石嘴山市空氣質量指數變化特征及影響因素分析

□宣冬舒陳豫英何佳

（1.石嘴山市氣象局寧夏石嘴山7530002.寧夏回族自治區氣象臺寧夏銀川750000）

石嘴山市空氣質量指數變化特征及影響因素分析

□宣冬舒1陳豫英2何佳1

（1.石嘴山市氣象局寧夏石嘴山7530002.寧夏回族自治區氣象臺寧夏銀川750000）

以2014年～2015年石嘴山市逐日空氣污染質量指數為基礎，分析近2年來石嘴山市空氣質量變化特點.結果表明，可吸入顆粒物為主要污染因子，空氣質量季節變化明顯，春季和冬季空氣污染最嚴重；氣象因子對大氣污染有一定的影響，空氣質量與降水、溫度、風速有相關關系。

空氣質量指數；AQI；氣象因子；大氣污染；可吸入顆粒物

石嘴山市是一個由高耗能，煤化工為主要行業的工業城市，空氣污染主要由企業排放的廢氣、煙塵以及采暖期燃燒排放的氣體，主要的污染物要PM10、PM2.5以及SO2、NO2，其中顆粒物是影響石嘴山市空氣質量最主要的污染物。本文就重點研究石嘴山市空氣質量的時間變化特征以及影響空氣質量變化的氣象因子。

1　材料與方法

本研究所用的石嘴山市日空氣質量指數數據來源于中華人民共和國環境保護部網站重點城市空氣質量日報數據（http：//datacenter.mep.gov.cn/），選取2014年1月～2016年2月，共計790天的數據。地面氣象要素數據來源與中國氣象科學數據共享服務網提供的石嘴山市地面氣候資料日值數據，包括日平均氣溫、日平均風速、日降水量、日最大風速等。

2　結果與分析

2.1AQI值隨時間變化特征

圖1　石嘴山市AQI月變化分布圖

圖1給出了石嘴山市空氣污染質量指數月平均變化情況，從圖中可以看出，月平均值變化波動較大，從1月開始AQI值開始下降，到8，9月達到最低，為66.13。之后，月平均值開始上升，到次年1月達到最大，為137。在3月～5月，AQI指數又有所短暫的上升。從圖2中，我們可以明顯的看出，春季和冬季的AQI平均值要明顯大于夏季和秋季。造成這種現象的主要原因是11月～次年4月為供暖季節，排放的廢氣會使AQI指數增加，早晨和夜晚容易生成逆溫層，污染粒子不容易向上擴散，反而積聚在底層；同時，春季是沙塵暴和揚沙天氣多發的季節，從而使得測點大氣中顆粒物粒子增多，導致AQI指數增大。從每月的空氣污染等級個數也可以看出來，2014年重污染和嚴重污染都集中在1～5月，達到13次。而2015年主要集中在12～5月，達到12次。而嚴重污染基本都集中在3、4、5月。

隨著5月份供暖結束和汛期來臨，AQI指數值逐漸減小，9月降到最小。7、8、9月正值主汛期，降水較多，雨水會清除大氣中的污染粒子，另外，石嘴山地區夏季太陽輻射強、溫度較高，大氣對流活動比較旺盛，逆溫層的生成、存在時間短，從而改善了空氣質量，使得AQI指數在夏季降到最小。

圖2　石嘴山市AQI季變化分布圖

2.2首要污染物隨時間變化特征

由于石嘴山市首要污染物主要為PM10、PM2.5以及SO2，NO2，在這首要污染物中，又以PM10和PM2.5為主，分別為343天和95天，其次為SO2為76天。PM10、PM2.5統稱為顆粒物，主要來自污染源的直接排放，汽車尾氣的排放以及被風揚起的塵土等。另一些則是由環境空氣中硫氧化物、氮氧化物、揮發性有機化合物及其它化合物互相作用形成的細小顆粒物。SO2也是空氣污染物的主要成分之一，它主要是由于煤、石油的不完全燃燒造成。從數據分析中我們可以看出，PM10和PM2.5在每個月都有出現，而SO2主要分布在1月、2月、3月、11月和12月，而這幾個月正好是石嘴山市供暖期，由于取暖使用的煤炭不完全燃燒生成了SO2。

3　AQI指數與氣象條件的關系

氣象條件是制約污染物在大氣中稀釋、擴散、遷移和轉化的重要因素。與大氣污染有關的氣象要素很多，主要包括風、降水、溫度、濕度等。污染物在水平方向上的擴散主要靠風，風越大，水平方向空氣污染物擴散能力越強，污染物濃度越小，空氣質量越好。在垂直方向上，影響污染物擴散的是由溫度隨高度的分布決定，也即是大氣靜力穩定度。當大氣為不穩定狀態時，在熱力對流的條件下，底層污染物被帶到高層，地面污染物濃度降低，空氣質量提高.當大氣為穩定狀態時，高空溫度高于地面溫度，熱力對流減弱，上下層空氣交換減弱，空氣污染物向上擴散能力減少，污染物堆積在底層，空氣質量降低。

通過對空氣污染質量指數與氣象條件的關系統計分析，結果表明空氣質量指數與各氣象要素有一定的制約關系，石嘴山市月空氣質量指數與月平均氣溫在0.01水平上呈負相關，相關系數為-0.548。石嘴山市月空氣質量指數與月降水日數在0.01水平上呈負相關，相關系數為-0.657。石嘴山市月空氣質量指數與降水總量在0.01水平上呈負相關，相關系數為-0.584。石嘴山市月空氣質量指數與月平均風速呈正相關，相關系數為0.271。

表一　各氣象要素與空氣質量的相關性

通過對石嘴山市空氣質量指數與氣象條件的關系進行全面的分析，結果表明空氣質量指數與空氣污染氣象條件有較為密切的關系，每個氣象要素對空氣質量有一定的制約關系，這種關系不是單一的影響，應為氣象因子與氣象因子之間又存在一定的制約關系，所以單個氣象要素對空氣質量指數之間的關系又可能是多個氣象因子潛在共同影響的結果。

4　結論

（1）石嘴山市AQI月平均值變化波動較大，從1月開始AQI值開始下降，到8，9月達到最低，為66.13。之后，月平均值開始上升，到次年1月達到最大，為137。春季和冬季的AQI平均值要明顯大于夏季和秋季

（2）SO2為首要污染物主要出現在1月、2月、3月、11月和12月，主要是由于取暖使用的煤炭不完全燃燒造成了。

（3）石嘴山市空氣質量指數與月平均溫度、月降水日數、月降水總量呈負相關關系，與月平均風速呈正相關關系。

1004-7026（2016）10-0069-03中國圖書分類號：X131.1 X51

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本文10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2016.10.046