2024年恩施市大氣污染物濃度變化特征分析

中圖分類號：X513 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500(2025)06-0221-04

DOI: 10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.064

Analysis of the Characteristics of Atmospheric Pollutant Concentration Changes in Enshi City in 2024

YANGFan，RANRuiqiao，TIANHaihua (Enshi Environmental Monitoring Station，Enshi 445ooo，China)

Abstract:Basedonthe2O24automatic monitoringdataofambientairinEnshicityHubei province，adetailedanalysisof theconcentrationof atmospheric pollutants is conducted to explore the time seriesvariation characteristicsandpollution causesofatmosphericpolutants.Theresearchresults indicatethatin2O24，theenvironmentalairquality inEnshi city was in a good state for most of the time，with 94.8% of the days having excellent Air Quality Index (AQI).The concentrations of fine particulate matter ( PM_2.5 ）and inhalableparticulatematter ( PM₁₀ ）show seasonal high values，especially in winter， whicharerelated tometeorologicalconditionsoflowwind speed，low temperature，and highhumidity.Inaddition，the concentrations of NO and O₃ show a negative correlation throughout the year，reflecting the influence of photochemical reactions.The concentrations of SO ² and CO are generallylow，with litle variation throughout the year.

eywords:air pollutants; characteristics of concentration changes;Enshi city

近年來，隨著恩施市經(jīng)濟快速發(fā)展，機動車尾氣、建筑施工揚塵、秸稈焚燒、飲食業(yè)油煙及工業(yè)企業(yè)等污染源排放的大氣污染物日益增加，大氣污染問題逐漸凸顯。因此，研究恩施市的大氣污染狀況，有助于改善當(dāng)?shù)鼐用竦纳瞽h(huán)境，為地方政府制定科學(xué)的環(huán)境政策提供指導(dǎo)。

相對于京津冀地區(qū)、長江三角洲、珠江三角洲及四川盆地等區(qū)域，恩施土家族苗族自治州（簡稱恩施州）各個縣市大氣污染物排放的相關(guān)研究還比較少。余紅林等[1對恩施市2015一2022年環(huán)境空氣質(zhì)量濃度的變化進行分析，發(fā)現(xiàn)恩施市環(huán)境空氣質(zhì)量逐年改善。陳英等[以恩施市城區(qū)為研究區(qū)，以2018一2020年為研究時間，分析氣象條件對空氣質(zhì)量的影響。趙靜等[3對“十三五”時期恩施市細(xì)顆粒物（ PM_2.5 ）來源進行解析，其中汽車尾氣對 PM_2.5 的貢獻占比為 38.5% ，為主要污染源。這些研究都是基于恩施市大氣污染物的數(shù)據(jù)收集及年度變化分析，目前尚無學(xué)者研究恩施市大氣污染物濃度全年及單日的時間序列變化。本文結(jié)合空氣質(zhì)量指數(shù)（AirQualityIndex，AQI），詳細(xì)分析2024年恩施市大氣污染物的時間序列濃度變化特征，并探究不同污染物之間以及污染物與氣象參數(shù)的相關(guān)性，以期為恩施市及類似地區(qū)的大氣污染防治提供科學(xué)依據(jù)和政策建議。

1數(shù)據(jù)與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于2024年湖北省環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過審核，監(jiān)測因子為 PM_2.5 、可吸入顆粒物（ PM₁₀ ）、 SO₂ 、 NO₂ 、 0₃ 和CO，數(shù)據(jù)為 ^1h 均值及 24h 均值。氣象參數(shù)來源于恩施市許家坪機場站，監(jiān)測因子為風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度及氣壓。

1.2研究方法

環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)情況參照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—2012），優(yōu)良天數(shù)達(dá)標(biāo)情況參照《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ633—2012），評價參照《環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ663一2013）的相關(guān)規(guī)定。其中，數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)情況及全年時間序列濃度變化特征分析采用 24h 均值進行評價， 24h 時間序列濃度變化特征分析采用 ^1h 均值評價。本研究用到的畫圖工具是基于 IgorPro 軟件開發(fā)的大氣數(shù)據(jù)處理及可視化的工具包[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1環(huán)境空氣質(zhì)量狀況評價

2024年，恩施市環(huán)境空氣質(zhì)量有效監(jiān)測天數(shù)為366d ，其中AQI為優(yōu)良的天數(shù)共計 347d ，占比為94.8% ，輕度污染天數(shù)為 14d ，占比為 3.8% ，中度污染天數(shù)為 5d ，占比為 1.4% 。 PM_2.5 、 PM₁₀ 、 SO₂ 和 NO₂ 濃度的年平均值分別為29、41、7、 19μg/m³ 。CO濃度年均值為 1.2mg/m³ ， 0₃ 濃度年均值為 116μg/m³ ，均能達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—2012）

規(guī)定的二級標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2全年時間序列濃度變化特征

2.2.1 PM_2.5 濃度變化特征

如圖1所示，2024年4—9月， PM_2.5 濃度整體呈現(xiàn)較為平緩的低值，原因是氣溫升高，大氣垂直運動明顯，使得地面附近的污染物可以向上層大氣擴散，恩施市夏季雨水充沛，顆粒物清除效果明顯。1一3月和10—12月， PM_2.5 濃度常出現(xiàn)高值，原因是恩施市冬季常見靜穩(wěn)天氣，氣溫下降容易引發(fā)逆溫層現(xiàn)象，阻礙空氣垂直對流，影響污染物擴散。秋冬季還是秸稈焚燒高發(fā)期，恩施市沒有集中供暖措施，秋冬季節(jié)居民可能燃燒煤炭、木材進行取暖，這些燃燒過程都會產(chǎn)生大量的顆粒物和其他空氣污染物。 PM_2.5 濃度在2月10日達(dá)到全年最高值，主要原因為在2月9日除夕夜，恩施市城區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)大量燃放煙花爆竹。煙花爆竹的集中燃放直接釋放大量細(xì)顆粒物，燃燒過程產(chǎn)生大量的二氧化硫和氮氧化物。這些氣體在大氣中與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成二次顆粒物，如硫酸鹽和硝酸鹽顆粒，從而進一步增加 PM_2.5 濃度。

2.2.2 （204號 PM₁₀ 濃度變化特征

如圖2所示， PM₁₀ 和 PM_2.5 濃度全年基本呈現(xiàn)相同的上升下降趨勢，這表示全年的 PM₁₀ 和 PM_2.5 往往來源于相同的污染源。 PM₁₀ 濃度在2月20日出現(xiàn)短暫峰值，我國春季呈現(xiàn)沙塵高發(fā)期，原因可能是上風(fēng)向地區(qū)沙塵輸送。

2.2.3 NO₂ 和 O₃ 濃度變化特征

由圖3、圖4可知， NO₂ 和 0₃ 全年濃度變化呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)，這種負(fù)相關(guān)主要是大氣中的光化學(xué)反應(yīng)造成的，太陽輻射是大氣光化學(xué)反應(yīng)的能量驅(qū)動源，在光照的作用下， NO₂ 可以光解生成氧原子（0），這些氧原子會迅速和大氣中的氧分子結(jié)合生成臭氧。

同時，生成的臭氧可以與NO反應(yīng)，重新生成 NO₂ 而后 NO₂ 再次被光解，產(chǎn)生臭氧。但在實際的大氣反應(yīng)中， O₃ 濃度還受到揮發(fā)性有機物（VolatileOrganicCompounds，VOCs）等前體物的影響，VOCs氧化生成的自由基會促進NO轉(zhuǎn)化為 NO₂ ，增加 NO₂ 的光解速率，從而增加臭氧的生成。

2.2.4 SO₂ 和CO濃度變化特征

由圖5、圖6可知， SO₂ 和CO全年變化較小，整體呈現(xiàn)低值，這說明在長期有效的治理下， SO₂ 排

放量已經(jīng)大幅降低。全國的CO濃度都不高，傳輸影響不大，恩施市CO 污染以本地積累為主[5]。

2.3 24h 時間序列濃度變化特征

2024年，恩施市大氣環(huán)境污染天共計 19d ，1月發(fā)生4d，2月發(fā)生1d，12月發(fā)生14d，均發(fā)生在冬季，首要污染物都為 PM_2.5 。篩選出冬季月份的 PM_2.5 、風(fēng)速、氣溫及相對濕度小時均值數(shù)據(jù)，繪制 24h 污染物濃度箱型圖，如圖7所示。 PM_2.5 濃度的高值常出現(xiàn)在夜間，對應(yīng)低風(fēng)速、低溫、高濕度的氣象條件。

恩施市冬季風(fēng)速算數(shù)平均值僅為 0.7m/s ，靜風(fēng)率為31% ，主導(dǎo)風(fēng)向不明顯，整體風(fēng)速較低，不利于污染物擴散。夜間氣溫降低，太陽輻射減弱等原因?qū)е逻吔鐚痈叨冉档?，污染物的擴散空間變小，污染物在近地面迅速累積。2024年，恩施市冬季相對濕度算數(shù)平均值為 87% ，夜間甚至超過 90% 。研究表明，SO₄^2- 及 NO₃^- 等水溶性離子是吸濕增長的主要貢獻者，高濕的環(huán)境有利于水溶性離子的吸濕增長，使得氣溶膠的質(zhì)量與粒徑不斷增大[。

3結(jié)論

2024年，恩施市環(huán)境空氣質(zhì)量優(yōu)良率為 94.8% ，PM_2.5 / PM₁₀ / SO₂ 、 NO₂ 濃度的年均值分別為29、41、7、19μg/m³ 。CO濃度年均值為 1.2mg/m³ ， O₃ 濃度年均值為 116μg/m³ ，均達(dá)到《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095一2012）的二級標(biāo)準(zhǔn)要求。在低風(fēng)速、低溫、高濕度的不利氣象條件下，2024年，恩施市 PM_2.5 濃度秋冬季出現(xiàn)高值， PM₁₀ 和 PM_2.5 濃度呈現(xiàn)一定的相關(guān)性，說明兩者可能來自相同的污染源。 NO₂ 和 O₃ 全年濃度變化呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)， SO₂ 和CO全年濃度變化較小，整體呈現(xiàn)低值。這些發(fā)現(xiàn)揭示恩施市大氣污染物濃度呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性特征，為當(dāng)?shù)卣贫ㄡ槍π缘目諝赓|(zhì)量改善措施提供依據(jù)。

參考文獻

1余紅林，王婧青，楊麗，等.恩施市空氣質(zhì)量變化特征及污染成因分析[J].皮革制作與環(huán)?？萍?，2024（4）:169-170.

2 陳英，田海華，羅薇，等.恩施州城區(qū)空氣污染特征及成因分析[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2021（1）:199-202.

3 趙靜，倪裳，田華婧，等．“十三五”恩施環(huán)境空氣質(zhì)量特征及污染來源分析[J].綠色科技，2022（22）:160-163.

4 WUC，WUC，WUD，etal.Quantifyingblackcarbonlightabsorptionenhancementwithanovelstatistical approach[J].Atmospheric Chemistry andPhysics，2018（1）:289-309.

5郭倩，潘海婷，黃河仙，等.婁底市2015年一2018年一氧化碳時空分布特征研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2019（12）：116-119.

6 耿彥紅，劉衛(wèi)，單健，等.上海市大氣顆粒物中水溶性離子的粒徑分布特征[J].中國環(huán)境科學(xué)，2010（12）:1585-1589.