文山市城区 2008—2012年空气质量变化及其趋势分析

解德艳，赵云霞，张莹文

（文山州环境保护监测站，云南 文山663000）

文山市城区 2008—2012年空气质量变化及其趋势分析

解德艳，赵云霞，张莹文

（文山州环境保护监测站，云南 文山663000）

对文山城区 2008—2012年空气中 SO2、NO2和 PM10含量监测数据进行分析，结果显示 SO2、NO2浓度的年际变化呈增加的趋势，而可吸入颗粒物呈逐年降低的趋势。进行污染指数、污染负荷以及Spearman秩相关系数趋势分析，结果显示：空气综合污染指数在逐年增加，目前文山城区空气中的主要污染物是 PM10，其次是 SO2和 NO2，SO2的浓度秩相关系数 Rs＝0.9＝WP 0.9，SO2的变化为显著上升；NO2的浓度秩相关系数 WP 0.9＞Rs＝0.80≥WP 0.5，NO2的变化为平稳偏上升趋势。

空气质量；SO2；NO2；PM10；变化；文山市

大气是地球生物赖以生存的最基本的环境要素之一，大气环境质量对生物圈有极大的影响。如大气环境中CO2浓度增加后，加速全球气候的变暖。大气环境的污染已成为加剧地球物种灭绝速度的原因之一。空气中的污染物浓度对人类的健康也具有很大的影响，kan等研究认为在我国上海市，空气中PM10、SO2、NO2浓度每增加 10μg／m3，因病住院率分别增加0.18%、0.63%、0.99%，心脑血管疾病分别增加 0.23%、0.65%、0.80%；空气中TSP、SO2、NOx浓度每增加 10μg／m3，肺癌致死率分别增加 1.10%、4.20%和 2.70%［1］。随着中国工业化和城市化进程的加快以及人们生活方式的改变，增加了空气的污染速度，并使空气中的主要污染物也发生改变［2～5］。因此我国 《环境空气质量标准》（GB3095）1996年—2012年作了2次改版 （2000，2012年），2012年 （GB3095－2012）的改版中，除收紧了 NO2和PM10的标准限值外，还增加了PM2.5和8小时 O3浓度限值，并将其纳入环境空气污染物基本项目［6～7］。本文根据2008—2012年文山市区城市例行监测数据，按照《环境空气质量标准》（GB3095－1996）中的二级标准，对大气污染因子 SO2、NO2、PM10的监测数据进行统计，分析变化趋势，了解文山当前空气质量状况变化特征，以期为将来文山城区域空气污染控制和制定预警机制提供依据。

1 文山市区空气质量状况

1.1 数据来源

文山市区现有2个监测点位，2008—2012年均为自动监测，分别为市政府便民服务中心和州水务局。按照国家环境空气监测要求，文山市城市环境空气质量监测项目主要为 SO2、NO2、PM10。

1.2 主要污染物的确定及变化分析

为评价文山市环境空气质量总体状况以及各污染物负荷情况，采用空气综合污染指数及污染负荷率进行分析。评价项目为 SO2、NO2、PM10。计算公式如下：

式中：I－大气污染综合指数；N－参数项目；Ii－i项大气污染指数；项大气污染浓度统计值；Si－i项大气污染物评价标准；Ci极－i项大气污染物实测浓度最大值；Ci平均－i项大气污染物各次实测值的算术平均值。

污染负荷率计算公式：

式中：Fi－污染物的负荷率；Ii－i项大气污染指数。

1.3 主要污染物变化趋势

采用Spearman秩相关系数法对文山市空气污染物变化趋势进行定量分析检验，具体计算公式如下：

式中：Rs－Spearman秩相关系数；X－周期1到周期 N按浓度从小到大排列的序号；Yi－按时间排列的序号；N－周期数，在此为5。

｜Rs｜＞Wp（Wp为秩相关系数的临界值），表明变化趋势有显著意义。对于N＝5，显著性水平a＝0.05时，Wp＝0.90。Rs＞0.9，表明上升趋势有显著意义；Rs＜－0.90，表明下降趋势有显著意义。

表1 污染趋势定量分析检验分级表

2 结果与分析

2.1 大气污染物年际变化

由图1可看出，2008—2012年，文山市城区空气的主要污染物浓度呈现较大的变化。PM10的浓度虽然在不同的年间呈现一些震荡，但总体上呈下降趋势，而 SO2和 NO2的浓度则呈上升趋势，其中NO2的浓度从2010年开始呈直线型增加。

2.2 大气污染物季节变化

由表 2可看出，文山市城区空气中的 SO2和 PM10的浓度在同一年内呈现明显的季节性变化：每年的冬季至次年的春季浓度含量较夏季和秋季高。说明这两项污染物浓度的变化与天气状况有关，主要是由于文山市处于西南季风气候，冬、春季低温餐饮业燃煤及居民燃煤取暖等，增加了SO2的排放量，加之气温低减缓了空气流动速度，从而降低了污染物的扩散速度；另外雨水少，空气相对湿度较低，易形成扬尘，从而导致PM10浓度增加。而进入夏季后气温升高并进入雨季，气温较高，空气运动速度加快，有利于污染物的扩散，主要来自餐饮业的 SO2排放量得到一定减少。而对于 PM10而言，则是进入雨季，空气相对湿度增加，减少了扬尘的形成。NO2的浓度在同一年中随季节的变化不甚明显，并与SO2浓度的增加没有同步关系，说明 NO2的排放源已经发生了较大变化。

表2 2008—2012年文山市大气主要污染物浓度季节变化 （mg／m3）

2.3 环境空气污染特征分析

从表3可看出，文山市近5年的空气综合污染指数在逐年增加，从各污染物的综合污染指数的变化情况看，PM10综合污染指数的增加量不甚明显，SO2的综合污染指数由 0.140（2008年）增加到0.259（2012年），增加了近 2倍，而NO2则由0.076（2008年）增至 0.210（2012年），增加了近 3倍，由此说明文山市城区空气质量有下降的趋势。

表3 2008—2012年文山市大气污染物综合污染指数及污染负荷率

从各污染物污染负荷率来看，PM10的污染负荷率虽然5年来有所下降，由 2008年的 78.7%降至57.1%，但是目前文山市城区的主要污染物仍为可吸入颗粒物 （PM10）。从5年来各主要污染物的负荷率的变化看，SO2的污染负荷率由 13.8% （2008年）增加到23.7% （2012年），增加了近2倍，而NO2则由 7.5% （2008年）增至 19.2% （2012年），增加了近 3倍，说明文山市城区影响空气质量的主要污染物结构在发生变化。

2.4 文山城区主要污染物浓度变化趋势

从表4可看出，2008—2012年 SO2的浓度秩相关系数Rs＝0.9＝WP0.9，表明SO2的变化为显著上升趋势；NO2的浓度秩相关系数 WP0.9＞Rs＝0.80 ≥WP0.5，表明 NO2的变化为平稳偏上升趋势：说明这两项污染物将成为影响文山城区环境空气质量的主要污染物而使空气质量下降。而可吸入颗粒物的浓度秩相关系数WP0.5＞Rs＝－0.40≥WP－0.5，表明可吸入颗粒物的变化为趋于平稳。

表4 5年主要污染因子均值序列及各污染物秩相关系数 （Rs）

3 结论与讨论

（1）文山城区 2008—2012年空气中的 SO2、NO2浓度的年际变化呈增加趋势，而可吸入颗粒物呈逐年降低趋势。这一变化特征与王红梅、高原和高春燕等报道的云南省部分城市空气主要污染物的年际 变 化特 征相 一 致［8～10］，在可 吸入 颗 粒 物（PM10）浓度的下降方面，与近年来开展的禁止建筑用的沙石料进入城区措施有关。在季节性变化上表现为总体SO2和PM10的浓度在同一年内呈现明显的季节性变化，每年的冬季至次年的春季浓度含量较夏季和秋季高，而 NO2浓度随季节的变化不大。这主要与气候的变化和污染排放量的变化有关，文山州的气候特征属于西南季风气候，冬春低温干燥，夏秋季雨热同步，冬春季城区餐饮业燃煤及居民取暖燃煤增加了 SO2的排放量，其次是气温低空气流动性差降低SO2的扩散。而 PM10则主要来自于冬春季干燥产生的扬尘。在空气质量与气候变化的关系方面，Jacob and Winner认为空气质量对天气条件有较强的依赖性，对气候变化也十分敏感。由于大气环流的减弱和中纬度气旋的减少，未来气候学风场的流动性将变差等诸多因素都可能有利于污染物浓度的增加［11］。另外，郑美秀等报道风速、气温、降水、相对湿度和水汽压对空气污染指数均有显著负效应作用，气压起显著正效应作用［12］。

（2）文山市城区2008—2012年的空气综合污染指数逐年增加，说明文山市城区空气质量有下降的趋势。从各主要污染物的综合污染指数变化情况看，PM10污染指数的增加量不甚明显，SO2的综合污染指数由2008年到2012年，增加了近 2倍，而 NO2综合污染指数则增加了近3倍。从污染负荷率来看，目前文山城区空气中的主要污染物是 PM10，其次是SO2和NO2。但从主要污染物的污染物负荷率的年变化上看，空气污染逐步由煤烟型向机动车尾气型转变的过程中，表现出典型的复合污染特征。

（3）文山城区空气中的主要污染物浓度变化趋势上，SO2的浓度秩相关系数 Rs＝0.9，NO2浓度秩相关系数Rs＝0.80，已达到或靠近了WP0.9，表示这种污染物浓度的变化已靠近了文山城区大气环境的最大自净能力，说明文山城区大气环境极为脆弱，应加强文山城区气象与环境污染方面的研究。

［1］Kan H D，Chen RJ，Tong SL.Ambient air pollution，climate change，and population health in China［J］.Environment Internationl，2012，42（1）：10－19.

［2］高原.昆明市主城区环境空气质量及变化趋势 ［J］.环境科学导刊，2011，30（1）：79－81.

［3］徐著荣.玉溪市中心城区大气污染分析及防治对策探讨 ［J］.环境科学导刊，2012，31（5）：53－56，61.

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［5］李茜，宋金平，张建辉，等.中国城市化对环境空气质量影响的演化规律研究 ［J］.环境科学学报，2013，33（9）：2402－2411.

［6］GB3095－2012，环境空气质量标准 ［S］.

［7］GB3095－1996，环境空气质量标准 ［S］.

［8］王红梅，黄晓.2O年来昆明市环境空气质量变化趋势及影响因素分析 ［J］.环境科学导刊，2010，29（2）：71－74.

［9］高原.昆明市主城区环境空气质量及变化趋势 ［J］.环境科学导刊，2011，30（1）：79－81.

［10］高春燕，杨海云，周卉.香格里拉城区空气污染特征及其变化趋势分析 ［J］.环境科学导刊，2013，32（1）：49－50.

［11］Jacob DJ，Winner D A.effect of climate change on air quality ［J］.Atmos.Environ，2009，（43）：51－63.

［12］郑美秀，周学鸣.厦门空气污染指数与地面气象要素的关系分析 ［J］.气象与环境学报，2010，26（3）：53－57.

Changes and Trends of Air Quality from 2008 to 2012 in Wencheng District in Wenshan

XIE De－yan，ZHAO Yun－xia；ZHANG Ying－wen
（Wenshan Environmental Monitoring Station，Wenshan Yunnan 663000 China）

The contents of SO2，NO2，and PM10from 2008 to 2012 in the air in Wencheng district were analyzed. The results showed that the concentrations of SO2and NO2were increasing from 2008 to 2012.However，the content of PM10was reducing in the same time period.Pollution index，pollution load，and Spearman rank correlation coefficient method were employed to explore the changes and trends of air quality.The air pollution index in Wencheng was increasing year by year.The main air pollutant is PM10，followed by SO2and NO2.The rank correlation coefficient of SO2was Rs＝0.9＝WP0.9 indicating that the contents of SO2in the air was dramatically increased.The rank correlation coefficient of NO2was Rs＝0.80 WP0.9 showing a steady increase.

air quality；SO2；NO2；PM10；change；Wenshan

X82

A

1673－9655（2014）02－0062－04

2013－12－27

解德艳 （1978－），女，工程师，主要从事环境监测工作。