花溪空氣質(zhì)量逐年變化分析

花溪區(qū)氣象局 吳丹，朱應(yīng)明，夏大偉，袁秀，石云，李斌

一、引言

貴陽市花溪區(qū)作為風(fēng)景優(yōu)美的旅游勝地，近年來正在全力推進(jìn)全域旅游的發(fā)展模式，花溪環(huán)境空氣質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響花溪對旅游人群的吸引力。本文采用花溪站2013年1月—2015年6月大氣污染物濃度逐時監(jiān)測數(shù)據(jù)分析花溪區(qū)濃度變化、二級天數(shù)以及環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)變化情況。

二、資料與方法

采用貴陽市環(huán)境監(jiān)測中心站花溪監(jiān)測站 2013年1月—2015年6月 SO2、NO2、PM10、CO、O3、PM2.5等 6種大氣污染物濃度逐時監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析各污染物濃度變化、二級天數(shù)、AQI指數(shù)變化及空氣質(zhì)量綜合指數(shù)的變化情況。

評價標(biāo)準(zhǔn)是新的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012），參與評價的污染物為SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO 等六項(xiàng)。其中污染物基本項(xiàng)目濃度限值二級標(biāo)準(zhǔn)為：S02年平均二級標(biāo)準(zhǔn)為60ug/m3、24h平均值二級標(biāo)準(zhǔn)為150ug/m3；N02年平均二級標(biāo)準(zhǔn)為40ug/m3、24h平均值二級標(biāo)準(zhǔn)為80ug/m3；CO24h平均值二級標(biāo)準(zhǔn)為4mg/m3；O3日最大8小時平均值二級標(biāo)準(zhǔn)為160ug/m3、1h平均值二級標(biāo)準(zhǔn)為200ug/m3；PM2.5年平均二級標(biāo)準(zhǔn)為35ug/m3、24h平均值二級標(biāo)準(zhǔn)為75ug/m3；PM10年平均二級標(biāo)準(zhǔn)為70ug/m3、24h平均值二級標(biāo)準(zhǔn)為150ug/m3。

空氣質(zhì)量綜合指數(shù)的計(jì)算需涵蓋全部六項(xiàng)污染物，計(jì)算方法如式2所示：

式中：Isum——環(huán)境空氣質(zhì)量綜合指數(shù)；

Ii——污染物i的單項(xiàng)指數(shù)，i包括全部六項(xiàng)指標(biāo)。

各污染物的單項(xiàng)指數(shù)Ii計(jì)算方法如式3所示：

式中：Ci——污染物i的濃度，當(dāng)i為 SO2、NO2、PM10及 PM2.5時，Ci為月均濃度，當(dāng)i為CO時，Ci為日均值的第95百分位數(shù)濃度，當(dāng)i為O3時，Ci為日最大8小時值的第90百分位數(shù)濃度。

Si——污染物i的日均值二級標(biāo)準(zhǔn)（對于O3，為8小時均值的二級標(biāo)準(zhǔn)）

AQI分級計(jì)算根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定》（HJ633一2012）中的有關(guān)規(guī)定，首先對污染物分指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法如式1所示：

式中：

IAQIp為污染物項(xiàng)目p的空氣質(zhì)量分指數(shù)；

Cp為污染物項(xiàng)目p的質(zhì)量濃度值；

BPHi為空氣質(zhì)量分指數(shù)及對應(yīng)的污染物項(xiàng)目濃度限值表中與Cp相近的污染物濃度限值的高位值；

BPLo為空氣質(zhì)量分指數(shù)及對應(yīng)的污染物項(xiàng)目濃度限值表中與Cp相近的污染物濃度限值的低位值；

IAQIHi為空氣質(zhì)量分指數(shù)及對應(yīng)的污染物項(xiàng)目濃度限值表中與BPHi對應(yīng)的空氣質(zhì)量分指數(shù)；

IAQILo為空氣質(zhì)量分指數(shù)及對應(yīng)的污染物項(xiàng)目濃度限值表中與BPLo對應(yīng)的空氣質(zhì)量分指數(shù)。

空氣質(zhì)量分指數(shù)IAQI分級標(biāo)準(zhǔn)：0—50為一級，51—100為二級，101—150為三級，151—200為四級，201～300為五級，＞300為六級。

三、結(jié)果與分析

（一）污染物濃度與空氣質(zhì)量綜合指數(shù)年度變化

花溪區(qū)2013年至2015年上半年各種污染物濃度和空氣質(zhì)量綜合指數(shù)情況見圖1、表1：

圖1 花溪站污染物濃度年度變化（單位：ug/m3,CO為mg/m3×102）

表1 花溪2013年—2015年上半年CO、O3百分位濃度和綜合指數(shù)變化情況

從圖1、圖2、表1可以看出，花溪空氣質(zhì)量總體來說在逐漸轉(zhuǎn)好。NO2、PM10濃度及CO第95百分位濃度呈逐年下降趨勢，NO2濃度在2014年、2015年上半年下降率分別為20.00%、4.17%；PM10濃度在2014年、2015年上半年下降率分別為14.10%、4.48%；CO第95百分位濃度在2014年、2015年上半年下降率分別為 10.00%、4.44%。SO2、CO、PM2.5濃 度降速變緩，下降后又有上升趨勢，SO2濃度在2014年、2015年上半年下降率分別為4.00%、-16.67%；CO濃度在2014年、2015年上半年下降率分別為11.48%、-7.55%。而O3濃度、第90百分位濃度均呈明顯上升趨勢，O3濃度在2014年、2015年上半年上升率分別為39.47%、13.21%；O3第90百分位濃度在2014年、2015年上半年上升率分別為48.15%、15.00%。

圖2 花溪站單項(xiàng)空氣質(zhì)量綜合指數(shù)年度變化

花溪空氣質(zhì)量綜合指數(shù)逐年下降，在2014年、2015年上半年下降率分別為8.78%、2.53%。單項(xiàng)空氣質(zhì)量綜合指數(shù)中，NO2、PM10、CO及PM2.5是逐年下降的，SO2先下降后在2015年上半年又上升，O3是明顯呈上升趨勢，其中2014年上升幅度大。

（二）空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）年度變化

從圖3可以看出，花溪首要污染物為PM2.5和PM10。PM2.5和PM10的空氣質(zhì)量分指數(shù)為二級，2013年為最高，SO2、NO2、CO、O3空氣質(zhì)量分指數(shù)為一級，NO2、PM10分指數(shù)逐年下降，SO2、CO、及PM2.5空氣質(zhì)量分指數(shù)先下降后又有所上升，唯有O3空氣質(zhì)量分指數(shù)呈現(xiàn)逐年上升趨勢。

圖3 花溪站空氣質(zhì)量分指數(shù)年度變化

花溪各級別天數(shù)變化見圖4：

從表2可以看出，花溪一、二級天數(shù)在逐年增加，三、四、五級天數(shù)在減少，未出現(xiàn)AQI為六級嚴(yán)重污染的日子。2013年一、二級優(yōu)良天數(shù)為289天，優(yōu)良率為79.18%；2014年一、二級優(yōu)良天數(shù)為313天，優(yōu)良率為85.75%；2015年上半年一、二級優(yōu)良天數(shù)為155天，優(yōu)良率為85.64%。花溪空氣質(zhì)量指數(shù)三級以上污染天數(shù)逐年減少，2013年三級輕度污染天數(shù)為60天，占比16.44%；四級中度污染天數(shù)為15天，占比4.11%；五級重度污染天數(shù)為1天，占比0.27%。2014年三級輕度污染天數(shù)為43天，占比11.78%；四級中度污染天數(shù)為6天，占比1.64%；五級重度污染天數(shù)為3天，占比0.82%。2015年上半年三級輕度污染天數(shù)為25天，占比13.81%；四級中度污染天數(shù)為1天，占比0.55%。

表2 花溪2013年—2015年上半年各級別天數(shù)

（三）大氣污染物濃度月變化

可以看出，SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5濃度2013年至2015年的月變化具有單谷型特征，峰值出現(xiàn)在12—1月，最低值出現(xiàn)在7月。夏季強(qiáng)對流天氣過程頻繁，降水多，空氣流通性大，加快了污染物的擴(kuò)散，冬季時由于受云貴準(zhǔn)靜止鋒影響，大氣層結(jié)比較穩(wěn)定，不利于顆粒污染物的擴(kuò)散，加上冬季取暖燃燒大量的煤炭等燃料，釋放了大量的SO2、CO等氣體，使得夏季濃度最低，冬季濃度最大。PM2.5、PM10在10月都有一個次峰值，應(yīng)該與本地秋收后農(nóng)民大量焚燒農(nóng)作物秸稈有關(guān)系，花溪區(qū)及周邊種植的主要秋收農(nóng)作物為水稻，其成熟收割期從9月下旬至10下旬，農(nóng)民處理秸稈的方式主要是焚燒。O3濃度2013年至2015年的月變化具有雙峰型特征，分別在春季5月、秋季10月出現(xiàn)峰值，12月—1月與7月出現(xiàn)最低值。從2013年至2015年年際變化情況來看，NO2、PM10、CO、PM2.5濃度明顯呈逐年下降趨勢，其中春季、秋季及冬季的降幅較大，5—7月的降幅變化很小，在7月幾乎均達(dá)到相同的最低值，花溪區(qū)主汛期為5—8月，7月降水量最多，說明降水對降低污染物濃度起到很大作用。SO2濃度變化不明顯，在上半年濃度逐年有上升趨勢，而下半年則是逐年下降趨勢。O3的濃度明顯逐年上升，2015年4月濃度最高，較2013年、2014年增幅分別為180%、25%。2013年與2014年相比，SO2的變化趨勢基本一致，NO2、PM10、CO、PM2.5、O3濃度變化在 2013年幅度波動更大些，SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5的濃度峰值均出現(xiàn)在2013年，而O3的濃度峰值出現(xiàn)在2015年。

（四）大氣污染物濃度日變化

可以看出，2013—2015年上半年SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5的濃度日變化均具有雙峰型變化特征，出現(xiàn)峰值的時段一致，約出現(xiàn)在9時—11時及19時—21時，污染物濃度增加至峰值的時段與人們早晚上下班出行的時段高度一致，說明汽車、工廠等是主要的污染物來源；O3濃度日變化具有單峰型變化特征，峰值出現(xiàn)在下午15—17時，是在白天陽光作用下經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成的污染物，與人類生產(chǎn)生活關(guān)系不大。

從年際變化看，NO2、PM10、CO、PM2.5的濃度逐年降低，2014年降幅明顯，NO2兩個峰值濃度分別比2013年減少了19%、11%，PM10兩個峰值濃度分別比2013年減少了19%、12%，PM2.5兩個峰值濃度分別比2013年減少了10%、9%，CO兩個峰值濃度均比2013年減少了14%。SO2濃度變化趨勢有反復(fù)，2014年上午12時之前濃度比2013年低，12時之后比2013年高，2015年濃度高于2013年。O3濃度逐年升高，其中2014年升高幅度最大，2014年峰值比2013年增加40%，2015年峰值濃度比2014年增加6%，增幅放緩。

四、結(jié)論

（1）花溪空氣質(zhì)量綜合指數(shù)逐年下降，一、二級天數(shù)在逐年增加,空氣質(zhì)量轉(zhuǎn)好。

（2）花溪區(qū)首要污染物為PM2.5，次污染物為PM10。

（3）2013年 至 2015年 SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5濃度的月變化具有單谷型特征，O3濃度的月變化具有雙峰型特征。NO2、PM10、CO、PM2.5逐月濃度明顯呈逐年下降趨勢，其中春季、秋季及冬季的降幅較大，5—7月的降幅變化很小。SO2逐月濃度變化不明顯，在上半年濃度呈逐年上升趨勢，而下半年則呈逐年下降趨勢。O3的逐月濃度明顯逐年上升。

（4）2013—2015 年 SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5濃度的日變化均具有雙峰型變化特征，O3濃度日變化具有單峰型變化特征。NO2、PM10、CO、PM2.5的逐日濃度逐年降低，2014年降幅明顯；SO2逐日濃度變化趨勢有反復(fù)；O3逐日濃度逐年升高。