阿勒泰市大气污染物的统计特征分析*

王 飞，李海花，刘红霞

（1.塔城地区气象局，新疆 塔城834700；2.新疆气象台；3.新疆气象局）

随着工业化的进程、城市人口的增加、煤炭和石油燃料的迅速增加，大气环境质量不断恶化，大气污染已成为影响世界环境和人类健康的主要危害因素之一[1-3]。SO2、NO2、O3和PM等作为主要大气污染物已对生态环境和人体健康产生显著影响[4-6]。我国对城市大气污染的研究起步较晚，始于20世纪70年代，但发展较快。李令军[7]等对2013—2014年北京大气重污染过程进行了分析，结果表明，主要污染物冬半年重污染日平均浓度与冬半年平均浓度比值，以及夏半年重污染日平均浓度与夏半年平均浓度比值差异不大，不同季节大气重污染的积累程度决定于季节的整体污染平均水平。马雁军[8]等对1987—2002年辽宁中部城市群大气污染物变化特征分析表明，城市群的主要大气污染是TSP、PM10和SO2。潘建国[9]等选取2000年6月至2001年5月珠海空气中PM10的观测数据，分析时空演变特征，结果表明，与国内外其他城市相比，珠海PM10相对较低，大气颗粒物污染轻微；PM10月均质量浓度变化主要表现为夏、秋季低，冬、春季高；珠海市大气PM10的日变化形式以白天高、夜晚低为主。

阿勒泰市位于新疆的西北部，处在欧亚大陆腹地，远离海洋，属北温带寒冷区大陆性气候。多年监测资料显示，该市空气质量较好，尽管如此，一方面，由于其冬季漫长而寒冷，使得煤炭消耗量较大，燃煤排放的大量污染物进入大气环境与其他污染因素叠加或互相作用，从而影响空气质量；另一方面，由于阿勒泰市年平均风速只有2.1 m/s，而且静风频率较高，夏季对流少，大气层结构稳定，大气污染物的水平和垂直扩散能力较弱，造成阿勒泰市的大气污染。为此，本文通过对阿勒泰市2005—2014年大气污染监测资料进行分析，了解阿勒泰市大气环境质量现状、污染物的时间变化特征，为大气污染的防治和治理提供理论依据。

1 资料来源和处理

大气污染物资料来自阿勒泰市环境监测站2005—2014年PM10逐日质量浓度和2009—2014年SO2和NO2逐日质量浓度，其中，阿勒泰市环境监测站PM10、SO2和NO2逐日质量浓度监测数据的日界为11：00时，而气象资料数据日界为20：00时，为了资料的统一性，将PM10、SO2、NO2的数据均统一整理为日界20：00时，并进行相关的统计分析和研究。

2 年际变化特征

阿勒泰市2005—2014年PM10年变化规律见图1。近10年来，阿勒泰市PM10年平均质量浓度基本呈上升趋势，是由于近年来市区人口明显增多、经济能力增强，造成人为活动及车辆的明显增多，尾气排放和市区建设工程大量增加造成的；2013年达到峰值，为0.039 mg/m3，与2013年阿勒泰市地下工程改造较多，虽是地下管网改造工程，但工程在地表的开挖引起的灰尘明显增多，造成PM10质量显著升高；2006—2007年处于较低污染水平，年均值为0.019 mg/m3，这与10年前的经济水平和人口数有关，那时市区人口和车辆数为近10年的最少，城市内的设施建设也相应较少，从而造成污染物PM10浓度较低。根据国家现行的空气质量（GB3095-2012）二级标准，阿勒泰市PM10均好于国家规定的浓度限值，与阿勒泰市区周边无污染企业和市区绿化较好有关。

图1 阿勒泰市2005—2014年PM10年际浓度变化规律

阿勒泰市2009—2014年SO2和NO2年际变化规律见图2。阿勒泰市气态污染物SO2和NO2整体呈波浪状缓慢上升趋势，SO2的年平均质量浓度2011年达到最大值，为0.018 mg/m3；2009年最低，为0.006 mg/m3。主要原因是在2011年的1月和3月，阿勒泰市采暖期天气气温明显偏低，分别为7.8℃和3.8℃，造成煤用量和排放量的剧增，引起空气中SO2浓度偏高；NO2的年平均质量浓度在2014年达到最大值，为0.016 mg/m3，2011年最低，为0.004 mg/m3。近几年阿勒泰市经济快速增长，2014年市区车辆保有量增长速率为近几年最快，市区车辆大量增加，造成NO2浓度明显增加，但研究期间阿勒泰市SO2和NO2浓度依然达到国家二级质量标准。

图2 阿勒泰市2009—2014年SO2和NO2质量浓度年际变化规律

3 年变化特征

阿勒泰市2005—2014年PM10年变化规律如图3所示，PM10质量浓度年变化规律呈现“双峰”型曲线，峰值分别在1月和9月，其质量浓度分别为0.036 mg/m3和0.032 mg/m3，5月最低，为0.026 mg/m3。主要原因是阿勒泰市1、2月为全年气温最低月，需要大量的采暖燃煤，从而排放大量颗粒污染物，造成PM10质量浓度较高；而在9月虽不是采暖期，但由于该市工程建设适宜期即将结束，很多市政建设工程需要竣工和验收，建设方会延长工作时间，增多施工设备和运输工地废弃物车辆，造成市区的灰尘等颗粒物的大量增加，从而使得PM10浓度明显升高。

阿勒泰市2009—2014年SO2和NO2质量浓度年变化如图4所示，SO2和NO2质量浓度变化均呈典型的“U”型曲线，SO2和NO2都表现为在11～12月和1～2月污染较严重，5～9月污染较轻；SO2质量浓度在12月最高，为0.029 mg/m3，1～2月和11月次之；5～9月为0.005 4～0.007 0 mg/m3。NO2质量浓度则在1月达到最大值，为0.019 mg/m3，7月最低，为0.007 8 mg/m3；SO2和NO2质量浓度在冬季较大，原因在于阿勒泰市的冬季主采暖期为11月至翌年的2月，这4个月份的燃煤呈现大量增加趋势，使得SO2和NO2排放量也呈现明显增加趋势；在冬季，由于生活取暖和做饭，燃煤量不断增大，空气中污染物的排放量也不断增加，加上阿勒泰市的地形地貌和气象特点，使得大气污染十分严重。

4 季节变化特征

图3 2005—2014年阿勒泰市PM10质量浓度年变化规律

图4 2009—2014年阿勒泰市SO2和NO2浓度年变化规律

图5 阿勒泰市PM10、SO2和NO2污染物季节变化规律

阿勒泰市PM10和SO2、NO2质量浓度的季节变化规律具体见图5。阿勒泰市PM10质量浓度的季节变化则呈现为秋、冬季较高，均为0.032 mg/m3，夏季次之，春季最低，考虑冬季是采暖期，大量燃煤排放是造成PM10浓度较高的主要原因；秋季是阿勒泰市基础设施的建设，道路的拓建、管网的敷设和旧城改造的收尾期与这些工程所产生的二次扬尘的污染有关。春季的PM10质量浓度最低是与秋冬季的原因刚好相反，没有采暖燃煤的排放，很多市政建设还处于备料期，没有正式施工，空气中的PM10含量相对就少。SO2和NO2质量浓度的季节变化呈现为冬季最高，秋季次之，夏季最低，且冬季SO2的质量浓度明显高于NO2，其它3个季节均为NO2质量浓度高于SO2，春、夏季尤为明显，主要由于阿勒泰市冬季大量燃煤造成SO2排放明显增多，而交通污染源给NO2的贡献则常年存在，由此可见，燃煤对于SO2的贡献率远远大于对NO2的贡献率。

5 小结

（1）阿勒泰市2005—2014年PM10基本呈上升趋势变化，峰值出现在2013年，为0.039 mg/m3；SO2和NO2年均质量浓度整体呈波浪缓慢上升趋势。3种污染物浓度均未超过国家空气质量二级标准。（2）阿勒泰市2005—2014年PM10年变化规律呈现 “双峰”型曲线，峰值分别在1月和9月，5月最低；2009—2014年SO2和NO2年变化均呈典型的“U”型曲线，表现为在11～12月和1～2月污染较严重，5～9月污染较轻。（3）阿勒泰市PM10的季节变化呈现为秋冬季较高，均为0.032 mg/m3，夏季次之，春季最低。SO2和NO2的季节变化则呈现为冬季最高，秋季次之，夏季最低，且冬季SO2的浓度明显高于NO2。（4）影响阿勒泰市大气污染的因素还有很多，如车辆排放、人口增加、植被破坏及冬季的燃煤排放等，今后应深入研究气象因素及人为因素对大气污染的影响，以提出更加合理有效的解决环境污染的途径和方法。

[1]阚海东，陈秉衡.我国大气颗粒物暴露与人群健康效应的关系[J].环境与健康，2002，19（6）：422-424.

[2]李静，李文选.大气污染对生物界的影响[J].现代农业科技，2008（10）：228-230.

[3]国家环境保护部.2014年中国环境状况公报RI1[Z].环境保护，2014.

[4]WHO.Ambient air pollution：A global assessment of exposure and burden of disease[EB/OL].http://www.who.int.2016.

[5]张国珍，褚润，南忠仁.兰州市大气污染对人体健康影响及经济损失研究[J].干旱区资源与环境，2008，22（8）：120-123.[6]WHO.Global air quality report[R].2016.

[7]李令军，王占山，张大伟，等.2013—2014年北京大气重污染特征研究[J].中国环境科学，2016，36（1）：27-35.

[8]马雁军，崔劲松，刘晓梅，等.1987—2002年辽宁中部城市群大气污染物变化特征分析[J].高原气象，2005，3（24）：428-435.

[9]潘建国，曹军骥，麦朝安，等.珠海空气中可吸入颗粒物（PM10）的时空变化特征[J].环境科学研究，2003，16（5）：6-8.