茫崖市空氣質(zhì)量特征與氣象條件分析

摘要：基于2021—2023年茫崖市空氣質(zhì)量日監(jiān)測數(shù)據(jù)與同期常規(guī)氣象觀測資料，對茫崖市空氣質(zhì)量狀況及其影響因素進(jìn)行系統(tǒng)分析。結(jié)果表明：研究期間，茫崖市環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，AQI）平均值為76.5，達(dá)到國家空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)（良等級）；季節(jié)變化特征顯著，其中，春季受大風(fēng)和沙塵天氣頻發(fā)影響，空氣質(zhì)量顯著下降，污染物濃度達(dá)到全年峰值；從污染物濃度來看，臭氧（O3）是影響當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量的首要污染物，從污染物構(gòu)成來看，PM10占污染日數(shù)比例最大。

關(guān)鍵詞：空氣[A1] 質(zhì)量 首要污染物 氣象條件[A2]

Analysis of Air Quality Characteristics and Meteorological Conditions in Mangya City

ZHAO Xiaohong1" "CAI Qi1*" "TAN Xin1" "YUAN Shilong2 YANG Qi’nan3

1.Haixi Prefecture Meteorological Bureau， Qinghai Province， Delingha， Qinghai Province， 817000 China; 2. Tianjun County Meteorological Bureau， Haixi Prefecture， Qinghai Province， 817200 China; 3. Delingha Meteorological Bureau， Haixi Prefecture， Qinghai Province， 817000 China

Abstract： Based on the daily monitoring data of air quality in Mangya City from 2021 to 2023 and the routine meteorological observations in the same period， the air quality condition and its influencing factors in Mangya City were systematically analyzed. The results showed that： during the study period， the average value of ambient air quality index （Air Quality Index， AQI） in Mangya City was 76.5， which met the national air quality standard of Grade 2 （good grade）; seasonal variations were characterized significantly， among which， in spring， affected by the frequency of windy and sandy dusty weather， the air quality declined significantly， and pollutant concentrations reached the peak of the whole year; in terms of the concentration of pollutants， ozone （ O3） is the primary pollutant affecting local air quality， and PM10 accounts for the largest proportion of polluted days in terms of pollutant composition.

Key Words： Air quality; Primary pollutant; Meteorological conditions

[ 3] [A4]

空氣質(zhì)量是人類賴以生存和發(fā)展的重要資源。保護(hù)空氣質(zhì)量對于居民的健康和生活質(zhì)量來說至關(guān)重要。空氣質(zhì)量差、污染物濃度高的環(huán)境會給人們的健康帶來嚴(yán)重影響，容易引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病等，甚至危及生命。保護(hù)空氣質(zhì)量能夠創(chuàng)造一個清潔、健康的生活環(huán)境，提高居民的生活質(zhì)量。如今，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的推進(jìn)，茫崖市空氣質(zhì)量環(huán)境面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。茫崖市為中國石油采油重點(diǎn)區(qū)域，6—9月為油田生產(chǎn)單位黃金生產(chǎn)期，井下作業(yè)、鉆井作業(yè)及相關(guān)附屬服務(wù)產(chǎn)業(yè)較為集中，大型排放設(shè)備使用率高；由于夏季溫度高，造成各油田生產(chǎn)單位落地油流動性強(qiáng)，與砂土混合度提高，污染面積擴(kuò)大，導(dǎo)致污油泥數(shù)量相較于冬季有明顯增加，從而加大了油泥砂處理廠的工作負(fù)擔(dān)，增加了處理廠的排放，導(dǎo)致污染物的濃度增加。因此，空氣質(zhì)量的分析尤為重要。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1數(shù)據(jù)來源

空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來自于茫崖市生態(tài)環(huán)境局環(huán)保局2021年1月1日至[A5] 12月31日和2023年1月1日12月31日逐日資料。監(jiān)測內(nèi)容包括SO2、NO2、PM10、CO、PM2.5這5項(xiàng)空氣污染濃度24 h[ 6] 平均值和O3空氣污染物濃度8 h滑動平均值。氣象數(shù)據(jù)來自茫崖市氣象局（38°15'N、90°51'E，海拔高度為2 942.4 m），主要包括氣溫、日照時數(shù)、風(fēng)速、降水量、沙塵日數(shù)、大風(fēng)日數(shù)等數(shù)據(jù)，監(jiān)測時段為2014年1月1日至2023年12月31日。

1.2研究方法

按照空氣質(zhì)量指數(shù)（Air Quality Index，AQI）[ 7] 的數(shù)值大小將空氣質(zhì)量狀況分成了優(yōu)、良、輕度污染、中度污染、嚴(yán)重污染、重度污染6個等級，數(shù)值越大，級別越高，說明空氣污染狀況越嚴(yán)重[1]。將AQI日值按月（季或年）進(jìn)行平均，得到2021、2023年茫崖市月（季或年）AQI的序列[2]。3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季、12月至次年2月為冬季。利用最小二乘法擬合一元線性方[A8] 程y=ax+b，斜率a表示各種要素趨勢傾向，a值的符號正或負(fù)反映趨勢上升或下降，a值的大小表示上升或下降的幅度。

2" 空氣質(zhì)量變化特征分析

2.1 AQI月變化特征

由圖1可見，茫崖市AQI指數(shù)的月變化特征明顯，呈現(xiàn)明顯的波動性，5—8月AQI指數(shù)緩慢升高，9—10月AQI指數(shù)明顯下將，11月至次年2月AQI指數(shù)先升高后下降，總體而言，2月AQI指數(shù)全年最低，平均值為51.0，表明空氣質(zhì)量最好；3月AQI指數(shù)全年最高，平均值為98.0，空氣質(zhì)量最差。

2.2其他污染物濃度變化特征

2.2其他污染物濃度變化特征

根據(jù)2021和2023年6種污染物濃度變化可知，較2021年相比，2023年SO2、CO、PM2.5、NO2有一個明顯的下降趨勢[3]，O3、PM10存在明顯的上升趨勢。從2021年、2023年污染物平均濃度分析：6種污染物中O3居于首位，為105.15 μg·m-3；其次是PM10，為86.2 μg·m-3；剩余依次是PM2.5、NO2、SO2、CO，其濃度分別為24.65μg·m-3、20.95μg·m-3、12.45μg·m-3和0.55 μg·m-3。

在6種污染物中，PM10、PM2.5濃度春季最大[4[10] -5]，夏季和秋季次之，冬季最??；NO2、CO濃度冬季最大，秋季和春季次之，夏季最小；O3濃度夏季最大，春季和秋季次之，冬季最??；SO2冬季最大，春季和夏季次之，秋季最小。

以PM10為首要污染物的日數(shù)為351 d[5]，占樣本總數(shù)的53.6%；以O(shè)3為首要污染物的日數(shù)為272 d，占樣本總數(shù)的41.5%；以NO2為首要污染物的日數(shù)為32 d，占樣本總數(shù)的4.9%。以上分析表明，茫崖市主要污染物是O3和PM10（如圖2所示）。

3.空氣污染與氣象條件分析

3.1空氣質(zhì)量與氣象要素相關(guān)性分析

由表1可知，平均風(fēng)速、日照時數(shù)、氣溫、降水、大風(fēng)日數(shù)、沙塵日數(shù)與AQI的表現(xiàn)為顯著性強(qiáng)相關(guān)，其中氣溫、沙塵日數(shù)對AQI的相關(guān)性最為顯著。

3.2大風(fēng)和沙塵天氣的季節(jié)變化特征

研究發(fā)現(xiàn)，大風(fēng)天氣4月出現(xiàn)最多，為39[ 14]" d，占大風(fēng)出現(xiàn)總天數(shù)的17%；其次為3月和5月，分別為31[ 15]" d和30[ 16]" d，占總天數(shù)的15%和13%。大風(fēng)天氣在春季發(fā)生最多，4月出現(xiàn)一個峰值，為100[ 17]" d；其次是冬季，為49 d。沙塵天氣與大風(fēng)天氣相同，多發(fā)生在春季，為113 d，占總數(shù)的45%，其中最多發(fā)生在4月，為45 d，3月和5月，均為34[ 18]" d；其次是夏季，為57 d（圖4）。這與春季空氣質(zhì)量較差、污染濃度最高的特征一致。

3.3氣溫變化特征

茫崖201[A20] 4—2023年平均氣溫為4.6 ℃，最高氣溫為18.8 ℃（2021），最低氣溫為-12.5 ℃（2019），二者相差31.3 ℃，可見茫崖近10 a氣溫變化相對比較平穩(wěn)，略呈增長趨勢，變化速率為0.1 ℃/10 a。2014—2023年茫崖月均氣溫為10.8 ℃，月氣溫最高為18.8 ℃（7月），最低為-12.5 ℃（1月）；其中1—2月、11—12月氣溫較低，均在-1.5 ℃及以下，3—10月氣溫相對較高；月氣溫總體變化為夏秋季高，冬春季低（如圖5所示）。

3.4風(fēng)速變化特征

通過近10 a的風(fēng)速分析可知，茫崖市平均風(fēng)速為11.7 m/s，[A22] 2014—2023年平均風(fēng)速整體呈減少趨勢，2017—2020年為平均風(fēng)速減小階段，進(jìn)入2021年后平均風(fēng)速轉(zhuǎn)入增大階段。2014年平均風(fēng)速為13.1 m/s，23年則為10.9 m/s。茫崖市春冬兩季平均風(fēng)速較大，其中以4月、11月為兩個顯著的高值區(qū)，而夏季則處于全年風(fēng)速最弱的時期，其中8月的平均風(fēng)速為全年最低（如圖6所示）。

4.結(jié)論

（1）2021—2023年，茫崖市空氣質(zhì)量總體處于良好水平（AQI均值76.5），但呈現(xiàn)顯著的季節(jié)性差異。春季，受頻繁沙塵天氣影響，PM10濃度顯著升高，導(dǎo)致該季節(jié)成為全年空氣質(zhì)量最差時段；夏季，在高溫強(qiáng)輻射條件下，光化學(xué)反應(yīng)加劇，致使臭O3污染凸顯，空氣質(zhì)量次之。

（2）從污染物平均濃度分析，O3濃度最大，PM10次之；從污染物占比天數(shù)分析，PM10占比達(dá)53.6%，O3達(dá)41.5%，二者共同構(gòu)成影響茫崖市空氣質(zhì)量的主要因素。

（3）從氣象條件分析，空氣質(zhì)量變化與氣象條件存在明顯的相關(guān)性，其中，氣溫、沙塵日數(shù)對AQI的相關(guān)性最為顯著，皮爾森相關(guān)系數(shù)達(dá)0.5以上，具有強(qiáng)相關(guān)性。

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