiàn)大量增加趨勢，使得SO2和NO2排放量也呈現(xiàn)明顯增加趨勢；在冬季，由于生活取暖和做飯，燃煤量不斷增大，空氣中污染物的排放量也不斷增加，加上阿勒泰市的地形地貌和氣象特點，使得大氣污染十分嚴重。

4 季節(jié)變化特征

圖3 2005—2014年阿勒泰市PM10質(zhì)量濃度年變化規(guī)律

圖4 2009—2014年阿勒泰市SO2和NO2濃度年變化規(guī)律

圖5 阿勒泰市PM10、SO2和NO2污染物季節(jié)變化規(guī)律

阿勒泰市PM10和SO2、NO2質(zhì)量濃度的季節(jié)變化規(guī)律具體見圖5。阿勒泰市PM10質(zhì)量濃度的季節(jié)變化則呈現(xiàn)為秋、冬季較高，均為0.032 mg/m3，夏季次之，春季最低，考慮冬季是采暖期，大量燃煤排放是造成PM10濃度較高的主要原因；秋季是阿勒泰市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，道路的拓建、管網(wǎng)的敷設(shè)和舊城改造的收尾期與這些工程所產(chǎn)生的二次揚塵的污染有關(guān)。春季的PM10質(zhì)量濃度最低是與秋冬季的原因剛好相反，沒有采暖燃煤的排放，很多市政建設(shè)還處于備料期，沒有正式施工，空氣中的PM10含量相對就少。SO2和NO2質(zhì)量濃度的季節(jié)變化呈現(xiàn)為冬季最高，秋季次之，夏季最低，且冬季SO2的質(zhì)量濃度明顯高于NO2，其它3個季節(jié)均為NO2質(zhì)量濃度高于SO2，春、夏季尤為明顯，主要由于阿勒泰市冬季大量燃煤造成SO2排放明顯增多，而交通污染源給NO2的貢獻則常年存在，由此可見，燃煤對于SO2的貢獻率遠遠大于對NO2的貢獻率。

5 小結(jié)

（1）阿勒泰市2005—2014年P(guān)M10基本呈上升趨勢變化，峰值出現(xiàn)在2013年，為0.039 mg/m3；SO2和NO2年均質(zhì)量濃度整體呈波浪緩慢上升趨勢。3種污染物濃度均未超過國家空氣質(zhì)量二級標準。（2）阿勒泰市2005—2014年P(guān)M10年變化規(guī)律呈現(xiàn) “雙峰”型曲線，峰值分別在1月和9月，5月最低；2009—2014年SO2和NO2年變化均呈典型的“U”型曲線，表現(xiàn)為在11～12月和1～2月污染較嚴重，5～9月污染較輕。（3）阿勒泰市PM10的季節(jié)變化呈現(xiàn)為秋冬季較高，均為0.032 mg/m3，夏季次之，春季最低。SO2和NO2的季節(jié)變化則呈現(xiàn)為冬季最高，秋季次之，夏季最低，且冬季SO2的濃度明顯高于NO2。（4）影響阿勒泰市大氣污染的因素還有很多，如車輛排放、人口增加、植被破壞及冬季的燃煤排放等，今后應(yīng)深入研究氣象因素及人為因素對大氣污染的影響，以提出更加合理有效的解決環(huán)境污染的途徑和方法。

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[9]潘建國，曹軍驥，麥朝安，等.珠?？諝庵锌晌腩w粒物（PM10）的時空變化特征[J].環(huán)境科學(xué)研究，2003，16（5）：6-8.