盱眙縣空氣污染特征及其氣象條件分析

倪玉紅,梅繼策,任志國,戴浩

(1.淮安市氣象局,江蘇 淮安 223001;2.盱眙縣環保局,江蘇 淮安 211700)

倪玉紅,梅繼策,任志國，等.2015.盱眙縣空氣污染特征及其氣象條件分析[J].大氣科學學報,38(4):573-576.doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20150301001.

Ni Yu-hong,Mei Ji-ce,Ren Zhi-guo,et al.2015.Characteristics of air pollution and their meteorological conditions in Xuyi[J].Trans Atmos Sci,38(4):573-576.(in Chinese).

盱眙縣空氣污染特征及其氣象條件分析

倪玉紅1,梅繼策2,任志國2,戴浩2

(1.淮安市氣象局,江蘇 淮安 223001;2.盱眙縣環保局,江蘇 淮安 211700)

摘要：采用盱眙縣環境監測站 2014年1—12月PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3逐日質量濃度資料及盱眙國家基本氣象站同期氣象資料,分析不同氣象條件下盱眙縣空氣質量變化。結果表明:盱眙縣主要污染物是PM2.5、PM10,污染較輕的是SO2、NO2、O3;盱眙縣空氣質量變化趨勢為春冬季污染嚴重,夏秋季污染較輕。氣象條件中的降水因子對改善空氣質量、清除顆粒物具有明顯作用;當溫度在0 ℃以下或30 ℃以上時空氣質量相對較好,0～20 ℃時空氣污染情況較為嚴重;偏東風時大氣環境質量較差,偏北風時大氣環境質量較好。

關鍵詞：空氣污染;時空分布;氣象條件

0引言

隨著經濟的發展,各種新型工業企業加快建設,城市建設遍地開花,多種因素導致區域環境空氣質量急劇惡化,引發長期性、廣泛性和普發性的霧霾問題。針對空氣環境質量惡化及原因,國內外做了大量研究(Paul,2000;朱敏等,2008;李雪等,2012;龐楊等,2013;劉端陽等,2014)。李文杰等(2012)通過分析京津石三市空氣污染指數的分布特征發現,夏季空氣質量較高,地面氣象要素對空氣質量的影響具有時間和空間效應。趙敬國等(2013)通過對蘭州市空氣污染與氣象條件關系分析發現,氣象條件中的降水和風速等重要氣象條件對改善空氣質量有較大影響。范洋等(2013)研究發現降水對SO2有明顯的去除作用,但對NO2效果不明顯。魏玉香等(2009)通過對南京市2002—2006年大氣監測資料,分析了南京市大氣中PM10、SO2、NO2的變化趨勢,發現夏季的空氣污染物濃度最低。各類空氣污染物變化趨勢存在明顯季節性分布,冬季的主要污染物為SO2,秋季的主要污染物為NO2,春季的主要污染物為PM10。張敏等(2009)對2007年11月—2008年1月南京北郊大氣SO2、NO2和O3進行了觀測,發現南京北郊大氣SO2濃度受附近排放源的影響最大,降水對SO2濕清除效果明顯;NO2氣體主要受附近高速公路汽車尾氣排放源的影響,靜風時濃度最高;O3濃度受NO2的影響較明顯。

1數據

空氣污染資料來自盱眙縣環境監測站2014年1月1日—12月31日PM10、PM2.5、NO2、SO2、O3的日質量濃度數據,同期氣象資料來自盱眙縣國家基本氣象站。

2空氣污染物與時間變化周期

2.1　盱眙縣空氣環境質量狀況

空氣質量指數(Air Quality Index,AQI)是指將常規監測的幾種空氣污染物濃度簡化成為單一的概念性指數值形式,用于分級表征空氣污染程度和空氣質量狀況,適合于表示城市的短期空氣質量狀況和變化趨勢(中國環境監測總站,1998)。

選取2014 年1月1日—12月31日,共計343個樣本。如表1所示,空氣質量達一級優的有62 d,占全年的18.08%;達二級良有192 d,占總樣本比例最高,為55.98%;三級輕度污染的天氣占全年的18.95%;四級中度污染出現比例相對較低為12 d;五級重度污染和六級嚴重污染分別僅有9 d和3 d。在343個樣本中,空氣質量達到一級和二級(即AQI小于100)的天數有254 d,達標率達74.06%,總體以優良天氣為主,空氣質量三級以上天氣占總樣本數的25.94%,總體情況良好。

這可能是因為:一方面,盱眙縣城市綠化環境以及周邊鄉鎮綠化、森林覆蓋率較高,其中盱眙城市綠化率達49.93%,森林覆蓋率達28.37%,兩項數據均在全省名列前茅,從源頭上減少了土壤裸露從而一定程度上降低了顆粒物因子對大氣環境的影響,也充分凈化了區域空氣;另一方面,盱眙當地工業相對較弱,除了原有幾個軍工體系的化工廠,基本無產生較多有機物類排放的化工企業,控制了VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)對大氣環境質量的影響。

表1盱眙縣空氣質量等級分布

Table 1Air quality grade distribution in Xuyi county

空氣質量等級天數/d占總樣本百分比/%一級6218.08二級19255.98三級6518.95四級123.50五級92.62六級30.87

2.2　空氣質量與季節變化趨勢

圖1為盱眙縣空氣質量指數AQI變化特征,其中定義1、2、12月為2014年冬季,3—5月為春季,6—8月為夏季,9—11月為秋季。如圖1所示,盱眙縣空氣質量變化趨勢較為明顯,春冬季空氣質量較差,夏秋季空氣質量較好。可能是由于春冬季氣象條件較為穩定,尤其冬季降水較少,而盱眙縣當地冬季冬小麥種植面積較少,多數稻田秋季收割后基本裸露,導致春冬兩季地表裸露干燥,極易產生揚塵,從而增加了可吸入顆粒物濃度。夏季由于氣象條件復雜多變,多風多雨,且地表植被綠化率較高,可以有效緩解由于PM10和PM2.5上升導致的空氣污染。另外,圖1中夏季AQI出現的峰值主要是由于周邊突發的污染事件引起。

2.3　六種污染物質量濃度季變化

表2為2014年盱眙縣SO2、NO2、O3、CO、PM10、PM2.5六種污染物質量濃度的季節變化。結合圖1及表2可以看出,AQI 變化與PM10、PM2.5等各項空氣污染物質量濃度趨勢較為相近,呈現冬季高夏季低的特點。因為盱眙地處江淮地區,夏季降水較多,對空氣污染中的PM10和PM2.5沖刷效果較為明顯。主要污染物為PM10和PM2.5,SO2、O3和NO2對盱眙縣空氣質量影響較小,說明盱眙縣空氣污染物的主要來源為顆粒物污染,而機動車尾氣排放對空氣質量影響較小,這主要是由于盱眙縣化工等污染較大的企業較少,縣城及周邊基礎設施建設較多等原因導致。

表22014年盱眙縣SO2、NO2、O3、CO、PM10、PM2.5質量濃度

Table 2The mass concentration of six kinds of pollutants (SO2,NO2,O3,CO,PM10and PM2.5) in four seasons of 2014 in Xuyi county

mg·m-3

3氣象條件及影響

3.1　降水影響

圖2為盱眙縣降水與各污染物平均質量濃度的關系。由圖2可知,盱眙縣空氣質量變化與降水量分布緊密相關。在降水量為零時,各項污染物濃度都處于最高水平,降水量大于30 mm時,各項污染物濃度都處于較低水平,而且降水量對不同污染物清除效果不同,對影響盱眙縣空氣質量的主要污染物PM10和PM2.5效果最明顯。降水量小于10 mm的降水日有一半出現在春秋季,這兩季中既有季風風力情況的影響,也有短時間降水沖刷的影響。降水量為10～20 mm的降水日與無降水日相比,各項污染物質量濃度略有下降,其中SO2的平均質量濃度為0.008 6 mg/m3,比無降水日時的0.010 4 mg/m3下降了20.6%;NO2的平均質量濃度為0.012 1 mg/m3,比無降水日時的0.016 2 mg/m3下降了34.8%;PM10、PM2.5的平均質量濃度分別為0.077 8、0.050 6 mg/m3,較無降水日的0.090 8 mg/m3、0.058 2 mg/m3分別下降了16.7%和15%。在降水量大于20 mm的降水日,各項污染物質量濃度下降幅度各不相同,這說明降水能有效緩解空氣污染,尤其對目前空氣污染中的主要污染物PM10和PM2.5效果更為明顯,這也是盱眙縣夏季和秋季兩季空氣質量相對較好的原因之一。

圖2　盱眙縣降水與各污染物平均質量濃度的關系Fig.2　The relationship between the precipitation and the average mass concentration of pollutants in Xuyi county

3.2　溫度影響

圖3是盱眙縣溫度與AQI的關系。可見,溫度在0～10 ℃時AQI均值最高為111.93,相比溫度小于0 ℃時AQI的均值高了76.74%。溫度在10 ℃以上,每升高10 ℃,AQI 均值分別降低了28.4%、30.7%、5.3%。當溫度在0～20 ℃時,AQI值較高,即空氣污染情況較為嚴重,出現該情況的原因可能是由于降水較少,且風力較大,空氣中大量揚塵導致空氣質量下降。當溫度高于30 ℃時,AQI繼續減小,空氣質量較好。

圖3　盱眙縣溫度與空氣質量指數的關系Fig.3　The relationship between the temperature and AQI in Xuyi county

3.3　風向影響

盱眙縣北鄰洪澤湖,東接金湖縣,西部及南部都被安徽省縣區環繞,除了北部洪澤湖方向的污染較輕外,其他多方位都有污染物輸入。盱眙縣2014年的風向資料,一定程度上反映了污染物的來源及分布情況。

表3為不同風向下空氣質量變化。由表3可見,盱眙縣2014年主導風向為東南風,約占全年的25.87%,其次為東風,東風及東南風出現次數較多,高達全年的50.58%;出現最少的是西南風向,僅占4.36%。不同風向中,偏東風時空氣質量較差,出現污染天氣次數較多,尤其是中度以上污染。相對而言,北風時空氣質量較高,偶有污染天氣出現。出現這一現象的原因可能在于,北部洪澤湖受人類干擾少,產生的污染物較少,東部地區相對西部的安徽地區經濟較為發達,農業生產等也較為發達,產生了較多的各類型污染物,通過大氣傳輸影響盱眙縣的空氣質量。

表3不同風向下空氣質量分布

Table 3Distribution of air quality in different wind directions

風向樣本數/d占全年百分比/%按AQI分級出現天數/d一級二級三級四級五級六級北257.565173東北3610.476187211東8524.71174716221東南8925.8719442022南3610.4772351西南154.361131西339.5932352西北246.985964

4結論

1)盱眙縣空氣質量總體以優良為主,空氣質量四級以上天氣占總樣本數的96.51%。

2)空氣質量指數AQI 和空氣污染物PM10、PM2.5、 NO、SO2、NO2的質量濃度變化趨勢均為夏季相對較低,冬季較高。

3)由于降水沖刷的影響,相對春冬兩季,夏秋兩季空氣質量情況較好。

4)溫度在0 ℃以下或30 ℃以上時空氣質量相對較好;當溫度在0～20 ℃時,空氣污染情況較為嚴重。

5)盱眙的主導風向為東南風,偏東風時大氣環境質量較差,偏北風時大氣環境質量較好。

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(責任編輯：劉菲)

Characteristics of air pollution and their meteorological

conditions in Xuyi

NI Yu-hong1,MEI Ji-ce2,REN Zhi-guo2,DAI Hao2

(1.Huaian Meteorological Bureau,Huai’an 223001,China;2.Xuyi Environmental Protection Bureau,Huai’an 211700,China)

Abstract:Based on the PM10,PM2.5,SO2,NO2and O3concentration data from the Xuyi county environmental monitoring station and the meteorological data from Xuyi station meteorological data from January to December of 2014,the air quality change under different meteorological conditions in Xuyi County is analyzed.The results show that the main pollutants in Xuyi county is PM2.5and PM10while SO2and NO2pollution is light.Air pollution is more serious in spring and winter while it is not so severe in summer and autumn.Precipitation can improve air quality and remove air pollutants obviously.The air quality is better when the temperature is higher than 30 ℃ or lower than 0 ℃ while it is worse when the temperature is between 0 ℃ and 20 ℃.Moreover,the air quality is worse when the wind comes from east while it gets better when the wind comes from north.

Key words:air pollution;temporal and spatial distribution;meteorological conditions

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20150301001

中圖分類號：

文章編號：1674-7097(2015)04-0573-04P402

文獻標志碼：A

通信作者：倪玉紅,工程師,研究方向為氣象探測、大氣成分分析,2453836359@qq.com.

基金項目:江蘇省氣象局市局科研開發項目(QX201205);江蘇2014年九三社省委參政議政課題項目

收稿日期：2015-03-01；改回日期：2015-04-10