2019 年慶陽(yáng)市空氣污染特征及其氣象條件分析

張衛(wèi)龍 ，許東蓓，肖志娟

（1．甘肅省慶城縣氣象局，甘肅 慶城 745100；2．成都信息工程大學(xué)，四川 成都 610225）

本文根據(jù)慶陽(yáng)市西峰區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)西峰區(qū)2019 年空氣質(zhì)量總體概況及PM10、PM2.5、SO2、NO2等大氣污染物濃度變化特征、空氣污染特征和主要?dú)庀笥绊懸蛩剡M(jìn)行了分析，以期為當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量預(yù)報(bào)及霧霾天氣預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考，為有關(guān)部門(mén)制定防治大氣污染與保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境的決策提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

空氣質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源于慶陽(yáng)市生態(tài)環(huán)境局，資料包括PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3、AQI 指數(shù)，氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于西峰國(guó)家氣象觀測(cè)站，資料包括風(fēng)向風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓、降水量等常規(guī)觀測(cè)項(xiàng)目。研究時(shí)段為2019 年1 月1 日-2019年12 月31 日。本文主要采用相關(guān)分析和統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法。

2 污染物的分布特征

2.1 各污染物濃度間相關(guān)性

通過(guò)Spearman 秩相關(guān)分析法進(jìn)行分析[4],結(jié)果顯示PM10、SO2、NO2、CO、O3與PM2.5濃度間存在相關(guān)性,其中PM10與PM25兩者呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.882( P ＜0.01 )，SO2、NO2、CO與PM2.5濃度亦呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為 0.528、0.624、0.502（P 值均＜0.01）；而O3與PM10、SO2、NO2、CO、PM2.5均呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.275、-0.568、-0.470、-0.499、-0.401（P 值均＜0.01）。

表1 2019年慶陽(yáng)市六項(xiàng)空氣污染等級(jí)相關(guān)系數(shù)

表2 2019年慶陽(yáng)市各月各風(fēng)向頻率（單位：→）

2.2 空氣質(zhì)量指數(shù)AQI 的年際變化

圖 1 為慶陽(yáng)市 2019 年空氣質(zhì)量指數(shù) AQI 的日變化曲線，其中定義 1、2、12 月為2019 年冬季，3-5 月為春季，6-8 月為夏季，9- 11 月為秋季，由圖可知，慶陽(yáng)市春冬季空氣質(zhì)量較差，夏秋季空氣質(zhì)量較好?？赡苁且?yàn)榇憾練庀髼l件較為穩(wěn)定，尤其冬季降水較少，而慶陽(yáng)市地處黃土高原，黃土層疏松深厚[5]，且冬春季冷空氣活動(dòng)頻繁，極易產(chǎn)生揚(yáng)塵，從而增加了可吸入顆粒物濃度。夏季由于氣象條件復(fù)雜多變，降雨頻繁，且地表植被綠化率較高，可有效緩解由于PM10和PM2.5上升導(dǎo)致的空氣污染。

圖1 慶陽(yáng)市2019 年空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）逐日變化曲線

3 氣象條件對(duì)空氣質(zhì)量的影響

3.1 風(fēng)向風(fēng)速對(duì)空氣質(zhì)量的影響

表2 表示2019 年慶陽(yáng)市地面各風(fēng)向平均頻率，慶陽(yáng)市冬、春季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槠憋L(fēng)，夏秋、季為偏南風(fēng)，全年以ESE 風(fēng)向?yàn)橹?，其中冬、春季風(fēng)向?yàn)镹-ENE 的占20%左右，風(fēng)向?yàn)閃NW-NNW 的占45%左右，風(fēng)向?yàn)镾E-SW 的占15%左右，反之，夏、秋季風(fēng)向?yàn)镹-ENE 的占15%左右，風(fēng)向?yàn)閃NWNNW 的占25%左右，風(fēng)向?yàn)镾E-SW 的占45%左右，全年靜風(fēng)頻率最低，在2%左右。 結(jié)合圖1 可知，慶陽(yáng)市城區(qū)空氣污染日主導(dǎo)方向?yàn)槠憋L(fēng)。

圖2 慶陽(yáng)主城區(qū)2019 年近地面平均風(fēng)速月分布圖

由圖2 可見(jiàn)，慶陽(yáng)主城區(qū) 2019 年近地面平均風(fēng)速各月均在2.4m/s 以下，冬季各月均值皆為2.0m/s，春季相對(duì)較大，4，5 月份達(dá)到峰值2.3m/s，夏末慶陽(yáng)地區(qū)盛行西南風(fēng)，風(fēng)速較大，利于污染物的擴(kuò)散。冬、春季盛行偏北風(fēng)，且風(fēng)速較大，而此時(shí)空氣質(zhì)量較差，主要是因?yàn)橐环矫鎽c陽(yáng)市冬季燃煤取暖導(dǎo)致污染物排放量增大，另一方面慶陽(yáng)地區(qū)處于黃土高原，黃土層疏松深厚，風(fēng)速增大到一定程度會(huì)引起浮塵、揚(yáng)沙等，從而導(dǎo)致污染物濃度增加，因此風(fēng)速對(duì)空氣質(zhì)量具有雙重影響[6]。

3.2 降水對(duì)空氣質(zhì)量的影響

圖3、圖4 分別為慶陽(yáng)主城區(qū)2019 年降水量 、日降水量R ≥1mm 日數(shù)月分布圖。由圖3、圖4 可見(jiàn)，慶陽(yáng)主城區(qū)2019 年冬季、初春各月降水均在25mm 以下，尤其是12 月、1 月，月降水量不足1mm，夏季、秋季降水量較大，各月均在60mm 以上 ，尤其是8 月，月降水量超過(guò)150mm，日降水量R ≥1mm 日數(shù)冬季、初春較少，各月低于6d，尤其是12 月、1 月，幾乎無(wú)有效降水，夏季、秋季較多 ，尤其是6 月、7 月，各月在 10d 以上。

4 結(jié)語(yǔ)

2019 年慶陽(yáng)市西峰區(qū)空氣質(zhì)量以良為主，通過(guò)分析2019年該地空氣污染物連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該市主要污染物為PM10、SO2、NO2、CO、PM2.5等。而且發(fā)現(xiàn)空氣質(zhì)量指數(shù) (A QI)和空氣污染物PM10、SO2、NO2、CO、PM2.5質(zhì)量濃度變化呈現(xiàn)出春冬季高，秋夏季偏低的趨勢(shì)。

圖3 慶陽(yáng)主城區(qū)2019 年降水量逐月變化

圖4 慶陽(yáng)主城區(qū)2019 年日降水量R ≥1mm 日數(shù)逐月變化