西寧市空氣質(zhì)量現(xiàn)狀及其與近地層逆溫的關(guān)系

李京梅 王鏡 盛嘉譽(yù)

摘 要：本文利用2014—2018年西寧市氣象探空資料和大氣污染物日均數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析、相關(guān)性分析方法，對(duì)西寧市空氣質(zhì)量現(xiàn)狀及其與近地層逆溫的關(guān)系進(jìn)行分析。結(jié)果表明，5年中，西寧市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率為79.8%，年污染日數(shù)整體呈下降趨勢(shì);PM10作為首要污染物，出現(xiàn)頻率最高;6種污染物中，僅O3濃度夏半年大于冬半年，其余均表現(xiàn)為冬半年大于夏半年;07：00逆溫厚度與19：00逆溫強(qiáng)度對(duì)污染物濃度影響較大。

關(guān)鍵詞：大氣污染;逆溫;相關(guān)性

中圖分類號(hào)：X16;X513文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）02-0143-03

The Air Quality Status of Xining City and Its Relationship with the Surface Temperature Inversion

LI Jingmei WANG Jing SHENG Jiayu

（Xining Meteorological Bureau，Xining Qinghai 810016）

Abstract： Based on the meteorological sounding data and daily average data of air pollutants in Xining City from 2014 to 2018， this paper analyzed the current situation of air quality in Xining City and the relationship between air quality and surface layer inversion. The results show that in the five years， Xining's air quality compliance rate was 79.8%， and the number of annual pollution days showed an overall downward trend; PM10 was the primary pollutant with the highest frequency; among the six pollutants， only the concentration of O3 in summer was greater than in winter， the rest showed that the winter half year was greater than the summer half year; the thickness of the inversion at 07：00 and the intensity of the inversion at 19：00 had a greater impact on the pollutant concentration.

Keywords： air pollution;inversion;correlation

隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，有害氣體排放量增多，全國(guó)大范圍空氣質(zhì)量下降，不利天氣條件下，污染天氣時(shí)有出現(xiàn)?？諝赓|(zhì)量已經(jīng)成為政府和公眾普遍關(guān)注的問(wèn)題。華北、東北、華中等污染天氣多發(fā)地區(qū)對(duì)此進(jìn)行了大量研究。其中，歐娜音[1]等對(duì)持續(xù)性逆溫天氣對(duì)哈爾濱市空氣質(zhì)量的影響進(jìn)行研究，徐潔玲[2]等對(duì)九江市重污染天氣形勢(shì)特征及污染源進(jìn)行分析，黃勇[3]等針對(duì)氣候變化對(duì)安徽省大氣污染擴(kuò)散能力的影響開(kāi)展了大量工作。但針對(duì)高原空氣質(zhì)量的研究較少。西寧市地處青藏高原東部，是高原上規(guī)模最大的省會(huì)城市。西寧市委、市政府對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)、空氣污染防治工作極為重視，了解西寧市空氣質(zhì)量變化特征及其與大氣運(yùn)動(dòng)的關(guān)系很有必要。

1 資料與方法

本文氣象資料選取2014—2018年西寧站（101°45′E，36°43′N，海拔2 297 m）探空資料。環(huán)境資料選取中國(guó)空氣質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)分析平臺(tái)提供的大氣污染物日數(shù)據(jù)。其間利用污染物日實(shí)測(cè)濃度值與逆溫厚度、逆溫強(qiáng)度數(shù)據(jù)，共計(jì)1 826個(gè)樣本，進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 西寧市空氣質(zhì)量現(xiàn)狀

本研究對(duì)2014—2018年西寧市空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)5年中西寧市空氣質(zhì)量Ⅰ級(jí)（優(yōu)）的總天數(shù)為167 d，Ⅱ級(jí)（良）為1 290 d，空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率為79.8%，Ⅲ級(jí)（輕度污染）為308 d，Ⅳ級(jí)（中度污染）、Ⅴ級(jí)（重度污染）和Ⅵ級(jí)（嚴(yán)重污染）分別為36、8、17 d。污染日數(shù)最多的為2014年（100 d），2015年明顯減少，2016年有所增加，2017年、2018年逐年下降，并于2018年達(dá)到最少（42 d），總體來(lái)說(shuō)，近5年污染日數(shù)呈下降的趨勢(shì)。

2.1 西寧市首要污染物變化特征

對(duì)照各項(xiàng)污染物的分級(jí)濃度限值，本研究以PM10、PM2.5、O3、SO2、NO2和CO的實(shí)測(cè)濃度值分別計(jì)算出空氣質(zhì)量分指數(shù)，從中選擇最大值確定為AQI，當(dāng)AQI大于50時(shí)，將此污染物確定為當(dāng)日首要污染物。2014—2018年西寧市首要污染物出現(xiàn)頻次如表1所示。

由表1可知，6種污染物中，SO2從未作為首要污染物出現(xiàn)。CO出現(xiàn)頻次較少，5年中共出現(xiàn)7次，且均未達(dá)到污染級(jí)別。NO2出現(xiàn)頻次呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，5年共計(jì)出現(xiàn)55次，但濃度較低。O3作為首要污染物出現(xiàn)次數(shù)有較大變化，2014年未出現(xiàn)，2015—2016年出現(xiàn)日數(shù)接近，2017年突增至109次，2018年略有下降。5年中，PM2.5作為首要污染物累積出現(xiàn)400次，它是6種污染物中出現(xiàn)頻次唯一呈逐年下降趨勢(shì)的，從2014年的173次降至2018年的42次。PM10年出現(xiàn)頻次變化呈先上升后回落的趨勢(shì)，于2016年達(dá)到215次峰值后，在2017、2018年有明顯下降。5年中，PM10作為首要污染物共出現(xiàn)897次，出現(xiàn)頻率達(dá)53.6%，為6種污染物中最高。其中達(dá)到中度及其以上級(jí)別的污染天氣中，PM10作為首要污染物出現(xiàn)45次，出現(xiàn)頻率更是高達(dá)73.8%。由此可以確定，PM10是西寧市最主要的污染物。

2.2 污染物濃度變化特征

2.2.1 年變化特征。分析污染物年平均濃度變化發(fā)現(xiàn)，CO年平均濃度基本保持不變，NO2先小幅增加，后逐漸回落，SO2、PM2.5和PM10在此期間內(nèi)呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，其中PM10下降幅度最大，另外需引起關(guān)注的是O3濃度呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。

2.2.2 月變化特征。從污染物月平均濃度（見(jiàn)圖1）變化趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，6種污染物除O3濃度夏半年大于冬半年，其余均為冬半年大于夏半年。其中，CO濃度變化幅度最小，在冬季略有上升，其他季節(jié)無(wú)明顯變化。PM2.5、SO2、NO2 1～3月呈明顯下降趨勢(shì)，3～10月變化幅度不大，10～12月呈上升趨勢(shì)，其中PM2.5、NO2濃度在12月達(dá)到峰值，SO2濃度在1月達(dá)到峰值。PM10濃度雖然也在冬季達(dá)到最大，夏季最小，但其在3月、10月分別存在一個(gè)主峰值和次峰值，這與春秋季節(jié)冷空氣活動(dòng)頻繁，風(fēng)力相對(duì)較大，有利于上游沙源地起沙并向西寧市輸送有密切關(guān)系。O3濃度自1月開(kāi)始逐月遞增，6月達(dá)到峰值后逐月下降，于12月達(dá)到最低，變化曲線呈倒V形，與其他幾種污染物變化趨勢(shì)有明顯不同，且變化幅度最大。圖1中，CO單位為mg/m3，其他污染物單位為μg/m3。

3 污染物濃度與逆溫的相關(guān)性

通過(guò)分析西寧市季平均AQI指數(shù)與逆溫頻率變化特征（見(jiàn)圖2），筆者發(fā)現(xiàn)，AQI指數(shù)冬季最高，春秋季次之，夏季最低，與逆溫出現(xiàn)頻率變化規(guī)律基本一致，說(shuō)明逆溫的出現(xiàn)對(duì)污染物擴(kuò)散存在明顯的抑制作用。

為了更好地分析污染狀況與逆溫的聯(lián)系，本文將污染物濃度與逆溫之間的關(guān)系量化，分析相關(guān)性。其間利用2014—2018年污染物日實(shí)測(cè)濃度值與當(dāng)日07：00、19：00逆溫厚度、強(qiáng)度數(shù)據(jù)，共計(jì)1 826個(gè)樣本，進(jìn)行相關(guān)性分析，如表2所示。結(jié)果表明，SO2、NO2、PM10、CO、O3、PM2.5濃度與07：00逆溫厚度的相關(guān)系數(shù)分別為0.355、0.355、0.097、0.413、-0.228和0.214，且均通過(guò)0.01的顯著性檢驗(yàn)。其中，O3濃度與逆溫厚度呈負(fù)相關(guān)，其余幾種污染物濃度與逆溫厚度呈正相關(guān)。NO2、O3濃度與07：00逆溫強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)，PM10濃度與07：00逆溫強(qiáng)度呈正相關(guān)，且通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)，其余未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。SO2、NO2、PM10、CO、O3、PM2.5濃度與19：00逆溫厚度的相關(guān)系數(shù)分別為0.151、0.15、0.063、0.185、-0.248和0.068，六種污染物中PM10、PM2.5未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，其他均通過(guò)0.01顯著性檢驗(yàn)，其中O3濃度與逆溫厚度呈負(fù)相關(guān)，SO2、NO2、CO與之呈正相關(guān)。六種污染物濃度與19：00逆溫強(qiáng)度相關(guān)系數(shù)均通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，其中PM10通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)，其他通過(guò)0.01顯著性檢驗(yàn)，六種污染物中O3濃度與逆溫強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)，其他與之呈正相關(guān)。分析發(fā)現(xiàn)，07：00的逆溫強(qiáng)度、19：00逆溫厚度對(duì)污染物濃度影響不明顯，但07：00逆溫厚度與19：00逆溫強(qiáng)度對(duì)污染物濃度影響較大。

4 結(jié)語(yǔ)

5年中，西寧市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)率為79.8%，年污染日數(shù)整體呈下降趨勢(shì)。PM10作為首要污染物出現(xiàn)頻率達(dá)53.6%，為六種污染物中最高，是西寧市最主要的污染物。污染物年平均濃度CO變化不大，NO2則先小幅增加，后小幅回落，SO2、PM2.5和PM10在此期間呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，其中PM10下降幅度最大，O3呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。污染物濃度除O3夏半年大于冬半年，其余5種均為冬半年大于夏半年。07：00的逆溫強(qiáng)度、19：00逆溫厚度對(duì)污染物濃度影響不明顯，但07：00逆溫厚度與19：00逆溫強(qiáng)度對(duì)污染物濃度影響較大。

參考文獻(xiàn)：

[1]歐娜音，馬駿，袁典，等.持續(xù)性逆溫天氣對(duì)哈爾濱空氣質(zhì)量的影響[J].氣象科技，2018（6）：1266-1273.

[2]徐潔玲，楊超.九江市重污染天氣形勢(shì)特征及污染源分析[J].江西科技，2019（3）：365-370.

[3]黃勇，張紅，汪臘寶，等.氣候變化對(duì)安徽省大氣污染擴(kuò)散能力的影響[J].裝備環(huán)境工程，2019（6）：55-62.