臨汾市PM2.5污染趨勢及其關(guān)聯(lián)因子研究

賴浩源，祝增獎

1.江西理工大學(xué)土木與測繪工程學(xué)院；2.東莞市測繪院

細(xì)微顆粒（Fine Particle,PM2.5）是指懸浮在大氣中空氣動力學(xué)等效直徑小于等于2.5um的顆粒物[1-3]。PM2.5濃度的增加不僅會影響人體健康[4-6]，在增加人患病概率的同時還會引起氣候變化[7]。隨著臨汾市的快速發(fā)展，近年來PM2.5污染問題日益加重，臨汾市的空氣質(zhì)量在全國重點(diǎn)城市墊底。探究臨汾市的PM2.5濃度變化趨勢與驅(qū)動因子對治理臨汾市PM2.5污染具有重要意義。

隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)和國家對環(huán)保的關(guān)注，越來越多的學(xué)者開始研究PM2.5濃度的來源，變化特征以及驅(qū)動因子[8-10]。本研究選取了臨汾市2015年1月1日-2019年12月31日的PM2.5濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究了污染因子與PM2.5濃度的變化關(guān)系。以期更加清楚地了解臨汾市PM2.5濃度變化趨勢以及驅(qū)動因子，為臨汾市PM2.5污染治理的決策提供參考。

一、研究區(qū)域與研究數(shù)據(jù)

（一）研究區(qū)域

臨汾市（北緯35°23′～36°57′，東經(jīng)110°22′～112°34′）位于山西省西南部，四周環(huán)山，中間平川，總面積20275平方公里。其中，平川面積占19.4%，丘陵面積51.4%，山地29.2%。；臨汾市地處半干旱、半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，屬溫帶大陸性氣候，四季分明，雨熱同期。臨汾市地區(qū)2019年生產(chǎn)總值1452.6億元，第一產(chǎn)業(yè)占比7.1%，第二產(chǎn)業(yè)占比43.3%，第三產(chǎn)業(yè)49.6%。

近些年隨著臨汾市工業(yè)化發(fā)展，環(huán)境空氣污染愈發(fā)明顯，在山西省內(nèi)屬于污染較嚴(yán)重區(qū)域。臨汾市有空氣監(jiān)測站6個，基本氣象站1個。

（二）研究數(shù)據(jù)

本研究采用的數(shù)據(jù)包括2015-2019年的空氣質(zhì)量監(jiān)測站數(shù)據(jù)?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)來自中國環(huán)境監(jiān)測總站，主要包括PM2.5，NO2,CO等空氣污染日平均數(shù)據(jù)。

二、PM2.5變化趨勢及其關(guān)聯(lián)因子

（一）PM2.5變化趨勢

對已經(jīng)進(jìn)行質(zhì)量控制的PM2.5濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行月PM2.5平均值和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，可得表1。由表1可知，臨汾市的PM2.5濃度高值出現(xiàn)在1月（140.39μg/m3）、12月（118.77μg/m3），低值出現(xiàn)在8月（10.63μg/m3）、6 月（43.08μg/m3）。PM2.5變化趨勢在9月-次年1月為上升趨勢，而2月-8月為下降趨勢。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差范圍在17.13至93.29之間，其中1月和12月的標(biāo)準(zhǔn)差較大分別為93.29和17.13，即1月與12月數(shù)據(jù)的離散程度高，而7月和6月的標(biāo)準(zhǔn)差較小分別為17.13,17.32，表明7月和6月的PM2.5濃度數(shù)據(jù)離散程度低。

表1 月PM2.5平均值及標(biāo)準(zhǔn)差

對2015-2019年P(guān)M2.5濃度值的極小值、平均值和極大值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示。近5年以來，平均PM2.5濃度總體變化趨勢為先上升后下降，2017年值最高達(dá)到83.26μg/m3。2015年值最低僅為58.40μg/m3。對于極小值，各年的極小值均為7μg/m3-8μg/m3，而2019年極小值為10.9μg/m3。對于極大值而言，2015年的極大值最高達(dá)到520.8μg/m3，而2015年極大值的最低為267.0μg/m3。

表2 PM2.5年均值及極值

（二）PM2.5與污染因子

統(tǒng) 計(jì)2015年-2019年SO2,NO2,O3和CO的年平均值，結(jié)果如表3所示。由表可知，SO2的平均值范圍是28.99-61.89μg/m3，其中SO2濃度最高的時期是2016年，而SO2濃度最低的時期是2019年，SO2的變化趨勢總體表現(xiàn)為2015-2016年處于上升趨勢，而2016-2019年則處于下降趨勢。NO2平均值變化范圍則是32.66-36.40μg/m3，變化趨勢為2015-2017年是上升趨勢，2017-2019年是下降趨勢。O3的平均值變化范圍是45.23-81.04μg/m3，變化趨勢表現(xiàn)為2015-2018年為上升趨勢，2018-2019年則開始下降。CO的平均值變化范圍是1.75-2.51mg/m3，總體為下降趨勢。由此可知，臨汾市的污染因子，原來污染嚴(yán)重的SO2，CO得到了改善，而O3的濃度則處于較高水平。

表3 2015-2019年臨汾市污染因子平均值

計(jì)算污染因子與PM2.5濃度相關(guān)性可知，PM2.5濃度與SO2，NO2，CO相關(guān)性為正，而與O3相關(guān)性為負(fù)。SO2，NO2，CO與PM2.5濃度的相關(guān)性均在0.7以上，其中SO2與PM2.5相關(guān)性最高，值達(dá)0.78，而O3相關(guān)性最低，值僅-0.361。（如表4）

表4 污染因子與PM2.5相關(guān)性

三、結(jié)論

本研究通過對臨汾市2015-2019年P(guān)M2.5濃度相關(guān)污染因子進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

（1）臨汾市PM2.5濃度污染較大，PM2.5濃度高值出現(xiàn)在1月和12月，最低值出現(xiàn)在8月和6月。近5年，PM2.5污染的占比情況如下：I級（44.67%）II級(37.62%),III級(9.72%),IV級(4.22%),Ⅴ級(2.72%),Ⅵ級(1.05%)。

（2）近5年以來，平均PM2.5濃度總體變化趨勢為先上升后下降，2017年值最高達(dá)到83.26μg/m3。2015年值最低僅為58.40μg/m3。2017年冬季是臨汾污染最嚴(yán)重的時期，近兩年臨汾市的PM2.5濃度有所下降，但是2019年冬季PM2.5污染依舊嚴(yán)重。

（3）PM2.5濃度與 SO2，NO2，CO相關(guān)性為正，而與O3相關(guān)性為負(fù)。SO2，NO2，CO與PM2.5濃度的相關(guān)性均在0.7以上，其中SO2與PM2.5相關(guān)性最高，值達(dá)0.78，而O3相關(guān)性最低，值僅-0.361。