2015—2022年蘭州市環(huán)境空氣質(zhì)量時間變化特征分析

摘 要：【目的】分析蘭州市環(huán)境空氣質(zhì)量時間變化特征，為蘭州地區(qū)空氣污染預(yù)報預(yù)警和大氣污染防治工作提供依據(jù)?！痉椒ā坷?015年1月1日—2022年12月31日空氣質(zhì)量逐小時數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析蘭州市空氣質(zhì)量和空氣質(zhì)量等級日數(shù)的年際變化、月變化及日變化特征?！窘Y(jié)果】結(jié)果表明：①2015—2022年蘭州市AQI指數(shù)呈逐年下降趨勢，優(yōu)良天數(shù)呈增加趨勢，輕度污染和中度污染天數(shù)呈減少趨勢；蘭州空氣質(zhì)量以優(yōu)、良和輕度污染為主。②蘭州市1—12月AQI指數(shù)呈“冬春高夏低”特征，優(yōu)良天數(shù)整體呈先增后降的趨勢，輕度污染和中度污染天數(shù)呈倒“U”形，12月的污染天數(shù)為最多，次峰值則出現(xiàn)在3月。③蘭州市逐小時AQI指數(shù)呈典型的雙峰特征，白天峰值出現(xiàn)在9時至12時，夜間峰值出現(xiàn)在20時至23時?！窘Y(jié)論】研究結(jié)論可為蘭州地區(qū)空氣污染預(yù)報預(yù)警和大氣污染防治工作提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量；時間變化特征；蘭州市

中圖分類號：X51 文獻標志碼：A 文章編號：1003-5168（2024）18-0105-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.18.020

Analysis of Time Variation Characteristics of Ambient Air Quality in Lanzhou from 2015 to 2022

HAN Ying1 CUI Qin1 TIAN Xiaojing2 CHEN Xiaoyan3

（1. Gansu Provincial Center for Disease Control and Prevention， Lanzhou 730030， China; 2. Northwest University for Nationalities， Lanzhou 730030， China; 3. Lanzhou Central Meteorological Center， Lanzhou 730020，China）

Abstract： [Purposes] The temporal variation characteristics of ambient air quality in Lanzhou were analyzed to provide a basis for air pollution forecasting and early warning and air pollution prevention and control in Lanzhou. [Methods] In order to study the ambient air quality of Lanzhou， this paper uses the hourly air quality data from January 1，2015 to December 31，2022 to statistically analyze the interannual， quarterly and daily characteristics of air quality and air quality grades from January 1，2015. [Findings] The results show that：① from 2015 to 2022， the number of good days is decreasing gradually， and the number of days with light and moderate pollution is decreasing; the air quality in Lanzhou is mainly excellent， good and light pollution.② from January to December， the AQI index of Lanzhou was characterized by "high in winter， spring and low in summer"， and the number of good days increased first and then decreased. The number of days with light pollution and moderate pollution was inverted "U" type， the number of pollution days in December was the most， and the second peak appeared in March.③ the hourly AQI index in Lanzhou showed a typical bimodal feature， with daytime peak appearing at 9-12 and nighttime peak appearing at 20-23. [Conclusions] Based on the time change characteristics of environmental quality in Lanzhou， combined with the local weather and climate characteristics， it can provide a basis for air pollution forecast and early warning and air pollution prevention and control in Lanzhou.

Keywords： air quality；time variation； Lanzhou city

0 引言

空氣質(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，AQI）是定量描述空氣質(zhì)量狀況的無量綱指數(shù)。蘭州是我國西部重要的工業(yè)基地，在我國工業(yè)化進程中起到了重要作用［1］。偏重的工業(yè)結(jié)構(gòu)、偏煤的能源結(jié)構(gòu)對本就脆弱的生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響，加之蘭州市是典型的河谷型山谷城市，靜風天數(shù)占全年的55%，全年約有80%的天數(shù)出現(xiàn)逆溫［2-3］且持續(xù)時間長，導(dǎo)致了谷中污染物難以擴散［4］。近年來，針對大氣污染具有復(fù)雜性、范圍大、治理難等特點，蘭州市政府緊跟上級政策，快速作出響應(yīng)，縱深實施大氣污染防治工作，空氣質(zhì)量逐年改善。為推動“蘭州藍”保衛(wèi)戰(zhàn)向更高水平邁進，實現(xiàn)蘭州市今后經(jīng)濟水平與環(huán)境保護的可持續(xù)發(fā)展，研究蘭州空氣質(zhì)量及其不同空氣質(zhì)量等級發(fā)生天數(shù)的時間變化特征及變化趨勢具有重要意義。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

蘭州市處于黃土高原和青藏高原的交界處，平均海拔為1 500 m ，境內(nèi)地形地貌復(fù)雜，北部地區(qū)山地多，最高處為馬銜山（海拔超過3 670 m），總體呈現(xiàn)出西南高-東北低的地形走勢（如圖1所示）。黃河由西南到東北貫穿蘭州市，在河水沖擊作用下形成河谷地帶。受到典型河谷地形的影響，蘭州市多靜風、常常出現(xiàn)大氣逆溫，不利于污染物的擴散稀釋，使蘭州成為大氣污染嚴重的城市，冬春季污染較為嚴重，尤其是冬季的12月［5-6］。

1.2 數(shù)據(jù)來源

蘭州空氣質(zhì)量逐小時數(shù)據(jù)來自中國環(huán)境監(jiān)測總站的全國城市空氣質(zhì)量實時發(fā)布平臺。本研究采用2015年1月1日—2022年12月31日的空氣污染數(shù)據(jù)，日平均空氣質(zhì)量為24 h內(nèi)的平均值。評價標準采用國家環(huán)境保護部頒布的《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行） （HJ 633—2012）》［7］，統(tǒng)計研究時段內(nèi)空氣污染特征。將蘭州地區(qū)逐日空氣質(zhì)量指數(shù)分為6個等級，即一級：優(yōu)（0<AQI≤50）、二級：良（50<AQI≤100）、三級：輕度污染（100<AQI≤150）、四級：中度污染（150<AQI≤200）、五級：重度污染（200<AQI≤300）、六級：嚴重污染（AQI>300）。

2 結(jié)果分析

2.1 蘭州市空氣質(zhì)量狀況

AQI指數(shù)越大，等級就越高，表明空氣污染越嚴重，對人體健康的影響也越明顯。蘭州市2015—2022年空氣質(zhì)量年際變化和月度變化如圖2所示。由圖2（a）可知，蘭州市AQI指數(shù)年平均值為81.67，其中2020年的AQI指數(shù)最?。?7.88），2016年的AQI指數(shù)最大（94.62），空氣質(zhì)量均達到“良”的水平。從圖2（a）中的趨勢線可以看出，2015—2022年蘭州市AQI指數(shù)呈逐年下降趨勢，表明蘭州市環(huán)境及空氣質(zhì)量有所提高。由圖2（b）可知，蘭州市1—12月AQI指數(shù)呈“冬春高夏低”特征， 6—10月AQI指數(shù)在58～69，11月至次年5月AQI指數(shù)均在80以上，其中3月和12月AQI指數(shù)超過100，為輕度污染。冬季和春季AQI指數(shù)平均值相差不大，這與冬季供暖排放污染物增加和春季沙塵天氣頻發(fā)有密切關(guān)系［8］。

蘭州市逐小時AQI指數(shù)如圖3所示。由圖3可知，蘭州市AQI指數(shù)呈典型的雙峰特征，白天峰值出現(xiàn)在9時至12時，夜間峰值出現(xiàn)在20時至23時；17時至18時達到全天最低，4時至5時次之。

2.2 不同空氣質(zhì)量等級發(fā)生天數(shù)變化特征

蘭州市2015—2022年不同空氣質(zhì)量等級發(fā)生天數(shù)見表1。由表1可知，蘭州市空氣質(zhì)量優(yōu)、良和輕度污染居多，中度污染次之，重度污染和嚴重污染出現(xiàn)的天數(shù)最少。優(yōu)天數(shù)呈增加趨勢，良天數(shù)多波動，增加趨勢不明顯，優(yōu)良天數(shù)占全年總天數(shù)的比重亦呈逐年增加趨勢。2022年優(yōu)天數(shù)最多，2015年和2017年優(yōu)天數(shù)較少；2020年良天數(shù)最多，2022年的良天數(shù)最少；2020年的優(yōu)良天數(shù)占比最高，為0.92，2019年次之。AQI等級為輕度污染與重度污染天數(shù)整體則呈明顯減少趨勢，尤其是2019—2021年。重度污染和嚴重污染的天數(shù)每年不超過10天，變化趨勢不明顯。綜合來看，蘭州市的空氣質(zhì)量呈向好趨勢。

蘭州市不同空氣質(zhì)量等級月平均發(fā)生天數(shù)的月變化情況如圖4所示。由圖4可知，不同空氣質(zhì)量等級月平均發(fā)生天數(shù)具有明顯的月變化特征。優(yōu)良天數(shù)整體呈先增后降的趨勢，優(yōu)天數(shù)變化劇烈，在8月達到峰值；良天數(shù)前期變化平穩(wěn)，在10月達到峰值，隨后開始大幅減少。輕度污染和中度污染天數(shù)呈倒“U”形，每年的6—10月污染天數(shù)較少，12月的污染天數(shù)達到最多，次峰值則出現(xiàn)在3月。重度污染和嚴重污染天數(shù)夏秋季較少，春季多于冬季，這與春季沙塵天氣頻發(fā)有關(guān)，也進一步表明了蘭州市空氣污染嚴重時期多出現(xiàn)在春季和冬季。

蘭州市不同空氣質(zhì)量等級逐月發(fā)生天數(shù)如圖5所示。由圖5可知，優(yōu)天數(shù)從2017年之后，呈明顯增加趨勢，良天數(shù)趨勢不明顯。輕度污染天數(shù)在2019年以前峰值基本在15天以上，之后基本在10天左右，呈明顯的下降趨勢。中度污染天數(shù)在2016年12月達到峰值（10天），之后亦逐漸減少。

3 結(jié)論

本研究基于2015年1月1日—2022年12月31日蘭州地區(qū)空氣質(zhì)量逐小時數(shù)據(jù)，采用客觀統(tǒng)計方法對蘭州市空氣質(zhì)量和空氣質(zhì)量等級日數(shù)的年際變化、月變化及日變化特征進行分析，結(jié)論如下。

①蘭州市2015—2022年AQI指數(shù)呈逐年下降趨勢，優(yōu)良天數(shù)呈增加趨勢，輕度污染和中度污染天數(shù)呈減少趨勢。蘭州空氣質(zhì)量以優(yōu)、良和輕度污染為主，中度污染次之，而重度污染和嚴重污染出現(xiàn)的天數(shù)最少。

②蘭州市1—12月AQI指數(shù)呈“冬春高夏低”特征， 6—10月AQI指數(shù)較低。優(yōu)良天數(shù)整體呈先增后降的趨勢，輕度污染和中度污染天數(shù)呈倒“U”形，每年的6—10月污染天數(shù)較少，12月的污染天數(shù)達到最多，次峰值則出現(xiàn)在3月。

③蘭州市逐小時AQI指數(shù)呈典型的雙峰特征，白天峰值出現(xiàn)在9至12時，夜間峰值出現(xiàn)在20時至23時。

參考文獻：

［1］ 趙曉娜，金沙.中國西部老工業(yè)基地工業(yè)化發(fā)展研究：以蘭州市為例［J］.社科縱橫，2006（11）：1-2，7.

［2］ 楊燕萍，王莉娜，楊麗麗，等.蘭州市沙塵天氣污染特征及潛在源區(qū)［J］. 中國沙漠， 2020， 40（3）： 60-66.

［3］ 馬珊， 李忠勤，陳紅，等.蘭州市采暖期空氣質(zhì)量特征及污染源分析［J］. 環(huán)境化學(xué)，2019， 38（2）： 344-353.

［4］ 馬敏勁，蘇雨萌，丁凡，等.蘭州及其衛(wèi)星城市空氣污染異同及氣象影響要素［J］. 干旱氣象，2020， 38（5）： 834-846.

［5］ 楊雪玲. 蘭州市重污染天氣過程環(huán)流形勢與氣象條件研究［D］.蘭州：蘭州大學(xué)，2018.

［6］ 陳雷華，余曄，陳晉北，等.2001—2007年蘭州市主要大氣污染物污染特征分析［J］.高原氣象，2010，29（6）：1627-1633.

［7］ 環(huán)境保護部. 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（ AQI） 技術(shù)規(guī)定（試行）：HJ 633—2012［S］. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2016.

［8］ 王式功，董光榮，陳惠忠，等. 沙塵暴研究的進展［J］.中國沙漠，2000， 20（4）： 5-12.