贵阳市近4 a空气质量特征分析

黄世芹，彭科曼，陈海凤

(贵州省贵阳市气象局，贵州 贵阳 550001)

贵阳市近4 a空气质量特征分析

黄世芹，彭科曼，陈海凤

(贵州省贵阳市气象局，贵州 贵阳 550001)

利用贵阳市9个国控空气自动监测站2013年1月—2016年6月的逐日污染物监测资料，以涵盖可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)6种污染物的空气质量指数(Air Quality Index，AQI)来作为表征空气质量的特性值，用统计分析方法来对贵阳市空气质量特征进行分析研究。结果表明：①贵阳市总体空气质量较好，首要污染物以PM2.5和PM10为主，而又以PM2.5居多。②贵阳市月平均AQI值在1月最高，7月最低。6种污染物中，O3总体呈波动型分布，峰值分别出现在5月和10月，11月为全年最低值。除O3外，其余各污染物均呈现以7月为低谷，12月—次年1月为高峰的分布特征。③四季中，AQI值分布为冬季>春季>秋季>夏季。各污染物中，除O3外，其余浓度均表现为冬高夏低，而O3浓度则为春高冬低。

AQI；首要污染物；污染物浓度；月变化；季变化

Abstract：According to the daily pollutant monitoring data of 9 state-controlled air automatic monitoring stations in Guiyang from January 2013 to June 2016,using the air quality index (AQI) of these six air pollutants as the characteristic value of air quality including inhalable particles (PM2.5),sulfur dioxide (SO2),nitrogen dioxide (NO2),carbon monoxide (CO) and ozone (O3),the air quality characteristics of Guiyang City were analyzed by statistical analysis method.The results show that:1.The overall air quality of Guiyang is good.The main pollutants of Guiyang is PM2.5 and PM10,and the majority is PM2.5.2.The Monthly average AQI of Guiyang is the highest in January,the lowest in July.For these six air pollutants ,O3 showed a wave-type distribution,with peaks occurring in May and October respectively and the lowest in November.The other five air pollutants are shown the lowest in July and the highest from December to the following January.3.The seasonal distribution of AQI in a descending as winter,spring,autumn and summer.The concentration of O3 is the highest in spring and the lowest in winter.The concentration of the other five air pollutants is the highest in winter and the lowest in summer.

Keywords：AQI; primary pollutant; pollutant concentration; monthly variation; seasonal variation

1 引言

大气环境问题一直是公众重点关注的热点问题，近年来，空气污染问题日趋明显，严重危害人们的身心健康，已有研究表明，空气污染程度与呼吸道疾病以及心脑血管疾病密切相关[1-3]。近年来已有不少专家学者对各地空气质量分布特征及空气污染影响因子进行分析研究，王未来等[4]利用环境保护部数据中心每日发布的全国空气质量监测数据对2014年全国31个重点城市空气质量特征进行分析，指出空气质量分布具有明显的区域性特征，马丽梅[5]等通过建立空间环境库兹涅茨曲线回归模型，发现污染水平与能源结构以及产业结构变动息息相关，同时，气象条件对雾和霾的形成具有重要作用。目前对我国东部地区的空气质量分布特征及其变化的研究分析工作已有很多[6-10]，贵阳地处青藏高原东部，是山地、丘陵为主的丘原盆地地区，地理环境与气候条件与东部地区具有较大差异，同时经济发展水平与产业结构也具有独特性。而贵阳作为在全国率先“开展生态文明城市建设、创建国家环境保护模范城市”的示范城市以及全国避暑胜地，其空气质量的好坏受到全国人民以及游客们的广泛关注，因此，有必要对贵阳空气质量特征进行分析，本文利用贵阳市9个国控空气自动监测站2013年1月—2016年6月(因2012年12月以前PM2.5还没有得到足够高的关注度，空气质量还是用API来衡量，衡量标准与2012年以后不同，故本文只分析2013年1月—2016年6月)的逐日污染物监测资料对贵阳市的空气质量特征进行研究。

2 资料与方法

2.1 资料

目前贵阳市共布设有10个国控空气自动监测站，这10个检测站点分别是市环保站、新华路、红边门、马鞍山、碧云窝、桐木岭、中院村、鉴湖路、燕子冲以及太慈桥。太慈桥站的资料缺测率达40%，样本没有统计意义，因此在文中分析时不予考虑，其余9个监测站中，马鞍山位于4A级景区黔灵山公园内，碧云窝和桐木岭均位于花溪区，燕子冲位于乌当区，花溪区与乌当区作为贵阳的郊区，测站附近植被比较好，无明显污染源影响，因此将马鞍山、碧云窝、桐木岭、燕子冲这4个监测站代表景区来研究；红边门位于云岩区，市环保站、新华路位于南明区，云岩区与南明区均为贵阳的老城区，商业发达，人流量大，交通车辆活动频繁，因此将红边门、市环保站、新华路这3个监测站代表商业区来研究；中院村与鉴湖路分别位于小河区和观山湖区，这两个区的居民楼房较多，因此将中院村与鉴湖路代表居住区来研究。

2.2 方法

空气质量指数(AQI)是定量描述空气质量状况的无量纲指数[11]，本文采用涵盖可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)6种污染物的AQI作为表征空气质量的特性值。根据《环境空气质量指数AQI技术规定(实行)》对AQI分级(表1)，并将贵阳市9个监测站分别归类为景区、商业区以及居住区进行空气质量的时空特征分析。

表1 空气质量指数(AQI)的级别与类别Tab.1 The levels and categories of Air Quality Index (AQI)

3 贵阳市空气质量分区特征

对贵阳市9个国控空气自动监测站2013年1月—2016年6月AQI进行统计，并对比不同功能区的空气质量特征，结果表明(图1)，研究时段内，贵阳市总体空气质量较好，平均AQI值为68，属于新国家二级标准。各功能区AQI略有差异，平均AQI最低值为64，出现在测站周边无明显污染源影响且植被较好的景区，而商业发达，人流量大，交通车辆活动频繁的商业区平均AQI最高，为73，但仍在二级标准范围内，空气质量良。

图1 2013年1月—2016年6月平均AQI分布图Fig.1 Distribution of average of AQI from January 2013 to June 2016

不同程度的空气污染对健康的影响以及应对措施具有较大的差异，分级统计贵阳市空气质量级别日数分布(表2)可以看出，贵阳全市平均空气质量以二级(良)为主，占总天数的57.3%，其次为一级(优)，占30.6%，优良率达87.9%，其中，日最小AQI仅24。全市空气质量优(一级)良(二级)率最高的是景区，占总天数的90.3%，其次是居住区，占总天数的86.5%，最差的是商业区，占总天数的84.5%。其中，商业区和居住区分别出现了4 d、2 d的重度及以上污染，景区没有出现过重度污染。

表2 2013年1月—2016年6月贵阳市空气质量级别统计表Tab.2 Air quality levels in Guiyang from January 2013 to June 2016

统计贵阳市各功能区首要污染物出现概率分布特征(表3)，“无”是指AQI≤50时不统计首要污染物，结果表明，贵阳市的首要污染物以PM2.5和PM10为主，而又以PM2.5居多，目前研究时段内未出现过以CO首要污染物的天数。就全市平均而言，PM2.5和PM10分别占总天数的41.4%和20.8%；O3占7 %；SO2和NO2占比仅0.1%。从不同功能区的分布特征来看，各区首要污染物占比分布呈现明显的空间不均匀性，商业区具有明显的PM2.5污染特征，以PM2.5为首要污染物的日数占比达45.3%，比景区大11.6%，以NO2为首要污染物的日数占比也是各功能区中最高的，达3.7%；景区污染物具有两个显著特征，即O3污染相对较重，NO2污染相对较轻；居住区的首要污染物分布与商业区具有较大的相似性。

表3 2013年1月—2016年6月贵阳市首要污染物出现概率分布(单位：%)Tab.3 Distribution of probability of primary pollutants in Guiyang from January 2013 to June 2016

4 贵阳市空气质量的时间分布特征

4.1 月平均空气质量特征

从表4中可以看出，贵阳市全市平均和景区、商业区、居住区月平均AQI变化趋势基本一致，12月—次年3月以及10月处于较高水平，AQI月平均值在1—7月逐渐下降，7月为最低值，8月开始上升，而11月平均值异常下降，与王未来等[4]指出的各地区AQI在10月开始出现上升，10月—次年3月为高峰期略有差异。对比分析贵阳全市AQI月平均值与各功能区AQI月平均值发现，景区空气质量最好，其全年AQI月平均值均低于全市平均值，商业区空气质量相对最差，有11个月AQI月平均值高于全市平均值，居住区AQI月平均值分布与全市平均分布较为相似，这与上文分析结果是一致的。

表4 贵阳市月平均AQI分布表Tab.4 Distribution of monthly average of AQI in Guiyang

从表5中可以看出，6种污染物中，除O3外，其余各污染物月变化趋势较为一致，1—7月，各污染物浓度下降，7—12月，浓度总体呈增大趋势，因此，贵阳市大多数污染物浓度月变化呈现出以7月为低谷，12月—次年1月为高峰的分布特征。与此同时，每个污染物月变化在基本符合上述变化特征的基础上，又有着各自独特的特征。PM2.5、PM10、NO2的月平均浓度都在3月略有增加，在11月有所降低，形成2个小波动； NO2变化最为缓慢，最大振幅仅0.015 μg /m3，尤其是在4—9月，NO2月平均浓度变化更小。另外，从表中还可看到，O3浓度的月变化和其他污染物具有明显的差别，其总体呈波动型分布，从1—5月，O3浓度逐渐增大，5月出现其第1个峰值，为0.083 μg /m3，其后5—7月，浓度缓慢降低，7—9月，浓度处于相对稳定状态，10月又有所增加，10月出现其第2个峰值，平均浓度为0.079 μg /m3，比5月峰值略小，10月之后浓度迅速降低，11月浓度为全年最低值，仅为0.049 μg /m3。

表5 2013年1月—2016年6月贵阳月平均污染物浓度统计表(单位：μg/m3)Tab.5 Monthly average concentration of different pollutants in Guiyang from January 2013 to June 2016

4.2 季节平均空气质量特征

从表6中可以看出，AQI存在明显的季节性特征，四季中，冬季AQI值最高，春季次之，夏季最低。因为冬季气温较低，风速较小，逆温天气发生的频率高、持续时间长，并且降雨微弱，不利于空气污染物的扩散、稀释和清除；而夏季太阳辐射强烈、气温较高，空气对流与湍流强，风速较大，降水明显，有利于空气污染物的扩散、稀释和清除。

统计2013年1月—2016年6月贵阳市不同污染物季节平均浓度(表7)可以看出，除O3外，其余各污染物浓度均在冬季最高，夏季最低，从夏季到冬季，NO2、CO、PM10、PM2.5浓度呈线性缓慢增大，而SO2的浓度从夏到秋缓慢增大，增幅仅0.006 μg/m3，秋季到冬季，浓度迅速增大，增幅达0.024 μg /m3；O3浓度春季最高，为0.080 μg/m3，冬季最低，为0.054 μg/m3，从春到冬，其浓度线性减小。

表6 贵阳市季节平均AQI分布表Tab.6 Distribution of seasonal average of AQI in Guiyang

表7 2013年1月—2016年6月贵阳季节平均污染物浓度统计表(单位：μg /m3)Tab.7 Seasonal average concentration of different pollutants in Guiyang from January 2013 to June 2016

5 结论

本研究显示，贵阳市2013年1月—2016年6月空气质量具有如下几个特征：

①贵阳市总体空气质量较好，平均AQI值为68，属于新国家二级标准,空气质量优良率达87.9%。贵阳市的首要污染物以PM2.5和PM10为主，而又以PM2.5居多。各功能区首要污染物占比分布呈现明显的空间差异。

②贵阳市月平均AQI值在12月—次年3月以及10月处于较高水平，AQI月平均值在1—7月逐渐下降，7月最低，8月开始上升， 而11月AQI月平均值异常下降。6种污染物中，除O3外，其余各污染物月变化趋势较为一致，1—7月，各污染物浓度下降，7—12月，浓度总体呈增大趋势；O3总体呈波动型分布，5月出现第1个峰值，10月出现第2个峰值，11月浓度为全年最低。

③AQI存在明显的季节性特征，四季中，冬季AQI值最高，春季次之，夏季最低。6种污染物中，O3浓度春季最高，冬季最低，从春到冬，其浓度线性减小。其余各污染物的浓度均在冬季最高，夏季最低。

[1] 林子英,任妮娜,刘刚.大气污染致慢性呼吸道疾病机制研究[J].现代医院,2015(1):9-12.

[2] 井立滨,秦怡,徐肇翊,等.本溪市大气污染与急慢性呼吸系统疾病的关系[J].环境与健康杂志,2000,17(5):268-270.

[3] 杨敏娟,潘小川.北京市大气污染与居民心脑血管疾病死亡的时间序列分析[J].环境与健康杂志,2008,25(4):294-297.

[4] 王未来,李明艳,过伟军.全国31个重点城市空气质量特征分析[J].浙江预防医学,2015,27(11):1 110-1 114.

[5] 马丽梅,张晓.中国雾霾污染的空间效应及经济、能源结构影响[J].中国工业经济,2014(4):19-31.

[6] 张菊,苗鸿,欧阳志云,等.近20年北京市城近郊区环境空气质量变化及其影响因素分析[J].环境科学学报,2006,26(11):1 886-1 892.

[7] 陈魁.天津市空气质量时间变化规律及相关性分析[J].中国环境监测,2007,23(1):50-53.

[8] 李婷,麦戈,刘永红,等.近年来广州市环境空气质量变化趋势分析[J].安全与环境学报,2013(1):124-128.

[9] 郑晓红.上海市环境空气质量时间变化规律及其成因分析[J].干旱环境监测,2005,19(1):16-19.

[10]钟启琴,王坤鹏,陈建军.南充市城区2014年空气质量评价及变化特征分析[J].高原山地气候研究,2015,35(3):78-83.

[11]CP Standard,A Industry.中华人民共和国国家环境保护标准[C]// 2008中国水泥除尘技术高峰论坛,2008.

AnAnalysisofAirQualityCharacteristicsofGuiyanginRecentFourYears

HUANG Shiqin，PENG Keman,CHEN Haifeng

(Guiyang Meteorological Observatory,Guiyang 550001,China)

X51

B

1003-6598(2017)04-0052-05

2017-01-22

黄世芹(1977-)，女，副高，主要从事短期天气预报及环境气象工作，E-mail:5408731@qq.com。