陽泉市大氣污染物變化特征分析

袁 杰，賈立亭，周焱博

（山西省陽泉市氣象局，山西 陽泉 045000）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，污染物排放量增加，特別是在冬半年大氣環(huán)流活躍度減弱和取暖季的影響下，華北地區(qū)重污染天氣呈多發(fā)、易發(fā)的態(tài)勢。華北地區(qū)受太行山、燕山、黃土高原等地形影響，其對冷空氣活動起到阻擋和削弱作用，導(dǎo)致京津冀及周邊地區(qū)區(qū)域污染較重[1-2]。因此，有必要研究本地的空氣質(zhì)量、污染物濃度特征及變化規(guī)律，為大氣污染預(yù)報預(yù)警及防治攻堅工作提供有效支持。

1 資料和方法

大氣環(huán)境觀測資料采用2014-2019年陽泉市環(huán)境監(jiān)測站的6個國控站點（市中心站、賽魚站、南莊站、白羊墅站、平坦站、大陽泉站）的觀測數(shù)據(jù)，陽泉市城市空氣質(zhì)量用6個國控站的平均值表示。

2 空氣質(zhì)量變化特征

2.1 空氣質(zhì)量年變化特征

下面從2014-2019年陽泉市空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）的變化情況來分析城市空氣質(zhì)量的變化特征。2014-2019年，AQI平均值為104.2，其中，2014年AQI最大，達(dá)110.3，2015年最小，為90.2，2017-2019年，其波動幅度較小?？傮w而言，AQI呈先減小后增加再減小的年際變化規(guī)律，6年內(nèi)只有2015年AQI在100以內(nèi)，其余5年皆在100以上，空氣質(zhì)量較差。

2.2 空氣質(zhì)量季節(jié)變化特征

從2014-2019年陽泉市各季節(jié)AQI變化情況來看，四季中，冬季AQI平均值最高，空氣質(zhì)量最差，春季空氣質(zhì)量較差，夏季空氣質(zhì)量較好，秋季空氣質(zhì)量最好。

2.3 非采暖季和采暖季空氣質(zhì)量變化特征

從2014-2019年陽泉市非采暖季和采暖季AQI變化情況來看，除2017-2018年兩者比較接近外，其余年份采暖季的AQI都明顯高于非采暖季，這與采暖季供暖需求導(dǎo)致排放物增加、大氣自凈能力減弱有明顯關(guān)系[3]。

2.4 空氣質(zhì)量月變化特征

從2014-2019年陽泉市各月AQI變化情況可以看出，2014-2019年，陽泉市月AQI最大值為177.9（2014年2月），最小值為56.9（2015年9月），整體呈先降低后增加的趨勢，月峰值區(qū)集中在每年的1-3月和11-12月，月低值區(qū)集中在8-10月。2014-2019年，AQI月平均最大值出現(xiàn)在1月，為121.2，月平均最小值出現(xiàn)在9月，為76，整體呈現(xiàn)出兩頭高、中間低的特點。

2.5 春節(jié)期間空氣質(zhì)量變化特征

從2014-2019年陽泉市春節(jié)期間AQI變化情況可以看出，春節(jié)期間，陽泉市AQI呈明顯增加趨勢，最大值出現(xiàn)在2018年，為182.3，最小值出現(xiàn)在2014年，為95.7。春節(jié)期間，陽泉市空氣質(zhì)量變化分為兩個階段，分別為除夕至初二、初三至初五，空氣質(zhì)量呈現(xiàn)出明顯的惡化趨勢。

3 空氣質(zhì)量等級變化特征分析

3.1 年變化特征

從2014-2019年陽泉市空氣質(zhì)量等級變化情況可以看出，2014-2019年，陽泉市空氣質(zhì)量等級年變化特征整體呈穩(wěn)中向好的趨勢，其中優(yōu)良天數(shù)在增加，特別是嚴(yán)重污染天氣在減少，但輕到中度污染天數(shù)居高不下。2014-2019年，陽泉市優(yōu)良日和污染日及優(yōu)良率和超標(biāo)率變化情況如圖1所示。數(shù)據(jù)顯示，陽泉市優(yōu)良日數(shù)年變化特征整體呈穩(wěn)中向好的趨勢，污染日數(shù)呈先減少后增加的趨勢；優(yōu)良率和超標(biāo)率也呈同樣的變化規(guī)律。

圖1 2014-2019年陽泉市優(yōu)良日和污染日及優(yōu)良率和超標(biāo)率變化情況

3.2 污染物濃度變化特征

2014-2019年，陽泉市氣態(tài)污染物濃度變化情況如圖2所示。由圖2可以看出，陽泉市主要污染物中的4類氣態(tài)污染物濃度變化規(guī)律明顯不同，其中SO2和CO濃度呈現(xiàn)明顯降低的趨勢，而O3濃度呈明顯升高的趨勢，NO2濃度穩(wěn)定維持在同一較高水平，無明顯升降趨勢。

圖2 2014-2019年陽泉市氣態(tài)污染物濃度變化情況

從2014-2019年陽泉市PM10和PM2.5污染物濃度變化情況可以看出，陽泉市主要污染物中的2類固態(tài)污染物濃度呈相似的變化規(guī)律，呈微弱的下降趨勢。

4 首要污染物變化特征

2014-2019年，陽泉市每年的污染天數(shù)呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢，但變化幅度不明顯。其中，首要污染物為SO2的天數(shù)比例明顯下降；首要污染物為NO2的天數(shù)比例明顯增加；首要污染物為PM10的天數(shù)比例持續(xù)下降；首要污染物為PM2.5的天數(shù)比例明顯增加；首要污染物為CO的天數(shù)比例明顯減少；首要污染物為O3的天數(shù)比例明顯增加。由此可以說明，SO2、PM10和CO的治理工作取得了明顯進(jìn)展，NO2、PM2.5和O3污染物排放源的治理工作亟待加強(qiáng)。

5 陽泉市空氣質(zhì)量空間分布特征

2014-2019年，陽泉市6個國控站點的AQI和空氣質(zhì)量等級變化情況如表1所示。AQI由高到低的排序為：白羊墅站＞南莊站＞市中心站＞平坦站＞賽魚站＞大陽泉站?？諝赓|(zhì)量等級為優(yōu)的比例由高到低的排序為：大陽泉站＞賽魚站＞平坦站＞南莊站＞市中心站=白羊墅站?？諝赓|(zhì)量等級為良的比例由高到低的排序為：賽魚站＞大陽泉站＞平坦站＞市中心站＞南莊站＞白羊墅站。結(jié)合6個國控站點的地理位置可以得出，陽泉市空氣質(zhì)量的空間分布特征為：西部的空氣質(zhì)量優(yōu)于中東部，東部空氣質(zhì)量等級最差，東部白羊墅站的各個污染等級天數(shù)皆為第1。

表1 2014-2019年陽泉市6個國控站點的AQI和空氣質(zhì)量等級變化

6 結(jié)論

2014-2019年，陽泉市AQI呈先減小后增加再減小的變化趨勢，只有2015年空氣質(zhì)量等級較好，其余5年空氣質(zhì)量整體較差，但其中優(yōu)良率在增加，重污染至嚴(yán)重污染天數(shù)在減少。冬季空氣質(zhì)量最差，春季空氣質(zhì)量較差，夏季空氣質(zhì)量較好，秋季空氣質(zhì)量最好。采暖季的AQI都明顯高于非采暖季，這與采暖季供暖需求導(dǎo)致排放物增加、大氣自凈能力減弱有明顯關(guān)系。AQI月平均最大值出現(xiàn)在1月，月平均最小值出現(xiàn)在9月。春節(jié)期間，陽泉市空氣質(zhì)量變化明顯。

大氣污染物中，SO2和CO的濃度呈現(xiàn)出明顯降低的趨勢，而O3濃度呈明顯升高的趨勢，NO2濃度穩(wěn)定維持在同一較高水平，無明顯升降趨勢，PM10和PM2.5污染物濃度呈微弱的下降趨勢。首要污染物中，SO2、PM10和CO的治理工作取得了明顯進(jìn)展，NO2、PM2.5和O3污染物排放源的治理工作亟待加強(qiáng)。陽泉市空氣質(zhì)量的空間分布特征為：西部的空氣質(zhì)量優(yōu)于中東部，東部空氣質(zhì)量等級最差，東部白羊墅站的各個污染等級天數(shù)皆為第1。