濱州市空氣質量變化特征分析

代佳玲，曹 青，于夢杰

(濱州學院 化工與安全學院， 濱州 山東 256603)

1 引言

經濟持續高速發展，能源消耗急劇增加，大量的廢氣、煙塵排入環境，嚴重的影響了World Scientific Research Journal環境質量，空氣質量愈來愈成為人們關注的熱點問題[1～5]。空氣質量指數(Air Quality Index，簡稱AQI)是定量描述空氣質量狀況的指數，分為五級，相對應空氣質量的6個類別，其數值越大說明空氣污染狀況越嚴重，對人體健康的危害也就越大。參與空氣質量評價的主要污染物為細顆粒物(PM2.5)、可吸入顆粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)等六項[6，7]。空氣質量的好壞影響到人民群眾的直接利益，影響我國經濟運行健康發展，更影響全面建設小康社會的中國夢；擁有良好的大氣環境對于創造良好的城市投資環境以及保障城市可持續發展是必不可少的。因此控制大氣污染，改善大氣環境質量，研究影響空氣污染的因素及相應的控制措施已破在眉睫。本文為濱州市為例，分析空氣質量變化，為控制空氣污染、改善濱州市空氣質量提供科學依據。

2 濱州市概況

濱州市位于山東省北部、黃河三角洲腹地、渤海灣西南岸，屬暖溫帶亞濕潤季風氣候，氣候溫潤，四季分明，冬冷夏熱，光照充足，降水豐沛，雨熱同期。年平均氣溫在12～13 ℃，春、夏、秋、冬四季界線明顯。夏季炎熱多雨，7月極端高溫可達40.9 ℃，冬季寒冷，1月極端低溫可達-22.8 ℃。春秋兩季光照柔和，少雨雪天氣，天高氣爽，氣候宜人。

3 空氣質量時空變化特征

選擇濱州市監測對象，取每天監測數據的平均，得到2014～2017年全年的監測結果。現對濱州市空氣質量狀況變化特征進行分析。

3.1 年度的變化特征

經分析，2014～2017年濱州市AQI平均值分別為：119、111、105、101，符合國家環境空氣質量Ⅲ級標準(101～150)，屬于輕度污染。由表1可知，濱州市空氣質量為良好以上的天數呈上升趨勢，在2017年達到最多為219 d；空氣質量為輕度污染、重度污染的天數都呈現下降的總趨勢，輕度污染和重度污染在2015年最多，分別達到117 d和23 d；空氣質量為中度污染的天數總體呈下降趨勢；空氣質量為嚴重污染的天數呈下降趨勢，在2016、2017年均為5 d。

表1 2014～2017年空氣質量分類狀況

由此可知，在2014～2017年里，濱州市的空氣質量逐年提高，嚴重污染的天數逐年下降，質量為優，良好的天數在逐年上升。

3.2 季度的變化特征

從整體來看，濱州市的空氣質量存在典型的季節性特征(圖1)。季度平均AQI值曲線呈“U”形，第三季度有明顯的下降趨勢，第二季度下降的幅度較小，比較平緩，第四季度又明顯地上升。一季度和四季度的AQI相對要高，空氣質量較差，而二、三季度的AQI要低一些，空氣質量為優。這是因為濱州地區夏季雨水相對較多，而冬季的供暖期從每年的11月15日至次年3月20日，在此期間的空氣質量相對較差。

表2 2014～2017分季度空氣質量等級平均分布情況

圖1 AQI年度變化

從表2中可以看出，近四年來空氣質量為優的平均天數為32，主要分布在三四季度，中度以上污染的情況主要分布在第一季度和第四季度，輕度污染全年分布比較均勻。結合圖1，可以看出在第四季度的空氣質量為優的天氣主要分布在11月15日之前，重度污染和嚴重污染的天數主要分布在第一季度和第四季度，中度污染的天數也主要分布在第一季度和第四季度，由此說明，冬季供暖期影響了空氣質量等級。

3.3 月度的變化特征

由圖2可知，在AQI月變化圖中，8月份空氣質量較好，1月份和12月份的空氣質量較差，1月份和12月份時濱州處于供暖期，這兩個月份室外氣溫最低，大氣中氣流下沉，不利于顆粒物的擴散。

圖2 AQI月變化

4 空氣質量與大氣主要污染物的關系

為了研究不同天氣狀況對空氣質量的影響，選取近四年全年12個月的氣象資料與空氣質量進行分析。得到AQI與大氣主要污染物的相關性表，如表3所示。

表3 AQI與大氣主要污染物的相關性

由表3可知，空氣質量與氣溫有相關性，空氣質量好時與氣溫呈正相關，空氣質量差時與氣溫呈負相關。從圖中可表示為，當空氣質量為優、良、輕度污染時，氣溫與空氣質量的相關性直線呈上升趨勢，其相關系數分別為0.0039、0.291、0.0265；當空氣質量為中度污染、重度污染和嚴重污染時，氣溫與空氣質量的相關性直線呈下降趨勢，其相關系數分別為-0.1958、-0.1169、-0.0446。

5 結論

本研究以濱州市空氣質量為研究對象，根據監測數據對城區AQI進行了分析，并利用相關性分析進行了相關性進行研究，得出以下結論。

(1)濱州市的空氣質量存在典型的季節性特征。季度平均AQI值曲線呈“U”形，第三季度有明顯的下降趨勢，第二季度下降的幅度較小，比較平緩，第四季度又明顯地上升。一季度和四季度的AQI相對要高，空氣質量較差，而二、三季度的AQI要低一些，空氣質量為優。這是因為濱州地區夏季雨水相對較多，而冬季的供暖期從每年的11月15日至次年3月20日，在此期間的空氣質量相對較差。

(2)空氣質量等級為優的天氣，主要分布在三、四季度，而在第四季度的空氣質量為優的天氣主要分布在11月15日之前，重度污染和嚴重污染的天數主要分布在第一季度和第四季度，中度污染的天數也主要分布在第一季度和第四季度，由此說明，冬季供暖期影響了空氣質量等級。

(3)濱州市空氣質量年度變化曲線且整體呈現下降趨勢；空氣質量為優的天數增加，重度污染和嚴重污染的天數下降。綜上所述，說明濱州市環境空氣質量有所好轉。

(4)由空氣質量季度變化曲線可知，濱州市空氣質量污染最重的的是一、四季度，一、四季度污染明顯比二、三季度嚴重。

(5)空氣質量與氣溫存在相關性，當空氣質量為優、良、輕度污染時，與氣溫呈正相關；當空氣質量為中度污染、重度污染、嚴重污染時，與氣溫呈負相關。

(6)空氣質量為中度污染、重度污染、嚴重污染與PM2.5線性相關性的R2值在0.64～0.95之間，線性相關性較好。