2019 年庆阳市空气污染特征及其气象条件分析

张卫龙 ，许东蓓，肖志娟

（1．甘肃省庆城县气象局，甘肃 庆城 745100；2．成都信息工程大学，四川 成都 610225）

本文根据庆阳市西峰区环境空气质量监测数据及气象观测数据，对西峰区2019 年空气质量总体概况及PM10、PM2.5、SO2、NO2等大气污染物浓度变化特征、空气污染特征和主要气象影响因素进行了分析，以期为当地空气质量预报及雾霾天气预报预警提供参考，为有关部门制定防治大气污染与保护城市生态环境的决策提供科学依据。

1 资料与方法

空气质量检测数据来源于庆阳市生态环境局，资料包括PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3、AQI 指数，气象数据来源于西峰国家气象观测站，资料包括风向风速、温度、湿度、气压、降水量等常规观测项目。研究时段为2019 年1 月1 日-2019年12 月31 日。本文主要采用相关分析和统计相结合的方法。

2 污染物的分布特征

2.1 各污染物浓度间相关性

通过Spearman 秩相关分析法进行分析[4],结果显示PM10、SO2、NO2、CO、O3与PM2.5浓度间存在相关性,其中PM10与PM25两者呈正相关,相关系数为0.882( P ＜0.01 )，SO2、NO2、CO与PM2.5浓度亦呈正相关，相关系数分别为 0.528、0.624、0.502（P 值均＜0.01）；而O3与PM10、SO2、NO2、CO、PM2.5均呈负相关，相关系数分别为-0.275、-0.568、-0.470、-0.499、-0.401（P 值均＜0.01）。

表1 2019年庆阳市六项空气污染等级相关系数

表2 2019年庆阳市各月各风向频率（单位：→）

2.2 空气质量指数AQI 的年际变化

图 1 为庆阳市 2019 年空气质量指数 AQI 的日变化曲线，其中定义 1、2、12 月为2019 年冬季，3-5 月为春季，6-8 月为夏季，9- 11 月为秋季，由图可知，庆阳市春冬季空气质量较差，夏秋季空气质量较好。可能是因为春冬季气象条件较为稳定，尤其冬季降水较少，而庆阳市地处黄土高原，黄土层疏松深厚[5]，且冬春季冷空气活动频繁，极易产生扬尘，从而增加了可吸入颗粒物浓度。夏季由于气象条件复杂多变，降雨频繁，且地表植被绿化率较高，可有效缓解由于PM10和PM2.5上升导致的空气污染。

图1 庆阳市2019 年空气质量指数（AQI）逐日变化曲线

3 气象条件对空气质量的影响

3.1 风向风速对空气质量的影响

表2 表示2019 年庆阳市地面各风向平均频率，庆阳市冬、春季主导风向为偏北风，夏秋、季为偏南风，全年以ESE 风向为主，其中冬、春季风向为N-ENE 的占20%左右，风向为WNW-NNW 的占45%左右，风向为SE-SW 的占15%左右，反之，夏、秋季风向为N-ENE 的占15%左右，风向为WNWNNW 的占25%左右，风向为SE-SW 的占45%左右，全年静风频率最低，在2%左右。 结合图1 可知，庆阳市城区空气污染日主导方向为偏北风。

图2 庆阳主城区2019 年近地面平均风速月分布图

由图2 可见，庆阳主城区 2019 年近地面平均风速各月均在2.4m/s 以下，冬季各月均值皆为2.0m/s，春季相对较大，4，5 月份达到峰值2.3m/s，夏末庆阳地区盛行西南风，风速较大，利于污染物的扩散。冬、春季盛行偏北风，且风速较大，而此时空气质量较差，主要是因为一方面庆阳市冬季燃煤取暖导致污染物排放量增大，另一方面庆阳地区处于黄土高原，黄土层疏松深厚，风速增大到一定程度会引起浮尘、扬沙等，从而导致污染物浓度增加，因此风速对空气质量具有双重影响[6]。

3.2 降水对空气质量的影响

图3、图4 分别为庆阳主城区2019 年降水量 、日降水量R ≥1mm 日数月分布图。由图3、图4 可见，庆阳主城区2019 年冬季、初春各月降水均在25mm 以下，尤其是12 月、1 月，月降水量不足1mm，夏季、秋季降水量较大，各月均在60mm 以上 ，尤其是8 月，月降水量超过150mm，日降水量R ≥1mm 日数冬季、初春较少，各月低于6d，尤其是12 月、1 月，几乎无有效降水，夏季、秋季较多 ，尤其是6 月、7 月，各月在 10d 以上。

4 结语

2019 年庆阳市西峰区空气质量以良为主，通过分析2019年该地空气污染物连续监测数据，发现该市主要污染物为PM10、SO2、NO2、CO、PM2.5等。而且发现空气质量指数 (A QI)和空气污染物PM10、SO2、NO2、CO、PM2.5质量浓度变化呈现出春冬季高，秋夏季偏低的趋势。

图3 庆阳主城区2019 年降水量逐月变化

图4 庆阳主城区2019 年日降水量R ≥1mm 日数逐月变化