高原省份城市空氣質量狀況統計分析及PM2.5污染水平時空分布

鄧 聰,楊善黨，王 健，尚 云，曾新宇，向 峰

(云南省環境監測中心站，云南 昆明 650034)

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高原省份城市空氣質量狀況統計分析及PM2.5污染水平時空分布

鄧 聰,楊善黨，王 健，尚 云，曾新宇，向 峰

(云南省環境監測中心站，云南 昆明 650034)

收集了地處高原的云南省全省8個地級市、8個自治州政府所在地城市共40個監測點2015年全年(2015.01.01—2015.12.31)的大氣PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO、O3-8 h日均濃度數據,計算出年均濃度值、空氣質量指數AQI，并根據《HJ633-2012環境空氣質量指數(AQI)技術規定(試行)》對云南省各州市政府所在地城市空氣質量進行評價。PM2.5年均濃度值最高的是文山，為37.89 μg/m3；最低的是麗江，為16.21 μg/m3。空氣質量評價結果表明，云南省2015年整體空氣質量狀況優良，空氣質量狀況最好的是香格里拉，空氣質量指數為35.76；空氣質量指數最高的是昭通，為68.26。SO2、NO2與PM2.5的關系呈現正相關，PM10的變化趨勢與PM2.5的變化趨勢較一致。

高原省份；空氣質量；PM2.5；空氣質量指數；分布特征

隨著工業化和城市化進程的不斷加快，經濟社會迅速發展的同時帶來了城市人口增長、能源消耗增加、污染物質的排放等一系列環境問題[1]。大氣污染已成為影響城市環境質量、制約經濟社會持續發展的重要問題。如今，人們生活水平不斷提高，對生活質量的要求也越來越高，空氣質量的好壞尤其是大氣細顆粒物(PM2.5)濃度已成為人們日常生活關注的焦點[2]。PM2.5指的是空氣動力學直徑不大于2.5 μm 的懸浮顆粒物，它的粒徑小，比表面積大 ，容易積聚空氣中的有毒有害物質 ，可以通過呼吸進入到人體內，也能進入人的血液和肺泡當中，誘發各種疾病；還嚴重影響空氣的能見度 ，給人們的生活和身體健康帶來極大的影響[3]。因此對于PM2.5的污染狀況和污染特征的研究是非常有意義的。空氣質量指數(Air Quality Index，簡稱AQI)是定量描述空氣質量狀況的無量綱指數，針對單項污染物可使用空氣質量分指數進行評價。參與空氣質量評價的主要污染物為PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO 6項[4]。

1 研究材料和方法

1.1 數據來源

從2015年1月1日起，地處高原的云南全省16個州市政府所在地城市按照國家要求全面執行了《 GB3095-2012環境空氣質量標準》 ，對8個地級市(昆明市、曲靖市、玉溪市、保山市、昭通市、麗江市、普洱市、臨滄市)、8個民族自治州(紅河州、楚雄州、文山州、西雙版納州、大理州、德宏州、怒江州、迪慶州)政府所在地城市共40個監測點的PM2.5等6項指標開展了監測。本文統計了該40個點位2015年全年(2015.01.01—2015.12.31)的大氣PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO,O3-8 h日均濃度，進而計算出年均濃度值和AQI指數，并重點對PM2.5進行了時空分析。數據來源為該40個點位環境空氣自動站數據。根據《GB3095-2012環境空氣質量標準》將PM2.5的日均濃度值限定為75 μg/m3,國家空氣質量一級標準PM2.5日均值≤35 μg/m3，國家二級標準為PM2.5日均值≤75 μg/m3，>75 μg/m3則認為超標[5]。

1.2 空氣質量指數計算方法

根據《HJ633-2012環境空氣質量指數(AQI)技術規定(試行)》：空氣污染指數劃分為0～50、51～100、101～150、151～200、201～300和>300 6檔，空氣質量按照空氣質量指數大小分為6級，對應空氣質量的6個類別。指數越大、級別越高說明污染的情況越嚴重，對人體健康的危害也就越大：一級優，二級良，三級輕度污染，四級中度污染，五級重度污染，六級嚴重污染[4]。

對照各項污染物的分級濃度限值(AQI的濃度限值參照GB3095-2012，API的濃度限值參照GB3095-1996)，以PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO的實測濃度值(其中PM2.5、PM10為24 h平均濃度)分別計算得出空氣質量分指數(Individual Air Quality Index，簡稱IAQI)：

式中：IAQIP—污染物項目P的空氣質量分指數；CP—污染物項目P的質量濃度值；BPHi—相應地區的空氣質量分指數及對應的污染物項目濃度指數表中與CP相近的污染物濃度限值的高位值；BPLo—相應地區的空氣質量分指數及對應的污染物項目濃度指數表中與CP相近的污染物濃度限值的低位值；IAQIHi—相應地區的空氣質量分指數及對應的污染物項目濃度指數表中與BPHi對應的空氣質量分指數；IAQILo—相應地區的空氣質量分指數及對應的污染物項目濃度指數表中與BPLo對應的空氣質量分指數。

式中：IAQI—空氣質量分指數；n—污染物項目。

AQI是各項污染物的空氣質量分指數(IAQI)中的最大值，當AQI>50時對應的污染物即為首要污染物。IAQI>100的污染物為超標污染物。

2 結果與分析

2.1 云南省2015年PM2.5時空分布

圖1為各州市2015年年均濃度值。從整體上看，云南省16個州市政府所在地的PM2.5年均濃度值都在40 μg/m3以下，達到了國家二級標準。其中玉溪、麗江、普洱、楚雄、六庫、香格里拉6個城市的PM2.5年均濃度在25 μg/m3以下，達到了國家一級標準。云南省2015年PM2.5年均濃度最高的是文山，為37.89 μg/m3，最低的是麗江市，為16.21 μg/m3。云南省省會昆明市的PM2.5年均濃度值為28.91 μg/m3。

2.2 PM2.5與AQI的關系

從圖2可以看出，香格里拉2015年空氣質量狀況達到優級標準的天數最多，為315 d，達全年天數的86%，沒有輕度污染狀況。其次是麗江，全年優級達標率為78%，為285 d，也沒有出現輕度污染天氣。輕度污染天氣出現最多的是昭通，為30 d，占全年天數的8.3%。對比圖3，也能夠得出同樣的結論：昭通的AQI值是最高的，為68.26；保山次之，為61.99；香格里拉的空氣質量指數是全省最低的，為35.76；六庫和麗江分別為42.22和43.80。從整體看云南省2015年各州市空氣質量指數都達到了國家二級標準，其中達國家一級標準(0～50)的地州有玉溪、麗江、普洱、楚雄、大理、六庫、香格里拉7個城市。從圖3可以看出PM2.5年均濃度值與空氣質量指數的變化趨勢幾乎一致，這說明PM2.5是影響空氣質量指數的重要因素。

2.3 PM2.5與其他污染物的關系

為了便于分析PM2.5與其他大氣污染物的關系，本文將PM10、SO2、NO2作為大氣污染物質的代表。通過統計計算出2015年云南各城市的污染物年均濃度值，與PM2.5的年均濃度值進行比較，發現PM10的變化趨勢與PM2.5的變化趨勢較一致，具有顯著的相關性。這說明PM10對PM2.5的影響是顯著的，兩者具有很好的同源性。這與文獻[6-7]的研究也是相一致的。同時，也可以看出SO2、NO2與PM2.5的關系呈現正相關，當SO2、NO2的濃度增加時PM2.5的濃度也相應增加，進而帶來空氣質量指數的提高。

3 結論與建議

(1)從PM2.5濃度來看，各城市的PM2.5年均濃度值都達到了國家二級標準，達到國家一級標準的地州有6個。PM2.5濃度最高的是文山，為37.89 μg/m3；最低的是麗江，為16.21 μg/m3。

(2)從空氣質量指數來看，云南省的空氣質量狀況為優良。空氣質量指數都在100以下。空氣質量狀況最好的是香格里拉，空氣質量指數為35.76，全年空氣質量為優的天數高達315，優級達標率為86%；空氣質量指數最高的是昭通，為68.26。空氣質量指數與PM2.5的變化趨勢說明PM2.5是影響空氣質量指數的重要因素。

(3)SO2、NO2與PM2.5的關系呈現正相關，PM10的變化趨勢與PM2.5的變化趨勢較一致，說明PM10對PM2.5的影響是顯著的。

[1]鄭潤琴．北方城市PM2.5污染狀況和污染特征的研究[J]．資源節約與環保，2Ol5(1)：l21．

[2]馬曉榮，白瑞賢.太原市2013年環境空氣質量變化特征分析[J].干旱環境監測,2015,29(3)：97-109.

[3]劉欣.我國PM2.5污染狀況和污染特征探析[J].節能環保與生態建設,2016(4):7-9.

[4]白愛民.AQI vs API新老空氣質量標準之對比[J].環境科學導刊,2013,32(6):95-97.

[5] 環境空氣質量標準:GB 3095 —2012[S]．

[6]賈艷紅.中國霧霾分布及其組成相關性分析[J].測繪空間與地理信息,2015,38(12):9-12.

[7]劉傳.南寧市灰霾天氣與空氣污染物關系分析[J].廣西科學院學報,2012,28(4):306-308.

Statistics and Analysis of Air quality Situation and Spatial Distribution of PM2.5in the Plateau Cities in Yunnan

DENG Cong，YANG Shan-dang,WANG Jian,SHANG Yun,ZENG Xin-yu,XIANG Feng

(Yunnan Environmental Monitoring Center, Kunming Yunnan 650034 ,China)

The eight-hour average daily data of PM2.5、PM10、SO2、NO2、03、CO、O3from forty monitoring sites of the year 2015 in 16 cities of Yunnan province were applied to calculate the annual average value and air quality index. The air qualities of these cities were assessed based on Technical Regulation on Ambient Air Quality Index (on trial)》. Wenshan had the highest concentration of PM2.5, which was 37.89μg/m3. The lowest PM2.5concentration (16.21μg/m3) was found in Lijiang. The overall air quality in Yunnan province was very good. The best air quality was in Shangri-La with the air quality index of 35.76. Zhaotong had the worst air quality index of 68.26. SO2and NO2showed positive relation with PM2.5. The changes of PM10were consistent with that of PM2.5.

plateau province; air quality; PM2.5; air quality index; distribution characteristics

2017-06-20

X51

A

1673-9655(2017)05-0040-04