黔江区环境空气质量评价及变化趋势

张永江，张宗庆，罗永洪，徐光宏，王祥柄

（重庆市黔江区环境监测中心站，重庆409000）

近年来，我国大气污染已经成为公众关注的焦点，尤其是2013年，全国各地的雾霾天气频繁发生，表明我国大气污染问题的严重性和区域复合型污染特征［1］。大气污染会影响植物生长、降低能见度、危害人类健康，给人类生活带来了不利影响［2～5］。我国城市空气质量变化的研究主要集中在京津翼、长三角和珠三角、大中型城市等［6～12］。因此，改善城市环境空气质量，为城市居民提供宜居环境，研究城市大气污染特征及变化规律，准确掌握污染物的种类及浓度含量，掌握环境空气质量状况，揭示时空变化规律成为当前研究重点和热点问题。

重庆市黔江区位于渝东南边缘，是重庆市委、市政府确定的渝东南地区中心城市，也是国家《武陵山片区区域发展与扶贫攻坚规划》定位的武陵山片区6个中心城市之一。本研究利用黔江区空气自动监测资料，对空气质量进行分析和评价，以揭示其城市环境空气质量的演变规律。

1 研究方法

1.1 监测项目及频率

黔江区城区环境空气质量自动监测点位为国控监测点位，监测频率为24小时连续自动监测，执行《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ／T193－2005）。自动监测项目为二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物 （PM10）、臭氧、风向、风速、气温、气压、湿度等相关参数。

1.2 大气监测数据统计及评价

环境空气质量监测数据依照国家 《环境空气质量标准》（GB3095－1996）二级标准进行统计。

环境空气质量综合评价采用综合污染指数法和环境空气质量日报 （API）评价体系进行评价［13］。综合污染指数法选取二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物3种污染物作为评价参数，评价标准采用国家《环境空气质量标准》（GB3095－1996）二级标准和 《环境质量报告书编写技术规定》中有关推荐标准和空气污染状况分级标准，空气综合污染指数分级标准见表1。

综合污染指数计算公式为：

单项污染物的污染分指数计算公式为：

污染负荷系数计算公式为：

式中：P为空气综合污染指数；Pi为i项空气污染物的分指数；Fi为i项空气污染物的污染负荷系数；Ci为i项空气污染物浓度的年均值；Si为i项空气污染物的环境质量标准限制；n为计入空气综合污染指数的污染物项数。

表1 空气综合污染指数分级标准

1.3 分析方法

空气污染物的变化趋势及其统计学显著特征采用Daniel趋势检验方法（又名Spearman秩相关系数法）［14］。公式为：

式中：rs为秩相关系数；n为时间周期数；xi为年均值从小到大排列的顺序；yi为年先后排列顺序。

将秩相关系数rs的绝对值与Spearman秩相关系数统计表中（显著性水平a＝0.05或a＝0.01）的临界值Wp进行比较，如果｜rs｜≥Wp，表明趋势变化有显著性，如果rs是正值，则表明为上升趋势；如果rs是负值，则表明为下降趋势；如果｜rs｜≤Wp，则表明变化趋势无显著意义，说明在评价时段内指标变化稳定或者平稳。

2 结果与讨论

2.1 监测结果

2012年黔江区环境空气中主要污染物监测结果［15］表明：2012年，黔江区环境空气中二氧化硫年均值为0.037mg／m3，满足环境空气质量标准（GB3095－1996）二级标准，年均值未出现超标，日均值超标率为1.2%，最大超标倍数为0.01；二氧化氮年均值浓度0.019mg／m3，达到国家二级标准，日均值和年均值均未出现超标；可吸入颗粒物年均浓度值为0.082mg／m3，满足国家二级标准，日均超标率为7.9%，最大超标倍数为0.76。

2.2 评价结果

黔江区环境空气质量主要污染物污染分指数评价结果及污染物负荷比如表2所示。由表2可知，2012年黔江区环境空气综合污染指数为1.67，属于轻污染。二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物的污染负荷系数分别为36.9%、14.2%和49.1%。说明可吸入颗粒物对黔江区环境空气质量的影响最大，其次是二氧化硫。

表2 2012年黔江区主要污染物污染分指数评价结果及污染物负荷比

2012年黔江区日空气质量属于一级、二级和三级的天数分别为68d、277d和21d，所占全年的比例为18.6%、75.6%和5.8%，满足二级以上日空气质量天数的比例为94.2%。影响黔江城区环境空气质量未能满足二级标准的首要污染物为可吸入颗粒物和二氧化硫。

2.3 环境空气质量年际变化趋势

2006—2012年黔江区空气主要污染物年际变化见图1，空气综合污染指数和满足Ⅱ级天数比例年际变化见图2。

采用Daniel趋势检验方法分析黔江区环境空气质量变化趋势。由图1可知，黔江区环境空气中主要污染物二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物的浓度呈波浪式变化趋势，2006—2008年呈下降趋势，2009—2010年呈上升趋势，2011—2012年呈明显下降趋势。2006—2012年，二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒的Spearman秩相关系数法检验表明，｜rs｜分别为0.536、0.857和0.741，由于n＝7，查表得Wp0.05＝0.714。如果｜rs｜＞Wp0.05，则表明二氧化氮和可吸入颗粒物随年份变化趋势有显著意义，rs为正值，表明2006—2012年评价时段内二氧化氮和可吸入颗粒物指标变化呈上升趋势。由于二氧化硫在2008年浓度达到最低值，随后逐渐上升，在2010年后又开始下降，因此，Spearman秩相关系数法检验表明二氧化硫随年际变化无显著意义。

由图2可以看出，2006—2012年，空气污染指数呈S型变化，在2008年出现最低值，随后逐渐增大，到2010年出现最高值，之后逐渐降低，到2012年时，空气综合污染指数为1.68。满足二级天数比例变化呈波浪型，呈现先减少再增加的趋势，在2006年和2008年达到最高值，随后在2010年出现一个低谷，之后逐渐上升，Spearman秩相关系数法检验结果为｜rs｜＝0.203，n＝7，查表得Wp0.05＝0.786＞0.203，表明变化趋势没有显著意义，说明在评价时段内满足二级天数比例总体变化稳定或者平稳。

2.4 环境空气质量月变化

以2012年为例，黔江区环境空气中主要污染物浓度的月变化见图3。空气综合污染指数和满足Ⅱ级天数比例月变化如图4所示。

由图3可知：2012年1—12月份，二氧化硫和可吸入颗粒物的变化趋势类似，呈凹形变化，即二氧化硫和可吸入颗粒在1月和12月份浓度较高，7、8月份浓度较低，最高浓度和最低浓度分别相差0.039mg／m3和0.057mg／m3；而二氧化氮全年变化趋势平缓，呈小波浪型变化，浓度随月份变化幅度较小。

在春季和冬季城区环境空气中二氧化硫和可吸入颗粒物的浓度相对较高的主要原因为黔江城区海拨较高，较为寒冷，城区及城郊区部分居民使用黔江本地煤（含硫量5%～6%）取暖，导致城区环境空气中二氧化硫和可吸入颗粒物污染负荷明显增加，加上黔江属于亚热带湿润性季风气候，不利于大气污染物扩散。这与该文献报道环境空气中二氧化硫和可吸入颗粒物推测主要来源于煤炭等燃料的燃烧过程相一致［16］。

由图4可以看出，2012年，黔江区空气综合污染指数月均范围为1.11～2.27，其中7月份空气质量状况为清洁，为轻度污染；从变化趋势看，空气综合污染指数在1月份最高，随后逐渐降低，到7月份达到最低值，随后逐渐增加，全年月均空气综合污染指数呈凹型变化。1—12月环境空气质量满足二级天数比例范围为80.6%～100%，其中5—10月份，一直保持在100%水平，10月份后呈逐月下降趋势。

2.5 二氧化硫／可吸入颗粒物相关性分析

二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物是表征环境空气质量污染程度的重要指标，因此分析三者之间的相关性判断其空气污染组成具有重要意义。二氧化硫和可吸入颗粒物相关分析结果表明呈明显正相关，相关系数为0.6692，表明黔江区大气环境中二氧化硫和可吸入颗粒物的含量有紧密关系。

3 结论

（1）2012年，黔江区环境空气中二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物年均值分别为0.037mg／m3、0.019mg／m3、0.082mg／m3，均满足环境空气质量标准（GB3095－1996）二级标准限值要求。

（2）2012年黔江区环境空气质量满足国家二级标准天数比例为94.2%，环境空气综合污染指数为1.67，属于轻污染。二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物的污染负荷系数分别为36.9%、14.2%和49.1%，污染负荷最大的是可吸入颗粒物。

（3）2006—2012年，黔江区环境空气中二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物的Spearman秩相关系数法检验结果表明，二氧化氮和可吸入颗粒物浓度随年份变化呈增长趋势，二氧化硫秩相关系数法分析结果表明无显著意义；而评价年份时段内满足二级天数比例总体变化稳定或者平稳。

（4）2012年，黔江区环境空气质量中二氧化硫和可吸入颗粒物的变化趋势类似，呈凹形变化，而二氧化氮全年变化趋势平缓，浓度随变化幅度较小。黔江区空气综合污染指数月均范围为1.11～ 2.27，满足空气质量二级标准天数比例范围为80.6%%～100%。

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