河北省空氣質量時空分布特征研究

余 朋

(成都理工大學 地球科學學院，四川 成都 610000)

隨著我國經濟的迅速發(fā)展，能源消耗也不斷增加，因此不同地區(qū)的空氣質量都面臨著巨大的壓力[1-2]。人口分布不均和工業(yè)產業(yè)嚴重失衡使得我國的空氣質量具有空間分布差異較大等特點。本文深入研究了河北省11個地級市的空氣質量，以獲取其時空分布特征和來源，為其他省份開展大氣污染的影響機制研究提供了有效的科學依據。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

河北省地處我國的東北部，環(huán)抱首都北京。全省地勢呈現(xiàn)出由西北向東南傾斜的狀態(tài)：西北部由山脈、丘陵和高地組成，其間分布有盆地和山谷；廣闊的平原在中部和東南部。壩上高原占全省總面積的8.5%；燕山和太行山地，包括丘陵和盆地，占全省總面積的48.1%；地域范圍在東經113°27′～119°50′與北緯36°05′～42°40′之間。

1.2 數(shù)據來源

根據中國環(huán)境監(jiān)測總站實時發(fā)布的數(shù)據，選取河北省2017年7月至12月11個地級市的AQI數(shù)據進行分析處理，結合河北省地級市所在氣象地理區(qū)域的氣象特征和氣候，分析2017年下半年河北省地級市空氣污染的特征及成因。

1.3 研究方法

空氣質量指數(shù)(Air Quality Index，AQI)是對空氣質量的綜合評價，根據每種空氣污染物對環(huán)境和健康的影響程度，將監(jiān)測的每種空氣污染物濃度簡化為簡單的數(shù)值形式[3]。計算公式1如下：

AQI=max{IAQI1，IAQI2，…，IAQIn}

(1)

其中,n為污染物數(shù)量；IAQI為空氣質量分指數(shù)。AQI是定量描述空氣質量的無量綱指數(shù)，參與評價的污染物包括6項，分別是PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO。2012年環(huán)保部頒布實施的《環(huán)境空氣質量指數(shù)(AQI)技術規(guī)定》將AQI劃分為6級，分級標準如表1所示。

表1 空氣質量指數(shù)(AQI)分級標準

利用ArcGIS軟件的數(shù)據處理功能，將 AQI月均值數(shù)據添加到地級市屬性字段中建立合理的數(shù)據庫，最后利用制圖軟件制作各地級市7-12月AQI時空分布圖，從而實現(xiàn)河北省地級市各月空氣質量變化的直觀表達。

2 結果分析

2.1 時序分布特征

2017年7月-12月河北省AQI時間分布及空氣質量月達標天數(shù)百分比統(tǒng)計分別見圖1和表2。

由圖1和表2可知，2017年7月至12月期間，河北省11個地級市的空氣質量整體呈逐月變差的趨勢。七月份和八月份空氣質量整體較為良好，達標的天數(shù)百分比也較高；11月和12月空氣質量大部分城市達到中度污染之上，有6個地級市的空氣質量達標率不足50%，僅張家口市空氣質量達標超過了80%；9、10月份各市的空氣質量呈現(xiàn)迅速變差的趨勢，空氣質量達標率也在逐漸降低，其中的石家莊、邯鄲、邢臺的空氣質量最差，AQI已經嚴重超標并對社會人員的出行造成困擾；11、12月份空氣質量平均達標率維持在45%左右，是2017年下半年空氣質量最差的月份。

表2 2017年7月至12月河北省各地級市空氣質量月達標天數(shù)百分比

圖1 2017年7月至12月河北省各地級市AQI時序分布

2.2 空間變化特征

2017年7月至12月河北省各地級市AQI空間分布情況如圖2所示。

由圖2可知，7～12月份河北省各市AQI數(shù)值在48～178之間。北方城市的空氣質量比南方城市好。根據2017年河北省統(tǒng)計局的統(tǒng)計數(shù)據顯示：河北省整年水泥產量8 963.5萬t、生鐵17 997.3萬t、粗鋼19121.5萬t、鋼材24551.1萬t。根據省統(tǒng)計局統(tǒng)計結果顯示，河北省的經濟增長方式仍然處于靠資本、勞動力、擴大工業(yè)設備等來增長經濟的粗獷型增長，其中鋼鐵、水泥等工業(yè)生產占主導地位。經濟增長速率越快，城市工業(yè)化的發(fā)展也隨之加快了步伐，導致空氣質量越來越差。作為國家的旅游度假區(qū)，張家口空氣質量最優(yōu)，因為張家口重點推進生態(tài)保護區(qū)建設，打造“生態(tài)休閑之都”，并且張家口高新區(qū)園區(qū)建設主推“產城融合”高新之春。綜上所述，城市工業(yè)化發(fā)展速度也應該是影響空氣質量的重要因素之一。

圖2 7-12月河北省各地級市AQI空間分布

3 結論

通過統(tǒng)計監(jiān)測和分析河北省2017年下半年的AQI的時間變化和空間分布特征得到以下結論：

1)河北省的空氣質量在2017年下半年呈現(xiàn)降低的趨勢，以7月份為最優(yōu)，12月份為最差。

2)河北的空氣質量分布在地理位置上有一定的差異，北方城市空氣質量優(yōu)于南方城市。城市工業(yè)發(fā)展最好的石家莊反而空氣質量墊底。河北省各城市空氣污染表現(xiàn)為“東輕西重、南重北輕”的空間格局。