寧德市氣候變化對空氣污染物的影響分析

趙海峰 陳驥

摘 要：通過對寧德市2014—2016年空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）和各監(jiān)測因子日濃度的變化規(guī)律，以及與寧德市氣象觀測站提供的同期氣象資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，初步分析出寧德市空氣質(zhì)量指數(shù)的季節(jié)變化特點(diǎn);統(tǒng)計(jì)臭氧、PM2.5、PM10作為首要污染物的主要發(fā)生時(shí)段，以及初步分析空氣質(zhì)量指數(shù)與平均氣溫、月降水量之間的關(guān)系。結(jié)果表明：寧德市空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）的季節(jié)分布非常明顯。與同期氣象資料的分析統(tǒng)計(jì)表明：空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）與平均氣溫、月降水量呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，這表明近地面混合層的厚度和降水的沖洗都是影響空氣質(zhì)量指數(shù)大小的關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞：寧德 空氣污染物 空氣質(zhì)量指數(shù)AQI 氣候變化 分析

一、引言

寧德市地處福建東南部，屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，冬少嚴(yán)寒，夏少酷暑;氣候濕潤，雨量充沛;夏季最長，秋季最短;氣候資源豐富、氣象災(zāi)害頻繁。由于空氣濕度較大，不利于大氣污染物的水平遷移擴(kuò)散;逆溫多，不利于大氣污染物的垂直分散擴(kuò)散，因此，加強(qiáng)對寧德市空氣質(zhì)量污染因子的基本特征研究，為更好地開展污染物氣象條件預(yù)報(bào)、重污染氣象條件預(yù)報(bào)預(yù)警提供依據(jù)。

二、資料與方法

資料為寧德市2014年1月1日—2016年12月31日空氣質(zhì)量日數(shù)據(jù)（由寧德市環(huán)境保護(hù)中心提供）：主要包括二氧化硫SO2、二氧化氮NO2、一氧化碳CO、8小時(shí)臭氧、可吸入顆粒物PM2.5、PM10以及空氣質(zhì)量指數(shù)AQI、首要污染物、污染等級等數(shù)據(jù)。2014年1月1日至2016年12月31日相關(guān)氣象資料，由寧德市氣象局觀測站提供。通過統(tǒng)計(jì)分析上述資料，得出污染物的季節(jié)特征、年際變化趨勢等。

三、寧德市氣候變化特征分析

寧德屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，全市年平均氣溫為17.5℃、生長期327.9天、無霜期270.4天、日照時(shí)數(shù)1637.7小時(shí)、降水量2350毫米。降水集中兩個(gè)時(shí)段，即5—6月的雨季（前汛期）和7—9月的臺風(fēng)季（后汛期）。年平均有3.5個(gè)臺風(fēng)影響，暴雨日數(shù)年平均5.7天，大暴雨年發(fā)生概率全市平均為80.3%，特大暴雨多為臺風(fēng)影響造成，其中柘榮縣出現(xiàn)特大暴雨的概率最大。

四、空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）與污染因子初步分析

（一）空氣質(zhì)量指數(shù)簡介及統(tǒng)計(jì)分類方法

《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ 633—2012）將空氣質(zhì)量指數(shù)劃分為六個(gè)檔次，指數(shù)越大，說明污染越嚴(yán)重。

空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）≤100，為非污染日;將AQI>100，為污染日。

（二）污染日數(shù)及首要污染物的月分布特征

縱觀寧德市2014—2016年的首要污染物情況，主要集中在PM2.5、PM10、臭氧。

全年各月平均總污染日數(shù)1月份最多;9月份前后降至最低。2014年1月份污染日數(shù)最多，為31日;2016年10月份污染日數(shù)最少，為0日。2014—2016年，寧德市年度污染日數(shù)有下降趨勢，這與近年來寧德市政府積極實(shí)施的大氣污染防治有一定的關(guān)系。

PM2.5呈現(xiàn)明顯的季節(jié)分布特征，1—7月份，PM2.5呈逐月下降趨勢，8—12月，呈逐月上升趨勢。1月份PM2.5污染物的日數(shù)最多，7月份左右達(dá)到最低。

3—5月份首要污染物為PM10的日數(shù)較多，其它各月都有發(fā)生的可能性，規(guī)律性、季節(jié)性不是很明顯。

寧德市臭氧主要發(fā)生在6—8月份，近三年來，臭氧出現(xiàn)日期提前和延后的趨勢。最早出現(xiàn)時(shí)間為2016年3月28日，比2014年、2015年首次出現(xiàn)日提前2—3個(gè)月，2016年臭氧污染日數(shù)也明顯增加。

總之：2014—2016年，寧德市區(qū)污染日數(shù)逐年下降。10月至次年3月，PM2.5出現(xiàn)的概率最大;4—5月、9月，PM10出現(xiàn)的概率最大;6—8月，臭氧出現(xiàn)的概率最大。從2016年全年監(jiān)測情況來看：臭氧出現(xiàn)的日數(shù)已超過PM2.5和PM10。PM2.5和PM10作為首要污染物出現(xiàn)幾率越高的月份，發(fā)生臭氧污染的幾率越低，反之亦然。

（三）污染物日濃度數(shù)值的月、季、年際變化分析

PM2.5呈現(xiàn)較為顯著的季節(jié)特點(diǎn)，從冬半年到夏半年，PM2.5日濃度的月均值呈現(xiàn)逐月下降的態(tài)勢，7月份達(dá)到最低，夏半年到冬半年，濃度處于上升態(tài)勢。從年際變化來看，PM2.5污染呈現(xiàn)逐年下降的情形。

PM10呈現(xiàn)較為顯著的季節(jié)特點(diǎn)：從冬半年到夏半年，PM10日濃度的月均值呈現(xiàn)逐月下降的態(tài)勢，7月份達(dá)到最低，夏半年到冬半年，濃度處于上升態(tài)勢。從年際變化來看，PM10污染呈現(xiàn)逐年下降的情形。

綜述：PM2.5、PM10等污染因子監(jiān)測濃度呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，臭氧監(jiān)測濃度呈現(xiàn)逐年上升的態(tài)勢。

五、寧德市空氣質(zhì)量與相關(guān)氣象要素的初步分析

（一）污染物擴(kuò)散與氣象條件的關(guān)系分析

大氣污染物的擴(kuò)散與環(huán)境氣象條件密切相關(guān)。影響空氣質(zhì)量的主要因子取決于污染源的多少、性質(zhì)與強(qiáng)度、空間分布，還與氣象條件有密切的關(guān)系。即受太陽輻射強(qiáng)度、地面風(fēng)速、總云量、低云量等影響。2014—2016年的月日照時(shí)數(shù)、月平均氣溫、月平均總云量、月降水量、月平均風(fēng)速等參數(shù)與同期寧德市空氣質(zhì)量指數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。

（二）分析方法及檢驗(yàn)

取2014—2016年共計(jì)36個(gè)月空氣質(zhì)量指數(shù)月平均值與月日照時(shí)數(shù)、月平均氣溫、月平均總云量、月降水量、月平均風(fēng)速進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)。發(fā)現(xiàn)空氣質(zhì)量指數(shù)與月平均氣溫和月降水量高度負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到：-0.6396、-0.5507，并通過可信度為99.9%的相關(guān)顯著性檢驗(yàn)。而月日照時(shí)數(shù)、月平均總云量、月平均風(fēng)速等與空氣質(zhì)量的相關(guān)性不明顯。

（三）AQI與氣溫的關(guān)系

寧德市空氣質(zhì)量指數(shù)與月平均氣溫呈現(xiàn)顯著地負(fù)相關(guān)性，說明平均氣溫的高低直接決定著近地混合層的高低，溫度越高，近地大氣混合層高度相應(yīng)的越高，在同等污染物排放強(qiáng)度的情況下，大氣質(zhì)量監(jiān)測濃度值越低，反映到空氣質(zhì)量指數(shù)上面就是指數(shù)越小，空氣等級越好;反之，則是指數(shù)越大，空氣等級越差。

（四）AQI月均值與月降水量的關(guān)系

寧德市空氣質(zhì)量指數(shù)與月降水量呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)性，說明降水的多少對空氣中污染物有明顯的沉降作用。降水次數(shù)越多、雨量越大，對空氣的沖洗作用就越明顯。

總之：寧德市雨熱同期，在高溫和雨水的雙重作用下，溫度較高、雨水較多的夏秋兩季的空氣質(zhì)量指數(shù)明顯好于溫度較低、雨水較少的冬春兩季的空氣質(zhì)量指數(shù)。

六、結(jié)論

（一）2014—2016年，寧德市區(qū)污染日數(shù)和年均AQI呈逐年下降。10月至次年3月，PM2.5出現(xiàn)的概率最大;4—5月、9月，PM10出現(xiàn)的概率最大;6—8月，臭氧出現(xiàn)的概率最大。2016年臭氧出現(xiàn)的日數(shù)已超過PM2.5和PM10。PM2.5和PM10作為首要污染物出現(xiàn)幾率越高的月份，發(fā)生臭氧污染的幾率越低，反之亦然。

（二）PM2.5、PM10等污染因子監(jiān)測濃度呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，臭氧監(jiān)測濃度呈現(xiàn)逐年上升的態(tài)勢。

（三）PM2.5、PM10呈現(xiàn)濃度數(shù)值從冬半年到夏半年逐月降低，從夏半年到冬半年逐月升高的態(tài)勢，1月份最高，7月份最低。濃度月均值呈現(xiàn)下降或升高，考慮與混合層高度變化有密切關(guān)系。從冬季到夏季，氣溫升高、近地混合層高度逐月升高，在排放源排放污染物變化不大時(shí)，有利于污染物的稀釋，濃度降低;從夏季到冬季，氣溫下降、近地混合層高度逐月下降，有利于污染物集中分布，濃度升高。這也正是冬季的污染日數(shù)多、污染物濃度高、污染等級高、空氣質(zhì)量差的原因。

（四）臭氧污染濃度監(jiān)測值與PM2.5、PM10呈反相關(guān)，1月份最低，逐月升高，6—8月維持在最高水平，然后逐月下降。臭氧非直接排放污染物，近地面臭氧濃度達(dá)到最高，說明導(dǎo)致臭氧濃度的關(guān)鍵因子與紫外線照射的強(qiáng)弱有關(guān)。

（五）寧德市空氣質(zhì)量指數(shù)與月平均氣溫呈現(xiàn)顯著地負(fù)相關(guān)性，說明平均氣溫的高低直接決定著近地混合層的高低，溫度越高，近地大氣混合層高度相應(yīng)的越高，在同等污染物排放強(qiáng)度的情況下，大氣質(zhì)量監(jiān)測濃度值越低，反映到空氣質(zhì)量指數(shù)上面就是指數(shù)越小，空氣等級越好;反之，則是指數(shù)越大，空氣等級越差。

（六）寧德市空氣質(zhì)量指數(shù)與月降水量呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)性，說明降水的多少對空氣中污染物有明顯的沉降作用。降水次數(shù)越多、雨量越大，對空氣的沖洗作用就越明顯。

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